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眾所周知，工業(yè)4.0是正在發(fā)生中的新工業(yè)革命，面臨著一系列的變化和挑戰(zhàn)。“智能化”是未來制造技術發(fā)展的必然趨勢，智能制造是其核心。在工業(yè)4.0時代，智能制造的總體目標可以歸結為如下五個方面：

（1）優(yōu)質

制造的產品具有符合設計要求的優(yōu)良質量，或提供優(yōu)良的制造服務，或使制造產品和制造服務的質量優(yōu)化。

（2）高效

在保證質量的前提下，在盡可能短的時間內以高效的工作節(jié)拍完成生產，從而制造出產品和提供制造服務，快速響應市場需求。

（3）低耗

以最低的經濟成本和資源消耗制造產品或提供制造服務。其目標是綜合制造成本最低，或制造能效比最優(yōu)。

（4）綠色

在制造活動中綜合考慮環(huán)境影響和資源效益，其目標是使整個產品全生命周期中對環(huán)境的影響最小、資源利用率最高，并使企業(yè)經濟效益和社會效益協(xié)調優(yōu)化。

（5）安全

考慮制造系統(tǒng)和制造過程中涉及的網絡安全和信息安全問題，即通過綜合性的安全防護措施和技術，保障設備、網絡、控制、數(shù)據(jù)和應用的安全。

1.智能工廠

智能工廠重點研究智能化生產系統(tǒng)和過程，以及網絡化分布式生產設施的實現(xiàn)。智能工廠是智能制造中的一個關鍵主題，其主要內容可從多個角度來描述。

首先數(shù)字工廠是工業(yè)化與信息化融合的應用體現(xiàn)。它借助于信息化和數(shù)字化技術，通過集成、仿真、分析、控制等手段為制造工廠的生產全過程提供全面管控的整體解決方案。它不限于虛擬工廠，更重要的是實際工廠的集成，包括產品工程、工廠設計與優(yōu)化、車間裝備建設及生產運作控制等。

其次數(shù)字互聯(lián)工廠是指將物聯(lián)網技術全面應用于工廠運作的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)工廠內部人、機、料、法、環(huán)、測的泛在感知和萬物互聯(lián)，互聯(lián)的范圍甚至可以延伸到供應鏈和客戶環(huán)節(jié)。

而智能工廠從范式維度看，智能工廠是制造工廠層面的信息化與工業(yè)化的深度融合，是數(shù)字化工廠、網絡化互聯(lián)工廠和自動化工廠的延伸和發(fā)展。它通過將人工智能技術應用于產品設計、工藝、生產等過程，使得制造工廠在其關鍵環(huán)節(jié)或過程中能夠體現(xiàn)出一定的智能化特征，即自主性的感知、學習、分析、預測、決策、通信與協(xié)調控制能力，能動態(tài)地適應制造環(huán)境的變化，從而實現(xiàn)提質增效、節(jié)能降本的目標。

2.智能生產

智能生產是智能制造中的另一個關鍵主題。在未來的智能生產中，生產資源(生產設備、機器 人、傳送裝置、倉儲系統(tǒng)和生產設施等)將通過集成形成一個閉環(huán)網絡，具有自主、自適應、自重構等特性，從而可以快速響應、動態(tài)調整和配置制造資源網絡和生產步驟。智能生產的研究內容主要包括:

（1）MOM 生產網絡

基于制造運營管理系統(tǒng)的生產網絡，生產價值鏈中的供應商通過生 產網絡可以獲得和交換生產信息，供應商提供的全部零部件可以通過智能物流系統(tǒng)，在正確的時間以正確的順序到達生產線。

（2）基于數(shù)字孿生的生產過程設計、仿真和優(yōu)化

通過數(shù)字孿生將虛擬空間中的生產建模仿真與現(xiàn)實世界的實際生產過程完美融合，從而為真實世界里的物件(包括物料、產品、設備、生產過程、工廠等)建立一個高度真實仿真的“數(shù)字孿生”，生產過程的每一個步驟都將可在虛擬環(huán)境 (即賽博系統(tǒng))中進行設計、仿真和優(yōu)化。

(３)基于現(xiàn)場動態(tài)數(shù)據(jù)的決策與執(zhí)行

利用數(shù)字孿生模型，為真實的物理世界中物料、產 品、工廠等建立一個高度真實仿真的“孿生體”，以現(xiàn)場動態(tài)數(shù)據(jù)驅動，在虛擬空間里對定制信息、生產過程或生產流程進行仿真優(yōu)化，給實際生產系統(tǒng)和設備發(fā)出優(yōu)化的生產工序指令，指揮和控制設備、生產線或生產流程進行自主式自組織的生產執(zhí)行，滿足用戶的個性化定制需求。

3.智能物流和智能服務

智能物流和智能服務也分別是智能制造的主題之一。在一些場合下這兩者也常被認為是構成智能工廠和進行智能生產的重要內容。

智能物流主要通過互聯(lián)網、物聯(lián)網和物流網等，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應方的效率，使需求方能夠快速獲得服務匹配和物流支持。智能服務是指能夠自動辨識用戶的顯性和隱性需求，并且主動、高效、安全、綠色地滿足其需求的服務。

我們都在談智能制造，似乎制造業(yè)不進行智造升級轉型就會有很嚴重的后果，也有許多人意識到智能制造會帶來更高效更便捷的生產效率，但無法全面認識到智能制造帶來的好處。下面來分析下智能制造究竟有什么好處：

1.更高的產量

智能制造通過更好的控制方法來控制機器生產（包括AI、機器人、批量控制等多種），效率比傳統(tǒng)制造業(yè)更高。另外，智能制造中大數(shù)據(jù)的應用可以幫助制造商更有效了解生產流程，也有利于改進生產運營。因此，智能制造帶來更高的產量是其最主要的原因。

2.更高的精度

在生產流程，利用機器視覺等方式能夠帶來更精度的辨別，另外，整個生產流程中，傳統(tǒng)制造業(yè)為了減少失敗幾率需要通過更好設備，以及培訓操作人員，但還是很難減少失敗率，而智造時大數(shù)據(jù)能夠分析錯誤，防止因為失誤造成的失敗率。

3.更好的自定義和個性化

自定義和個性化是智能制造的一大魅力所在，傳統(tǒng)制造業(yè)的流水線工作難以實現(xiàn)客戶的自定義或個性化定制，而智能制造的生產流程能夠實現(xiàn)實時控制，根據(jù)客戶需求調整生產機器人從而制造自定義和個性化的產品更為容易。與更為傳統(tǒng)的個人作坊相比，智能制造的自定義和個性化能夠利用大數(shù)據(jù)整理生產經驗，帶來的自定義和個性化也可以批量化，也可以幫助制造商采取逆向工程，為熟悉的問題提出新的解決方案。

4.更好的預測

過去，制造業(yè)的生產受制于訂單，同時根據(jù)個人經驗分出淡季旺季，旺季加產量，淡季減產量，而智能制造的大數(shù)據(jù)會更有利于制造業(yè)掌控自身產量，更好地預測，從而在最有價值的生產條件下進行生產。同時，大數(shù)據(jù)也能帶來生產過程中的信息，例如可以跟蹤不同供應商的產品數(shù)據(jù)，從而判斷供應商的產品供應質量，以便于預測更好的供應商。同理可以通過大數(shù)據(jù)預測客戶的需求，更理性做出生產計劃來對應客戶需求。

5.更高的盈利回報

這一點其實是對前面幾點的總結，更高的產量能夠更好滿足生產需求，更高的精度能夠保證產品的質量，更好的預測能夠保證更好的銷量，更好的自定義和個性化則是能夠擴大銷路。利用智能制造的大數(shù)據(jù)，可以更好地了解制造運營的效率，同時也可以統(tǒng)計智能升級轉型過程的投資回報率（ROI），制造業(yè)可以更好的制定未來制造計劃。