智能制造的現(xiàn)狀與未來精編版

1、智能制造的現(xiàn)狀與未來精編版智能制造的現(xiàn)狀與未來杜超(南京航空航天大學(xué)機電學(xué)院航空宇航制造工程系，南京，210000)摘要：科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，推動我國各領(lǐng)域進步，山先進制造技術(shù)、信息技術(shù)、人 工智能技術(shù)集于一身的智能制造技術(shù)已出現(xiàn)。智能制造以一種高度柔性與高度集成 的方式，通過計算機來模擬人類專家實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程。綜述國內(nèi)外智能制造發(fā)展 現(xiàn)狀，結(jié)合德國提出的“工業(yè)”和我國提出的“中國制造2025”戰(zhàn)略論述智能制造 的未來發(fā)展。關(guān)鍵詞：智能制造；工業(yè)；中國制造2025；未來發(fā)展The present situation and future of intelligentmanufacturingC

2、hao Du(Aerospace Manufacturing Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210000)Abstract:The continuous development of science and technology promote the progress of various fields in our country. Intelligent manufacturing technology has emerged with advanced manufac

3、turing technology, information technology and artificial intelligence technology. Intelligent manufacturing is a highly flexible and highly integrated way, through the computer to simulate human experts to achieve manufacturing process. The development status of intelligent manufacturing at home and

4、 abroad is reviewed, and the future development of intelligent manufacturing is discussed in combination with the ,industrial submitted by German and the 'China made 2025 submitted by China.Key words: intelligent manufacturing; industrial ; China made 2025; future development 弓I言口近年來，在工業(yè)領(lǐng)域與信息技術(shù)領(lǐng)

5、域，都發(fā)生了深刻的變革。在工業(yè)領(lǐng)域主要 包括工業(yè)機器人、3D打印等，而在信息技術(shù)領(lǐng)域主要包括大數(shù)據(jù)、云計算、社交網(wǎng) 絡(luò)、移動互聯(lián)、人工智能等。這些變革帶來了制造業(yè)的新一輪革命，特別是作為信 息化與工業(yè)化高度融合產(chǎn)物的智能制造得到了長足發(fā)展。與以往發(fā)生的工業(yè)革命相 同，西方發(fā)達國家在新的一輪制造業(yè)革命中依然扮演著重要的角色。具有代表性的 是美國創(chuàng)新戰(zhàn)略、先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略”劃；日本的新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造戰(zhàn)略；歐盟的智能 制造系統(tǒng)(IMS2020)路線圖計劃、德國的“工業(yè)”計劃；韓國的高級先進制造技術(shù) 計劃(G-7)等叫 中國也提出了 “中國制造2025”，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強 國。1智能制造的概念智能

6、制造技術(shù)匕：是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，以一種高度柔性與高度集成的方 式，通過計算機來模擬人類專家制造的智能活動，對制造問題進行分析、判斷、推 理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動；并對人類專家的 制造過程進行收集、存貯、完善、共享、繼承和發(fā)展。智能制造技術(shù)是制造技術(shù)、 自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程、人工智能等學(xué)科相互滲透和融合的一種綜合技術(shù)。智能制 造技術(shù)的研究對象是世界范圍內(nèi)的整個制造環(huán)境的集成化與自組織能力，包括智能 制造處理技術(shù)、自組織加工單元、自組織機器人、智能生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、多級競 爭式控制網(wǎng)絡(luò)、全球通訊與操作網(wǎng)等。智能制造系統(tǒng)就是要通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器

7、人視覺與機器人 控制等來對制造技術(shù)的技能與專家知識進行模擬，使智能機器在沒有人干預(yù)情況下 進行生產(chǎn)，實現(xiàn)人類智能活動向制造機械智能活動的轉(zhuǎn)化。智能制造系統(tǒng)的研究內(nèi) 容包括智能活動、智能機器以及兩者的有機融合技術(shù)，其中智能活動是研究問題的 核心。在眾多基礎(chǔ)技術(shù)的研究中，智能制造處理技術(shù)負(fù)責(zé)各環(huán)節(jié)的智能制造的集成 和生成智能機器的智能活動，成為世界各國普遍重視研究的重要課題。智能制造系 統(tǒng)是與其環(huán)境有物質(zhì)、能量和信息交換的，是依賴于“強制性”的損耗(磨損、耗 散)的開放式自組織系統(tǒng)，是遠離平衡態(tài)的耗散結(jié)構(gòu)。2智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀美國為保持其制造業(yè)的全球競爭優(yōu)勢，出臺了一系列的制造業(yè)振興計劃，如 20

8、09年12月提出的重振美國制造業(yè)政策框架、2011年6月提出的先進制造 伙伴計劃與2012年2月提出的先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃o依托新一代信息 技術(shù)、新材料、新能源等創(chuàng)新技術(shù)在美國加快發(fā)展技術(shù)密集型的先進制造業(yè)。歐洲國家早在1982年制訂的信息技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略計劃中就強調(diào)了智能制造核心技 術(shù)的開發(fā)。德國西門子、瑞士 ABB、法國施耐德電氣等公司已將部分人工智能技術(shù) 應(yīng)用到工業(yè)控制設(shè)備與系統(tǒng)中。由歐盟資助的智能制造系統(tǒng)IMS2020計劃囊括了意 大利、德國、瑞士、美國、日本、韓國等多個先進國家與SAP, IBM , Siemens , BMW, MIT, Cambridg等多家企業(yè)與高校。針對可持續(xù)制

9、造領(lǐng)域、節(jié)能制造領(lǐng)域、美 鍵技術(shù)領(lǐng)域、標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域、創(chuàng)新培訓(xùn)領(lǐng)域五個關(guān)鍵領(lǐng)域，規(guī)劃并逐步完成3年的 短期目標(biāo)、7T0年的中期目標(biāo)以及10T5年后的智能制造藍圖。德國針對來自亞洲 制造業(yè)的競爭威脅和美國的“先進制造業(yè)”發(fā)展，提出了 “工業(yè)”計劃，期望充分 發(fā)揮德國在制造業(yè)的現(xiàn)有優(yōu)勢，以確保德國制造業(yè)的未來?！肮I(yè)”是以智能制造 為主導(dǎo)的笫四次工業(yè)革命，旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)一 信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System)相結(jié)合的手段,將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型?！肮I(yè)”項目主要分為兩大主題：一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及 過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的

10、實現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè) 的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。日本早在1989年就發(fā)起過“智能制造系統(tǒng)”計劃，從1992至1994年進行可行 性研究，投資10億美元建立了六項工業(yè)界主導(dǎo)的“可行性國際合作測試案例”， 包括流程工業(yè)潔凈制造、全球化制造同步工程、21世紀(jì)全球化制 造、全方位制造系統(tǒng)、快速產(chǎn)品開發(fā)、知識系統(tǒng)化等智能系統(tǒng)，重 點研究了開發(fā)全球化制造、下一代制造系統(tǒng)、全能制造系統(tǒng)等技術(shù)。2004年，日本 啟動了 “新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造戰(zhàn)略”，為制造業(yè)尋找未來戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，并將信息家電、機器 人、環(huán)境能源等7個領(lǐng)域作為重點發(fā)展對象，努力提高日本制造業(yè)在國際上的產(chǎn)

11、業(yè) 競爭力。韓國于1991年底提出了“高級先進技術(shù)國家計劃”，即G-7計劃，包括七項先 進技術(shù)及七項基礎(chǔ)技術(shù)，目標(biāo)是到2000年把韓國的技術(shù)實力提高到世界笫一流發(fā) 達國家的水平，該目標(biāo)已基本達到。為占領(lǐng)智能化生產(chǎn)技術(shù)的制高點，韓國目前乂 將智能制造技術(shù)列入“高級先進技術(shù)國家計劃”之中，重點研究智能化生產(chǎn)技術(shù)。國內(nèi)也對智能制造進行了探索與研究。最早在1993年，國家自然科學(xué)基金重大 項目就研究了 “智能制造系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”。而到1999年，乂開展了 “支持產(chǎn)品創(chuàng) 新先進制造技術(shù)若干基礎(chǔ)性研究”。在智能制造的企業(yè)應(yīng)用方面，有部分企業(yè)的智 能工廠將智能傳感器技術(shù)、工業(yè)無線傳感網(wǎng)技術(shù)、國際開放現(xiàn)場總線和

12、控制網(wǎng)絡(luò)的 有線/無線異構(gòu)智能集成技術(shù)、信息融合與智能處理技術(shù)等融人到生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，通 過與現(xiàn)有的企業(yè)信息化技術(shù)融合，實現(xiàn)了復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、設(shè) 備運維與診斷、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤追溯、優(yōu)化排產(chǎn)與在線調(diào)度、川能優(yōu)化及污染源實時 監(jiān)測，開發(fā)了工業(yè)現(xiàn)場分析與裝備健康運行監(jiān)測平臺、大型離散制造過程的可視化 系統(tǒng)與智能工廠應(yīng)用的云計算平臺。2015年3月5日，李克強總理在政府工作報告 中指出，要實施“中國制造2025”，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強國出。3智能制造的未來趨勢中國工程院院士李伯虎指出，未來智能制造的發(fā)展將會集中研究以下幾個方向 *(1)基礎(chǔ)理論與技術(shù)一一行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、關(guān)鍵智能基礎(chǔ)

13、共性技術(shù)、核心智 能裝置與部件、工業(yè)領(lǐng)域信息安全技術(shù)等。(2)智能裝備一一典型行業(yè)數(shù)控機械裝備、智能工業(yè)機器人、智能化高端成套 設(shè)備等。(3)智能系統(tǒng)一一信息物理融合系統(tǒng)、智能制造執(zhí)行系統(tǒng)、智能柔性加工成形 裝配系統(tǒng)、綠色智能連續(xù)制造系統(tǒng)、3D生產(chǎn)系統(tǒng)等。(4)智能服務(wù)一一數(shù)據(jù)分析與決策支持、智能監(jiān)控與診斷、智能服務(wù)平合、產(chǎn) 業(yè)鏈橫向集成等。從國內(nèi)形勢看，實施制造業(yè)信息化，是我國制造業(yè)應(yīng)對經(jīng)濟全球化、提高國際 競爭力的迫切需要，是以信息化帶動工業(yè)化，促進傳統(tǒng)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級 的必然選擇。我國目前還處在工業(yè)化進程之中，距離實現(xiàn)現(xiàn)代化還有很長的一段路 要走。工業(yè)化的進程是不可逾越的，但是在信息時代工業(yè)化的過程是可以縮短的。 應(yīng)該充分利用后發(fā)優(yōu)勢，大力推進以制造業(yè)信息化為代表的國民經(jīng)濟信息化，以信 息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，實現(xiàn)全社會生產(chǎn)力的跨越發(fā)展。參考文獻11傅建中.智能制造裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢J.機械工程，2014, 31 (