智能制造系统的内涵

(一)概念关于智能制造的研究大致经历了三个阶段:始于20世纪80年代人工智能在制造领域的应用，正式提出智能制造的概念，90年代随着智能制造技术和智能制造系统的引入而发展，20世纪以来成熟为新一代信息技术下的“智能制造”。

80年代:概念提出。1998年，美国Paul Kenneth Wright和David Alan Bourne正式出版了智能制造研究领域的第一部专著《Smart》，系统阐述了智能制造的内涵和前景，将智能制造定义为“通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器人控制，对制造技术人员的技能和专家知识进行建模，从而在此基础上， 英国工业大学的威廉姆斯教授对上述定义做了更广泛的补充，认为“集成范围还应包括贯穿制造组织的智能决策支持系统”。 《麦格劳-希尔科技词典》将智能制造定义为采用适应环境和工艺要求、最大限度减少监督和操作的生产技术制造商品的活动。

-1990年代:概念的发展。20世纪90年代，智能制造概念提出后不久，智能制造的研究在欧美、日本等工业化发达国家得到了广泛重视，围绕智能制造技术(IMT)和智能制造系统(IMS)开展了国际合作研究。1991年，日本、美国、欧洲* * *共同发起并实施了“智能制造国际合作研究计划”，其中指出:“智能制造系统是一种贯穿整个制造过程的智能活动，将这种智能活动与智能机器有机地结合起来，以一种灵活的方式将从订货、产品设计、生产到营销的整个制造过程整合起来，以实现生产力的最大化。

-265438+20世纪以来:观念的深化。20世纪以来，随着物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的快速发展和应用，智能制造被赋予了新的内涵，即新一代信息技术条件下的智能制造。2010年9月，美国在华盛顿召开的“20世纪智能制造研讨会”指出，智能制造是先进智能系统的集约化应用，使快速制造新产品、动态响应产品需求、实时优化工业生产和供应链网络成为可能。德国正式启动工业4.0战略。虽然没有明确提出智能制造的概念，但它包含了智能制造的内涵，即把企业的机器、存储系统和生产设施集成到虚拟网络——物理物理系统(CPS)中。在制造系统中，这些虚拟网络-物理系统包括智能机器、存储系统和生产设施，它们可以相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。

综上所述，智能制造是将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与先进的自动化技术、传感技术、控制技术和数字制造技术相结合，实现工厂和企业内部、企业之间以及产品全生命周期的实时管理和优化的新型制造系统。

(2)特点

智能制造的特点是实时感知、最优决策和动态执行。第一，对数据的实时感知。智能制造需要大量的数据支持。通过使用高效和标准的方法，实时收集和自动识别信息，并将信息传输到分析和决策系统。二是优化决策。通过面向产品全生命周期的海量异构信息的挖掘、提炼、计算、分析、推理和预测，形成优化制造过程的决策指令。

第三是动态执行。根据决策指令，由执行系统控制制造过程的状态，实现稳定安全运行和动态调整。

㈢组成

1，智能产品(设备)

智能产品是发展智能制造的基础和前提，由物理部件、智能部件和连接部件组成。智能组件由传感器、微处理器、数据存储设备、控制设备和软件以及内置操作和用户界面组成。连接部分由接口、有线或无线连接协议等组成。物理组件由机械和电子部件组成。智能组件可以提升物理组件的功能和价值，而连接组件可以进一步提升智能组件的功能和价值，使产品、操作系统、制造商和用户之间可以互通信息，部分价值和功能可以脱离物理产品本身。

智能产品有四大功能:监控、控制、优化和自治。监控是指智能产品可以通过传感器和外部数据源对产品的状态、运行和外部环境进行全面监控；在数据的帮助下，一旦环境和运行状态发生变化，产品会向用户或相关方发出警告。控制是指通过产品或产品云中内置的命令和算法进行远程控制。算法可以使产品对条件和环境的特定变化做出反应；优化是指对实时数据或历史记录的分析和算法的植入，从而大大提高产品的产出率、利用率和生产效率；自主性是指检测、控制和优化功能的集成，产品可以达到前所未有的自动化程度。

2.智能生产智能生产是指以智能制造系统为核心，以智能工厂为载体，形成以工厂与企业之间、企业之间、产品全生命周期数据互联为特征的制造网络，对生产过程进行实时管理和优化。智能生产涵盖了产品的数字化设计与仿真、工艺设计与工厂规划、底层智能设备、制造单元、自动化生产线、制造执行系统、物流自动化与管理等企业管理系统。

3.智能服务收集设备运行数据，上传到企业数据中心(企业云)。系统软件实时在线监测控制设备，数据分析后提前进行设备维护。例如，维斯塔斯在风机的机舱、轮毂、叶片、塔架和地面控制箱安装传感器、存储器、处理器和SCADA系统，实现对风机运行的实时监控。风力发电机内置微控制器，可以在每次旋转中控制扇叶的角度，从而最大限度地捕捉风能，控制每个涡轮机，在最大限度提高能效的同时，减少对相邻涡轮机的影响。Vestas通过处理实时数据来预测风扇组件可能出现的故障，以减少风扇可能出现的不稳定，并使用不同的工具来优化这些数据，以实现风扇性能的优化。

(四)功能发展智能制造的核心是提高企业生产效率，拓展企业增值空间，主要表现在以下几个方面:一是缩短产品开发周期。通过智能制造，可以缩短从研发到上市，从下单到配送的时间。通过远程监控和预测性维护，机器和工厂的高停机时间减少，生产中断时间也不断减少。

二是提高生产的柔性。智能制造通过采用数字化、互联化和虚拟工艺规划，打开了大规模定制甚至个性化小批量生产的大门。

三是创造新的价值。通过发展智能制造，企业将实现从传统的“以产品为中心”到“以集成服务为中心”的转变，以解决方案和系统为核心，在整个产品生命周期内利用服务实现新的价值。

二、国外智能制造系统架构自从美国在20世纪80年代提出智能制造的概念后，得到了许多国家的高度重视和关注，纷纷将智能制造列为国家计划，并大力发展。目前，德国的“工业4.0”战略和美国的工业互联网战略在世界上具有广泛的影响力。