智能制造是國際公認的實現工業體系轉型升級的新一代工業技術。智能制造并不等于自動化生產，無人工廠、無人物流、無人倉儲等也并不能代表智能制造。

要講清智能制造是什么，我們本文就先從智能制造的概念說起，再到智能制造的目標和主題，最后詳解如何實現智能制造。

01、什么是智能制造？

1989年Kusiak首次明確提出了“智能制造系統”一詞，并將智能制造定義為“通過集成知識工程、制造軟件系統和機器人控制來對制造技工們的技能和專家知識進行建模，以使智能機器可自主地進行小批量生產”。此時智能制造的概念主要是從技術方面闡述的，強調它是由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統。

但在到了21世紀我國的制造強國戰略研究報告中，認為智能制造是制造技術與數字技術、智能技術及新一代信息技術的融合。它是面向產品全生命周期的具有信息感知、優化決策、執行控制功能的制造系統，旨在高效、優質、柔性、清潔、安全、敏捷地制造產品和服務用戶。智能制造的內容包括:制造裝備的智能化、設計過程的智能化、加工工藝的優化、管理的信息化和服務的敏捷化遠程化等。

到了現在，我們對工業4.0時代的智能制造內涵有了進一步的認知，即：智能制造是先進制造技術與新一代信息技術、新一代人工智能等新技術深度融合形成的新型生產方式和制造技術。

它以產品全生命周期價值鏈的數字化、網絡化和智能化集成為核心，以企業內部縱向管控集成和企業外部網絡化協同集成為支撐，以物理生產系統及其對應的各層級數字孿生映射融合為基礎，建立起具有動態感知、實時分析、自主決策和精準執行功能的智能工廠進行賽博物理融合的智能生產，實現高效、優質、低耗、 綠色、安全的制造和服務。

02、發展智能制造的總體目標

眾所周知，工業4.0是正在發生中的新工業革命，面臨著一系列的變化和挑戰。“智能化”是未來制造技術發展的必然趨勢，智能制造是其核心。在工業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）優質
制造的產品具有符合設計要求的優良質量，或提供優良的制造服務，或使制造產品和制造服務的質量優化。

（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。

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

（5）安全
考慮制造系統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、數據和應用的安全。

03、智能制造核心主題

1.智能工廠

智能工廠重點研究智能化生產系統和過程，以及網絡化分布式生產設施的實現。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。

首先數字工廠是工業化與信息化融合的應用體現。它借助于信息化和數字化技術，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、工廠設計與優化、車間裝備建設及生產運作控制等。

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

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化的深度融合，是數字化工廠、網絡化互聯工廠和自動化工廠的延伸和發展。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節或過程中能夠體現出一定的智能化特征，即自主性的感知、學習、分析、預測、決策、通信與協調控制能力，能動態地適應制造環境的變化，從而實現提質增效、節能降本的目標。

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、倉儲系統和生產設施等)將通過集成形成一個閉環網絡，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，在正確的時間以正確的順序到達生產線。

（2）基于數字孿生的生產過程設計、仿真和優化
通過數字孿生將虛擬空間中的生產建模仿真與現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“數字孿生”，生產過程的每一個步驟都將可在虛擬環境 (即賽博系統)中進行設計、仿真和優化。

(３)基于現場動態數據的決策與執行
利用數字孿生模型，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”，以現場動態數據驅動，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化，給實際生產系統和設備發出優化的生產工序指令，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網、物聯網和物流網等，整合物流資源，充分發揮現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。

在智能制造中，智能服務需要在集成現有多方面的信息技術及其應用的基礎上，以用戶需求為中心，進行服務模式和商業模式的創新。因此u，智能服務的實現需要涉及跨平臺、多元化的技術支撐。在智能工廠中基于CPS平臺通過物聯網(物品的互聯網)和務聯網(服務的互聯網)，將智能電網、智能移動、智能物流、智能建筑、智能產品等與智能工廠(智能車間和智能制造過程等)互相連接和集成，實現對供應鏈、制造資源、生產設施、生產系統及過程、營銷及售后等的管控。

04、如何實現智能制造？

對于不同的行業、不同的領域、或是不同的企業，具體實施智能制造會有各自不同的技術路線和解決方案。所以我們今天所探討的如何實現智能制造也只是一個基本的邏輯和路線，不同的行業仍要根據實際情況改變。

1.需求分析
需求分析是指在系統設計前和設計開發過程中對用戶實際需求所作的調查與分析，是系統設計、系統完善和系統維護的依據。
需求分析主要涉及如下內容:發展趨勢、已有基礎、問題與差距、目標定位等。

2.網絡基礎設施建設
網絡互聯是網絡化的基礎，主要實現企業各種設備和系統之間的互聯互通，包括工廠內網絡、工廠外網絡、工業設備和產品聯網、網絡設備、網絡資源管理等涉及現場級、車間級、企業級設備和系統之間的互聯，即企業內部縱向集成的網絡化制造；還涉及企業信息系統、產品、用戶與云平臺之間的不同互聯場景， 即企業外部(不同企業間)的橫向集成。

因此網絡互聯為實現企業內部縱向集成和企業外部橫向集成提供網絡互聯基礎設施實現和技術保障。在網絡互聯基礎建設中還必須考慮網絡安全和信息安全問題，即要通過綜合性的安全防護措施和技術，保障設備、網絡、控制、數據和應用的安全。

3.數據互聯可視的數字化
以產品全生命周期數字化管理(PLM)為基礎，把產品全價值鏈的數字化、制造過程數據獲取、產品及生產過程數據可視化作為智能化第一步，實現對數字化和數據可視化呈現。主要內容包括：產品全生命周期價值鏈的數字化、數據的互聯共享、數據可視化及展示。

億信華辰自主研發的一站式數據分析平臺億信ABI能幫助制造企業在展示項目、科研投入比例、產品監控、人員構成等方面進行全面分析與展示，時刻掌控企業經營狀況以及各項目花費情況，全方位監管各項目跟進情況；另外，對各條生產線的磨損率進行精準監控，及時排除故障隱患。為制造企業的運維管理提供了數據基礎，輔助領導高效決策。

4.現場數據驅動的動態優化
現場數據驅動的動態優化本質上就是以工廠內部“物理層設備—車間制造執行系統—企業資源管理信息系統”縱向集成為基礎，通過對物理設備、控制器、傳感器的現場數據采集，獲得對生產過程、生產環境的狀態感知，進行數據建模分析和仿真對生產運行過程進行動態優化，作出最佳決策，并通過相應的工業軟件和控制系統精準執行，完成對生產過程的閉環控制。

億信華辰的智慧工廠解決方案，借助5G網絡、智能機器人、視頻比對技術，能幫助制造企業打造智慧化工廠生產線。在零配件配送、庫存管理、生產組裝、信息上報等關鍵環節利用可視化技術，能有效調節生產進度，合理調配資源、監控生產質量、及時上報數據反饋結果。另外，方案內容涵蓋對生產車間輪胎檢測環節、T-BOX數據上傳環節，實時庫存提供實時監控，并對云打印設備、AGV智能機器人進行工作狀態、設備狀態的可視化監控。

5.虛實融合的智能生產
虛實融合的智能生產是智能制造的高級階段。這一階段將在實現產品全生命周期價值鏈端到端數字化集成、企業內部縱向管控集成和網絡化制造、企業外部網絡化協同這三大集成的基礎上，進一步建立與產品、制造裝備及工藝過程、生產線、車間、工廠和企業等不同層級的物理對象映射融合的數字孿生，并構建以CPS為核心的智能工廠，全面實現動態感知、實時分析、自主決策和精準執行等功能，進行賽博物理融合的智能生產，實現高效、優質、低耗、綠色的制造和服務。

億信華辰智能車間解決方案使用三維模擬真實產生環境對廠區監控、安全生產、運輸車輛等區域進行全面監控，能幫助制造企業時刻掌控企業生產、運輸狀況，全方位監管各生產車間運行情況，將一切風險扼殺在搖籃之中，為打造高品質的車間生產提供千里眼和順風耳。

05、小結

為適應制造技術發展變遷與制造業新挑戰的需求，智能制造是制造業發展的必由之路。智能制造是多方面、多層級、多效應的一套組合拳，需要軟件、硬件、人才、管理等多方面的轉型升級，需要制造企業從“頭腦”武裝到“四肢”，才能在工業4.0的下半場取得先機。