智能制造系统的特征
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智能制造系统的特征范文第1篇
关键词： 计算机辅助工艺设计；单元；特征技术；三维
中图分类号：TB4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）07-0028-01
0引言
计算机辅助工艺过程设计（简称CAPP）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。当前科学技术飞速发展，产品更新换代频繁，多品种、小批量的生产模式已占主导地位，传统的工艺设计方法已不能适应造业的需要。基于三维模型的产品建模与分析技术越来越引起企业重视，针对系列产品或新产品的基于3D的参数化工艺设计模型，可以对零部件进行快速准确的工艺设计，如定位、装夹规划、工序图生成、NC程序生成、工装设计等，是柔性制造环境下CAPP的发展趋势。
1技术现状
在设计方法上，CAPP经历了检索式、派生式、创成式以及混合式系统，相比较而言，混合式CAPP系统较为实用。20世纪50年代人工智能AI的发展促进了智能式CAPP的发展。围绕知识库和推理机组织的专家系统是智能式CAPP的核心[1]。随着先进制造技术的发展，人们对CAPP系统也有了新的认识，其发展呈现出集成化、系统化、智能化、标准化等特点。
2柔性参数化三维CAPP系统功能与建模
柔性制造模式下参数化三维CAPP所包括的四个功能：装夹规划；工序规划；尺寸链计算和工艺模型评价[2]，与传统CAPP相比柔性参数化三维CAPP在功能上具有以下特点：
2.1 工序规划功能日益突出强大产品的拓扑结构确定后，改变几何参数时，相对应的装夹方案变化较小，而工序规划中的内容则变化较大。工序规划中的数控编程技术（刀具选择、路径规划、切削参数的选取）成为主要工作内容，编程质量直接影响着制造周期和成本。
2.2 特征技术成为柔性制造模式下实现CAPP的重要途径多品种小批量制造环境下，使得传统CAPP技术难以实现快捷统一的装夹规划，而传统的CAPP技术又着重于检索和派生技术，内容集中在工序图的生成，无法为企业提供实用的推理和决策功能，成为制造过程中的瓶颈。特征技术的出现为实现CAPP技术的柔性化提供可能，特征被分为总体特征、制造特征、主特征和载体特征，通过特征分类与设计特征自动识别技术，以及设计特征到工艺特征的映射技术[3]，实现基于特征的柔性CAPP技术。
3柔性参数化三维CAPP系统结构与特点
柔性制造模式下CAPP系统以商品化CAD/CAM环境为开发平台，建立了集成的零件工艺信息模型和丰富的制造特征库，综合利用各种工艺设计方法。采用XML技术实现对制造资源、工艺数据和工艺知识的描述，并采用面向对象的思想设计数据库以方便管理,完善地实现数据、知识的动态更新。
3.1 基于特征技术的信息集成在三维CAD平台上提供三维标准件库、设计特征库，在产品的几何层与零件层增加特征层，将几何形状特征和设计约束特征通过特征映射成工艺特征，基于特征加工知识进行辅助工艺决策，再经过基于特征的数控编程技术实现快速制造。同时建立三维的工艺装备库，并生成三维工序简图，不仅实现可视化装夹规划，而且实现自动化工序规划。
3.2 基于知识描述的智能工艺设计在知识表达上可采用面向对象的方法，混合式知识表达模型，以及各种模糊知识的表示。在推理方面，人工智能中的神经网络的发展对于知识自学习和联想记忆有很大进展，不精确推理也有所应用。在系统结构方面，出现知识系统，分布式系统，多层次系统等。在决策方法上，基于Agent的智能决策技术，分级规划的决策方法等，从强调工艺决策的自动化转变到注重工艺基本数据结构及基本设计功能，开发重点从注重工艺过程的自动生成，转向整个产品工艺设计的辅助工具。
3.3 工艺设计过程管理标准化每个制造企业的生产技术和产品类型是不同的，在应用CAPP的过程会产生各自特点的制造资源、流程控制、工艺数据和报表，但是其工艺设计过程则是相似的，可分为任务分配、工艺设计、工艺签审和工艺归档四个阶段[4]，用户类型也可分为工艺设计员、工艺组长、译审员、质保员、车间主任和系统管理员等，签审路线也是明确的，便于在PDM中实施角色和流程的规范管理。
4总结
随着国际市场的开放和一体化，先进制造模式是制造企业创造效益的新途径，在多品种小批量的制造环境下，柔性参数化三维CAPP系统是适应产品多样化的新技术途径，有助于制造业发挥先进制造模式的技术优势，也代表了CAPP系统发展的趋势。
参考文献：
[1]刘艳斌，赵海兵.基于3D-CAPP技术及其发展研究[J].机械制造，2006年09期：14-16.
[2]章万国，蔡力钢.基于三维的定量化CAPP及其关键技术研究[J].中国机械工程，2003年22期：1926-1929.
智能制造系统的特征范文第2篇
【关键词】机电一体化；智能控制；应用；研究
随着微电子技术及超大规模的集成电路的发展，我国的机电一体化技术越来越成熟，在工业与农业的发展中发挥着至关重要的作用。但在实际的生活中，很多机电一体化应用中的农业与工业对象具有多层次、不确定性、非线性等特征，给机电一体化的发展带来了很大的难题。智能控制系统的出现及应用，为机电一体化的长远发展创造了良好的外部环境。因此，智能控制在机电一体化方面的应用越来越受到人们的重视，对其进行研究是当前人们热衷的一大课题。
一、关于机电一体化的概述
（一）机电一体化的含义。所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、接口技术、机械技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多支技术进行有机地结合，并综合应用到实际生产生活中去的一项综合性的技术。
（二）机电一体化的基本内容与组成要素及原则。机电一体化的基本内容包括以下几个方面：一是机械技术，二是计算机与信息技术，三是系统技术，四是自动控制技术，五是传感检测技术，六是伺服传动技术。机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是运动组成要素；三是感知组成要素；四是职能组成要素。机电一体化的四大原则包括：一是结构耦合；二是运动传递；三是信息控制；四是能量转换。
二、关于智能控制
（一）智能控制的含义。所谓智能控制，就是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域，主要面向比传统控制更为复杂、多样的控制任务和控制目的，为当今社会的发展带来了更为广泛的适应空间，解决了传统控制无法实现的复杂系统的控制。传统的控制只是智能控制中的一个组成部分，是智能控制最底层的阶段。智能控制是由多个学科相互交叉所形成的学科，它的理论基础包括信息论、自动控制论、运筹学及人工智能等内容。
（二）智能控制的特征。智能控制具有以下特征：一是智能控制的核心在高层控制，即组织级；二是智能控制器具有非线性特性；三是智能控制具有变结构特点；四是智能控制器具有总体自寻优特性；五是智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求；六是智能控制是一门边缘交叉学科；七是智能控制是一个新兴的研究领域。
（三）智能控制的类型。一是集成或者混合（复合）控制；二是分级递阶控制系统；三是专家控制系统（Expert System）；四是人工神经网络控制系统；五是学习控制系统；六是进化计算与遗传算法；七是组合智能控制方法等。
（四）智能控制发展的趋势。智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应，其在机电一体化方面的广泛应用是当前智能控制的一大发展趋势。遗传算法、专家系统及神经网络是应用在机电一体化系统中的最常见的四种技术，它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。近年来，智能控制技术在国内外已有了较大的发展，己进入工程化，实用化的阶段。但作为一门新兴的理论技术，它还处在一个发展时期。然而，随着人工智能技术，计算机技术的迅速发展，智能控制必将迎来它的发展新时期。
三、智能控制在机电一体化系统中的应用
从20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能控制发展，开辟了机电一体化技术发展的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化作为主要方向，智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。
（一）智能控制在机械制造过程中的应用。机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技术利用神经网络系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数据。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。
（二）智能控制在数控领域中的应用。随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能，从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标，运用智能控制技术可以实现这些目标。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议。
（三）智能控制在机器人领域中的应用。机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的智能控制；二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制；四是通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。
（四）智能控制在建筑工程中的应用。智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制；二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。
四、结语
智能控制技术是在传统控制技术的基础上，利用先进的计算机技术与网络通讯技术发展起来的一项技术，是二十一世纪机电一体化技术发展的最新方向。智能控制技术的优劣在很大程度上影响着机电一体化系统的正常运行。通过模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络等四项技术的应用，我国机电一体化技术非常顺利地实现了智能化的控制，从而促进了我国机电一体化系统的健康长远发展。
参考文献
[1]周华昌.智能控制在机电一体化系统中的应用[J].才智，2011（31）.
[2]董勇，谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术与应用，2011（10）.
智能制造系统的特征范文第3篇
这个视频主要阐述了智能制造的国内外发展与应用状况、智能制造的内涵与特征；描绘了智能制造参考模型、智能工厂体系架构以及智能工厂解决方案要素；分享了数字化工厂三个不同维度的数字化蓝图和实施路线图，并结合我国和德国工业发展水平，帮助我们更好地理解智能制造相关理念，促进企业打造新一代智能创新平台，从而在设计研发、工艺开发、生产制造、售后维护等产品全生命周期实行全面数字化与智能管理，促进企业实现工业物联网与应用服务联网的深度融合，更好地满足客户持续多变的个性化需求。
21世纪以来，全球正出现以物联网、云计算、大数据、移动互联网等为代表的新一轮技术创新浪潮。当前，新兴经济体快速崛起，全球市场经济交流合作规模空前，多样化、个性化需求快速发展，用户体验成为市场竞争力的关键要素。在此背景下，各国将智能制造视为振兴实体经济和新兴产业的支柱和核心、提升竞争力和可持续发展能力的基础和关键。智能制造的基本属性有三个：对信息流和物流的自动感知和分析，对制造过程信息流和物流的自主控制，对制造过程的自主优化运行。智能制造具备以智能工厂为载体、以关键制造环节智能化为核心、以端到端数据流为基础、以网通互联为支撑的四大特征。
德国的工业4.0，重点是实现产品生命周期和价值链整个过程中人、物、机器之间的连接，同时实现他们之间信息的及时共享和协同，以提供一个实时、自动化、智能、可视、柔性的动态自组织架构。德国工业4.0的核心和关键是建立一个人、机器、资源互联互通的网络化社会。通过人、物和系统的连接，实现企业价值网络的动态建立，实时优化和自组织。
智能制造系统的特征范文第4篇
一、工业4.0的概念及现实意义
近年来，为提升制造业的智能化水平，德国政府推出了“工业4.0”计划，美国制造业产生了“工业互联网”概念，我国也于2015年5月推出了中国版的“工业4.0”规划──《中国制造2025》。除此以外，日本、韩国、法国也不甘落后，分别推出“再兴战略”，“新增动力战略”和“新工业技术法国”方案。工业4.0概念，正在引发全球性的关注。
德国2013年4月报告《保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0战略的建议》，报告认为：在制造业领域，技术的突破和发展将工业革命分为四个阶段。前三次工业革命分别是机械化、电气化和自动化、简单智能化，而目前物联网和制造业服务化宣告着第四次工业革命——工业4.0的到来。第四次工业革命是以深度网络化为重要特征的。推动工业4.0的原动力是互联网。工业4.0的实施过程，实际上就是制造业创新发展的过程。在工业4.0时代，虚拟世界将与现实世界相融合，物联网、服务网、数据网将取代传统封闭性的制造系统，智能工厂的定制通过App完成，到那时，我们的消费方式和消费内容将彻底被颠覆。
德国工业4.0，不仅为中国的工业生产提供了一种全新思路，而且与我国正在实施的工业化与信息化深度融合战略，不谋而合。德国工业4.0，与《中国制造2025》的核心点是智能制造。连接，是工业4.0不变的主题词，推进制造业向智能化转型，也是从互联开始的。将信息技术与互联网思维融入到制造业中，通过物联网实现产品制作过程中各个环节的信息互联和大数据的收集与处理，在搭建智能网络的基础上实现横向、纵向和端对端的高度集成，在生产形态上，从大规模生产转向个性化定制，使整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。
工业4.0的核心是单机智能设备的互联，不同类型和功能的智能单机设备的互联组成智能生产线，不同的智能生产线间的互联组成智能车间，智能车间的互联组成智能工厂，不同地域、行业、企业的智能工厂的互联组成一个制造能力无所不在的智能制造系统，这些单机智能设备、智能生产线、智能车间及智能工厂可以自由地、动态地组合，以满足不断变化的制造需求，这是工业4.0区别于工业3.0的重要特征。
工业4.0是数据。数据是区别于传统工业生产体系的本质特征。在工业4.0时代，制造企业的数据将会呈现爆炸式增长态势。所有的生产装备、感知设备、联网终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据，这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期，是工业4.0和制造革命的基石。数据又可分为产品数据、运营数据、价值链数据和外部数据。通过对采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据采集和分析，将带来效率的大幅提升和成本的大幅下降，并将极大地减少库存，改进和优化供应链。利用销售数据、供应商数据的变化，可以动态调整优化生产、库存的节奏和规模。此外，基于实时感知的能源管理系统，能够在生产过程中不断实时优化能源效率。
工业4.0是创新。工业4.0的实施过程实际上就是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新将会层出不穷。
第一是技术创新。未来工业4.0的技术创新在三条轨道上进行，一是新型传感器、集成电路、人工智能、移动互联、大数据在信息技术创新体系中不断演进，并为新技术在其他行业的不断融合渗透奠定技术基础。二是传统工业在信息化创新环境中，不断优化创新流程、创新手段和创新模式，在现有的技术路线上不断演进。三是传统工业与信息技术的融合发展，它既包括信息物理空间(CPS)、智能工厂整体解决方案等一系列综合集成技术，也包括集成工业软硬件的各种嵌入式系统、虚拟制造、工业应用电子等单项技术突破。
第二是产品创新。信息通信技术不断融入工业装备中，推动着工业产品向数字化、智能化方向发展，使产品结构不断优化升级。一方面，传统的汽车、船舶、家居的智能化创新步伐加快，如汽车正进入“全面感知+可靠通信+智能驾驶”的新时代，万物互联(IOE)时代正在到来。另一方面，制造装备从单机智能化向智能生产线、智能车间到智能工厂演进，提供工厂级的系统化、集成化、成套化的生产装备成为产品创新的重要方向。
第三是模式创新。工业4.0将发展出全新的生产模式、商业模式。在生产模式层面，工业4.0对传统工业提出了新的挑战，要求从过去的“人脑分析判断+机器生产制造”的方式转变为“机器分析判断+机器生产制造”的方式，基于信息物理系统(CPS)的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革。
第四是业态创新。伴随信息等技术升级应用，从现有产业领域中衍生叠加出的新环节新活动，将会发展成为新的业态。进一步来讲，在新市场需求的拉动下，将会形成引发产业体系重大变革的产业。就目前来看，工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点。制造与服务融合的趋势，使得全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等加速重构产业价值链的新体系。
第五是组织创新。在工业4.0时代，很多企业将会利用信息技术手段和现代管理理念，进行业务流程重组和企业组织再造，现有的组织体系将会被改变，符合智能制造要求的组织模式将会出现。基于信息物理系统(CPS)的智能工厂将会加快普及，进一步推动企业业务流程的优化和再造。
企业组织管理创新，也是两化融合管理体系标准的重要内容，两化融合管理体系的九大原则、四大核心要素、四个管理域中都涉及如何围绕企业获取可续的竞争优势，不断优化企业的业务流程和组织架构。
二、温州企业对接工业4.0的现状分析
改革开放之初，温州小商品制造以其强大的生命力抢占全国市场，创造了温州制造业的辉煌。如今温州电气、服饰、鞋业、汽摩配、泵阀五大支柱产业在全国同行业中具有一定的制造实力与规模。
温州制造能否走上工业4.0快车道，重现过去的辉煌，摆在了市政府和各企业的面前。正值市政府重振温州实体经济，打造时尚产业，转型温州制造发展之路时刻，迎来了世界新一轮工业革命，应该说这是一个很好的难得的机遇。据悉，在温州制造向温州智造跃迁的路上，温州民企中也涌现出了一些拥抱工业4.0的急先锋，他们结合企业自身特征，选择适合自己的智能化制造路径，成效初显。
乐清康泰电器是一家集科技型、外向型、规模型于一体的电子企业，经由市科技局、温台生产力促进中心牵线，与台湾管顾钜群联盟和华宇企业管理公司开展合作，进行生产线的诊断与优化，改善电气设备、车间管理，达到精益生产和智能制造管理，获得了“施耐德供货商大奖”。
报喜鸟服饰从2014年开始布局工业4.0智能化生产，通过近一年的规划、实施、试运行，第一条智能化生产线已经改造完成，通过工业4.0智能化生产，克服服装个性化生产品质和生产效率降低的瓶颈，率先实现“个性化缝制不降低品质，单件流不降低效率”这一服装定制的最高生产目标。接下来，报喜鸟将以工业4.0智能化生产为支撑，打破个性定制难以规模生产的瓶颈，做深全品类个性化定制领域。计划到2017年，定制将占公司自有品牌总销售额的50%。
然而，由于温州的制造业大型企业少，以中小型企业为主。工业制造技术在工业2.0-3.0的阶段上。在走向工业4.0的路上，仍有许多制约条件。
1.温州企业工业设备大多数处于中低端技术水平，需要完成自动化改造，达到工业3.0阶段，才向工业4.0智能化冲刺。工业设备技术条件仍待提高，工业技术基础薄弱制约企业发展。
2.工业4.0需要高级管理人才和高级技能人才。除了大型企业有一定高级人才聚集之外，中小企业人才普遍不足。人才招聘困难，聚集困难，流失容易，是中小型企业的通病，不管是高级管理人才，还是高级技能人才，中小型企业普遍短缺，这是掣肘企业发展的重要因素。
3.工业技术设备需要升级换代，技改资金如何融资又是一个难题。中小企业资本金大多带有沾亲带故因素聚集的、家族式的居多。虽然资金的聚集比较容易，安全性有一定的保障，但是聚集带有很大的排外性，一般只限于家族成员入股，不利于扩大化再生产，不利于企业设备升级换代。
4.从目前看，许多中小型企业主及企业高级管理人员对工业4.0的认识只略有知晓，认为目前还用不上。很多企业还不知道工业4.0状况。企业界对第四次工业革命的认识不足仍然存在，舆论宣传不够，行业协会理论水平不足，无力引导企业了解，掌握工业4.0知识。
三、温州发展工业4.0的建议
虽然，制约温州工业4.0发展的主要因素是技术设备先进性不高，高级别人才不足，中小型企业融资的局限性及中小型企业主的认识不足等。针对上述制约因素建议如下：
1.高级人才引进企业实行两条腿走路，即直接引入企业。另一种是引进人才有难度。我们不妨远程聘用，即高级人才可以不在企业办公室上班，却时时在办公的电脑上。人员在国内国外都如在工厂一样，通过互联网就象上班一样解决企业的技术、管理、设计、方案、问题等等，使受聘人员身在家庭心在工厂。为愿意受聘用但又不愿意来温州的人才找到解决办法。
2.政府牵头建立以高校为依托，温州龙头企业参股的科研中心，负责温州企业核心技术的研究开发，既可解决中小企业人才不足，资金紧缺的局面，又能为温州在知识产权研发领域开创成果。
3.普通高校毕业生学非所用严重。高技能高技工人才短缺，亟需培养。温州高校应该多招技能技工专业，对准温州支柱产业，为企业输送人才。
4.出台鼓励企业股份向高管和职工扩张以及允许向职工集资政策，使企业走出家族内部集资的藩篱。引进企业高管、职工的股金，以及债券集资，解决企业融资难问题。
5.成立温州工业4.0指导委员会，实施政府发展计划，制定计划进程，指导分析企业具体方案，解答企业管理技术疑难。
6.根据市十三五规划，制定温州工业4.0中长期发展规划及近期行动纲领，以及温州五大支柱产业的特点，制定优先发展产业和重点扶持的产业，支柱产业紧跟世界先进技术潮流，制定企业工业4.0具体实施方案。
智能制造系统的特征范文第5篇
走进“智能制造”
一是智能制造特征。现在，大家在“智能制造”最主要的特征方面，还是有一定共识的，主要具备如下三个特征：（一）是感知，要能够获取信息。如果智能制造没有信息，智能便无从谈起。制造过程中有产品信息、工艺信息、制造过程中各种各样的生产流程信息和质量信息，这些信息在“智能制造”领域非常重要；（二）是智能制造是信息技术和制造技术的结合。智能制造一定是利用了大数据、通信、软件等新的技术和制造技术结合在一起实现的；（三）是要将数据利用知识进行分析和优化，要能够实现与环境的相适应。这三个条件加在一起可以称为“智能制造”。
二是智能制造范围。全世界都在研究智能制造范围，我们国家也是这样。我们用一个立方体来表示智能制造的范围：x轴表示产品全生命周期，智能制造从设计、工艺、制造、管理、检验、物流的全部过程中，每一个环节都可以发挥作用，它覆盖了产品全生命周期的所有环节；y轴表示系统层次，包含设备层、生产层、管理层、车间层、企业管理层、协同网络层、制造层，在每一个层次里面，智能制造也有它的作用；z轴表示智能功能，包括互联互通、信息集成等等。这三个维度覆盖了整个智能制造可以适用的范围。
三是智能制造内容。智能制造的内容包含三个方面，分别是智能的产品、智能的制造过程和智能的经营服务方式，三方面内容共同组成了智能制造内容。
智能产品是制造业的标志，也就是说如果说一个产业很强，这个产业必然有非常好的产品。那么，智能产品有哪些特点呢？（一）是要有感知作用，即设备本身要有很多自己的特性，质量要好。比如说机床，以前的手摇机床是没有传感器的，后来出现了数控机床，要对移动距离进行测量，就需要传感器。再后来，温度对计算有影响，我们又要测量温度。（二）是要有获取信息后的自我调节功能，能够使自己处于最佳的工作状态。例如，我测量到温度，我知道温度对测量加工产生影响，就需要温度补偿以保证设备回到初始的测量精度上。另外，还要进行自诊断，能够自动识别什么地方有故障了、电梯电流太大了、电梯发热了等问题。（三）是要有通信功能，要能和其他装备和管理系统进行通讯。装备通信很简单，数控机床配备机械手进行上料，数控机床和机械手之间就需要通信。数控机床放在制造系统里面，也需要具备通信功能。（四）是要对数据进行处理，挖掘分析，提供创造性应用服务。
智能制造过程包含两部分，一部分是数字化、自动化，是智能制造的基础，追求制造质量和生产效率、减少能耗、降低排放。还有一方面是信息化管理，指生产各个环节间要协调，去掉制造过程中的浪费。数字化管理和信息化、智能化结合在一起的时候才是智能制造过程的全部内容。智能制造过程在各个环节里都可以发挥作用，比如在产品设计环节，过去我们的产品设计是画成图然后把样机加工出来，进行试验发现问题，然后修改图纸，设计周期非常长。在智能化的数字设计领域，可以在虚拟空间里制造产品模型，在计算机里进行仿真，仿真测试完全达到要求以后可以快速通过物理试验，大大缩短周期。
另外，精益模式的智能化包括两个方面。一是个性化定制，个性化定制有几个条件，一是产品必须是模块化的，个性化定制并不是每一个产品都从头设计，一定是把产品模块化。经过模块化之后，将符合不同要求的不同模块组合在一起就形成个性化的产品。二是一定要有服务平台，通过服务平台用户可以根据深入的交互让用户选用模块，快速生成产品的定制方案。三是定制完成后，后续的生产要跟得上。生产计划和制造线能够跟得上订单需求。符合这三个条件才可以称为个性化定制。二是协同开放云制造，协同开放云制造什么意思呢？我建立一个网络平台，在网络平台里可以对不同企业或企业不同部门的创新资源、设计能力、生产能力、服务能力进行集成和对接，此外，还可以和社会上的资源和服务进行对接。目前，协同制造应用最好的领域是航空工业，航空工业本身的特点导致其必须采用协同制造。
需求旺盛 但供应不足
一是我国智能制造需求旺盛。我们国家从2011年开始推行“智能制造”，当时大家觉得“智能制造”离我们太远了。但是，经过这几点的发展，大家觉得“智能制造”很快就来到了我们跟前。2011年到2014年，国家发改委、工信部、财政部联合实施了智能制造专项，4年共支持了124个项目，投入经费40亿元。2015年，国家又选出了46个国家试点示范项目，分布在28个省市、36个行业。而且，我国也实施了智能制造专项，其中标准研制43项、数字化车间51项，国家共投资10个亿。通过这几年的努力，我们给企业指出了方向，带动了企业对智能制造的需求，另外，关键的零部件和智能制造装备方面也取得了巨大的进展。数字化车间、数字化工厂的建设也取得了一些突破，有了样板，并培训了一批人才。而且我们形成了一种机制，就是用户和制造商联合实施智能制造项目，这些都是有益的探索。经过这四年，可以说我们国家智能制造的培训期已经过了，从现在开始我们进入发展期。现在，我们国家智能制造需求非常旺盛。
二是我国智能制造供应不足。虽然智能制造需求旺盛，但是我们国家的供应不足。我们国家的装备制造业现在是70%依赖进口，过程装备应用比率不到30%。根据世界银行的统计，我国每年进口的装备达到2万亿台发动机，这样的情况导致过程装备在市场上的占有率大概只有42%，不到一半，进口率达到58%，高端装备进口的比率会更大。因此，我国的整个市场从需求上分析，市场需求量非常大，2013年是3.5万亿元到5万亿元，预计2020年是8万亿元到10万亿元。这么大的市场肯定要成为“十三五”期间经济发展新的增长点。从供给侧来看，国内装备不到一半，一半以上需要进口。因此，我们必须发展我们自己国产的装备制造业，用中国装备装备中国制造，应该成为“中国制造2025”的重要核心战略。
做实基础
从国家层面来看，促进智能制造和装备制造应该同步发展，要防止智能制造出现“空心化”，不能我们的数字化水平很高，但打开一看里面的装备全部都是国外的、机器人全部是西门子的，这样的情况不是我们想看到的。另外，我们还要做好三大基础，分别是标准化、基础设施和网络安全、软件，我国在这三方面还需要大大加强。在人才培养方面，我国现在及其缺乏综合的智能制造方面人才，特别是系统集成，今后，国家应该在这方面加强。
智能制造系统的特征范文第6篇
一、第三次工业革命的主要观点和判断
（一）第三次工业革命提出的背景和环境
第一，在国际金融危机的影响和冲击下，主要经济体增速明显下滑，国际贸易保护抬头，全球治理结构深刻调整，世界经济发展的不确定性和不稳定性因素显著增多，正进入一个新的发展周期。
第二，支撑第二次工业革命的石油和其他化石能源正日渐枯竭，那些靠化石燃料驱动的技术已陈旧落后，以化石燃料为基础的整个产业结构也运转乏力。根据经济学家估计，到本世纪中叶，石油资源将会开采殆尽，届时其价格升高将不适于大众化普及应用。
第三，由前两次工业革命所带来的二氧化碳过度排放也使得全球气候变化日渐明显，生态灾难增多，给人类社会的可持续发展带来严峻挑战。
第四，世界各国为应对国际金融危机冲击，纷纷加大科技创新投入，在全球范围内引发了以绿色、低碳、智能为特征的新一轮技术创新浪潮，新一代信息技术、新能源、智能制造、新材料等一些重要领域和前沿方向已经出现革命性突破的先兆。
基于此，美国著名未来学家杰里米·里夫金于1994年首次提出了第三次工业革命的概念，并于2011年出版《第三次工业革命》的专著，迅速引起了国际上的广泛关注。2007年5月，欧盟议会了一份正式文件，宣布第三次工业革命作为欧盟的长期经济愿景和路线图。2011年5月，里夫金教授在巴黎第50届OECD会议上作“第三次工业革命”的专题报告，有34个成员国的首脑参加。至此，关于第三次工业革命的讨论在全球范围内快速扩散。
（二）关于第三次工业革命的主要观点
当前，国内外对于第三次工业革命特征、内涵及影响的主要观点和判断有以下几种：
1、美国未来学家杰里米·里夫金：“新能源+互联网”催生第三次工业革命美国学者里夫金最早提出了第三次工业革命即将来临的观点，他的主要判断如下：
第一，新工业革命的本质在于新通信革命和能源革命的结合。里夫金认为，每一次工业革命都是能源与信息的交汇。第一次工业革命时期（18世纪60年代～19世纪40年代），通信技术发生了革命性变化，从手工印刷到蒸汽机动力印刷，后者可以实现低成本大量印制和传播信息，随后出现公立学校，大量识字劳动力，人们利用新的通信系统去管理以煤炭为基础的新能源系统。第二次工业革命时期（19世纪70年代～20世纪初），通信与能源再度携手，表现为集中的电力、电话以及后来的无线电和电视机，可以管理更复杂的石油管道网、汽车路网，进而为城市文化的兴起提供了可能。因此，历史上新通信技术与新能源系统的结合，往往预示着重大经济转型时代的来临。
第二，第三次工业革命需要五大支柱来支撑。煤炭、石油、天然气等化石能源的不可持续性必将导致第二次工业革命的终结。第三次工业革命就是建立在互联网和新能源相结合基础之上的一次革命。在“新能源+互联网”的支撑下，每个家庭、每个建筑不再是单纯的能源消费者，而是能够参与能源生产，甚至能够输出能源。并将改变由汽车、公交车、卡车、火车等构成的全球运输模式，使之成为由插电式和燃料电池型以可再生能源为动力的运输工具构成的交通运输网。具体来说，第三次工业革命由五大支柱构成，分别是：
1 向可再生能源转型；
2 以建筑为单位的小型电站；
3 扩展到所有基础设施上的能源生产和储存；
4 充电式交通系统从互动式电网中获取电能；
5 能源互联网。
里夫金还认为，这五个支柱如果分别孤立地存在，是毫无意义的，只有互相配合，相互联系，建立起一个集成的基础系统，才有意义。
第三，第三次工业革命将给人类社会带来深刻变革。“新能源+互联网”并不等同于智能电网。因为智能电网仅是电网管理模式上的革新，解决不了化石能源日益稀缺、开发利用低效的根本问题。互联网技术与可再生能源相结合，能够在能源开采、配送、利用上从石油世纪的集中式变为智能化分散式，将全球的电网变成能源共享网络，最终会让我们的商业模式、社会模式乃至地缘政治发生翻天覆地的变化。比如，以化石燃料为基础的第一和第二次工业革命要求大规模的中央集权、自上而下的组织结构；第三次工业革命则是一种以节点组织式的、水平分布式的、网络扩散式的合作型商业实践，原有的纵向权力等级结构正向扁平化方向发展。又如，在第一次和第二次工业革命中，形成了基于石化燃料的地缘政治世界，地球被看作一个容器（资源库），充满着支撑经济活动的各种有用资源；新工业革命发生后，能源体系从石化燃料向分布式的可再生能源的转变，将按照生态思想的方式重新界定国际政治关系。再如，新能源与互联网的结合还带来了分享协作机制，随着3D打印等先进制造技术的日趋成熟，每个人都可以成为生产者，改变了制造、营销、运输、物流和服务。同时，里夫金还认为，前两次工业革命都花了40～50年时间，第三次工业革命应该更快，因为通信系统已经就绪，从上世纪70年末期到现在互联网已经存在、发展很久了；但可再生能源落后了很多。美国卡特总统的时候由于石油禁运才开始谈可再生能源。德国如果按现在的速度发展，会轻松地在2030年左右准备好五大支柱。
2、英国《经济学家》杂志：制造业数字化引领第三次工业革命浪潮今年以来。英国《经济学家》杂志连续刊出了一系列关于“第三次工业革命”的文章，主要观点是：制造业数字化将引领第三次工业革命浪潮。
第一，为什么说新工业革命就是第三次工业革命？《经济学人》的划分标准：第一次工业革命是在18世纪后半叶，以英国纺织机械化为标志的第一次工业革命。我们通常说是蒸汽机，其实蒸汽机最后真正变得工业化是用在纺织机上，然后才引起了一系列的变化。第二次工业革命，是以福特汽车工厂在20世纪初，采用大规模流水线生产为标志。这两次工业革命都改变了社会，改变了历史，也改变了各国的形态。第三次工业革命，就是以3D打印机为标志的工业革命。
第二，制造业数字化将是一场波及全球的产业革命。制造业的数字化进程正从5个方面向前推进：一是更聪明的计算机软件。如，通过虚拟技术，可以在电脑上对产品进行检测并开发新功能，类似的软件同样可以应用于规划厂房的布局和为生产机器编程。二是新材料的出现。如碳纤维已被广泛应用于山地自行车、钓鱼竿、航空器和越来越多的汽车之上。三是更灵巧的机器人。今天的工业机器人，就是像曾经的大型计算机；下一代机器人就如同现在的个人电脑，将非常适用于中小型企业。四是基于网络的制造业服务商。通过互联网，一家欧洲公司可以从另一家位于美国的公司那里获得设计图纸和样品，并在中国找到一家加工企业。五是新的制造方法。如传统制造模式是集中式、追求规模经济的“减式制造”，生产过程中产生了大量的浪费；而3D打印技术可以一层一层地将产品“堆砌”出来，是便于分散化、低成本的“增式制造”，材料没有损失。
第三，“中国制造”的崛起可能被第三次工业革命所终结。新工业革命带来的影响将是颠覆性的，如同纺织厂消灭了手工织布技术，福特“T”轿车让传统手工铁匠下岗。第三次工业革命不仅影响到产品的生产方式，还将影响到产品的生产地点。随着生产成本快速上升和劳动力短缺的出现，传统制造业将大批转移到像越南、孟加拉国、印度这样的国家，而更新更高端的产品，由于有新的数字化制造革命，又会回到发达国家。因此，第三次工业革命对中国这样的制造业大国来说有着相当大的负面影响。
3、中国学者：数字化、智能化
制造成为新工业革命的灵魂国内学者普遍认为，智能软件、新材料、机器人、新制造方法的不断成熟与广泛应用，有力地推动了智能制造技术的快速突破，将产生足以改变人类经济社会进程的巨大力量，第三次工业革命即将到来。主要观点有：
第一，中国科学院院长白春礼：新的工业革命可能使工业生产方式将从大规模生产向个性化生产转变。今年7月，白春礼接受《经济参考报》专访时提出，当前信息、量子、生物等领域发生的一些革命性突破，将深刻改变人类的世界观、认识论和方法论，成为新科技革命和“新工业革命”的科学基础和知识源泉。新的工业革命，可能使生产过程将更关注个性化定制，消费者将在更大程度上参与设计和制造过程，甚至成为生产过程的一个重要环节，生产方式将从大规模生产向个性化生产转变，制造商、供应链的地理格局将发生根本改变。
第二，中国工程院院长周济：数字化、智能化是新工业革命的核心技术。周济认为，“数字化、智能化技术是产品创新和制造技术创新的共性性能技术，它深刻变革了制造业生产模式产业形态，是新工业革命的核心技术。”
第三，国务院发展研究中心冯飞：第三次工业革命的一个特点，就是就地化生产。冯飞提出，第三次工业革命的一个特点，就是就地化生产。比如说数字化制造所带来的便利，贴近消费市场是非常重要的因素，可能会有一些企业回流到市场范围大、市场需求多层次比较突出的一些地区。
第四，中国社科院工经所吕铁：第三次工业革命的主题是制造业“数字化”和“大规模定制”。吕铁认为，第三次工业革命的主题是制造业“数字化”和“大规模定制”。在第三次工业革命浪潮中，终端产品的竞争优势来源不再是同质产品的低价格竞争，而是通过更灵活、更经济的新制造装备生产更具个性化的、更高附加值的产品。
第五，微软公司全球副总裁张亚勤：信息革命支撑起整个能源的分配、生命科学的发展，是新一轮工业革命的灵魂。张亚勤认为，信息革命支撑起整个能源的分配、生命科学的发展，是新一轮工业革命的灵魂。利用信息技术和互联网，将会推动生产制造可以突破时间和空间的限制，进而推动人类社会的生产方式、生活方式和社会管理方式加快向智能化转型。
第六，也有部分学者对第三次工业革命持否定态度。比如，国务院发展研究中心的王俊峰提出，所谓第三次工业革命，应该仅仅是一些学者的提法，技术发展不是单单靠政府的刺激、支持就可以达成的，需要长期的技术积累，有自己的生命周期。又如，北京工商大学的陈及认为，第三次工业革命即将到来的说法是一个噱头。一些高端技术的突破还遥遥无期，无论从目前互联网技术还是从新能源的发展来看，时机都不成熟；只靠一两项技术完不成第三次工业革命。
（三）我们的初步认识
1、第三次工业革命浪潮的到来还需要一个较长的过程，既不可能一蹴而就，也不可能完全替代既有的生产方式和发展模式
首先，第三次工业革命在重点领域技术发展和应用上存在明显局限性。目前，新能源、3D打印、智能制造等引领第三次工业革命的代表领域，受技术、材料、成本、经验、规模经济等因素制约较多，应用范围和应用程度都还较为有限。在现有技术水平、发展模式和竞争格局下，各国都不会完全抛开现有成熟的能源供应体系和使用方式，而采用技术成熟度不高、配套设施不健全，并且没有得到验证过的能源供应和使用模式。同时，受地缘政治、技术突破等因素制约，全球或区域大一统的能源供求格局难以在短时间内形成。根据有关资料，3D打印技术的发明已有10余年历史，最先应用于快速制作概念产品的模型以评估其外形与拟合情况，目前仍因制造速度、材料强度等问题而难以推广。
其次，新一轮工业革命将会是个较长的过程，不可能一蹴而就，也不可能完全替代既有的生产方式和发展模式。历史经验表明，每一项技术从科学原理到技术发明再到广泛应用都需要经历一次较长的转化周期（见表1），每一次工业革命的形成更不会是一蹴而就的。日本早在1989年就提出了智能制造计划，我国在1993年也设立了“智能制造技术基础的研究”重点项目，但时至今日智能制造技术仍不成熟。因此，新一轮工业革命的来临将会需要一个较长的过程，在相当长一个时期内新一轮工业革命催生的新生产方式和发展模式也不可能完全替代既有的生产方式和发展模式。
2、信息网络是第三次工业革命的重要内容，多项关键技术交叉融合成为新一轮工业革命的显著特征。从主要支撑来看，信息网络技术是第三次工业革命的核心。信息网络技术领域正在孕育新一轮的技术革命，新一代信息网络、云计算、物联网、大数据、系统级芯片等新技术、新应用极有可能推动整个工业实现新的飞跃。信息网络对其他产业有极强的渗透作用和倍增作用，会带动互联网、电子商务、文化创意等多个产业强劲增长，创造新的商业模式。信息网络还可以通过与其他产业的融合，催生移动互联网等一些新的产业增长点和数字内容服务等新兴业态。在里夫金构建的以能源互联网为支撑的第三次工业革命中，就是通过信息网络技术与能源技术的深度融合，使太阳能发电、大规模并网发电技术实现突破。信息网络革命是新一轮工业革命的骨架和灵魂，成为推动“第三次工业革命”的关键所在。
从主要特征来看，多个领域的关键技术交叉融合不断催生出新的技术创新成果。信息网络技术、制造技术、能源技术、材料技术的汇聚融合速度越来越快，带来新的技术变革。信息网络技术与制造技术、材料技术的有机结合，使3D打印成为现实，使大规模定制和简单设计成为可能，有望改变传统制造业形态。制造技术与材料技术相互促进，精密加工、机械电子、数控装备等尖端领域不断突破，推动高端装备制造技术的不断发展。高性能碳纤复合材料的新发展，将引发航空工业从设计理念、物流供应链、维修服务到制造的革命性变革。
3、每一次工业革命都将为后发国家成功实现“赶超”打开“机会窗口”，加强技术积累和前瞻部署是把握第三次工业革命历史机遇的重要前提。
从历史经验来看，一些后发国家都是通过及时抓住科技革命和工业革命的机遇，实现了赶超跨越。比如，18世纪的德国，抓住了化学工业发展的机遇，迅速超越了英国。
19世纪末20世纪初的美国，抓住了电气革命的机遇，很快成为世界头号强国。20世纪50年代的日本，抓住了半导体产业发展的机遇，在很短的时间内成为世界经济强国。尽管第三次工业革命目前还存在很多局限性，但技术创新浪潮带来的影响与变革已经不容忽视。发达国家拥有雄厚的技术基础和人才优势，拥有强大的研究开发能力和良好的市场机制，很可能率先在新能源、信息、生物等新兴产业发展方面取得突破，进一步巩固其在全球产业竞争中的主导地位。尽管在部分新兴产业领域技术路线还有多种选择，但这一“机会窗口期”稍纵即逝，如不能抓住机遇实现技术突破，将会陷入新一轮的“低端锁定”。
美国页岩气革命的经验表明，加强技术积累和前瞻部署是实现重大技术突破的重要前提。比如，早在上世纪70年代，美国能源部就组织开展了以泥盆系页岩为重点的页岩气研究。自1981年的第一口钻井到1992年历经10年，美国钻生产井仅99口，开发进程极其缓慢。但在政府的积极部署和各种优惠政策支持下，1999年、2003年、2005年先后攻克重复压裂、水平钻井、水平井分段压裂等一系列标志性新技术，实现了页岩气开发的突飞猛进（见图2）。美国页岩气产量从2005年的194亿立方米，提高到了2011年的1800亿立方米，占美国天然气总产量的34%，迅速转变了美国能源供给的被动局面。
第三次工业革命的五大支柱领域仍然有许多亟待突破的核心技术和关键环节（见表2）。如新能源发电成本较之传统能源在短期内仍不具备优势，适用于能源互联网的储能技术的应用尚处于商业化初期阶段，世界各国智能电网的研究与开发仍处于起步阶段等。可以说，谁能率先在这些领域的核心技术取得突破并产生协同效应，谁就能掌握第三次工业革命的主动权。在迎接新一轮工业革命的过程中，我们一定要瞄准可能发生变革的基础和前沿领域，找准主攻方向，前瞻部署对国家长远发展具有带动作用的战略先导研究、重要基础研究和交叉前沿研究，打通制约技术创新和应用过程中存在的标准、关键共性技术、市场培育和产业支持等瓶颈，为新技术的大规模商用创造条件。
二、第三次工业革命的重要领域
（一）能源互联网
1、能源互联网简介
能源互联网是一种在现有配电网基础上通过先进的电力电子技术和信息技术，融合了大量分布式可再生能源发电装置和分布式储能装置，能够实现能量和信息流动的新型高效电网结构，是新型电力电子技术、信息技术、分布式发电、可再生能源发电技术和储能技术的有机结合。它是以可再生能源发电为基础构建的能源互联网络，通过智能能量管理系统实现实时、高速、双向的电力数据读取和可再生能源的接入和存储，从而进行能源共享。
能源互联网除具备智能电网的自愈性、安全性、高效性、经济型和集成性等特点外，还具有3个自身特点。
一是环境友好。能源互联网的建立是以分布式可再生能源发电的大量应用为基础，以建立智能型绿色电网为目标，具有绿色、环保的特点，也符合当前国家提倡低碳经济的发展需求。
二是实现可再生能源的“即插即用”。传统电力网络主要是面向远端集中式发电，能源互联网可以在电网中实现类似互联网的“即插即用”技术，使电网可以包容多种不同类型发电，尤其是分布式的可再生能源发电。
三是与用户终端的实时交互。在电网运行中，通过智能终端可以实现发电端与用户设备和行为的交互，依托实时的通信构架，既可以对电网运行状态进行精确估计，也可以对负荷、发电端、储能装置等进行实时监控和管理，合理分配电网资源，提高电网的安全性、可靠性和经济性。
2、能源互联网的发展现状
从“能源互联网”的几大支柱看，支撑该领域的关键技术和产业基础参差不齐，都面临着不同程度的制约。
在新能源方面，发电成本不断降低，但暂时仍不足以替代传统发电。彭博新能源财经的数据表明，就现有项目来看，陆上风电的平均发电成本已经跟小水电和大水电十分接近，但是小水电和大水电平均发电成本还是略低于陆上风电。目前美国槽式光热电站度电成本为15-17美分，折合人民币约0.9元左右，美国的报告显示，要在2015年，把这一数字降低到8-11美分，折合人民币0.5元左右，届时才将与传统能源发电成本相当。此外，新能源的上网电价、投资回报率、电量的送出消纳、电费的结算时间都直接影响着新能源的广泛普及。
在能源储存方面，新能源的可存储性显著低于石油、天然气、煤炭等传统能源，适用于能源互联网的储能技术的应用尚处于商业化初期阶段（见表3）。储能技术的定位是功率传输到电量传输，从输电网到能源网转变的核心技术。总体而言，可以引发电力系统的变革的储能技术首先要有一定的规模，达到兆瓦时是一个根本的起点。在这种规模下，还要实现安全运行。此外，其循环寿命和转换效率两个指标最为重要。各种储能技术出现拐点的一个象征性的标志是千瓦时造价达到1500元之内，循环次数达到5000次。预计10年之内，会有某种储能技术能够达到这一指标。
在智能电网方面，世界各国智能电网的研究与开发尚处于起步阶段，大规模应用仍需时日。目前，美日欧均抓紧投资，以便创立并获得对自己有利的智能电网技术标准。但限于智能电网的自愈性、互动化、供电安全等方面的发展还未能满足要求，因此还未能实现能源资源的大范围优化配置。
3、能源互联网技术和应用发展前景
随着能源互联网的支柱性技术逐渐成熟、并相互协同，能源互联网将会使每一处建筑转变成能就地收集可再生能源的微型能量采集器，将氢和其他可储存能源储存在建筑里，利用社会全部的基础设施来储藏间歇性可再生能源，并保证有持久可依赖的环保能源供应。同时，利用网络通信技术把电网转变为智能通用网络，从而让上百万的人可以把周围建筑产生的电能输送到电网中去，在开放的环境中实现与他人的资源共享，其工作原理就像信息在网络上产生和传播一样。此外，还将改变由汽车、公交车、卡车、火车等构成的全球运输和消费模式，使之成为由插电式和燃料电池型以可再生能源为动力的运输工具构成的交通运输网。在全国建立充电站，人们可以在充电站买卖电能。
近期，我国新奥集团提出的“泛能网”，可视为能源互联网的补充和延伸。所谓“泛能网”是指通过能源生产、储运、应用与回收循环四环节能量和信息的耦合，把能源网的能量、物联网的物质、互联网的信息三种“流”融合到一起，形成能量输入和输出跨时域的实时协同的能源管理网络。由于风电与太阳能发电的不稳定性及现有的规模决定其短期内无法支撑起国内庞大的能源需求，因此，传统能源的高效清洁利用和智能供给也是“泛能网”在未来一段时间内的重点解决方案。例如，“泛能网”可以将处于地下的煤加入气化剂实现可控气化，为后续能源产品生产提供低成本的合成气。生成合成气后，再通过气电联产实现发电，将一次能源转化成更为清洁的二次能源。
4、能源互联网带来的变革和影响
一是显著提升能源利用效率。能源互联网拥有储能单元和智能控制平台，从而可以实现能量控制与用户能量需求的实时协同，不同能源通过智能控制平台还可以相互转化，使得能源储运与应用更加智能化，减少不必要的浪费。不但使现有的传统能源得以更加有效的进行调配和供给，也使风电、太阳能发电等目前相对独立的新能源应用得以进行大规模共享。
二是彻底改变能源生产、供应和消费模式。“能源互联网”能够将每一处建筑转变成能就地收集可再生能源的微型能量采集器，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源，从而改变以往大规模集中生产能源的方式。此外，人们可以将这些能源转化为氢气储存，并用绿色电力为自己的楼房、机器和汽车供电。多余的电力则可以通过一种外部网格式的智能型分布式电力系统与他人分享，就如同人们目前通过网络分享信息一般。
三是推动经济社会向合作和分散关系发展。能源互联网将从能源领域打破长期以来以化石燃料为基础的大规模的寡头垄断、自上而下的组织结构，使社会向合作和分散关系发展。社会的组织模式将趋向扁平化结构，由遍布全国、各大洲乃至全世界的数千个中小型企业组成的网络与国际商业巨头一道共同发挥作用。我们所处的社会将经历深刻的转型，原有的纵向权力等级结构将向扁平化方向发展。同时，买卖双方的对立关系开始被供求双方的合作关系所取代，自利的同时也实现了利益共享。
（二）智能制造
1、智能制造简介
智能制造是以泛在感知、精准控制、智能诊断和人机交互为特征的一种新的制造模式，其基本特点是整个生产线全自动化，生产效率显著提高，极端制造能力增强，加速机器对人的替代。智能制造具有五大特征：
一是自律能力。具有获取信息并以此来决定自身行为的能力，也就是需要智能系统对信息具有一定的分识库来决定自身行为。
二是人机交互能力。人在制造系统中处于核心地位，同时在智能装置的配合下，可以更好地发挥出人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事、相辅相成、相互协作的关系。
三是建模与仿真能力。以计算机为基础，融信息处理、智能推理、预测、仿真和多媒体等技术为一体，建立制造资源的几何模型、功能模型、物理模型，拟实制造过程和未来的产品，从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。
四是可重构与自组织能力。为了适应快速多变的市场环境，系统中各组成单元能够依据工作任务需要，实现制造资源的即插即用和可重构，自行组成一种最佳、自协调的结构。
五是学习能力与自我维护能力。产品制造是在不断发展和变化的，因此在制造过程中所需要的知识也不断地增加，同时在运行过程中不可避免地会出现故障，为了更好地适应社会对产品制造的要求，需要智能制造系统拥有学习能力和自我维护能力。
智能制造的技术体系主要包括制造智能技术、智能制造装备技术、智能制造系统技术、智能制造服务技术（见图3）。
2、智能制造的发展现状
智能制造的发展主要体现在制造智能技术、智能制造装备、智能制造系统和智能制造服务四个方面。在制造智能技术方面，制造活动中的知识、知识发现与推理能力、智能系统结构与结构演化能力都有了显著提升，在生产的关键环节也有一定的应用。但一些关键技术仍存在较大制约，如感知与测控网络技术标准并未统一，基于云计算的分布智能制造体系结构、任务描述及管理技术还处于概念阶段，面对不确定、不精确、非完整制造信息的分布/混合智能推理技术尚未建立等。在智能制造装备方面，高档数控机床、工业机器人、测控装置等制造装备的智能化水平不断提高，对运行状态和环境的实时感知和处理分析能力、自主决策能力、自我诊断和修复能力不断增强。如目前，工业机器人已广泛用于弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。在汽车制造业领域，日本每万名生产工人占有机器人的数量为1710台，法国为1120台，美国为770。此外，在德国市场，食品行业大力促进了机器人的利用。机器人制造商认为，在药品和化妆品行业和塑料行业，机器人的投资潜力巨大。
在智能制造系统方面，目前，智能制造系统的发展滞后于智能制造装备的发展。由于制造工艺的日益复杂，制造系统日益庞大，资源环境约束愈发严峻等因素的制约，对制造系统的智能化、柔性化、绿色化等方面提出了越来越高的要求。如石化、冶金、建材等连续制造业能源资源消耗大、排放高的问题迫切要求智能制造系统能够进行固体废弃物质能分选、智能化除尘、智能工业清洗及污水处理等功能。
在智能制造服务方面，智能制造服务是制造业服务化的具体体现，环境感知与控制的互联技术、工业产品智能服务技术等分别在物流服务、离散/流程制造等领域已有初步应用，但目前总体正处于起步阶段。在智能制造服务的共性关键技术领域，仍存应用障碍。如制造与服务的智能集成共享与协同技术当前缺乏统一的定义、描述和表达标准，云计算为智能制造服务环境架构的数据安全性难以保障等。
3、智能制造技术和应用发展趋势
智能制造技术的突破及广泛应用正催生智能制造产业。其技术和产业发展呈现四大趋势：
一是建模与仿真使产品设计日趋智能化。建模与仿真通过减少测试和建模支出降低风险，通过简化设计部门和制造部门之间的切换压缩新产品进入市场的时间。
二是以工业机器人为代表的智能制造装备在生产过程中应用日趋广泛。新一代工业机器人会抓取、装运、暂存、拾取零部件以及进行清理打扫等，这些技能让它们可以应用于更广泛的领域。同时，工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。
三是全球供应链管理创新加速。以云计算为代表的新一代信息技术的发展和应用将为智能制造提供一个动态交互、协同操作、异构集成的分布计算平台，进一步促成全球供应链的一体化，世界各地的企业将利用基于互联网的智能管理技术实现生产制造全过程的实施协同，从而缩短了满足客户订单的时间，提升了生产效率，使得全球范围的供应链管理更具效率。
四是智能服务业模式加速形成。企业通过嵌入式软件、无线连接和在线服务的启用整合成新的“智能”服务业模式，制造业与服务业之间的界限日益模糊，融合越来越深入。产品的制造已不再单纯代表工业品本身，而倾向于提供一种“体验”，服务供应商如亚马逊、谷歌等众多公司已纷纷对制造业领域进行整合。
4、智能制造带来的变革和影响
一是推动制造业生产方式的变革。未来的制造将是由信息主导的，并采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理方式的全新的制造业。信息技术将促进设计技术的现代化、加工制造的精密化、快速化、自动化技术的柔性化、智能化。智能制造技术的广泛应用将改变制造业的设计方式、生产方式和管理方式，大幅提高制造系统的柔性化和自动化水平，使生产系统具有更完善的判断与自适应能力。
二是促进工业生产组织形式向网络化和虚拟化转变。智能制造将通过互联网的协同机制，在新的数字化生产技术的促进下，将创造虚拟的产业集群，从而使可以称为社会化生产的新制造方式成为可能，导致工业生产组织形式的改变。跨国企业通过网络将产品价值链分解到不同国家的配套协作企业，产品生产过程由全球范围内多个企业高效、快捷合作完成，企业间以网络方式跨越边界与环境建立紧密联系。
三是加快制造业服务化进程。智能制造使制造业和服务业的关系更加密切。制造企业可以通过在线获取生产所需要的各类智能制造服务，使生产要素的配置成本降到最低。在销售过程中，可以借助智能制造系统使最新产品在短时间内销往全球各地的目标客户。同时，智能制造装备是整合信息系统、配套软件、操作程序以及维护服务等在内的一个完整的服务系统，所提供的服务价值比重远超实体价值的比重。
（三）3D打印
1、3D打印简介
3D打印机诞生于20世纪80年代中期，由美国科学家最早发明。其基本原理是利用特殊的耗材按照由电脑设计的三维立体模型，通过黏结剂的沉积将每层粉末黏结成型，最终打印出3D实体。打印过程可分两步，一是在需要成型的区域喷洒特殊的胶水；二是均匀喷洒粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，没有胶水的区域仍保持松散状态，重复这一过程直到实体模型被“打印”成型（见图5）。
起初，3D打印被认为是一种制作一次性样品的方式，目前已能够制造产品零部件乃至最终产品（见表4）。根据有关资料，2009年应用3D打印制造的产品中，16%为最终产品、21%为零部件、23%为模具。
2、3D打印技术的优势和局限性
与传统制造技术相比，3D打印技术具有以下优势：
一是增强产品的空间几何多样性。如无需加工组装，可直接制造弯曲的内部冷却通道、复杂的蜂窝型物体（如图6）。
二是提升制造速度和精准度。3D打印技术减少了将零部件组装为整机的过程，直接制造完整的最终产品，有效降低了生产线上人员分工协作的时间，实现了快速制造。并且可以保证设计者思想的准确实现，提高了制造精准度。
三是简化制造流程。传统制造技术条件下，要改变产品形状必须制作新的铸型，或者调整装备的设置。然而，3D打印技术生产不同形状的产品，只需更换所参照的电子文档。以生产两颗完全不同的假牙为例，3D打印能够只用一台机器、不做任何配置改变，就将两颗假牙连续地生产出来。
四是普遍提高全球各地区制造能力。将相关电子文档发送到全球任何一台3D打印机上（具有适合型号），完全依照电子文档就可以实现产品的自动化制造，这普遍提高了全球各个地区的制造能力。
五是减少物料和能源消耗。3D打印技术不产生边角余料，所使用的原材料量恰好等于最终产品需要的材料量，减少了物料浪费；并且打印制造出最终产品，无需过多的零部件供应环节，减少了各环节生产及运输过程中的能源消耗。
目前，3D打印技术仍具有一定的局限性（见表5）：
一是难以应用于大规模制造。在目前3D打印技术条件下，平均1小时能制造一个边长1.5英寸的立方体。但在传统制造的铸型技术下，只需1分钟就能制造出几个类似体积的物体。制造速度的迟缓制约了其在大规模制造中的应用。
二是产品质量难以保证。目前3D打印的原材料主要是塑料聚合物，这种聚合物不易标准化，而且硬度低于同类工业原料。因此，用这种材料生产出的产品质量很难保证。
三是难于广泛开展产业化实践。在3D打印技术产业化应用的条件下，设计往往是联合完成的，但目前仍缺少相关法律法规界定此状态下的商标、版权、专利等归属。而且当设计出现问题时，相关责任也需要进一步明确。相关法律法规的不健全，使得3D打印技术产业化还难以广泛开展。
3、3D打印技术和应用发展趋势
未来5-10年，随着技术的不断进步及市场需求的扩大，3D打印技术将呈现以下趋势：
一是3D打印速度和效率将不断提升。经过几十年的探索与发展，3D打印技术已能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有0.01毫米；较先进的产品可实现每小时25毫米高度的垂直速率。随着开拓并行、多材料制造工艺方法的采用，打印速度和效率有望获得更大提升。
二是3D打印材料更加多样化。随着先进材料的不断发展，将开发出更为多样的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、纳米材料、非均质材料及其他方法难以制作的复合材料等，金属材料、直接金属成型技术将会成为今后研究与应用的新兴领域。
三是3D打印机成本大幅下降。当前，3D打印机价格大多在百万美元以上，但随着技术进步、相关知识产权逐渐过期直至实现规模化生产，3D打印机价格有望大幅下降。目前，3DSystems和Autodesk已推出了DIY的1500美元左右的产品，最简单的3D打印机的价格甚至已达到了800美元。
四是3D打印机应用领域更加广泛。目前，3D打印机已开始用来制造汽车、飞机等高科技含量零部件、皮肤、骨骼等活体组织。专家预计，3D打印机在生产应用方面有着巨大的潜力。3D打印技术在珠宝首饰、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航天及医疗方面（牙科）都能得到广泛的应用。
五是简单组装生产或直接完整制造将成为3D打印应用的路径。简单组装生产模式下，3D打印技术生产出较少的零部件，然后由传统组装方式制造，这样可以节约成本。
直接完整制造模式下，在离终端用户较近的地方，直接打印制造出完整的最终产品。例如，根据客户需求直接“打印”出几千台不同版本的iPhone后，快速配送至消费者。这要比在中国大规模生产出几亿全相同的iPhone，然后运输到全世界180多个国家成本更低。
4、3D打印技术带来的本质变革一是制造技术迎来重大飞跃。
一是3D打印技术改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式，节省了材料和加工时间，带来了制造工艺的深刻变革。同时，还将推动新材料、智能制造和堆积制造等多项技术实现大的飞跃。
二是工厂化生产转向社会化生产。随着3D打印技术不断成熟，成本不断降低，小型企业甚至是个体都能独立完成制造程序。届时，除必要的实物生产资料和产品外，生产组织中的各环节可被无限细分，创新者转变为制造者的成本迅速降低，从而使生产方式呈现出社会化生产的重要特征。
三是推动世界制造业格局由“中国制造”向各国“本地制造”转移。
四是推动其他科技领域突破发展。利用纳米材料为原料进行3D打印制造的产品可广泛应用于遥感、分离、等离子体光学、催化、纳米电子、生物成像等领域，将有利于加快纳米技术和纳米材料的发展。利用3D打印技术制造人体器官，将与病人自身细胞的内部结构完全一致，这将有助于消除器官移植后的排斥现象，带来重大生物技术革命。
三、第三次工业革命给我国工业发展带来的机遇和挑战
第三次工业革命的到来，在对传统制造业发展模式带来冲击和挑战的同时，也为提升我国产业国际竞争力和国际分工地位提供了有力支撑，必将成为我国加快经济结构调整和发展方式转变的核心驱动力。
（一）带来的机遇
1、为我国加快结构调整和发展方式转变带来重要机遇
第三次工业革命为我国实施扩大内需战略和现代服务业发展带来了重要契机。“大规模定制”是第三次工业革命的一个突出特点，要求充分重视市场需求在未来产业发展中的重要作用。中国将能充分利用我国13亿人口的消费能力和消费层次双“提升”的有利条件，通过“大规模定制”快速开启国内市场需求。此外，工业机器人等新型智能制造装备将在生产环节大量取代劳动力，并且随着制造业服务化的步伐不断加快，制造业的主要就业群体将是为制造业提供服务支持的专业人士，这就使得二、三产业的相对就业结构朝着服务业就业人口比重增长方面发展，从而加速我国产业结构调整和优化。
2、为我国突破资源环境约束创造了有利条件
以能源互联网和智能制造为代表的第三次工业革命有利于实现资源能源高效清洁循环利用、达到环境影响最小化。一方面，第三次工业革命所带来的能源互联网将对能源生产和利用方式产生深刻变革，有助于使我国直接绕过传统能源和资源的束缚。我国拥有世界上最丰富的风力资源，也是世界上太阳能资源最为丰富的国家之一，生物能与地热能的总量也相当可观。根据2009年一项由哈佛大学与清华大学的联合研究表明，只要中国提高补贴并改善能源供给网络，至2030年风力发电就可以满足中国所有的电力需求，从而在解决能源供给问题的同时，迈入更加绿色低碳的经济发展轨道。另一方面，第三次工业革命将引领更少资源消耗、更低环境污染、更大经济效益的先进经济模式，如3D打印、智能制造等技术将根据需求的变化快速做出反应，而无需预备大量库存。产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期，对环境的负面影响最小，资源利用率最高，实现经济效益和社会效益协调优化。
3、为我国工业提升国际分工地位形成新的契机
经过改革开放30多年来的快速发展，我国工业实现了历史性跨越，但我国还不是“工业强国”，其中最主要的差距是自主创新能力不强，在技术方面一直处于跟踪和追赶状态，特别是许多关键核心技术还远远没有掌握。第三次工业革命将掀起以能源互联网、智能制造等为代表的新一轮重大科技创新浪潮，为我国实现跨越式发展带来历史机遇。在新一代信息技术领域，我国拥有华为、中兴等世界级领军企业，第三代移动通信、光通信技术与组网能力也跨入了世界先进行列，云计算、无线网络等技术创新取得明显突破。在新能源领域，我国是世界最大的风力涡轮机生产国和太阳能电池生产国，太阳能电池产量占世界总量的50%。能源互联网、3D打印和智能制造等技术将推进“本地化生产”进程，庞大的市场需求将有望成为我国抓住第三次工业革命重大契机，提升产业核心竞争力和国际分工地位的重要依托。
（二）面临的挑战
1、对劳动密集型产业发展带来较大冲击
未来“厂大人多”的时代将一去不复返，我国劳动密集型产业发展将会受到冲击。
从技术发展来看，生产智能化成为控制成本的重要途径，我国传统劳动密集型产业将不再具有竞争优势。以飞利浦为例，在中国沿海的飞利浦工厂，雇佣数百名工人组装电动刮胡刀，这是典型的传统生产模式。与此相比，飞利浦在荷兰乡间的一座工厂有128具机械手臂，以极灵巧动作组装产品，这些手臂不但运作速度快，还不用休息，每天可连做三班、全年无休。该工厂每班轮值员工只有数十人，约为中国工厂的10%，成本节约优势不言而喻。从消费模式来看，个性化消费必将带来规模化的定制化生产，从而带来全面的消费革新。我国劳动密集型产业所依赖的规模化的产品生产和消费方式必将受到挑战。以苹果iPad为例，一部499美元的苹果iPad仅仅包括33美元的制造成本，在中国的装配成本只有8美元。当前，一些公司正将海外生产线逐步迂回发达国家，这并非仅仅由于中国生产成本的上升，也由企业希望更加贴近市场、更快对需求改变作出反应的因素。如今，很多产品变得越来越复杂，最好的解决之道就是让设计人员和制造人员在同一个地方工作。
2、对我国工业企业的转型发展提出了紧迫要求
新工业革命对工业企业发展模式的影响是全方位的，要求企业必须尽早做好转型准备。从企业内部组织结构看，未来将会出现企业组织网络化和扁平化。企业的外部边界模糊，使得企业组织与外部市场联系在一起，把整个组织的触角伸到了市场的各个角落。企业结构层次将精简化，组织中的等级制度将淡化。对于长期实行科层管理模式的中国企业来说，上述变化将对我国现有工业企业管理模式带来挑战。
从企业外部组织来看，传统以空间集聚、地理集中为特征的产业集群可能逐步向以分散布局、异地协同为特征的虚拟集群演变。未来，借助于发达的信息、通信手段以及网络平台，产业集群的集聚范围、内容和形式会快速变化，传统的地理集群的空间局限正被逐渐突破，并形成网络意义上的集聚。这可能会对地方经济发展带来较大影响。
从支撑企业发展的要素来看，未来劳动力、土地、资本等传统要素在支撑企业发展中的作用会下降，创新要素发挥的作用会越来越大。而我国工业企业原始创新不强问题由来已久，建立企业、区域、国家多级创新体系非常紧迫。
3、对支撑工业发展的制度安排带来挑战
当前，我国工业发展的制度安排与未来新的产业发展要求并不适应。主要表现为以下几点：
第一，知识型员工要求教育制度做出改变。未来知识型员工将成为核心竞争资源。在第三次工业革命中，大部分生产工作将由机器人承担完成，而剩余的劳动力则需要成为机器维护员、软件设计者，通过操纵智能软件管理机器人完成生产任务。这种生产方式下，生产人员要有很高的知识水平和技能，要对客户的需求做出快速响应，还要具有良好的设计能力与创意。目前我国普通教育和职业教育都存在种种弊端，需要加以完善。
第二，社会化生产需要广泛的参与性。我国现有工业化是一种赶超型工业化。政府和国有资本在资源配置中具有主导作用，民间资本很难介入。未来工业生产组织中的各环节将被无限细分，从而使生产方式呈现出社会化生产的重要特征，我国现有生产分配方式如不改变，将会制约生产社会化。
第三，产品数字化需要加大知识产权保护力度。未来各种数字化产品具有容易复制、传输方便和形态多样的特点，这类知识产权涉及的社会关系、权利内容等都更为复杂多样，这对于确定知识产权所有人和有关权属等带来挑战。在这一背景下，对各类侵权行为的确认以及各类知识产品的保护将变得更加困难。我国知识产权保护意识薄弱的现状如不能做出改变，新工业革命在我国就很难成行。
四、下一步工作建议
（一）加强对第三次工业革命重大问题的战略研究
当前，亟需组织一定人力资源，成立相关课题组，加强对重大问题的战略研究。一方面，深入研究第三次工业革命的内涵特征、重点领域及其影响，正确认识第三次工业革命的内涵特征，特别是可能对我国工业发展带来的重大影响和冲击。另一方面，分析研究支撑第三次工业革命的产业基础、技术体系、创新管理、教育制度等基础条件，为迎接第三次工业革命提供理论研究支撑。
（二）跟踪关键领域技术路线和发达国家发展动向
虽然各种前沿技术还不成熟，存在多种技术路线和发展方向，但这恰恰为后来者在某些领域的“弯道超车”创造了条件。要加强对可再生能源、储能、智能电网、新能源汽车、云计算、物联网等重点领域技术发展路线的跟踪研判，理清其中的核心科学问题和关键技术问题及其实现途径，为国家技术创新战略决策提供依据。同时，还要密切关注主要发达国家在新能源、智能制造等领域的重大部署，紧密跟踪其发展动向和创新步伐，避免在新一轮国际竞争中陷入被动。
智能制造系统的特征范文第7篇
(工业4.0时代的工业转型与价值创造)
作者简介
李杰教授，现任美国辛辛那提大学(Univ.of Cincinnati)讲座教授，美国国家科学基金会(NSF)智能维护系统(IMS)产学合作中心主任，目前的研究重点是以工业大数据分析为主的智能预测技术、产品及服务的主控式创新设计(Do m i n a n tInnovation)。自2000年起他领导IMS与全球80多家国际公司(其中包括宝洁、英特尔、GE航空、波音、丰田、小松、西门子、阿尔斯通等世界500强公司)进行工业大数据技术联合研发，开发了世界领先的Watchdog Agent?智能维护系统技术，突破了传统机械设备故障预测的理论、方法和技术，被美国《财富》杂志誉为21世纪全球三大热门技术之一。李杰教授曾在美国NSF主管先进制造项目，并在美国联合技术研究中心(UTRC)担任产品开发与制造部总监。李杰教授从2013年起担任美国白宫信息物理系统(CPS)专家组顾问，他同时也是上海交通大学特聘讲座教授与先进产业技术研究院前瞻顾问。
内容简介
工业大数据是未来工业在全球市场竞争中发挥优势的关键。无论是德国工业4.0、美国工业互联网还是《中国制造2025》，各国制造业创新战略的实施基础都是工业大数据的搜集和特征分析，及以此为未来制造系统搭建的无忧环境。《工业大数据：工业4.0时代的工业转型与价值创造》基于工业4.0的时代背景，通过深入剖析未来工业的商业模式和智能服务体系的创新技术变革，论述如何通过工业大数据的分析和应用去预测需求、预测制造，整合产业链和价值链，发现用户的价值缺口，发现和管理不可见的问题，实现为用户提供定制化的产品和服务。
目录
认识工业4.0所需要的重要元素与概念
推荐序一
推荐序二
推荐序三
前言工业4.0：一场不可见世界的竞争
第1章以价值创造为核心的工业转型新思维
1.1为什么有工业4.0？
1.2德国工业4.0与美国CPS战略计划
1.3以价值为导向的变革新思维
1.4“有之以为利，无之以为用”
1.5中国工业4.0的竞争力缺口
1.6探索适合中国工业4.0的转型之路
第2章工业4.0环境下的大数据价值创造体系
2.1工业4.0的大数据环境
2.2工业大数据和互联网大数据
2.3物联网的潜在危机
2.4挖掘工业大数据价值的核心技术——CPS
2.5“5C”：以CPS为核心的数据价值创造体系架构
2.6从数据到信息到价值的转化过程
2.7以数据价值创造为导向的CPS技术应用特征
2.8从CPS到工业4.0：制造的重新定位与新思维
第3章数据价值创造的设计与实践技术
3.1智能感知层：建立统一的数据环境(Connection)
3.2信息挖掘层：从数据到信息的分析过程(Conversion)
3.3网络层：网络化内容管理(Cyber)
3.4认知层：对信息的识别与决策(Cognition)
3.5配置层：系统的弹性和重构(Configuration)
第4章价值创造的商业模式设计
4.1寻找价值的“GAP”
4.2从创新到价值创造：主控式创新思维
4.3主控式创新工具
4.4手把手教你如何做“蛋白”
第5章案例与实践
5.1智能装备
5.2智能工厂
5.3智能服务
第6章竞争力战略新思维
结语
参考资料
译者介绍
美国智能维护系统(IMS)产学合作中心简介
后记
智能制造系统的特征范文第8篇
据悉，这款产品搭载两块超高分辨率与刷新率的微显示屏，可实现双目4K超高清显示，同时搭配新型的多片式复合光学透镜模组，在显著改善光学显示性能的同时，极大地提升显示效果和佩戴舒适度，整个产品结合了歌尔在光学、工业设计、机械结构、电子电路等方面的一系列创新设计。
前几天，歌尔与中科院长春光机所共建的青岛歌尔长光研究院正式完成揭牌，这是歌尔面向光学技术、智能制造等重点领域打造、科研与产业相结合的创新产业应用研发平台。
同时，在今天的消费电子时代，歌尔一直积极把握时下具有划时代意义的智能可穿戴、虚拟现实、无人机与机器人等产业机会，以全球市场和创新技术为导向，深耕精密制造，布局智能工厂，深度融入全球产业链。
以下内容为歌尔围绕“智能音频、智能可穿戴、智能家居、智能娱乐”等智能生态领域，进行智能产品研发、制造、销售的业务布局，打造智能制造工厂的主要做法。
智能工厂布局模式
歌尔成立于2001年，自2008年5月上市以来营业收入和营业利润年复合增长率超过45%，是全球领先的VR头显及VR 外设产品厂商，致力于为合作伙伴提供一站式的VR/AR整机系统解决方案。
2016年，歌尔VR头显出货量超过百万台，在全球基于PC与游戏主机的VR头显出货量中占据约80%的份额，已与VR行业内领导厂商合作了多款VR参考设计产品。同时，歌尔是国家重点高新技术企业，是中国电声行业龙头企业，也是全球微电声领域领导厂商。
在国家“稳定经济增长，要更加注重供给侧结构性改革”的大背景下，歌尔紧密围绕智能穿戴产品研发生产主线，以信息集成为技术手段，建设支撑制造生命周期全过程的智能工厂统一平台，建立设计制造协同体系和高效的生产运行模式。进一步有效提升企业的精益制造能力、全面管控能力、高效协同能力和快速反应能力，为企业客户和终端消费者提供智能化、个性化、时尚化的智能穿戴产品，增强歌尔核心竞争力。
自动化产线的建设
自动化示范线体搭建采用智能设备和6轴多关节机器人代替操作员，保证产品稳定、高效；采用分散式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集系统（SCADA）、高性能高可靠嵌入式控制系统装备。
信息系统的建设与集成
通过各业务领域信息系统的建设与集成，实现全数字化设计、工艺、制造的一体化，精细工艺管理和工艺仿真以及制造执行系统的深度优化。制造执行系统（MES）深度优化，基于SCADA，实现与自动线可编程逻辑控制器（PLC）等底层设备的数据互联，实现与产品全生命周期管理（PLM）、企业资源计划（ERP）、仓库管理系统（WMS）等软件的无缝连接。
物流自动化的建设
建立基于射频识别技术（RFID）的智能管理系统，研究基于射频识别技术（RFID）的物料自动运送，实现物料从采购入库、物料出库、车间接料、车间物料流转到成品入库、发放和销售流向跟踪的全流程管理整个电子化的过程。
可视化集成控制中心的建设
建立产线一体化集成控制平台，通过此平台从而将订单、计划、执行、物流、质量等业务板块的实时决策数据与图表集中展示，打通各功能域的关联关系，建设可视化集成控制中心，支持从订单、计划、物流、质量、采供等多功能组织的全局协同生产与调度。另外，歌尔在打造智能制造工厂方面具有很多先进的创新模式，包括数字化研制模式；基于标准化、模块化的二维/三维数据模型；实现产品虚拟设计、虚拟工艺、虚拟制造，打通研发与制造隔热墙，产品全生命周期透明可视，实现跨越设计、工艺和制造的全新数字化研制模式。
全数据流打通
依托通信网络，基于SOA标准的集成总线，整合研发工艺平台、供应链平台、MES平台和自动化装备，实现端到端的全过程数据流的畅通，直接贯通到制造现场，实现生产过程的闭环管理；可视化与远程控制，基于采集的实时生产数据、质量数据、工艺信息等为基础，通过可视化集成控制中心，实现对各工序的生产状况和消耗情况进行实时监控；基于预测分析模型，通过大数据分析，实现对工厂运转不利因素的提前预测、预警，通过信息化与自动化的无缝集成，实现对生产现场的远程合理指挥调度。并计划用5―10年r间建成兼具中国“智”造和中国“匠”造特点的歌尔生产制造模式，智能制造和精密制造齐头并进，打造国家级智能硬件制造创新中心。
智能工厂未来愿景
建设经验推动行业发展
歌尔智能工厂采用了科技信息技术与制造技术深度融合的智能制造模式。在生产手段上，实现了智能可穿戴产品全生命周期的数字化、虚拟化生产；在生产模式上，实现了柔性化、网络化和个性化。歌尔工厂建设过程中积累的成功经验都将会面向外界推广，这在一定程度上将有助于提升我国电子信息产业整体制造水平。智能工厂不仅是对自身产品质量水平的提升，其生产制造的智能化水平也将大大提升智能制造设备的使用以及集成技术的应用，特别是推动大规模、多批次、个性化产品的制造成为可能，从而实现从消费者需求到个性化制造的模式变革。
其实，在我国供给端的互联网变革刚刚起步，未来通过互联网与生产制造端的融合很可能将产生万亿级市场规模，也将加速推进制造模式和商业模式的创新。
而供给端的互联网变革将进一步释放消费需求，扩大内需规模，促进经济的可持续发展。
经济效益与社会效益并行
歌尔的“智能制造+”布局，在促进我国电子信息产业智能工厂建设标准和重点技术标准的建立上提供了很大的助力，也对拉动国内电子信息产业智能化制造升级方面发挥了积极力量。歌尔智能工厂的信息化布局，将很好的推动3C行业实现新一代信息技术与制造技术深度融合为特征的智能制造模式，将有助于提升3C领域整体制造水平，提升我国制造业核心竞争力，抓住全球制造业变革的历史机遇。
打造示范区带动产业发展
歌尔拥有庞大的合作企业群体和供应链体系，是山东半岛和环渤海经济带消费类电子制造业中重要力量之一，其智能工厂的建设将逐步形成行业和区域示范带动效应。