浅析智能制造核心技术研究(智能制造系统是企业数字化转型的核心)
1、智能制造系统的概念
智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能以一种高度柔性与集成不高的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动进行分析、推理、判断、构思和决策等，从而取代或者延伸制造环境中人的部分脑力劳动。同时，收集、存贮、完善、共享、集成和发展人类专家的智能。
智能制造系统通过生命周期、系统层级和智能功能三个维度构建完成。从系统的功能角度，智能制造系统可以看作若干复杂相关子系统的一个整体集成，包括产品全生命周期管理（PLM）系统、企业资源计划（ERP）、制造执行系统（MES）及将各子系统无缝衔接起来的信息物理系统（CPS）等。
智能制造系统的概念
2、智能制造系统的分类
智能制造系统主要由智能产品、智能生产、智能制造模式三部分组成。
智能制造系统的分类
1.智能产品
智能制造系统中的智能产品是指在产品制造、使用和服务过程中，能够实现对自身状态、环境自感知，具有故障诊断功能，能够具有网络通信功能，提供标准和开放的数据接口;能够具有自适应能力等。
2.智能生产
生产制造的智能化是智能制造系统的核心部分，智能制造过程包括设计、工艺、生产过程的智能化。
(1)智能设计。智能设计包括产品设计、工艺设计等诸多方面，利用智能化技术与设计链条的各个环节结合。通过智能制造数据分析手段获取设计需求，通过智能创造方法进行概念抽取，通过样机试验和模拟仿真等方式进行功能与性能的测试与优化，保证最终设计的科学性与可操性。
(2)智能工艺与装备。智能化的制造装备可以完成与制造工艺的“主动”配合，实现设备人一工艺之间的高效协同。智能制造与装备、加工状态、工件材料和环境有关的信息进行自分析，根据设计要求与实时动态信息进行自决策，依据决策指令自执行.
(3)智能制造过程。针对制造工厂或车间，引入智能技术与管理手段，实现生产资源最优化配置、生产任务和物流实时优化调度、生产过程精细化管理和智慧决策
3.智能制造模式
智能制造技术发展的同时，催生了许多新兴制造模式。尤其工业互联网、工业云平台等技术的推广，使得研发、制造、售后服务等各产业链环节的企业实现信息共享，拓展了企业制造活动的地域空间与价值空间。如航空装备行业的协同开发、云制造、远程运维等模式。智能制造模式首先表现为制造服务智能化，通过工业大数据等信息技术手段，提升供应链运作效率和能源利用效率，拓展价值链，为企业创造新价值。
3、智能制造系统的特征
智能制造系统的特征主要包括以下几个方面：
1.可视化功能：智能制造系统具有将物理空间和信息空间相互融合的能力，使生产状态实时透明，生产过程可视化，方便了解生产环境、设备和工件的状态。
2.人机一体化：在智能制造系统中，人更多地参与到制造过程中，人机功能平衡系统得到智能协调。以感知、人工智能、先进制造等领域的单元技术集成为支撑，通过信息空间、制造空间和执行空间的集成，实现人与制造系统的和谐集成。
3.自组织特性：智能制造生产单元中的每一个组件都具有自我感知、分析和决策的能力，具有自组织特性，可以自行形成多种超柔性制造逻辑，自主选择最优逻辑完成工作要求。
4.智能感知能力：智能制造系统具有收集、分析和处理生产数据的能力，并根据制造环境和自身在制造过程中的数据，匹配制造资源，做出相应决策。同时，系统具有基于知识模型和实时更新知识库的感知能力，可以监控和分析产品生产和加工环境，保护整个制造系统处于最佳状态，不受周围环境和故障的影响。
5.自我学习和自我维护能力：智能制造系统能够基于最先进的的专业知识对系统故障进行诊断、排除和修复，并通过不断的学习和实践进行自我维护和适应复杂环境。在生产过程中，系统可以及时更新系统知识，提高知识可信度，使其更贴近企业的生产活动。
6.整个制造系统的智能集成能力：智能制造系统着眼于整体的智能化实施，实现生产过程中各种机器设备的互联互通。每个子系统都具有智能特性，它们可以共同集成为一个整体。
这些特征使得智能制造系统在提高生产效率、优化制造过程、降低成本和改善质量等方面具有显著优势，是推动制造业转型升级的重要力量。
4、智能制造系统架构
智能制造系统架构从生命周期、系统层级和智能特征三个维度对智能制造所涉及的活动、装备、特征等内容进行描述，主要用于明确智能制造的标准化需求、对象和范围，指导国家智能制造标准体系建设。其系统架构如下图所示，我们来看一下它的三个维度。
智能制造系统架构
1.生命周期
生命周期是指从产品原型研发开始到产品回收再制造的各个阶段，包括设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动。生命周期的各项活动可进行迭代优化，具有可持续性发展等特点，不同行业的生命周期构成不尽相同。
（1）设计是指根据企业的所有约束条件以及所选择的技术来对需求进行构造、仿真、验证、优化等研发活动过程；
（2）生产是指通过劳动创造所需要的物质资料的过程；
（3）物流是指物品从供应地向接收地的实体流动过程；
（4）销售是指产品或商品等从企业转移到客户手中的经营活动；
（5）服务是指提供者与客户接触过程中所产生的一系列活动的过程及其结果，包括回收等。
2.系统层级
系统层级是指与企业生产活动相关的组织结构的层级划分，包括设备层、单元层、车间层、企业层和协同层。
（1）设备层是指企业利用传感器、仪器仪表、机器、装置等，实现实际物理流程并感知和操控物理流程的层级；
（2）单元层是指用于工厂内处理信息、实现监测和控制物理流程的层级；
（3）车间层是实现面向工厂或车间的生产管理的层级；
（4）企业层是实现面向企业经营管理的层级；
（5）协同层是企业实现其内部和外部信息互联和共享过程的层级。
3.智能特征
智能特征是指基于新一代信息通信技术使制造活动具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等一个或多个功能的层级划分，包括资源要素、互联互通、融合共享、系
统集成和新兴业态等五层智能化要求。
（1）资源要素是指企业对生产时所需要使用的资源或工具进行数字化过程的层级；
（2）互联互通是指通过有线、无线等通信技术，实现装备之间、装备与控制系统之间，企业之间相互连接功能的层级；
（3）融合共享是指在互联互通的基础上，利用云计算、
大数据等新一代信息通信技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享的层级；
（4）系统集成是指企业实现智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统集成过程的层级；
（5）新兴业态是企业为形成新型产业形态进行企业间价值链整合的层级。
智能制造的关键是实现贯穿企业设备层、单元层、车间层、工厂层、协同层不同层面的纵向集成，跨资源要素、互联互通、融合共享、系统集成和新兴业态不同级别的横向集
成，以及覆盖设计、生产、物流、销售、服务的端到端集成。
5、智能制造标准体系结构
智能制造标准体系结构包括“A基础共性”、“B关键技术”、“C行业应用”等三个部分，主要反映标准体系各部分的组成关系。智能制造标准体系结构图如图所示。
智能制造标准体系结构
具体而言，A基础共性标准包括通用、安全、可靠性、检测、评价等五大类，位于智能制造标准体系结构图的最底层，其研制的基础共性标准支撑着标准体系结构图上层虚线框内B关键技术标准和C行业应用标准。
B关键技术标准是智能制造系统架构智能特征维度在生命周期维度和系统层级维度所组成的制造平面的投影，其中Ba智能装备对应智能特征维度的资源要素，Bb智能工厂对应智能特征维度的系统集成，Bc智能服务对应智能特征维度的新兴业态，Bd智能使能技术对应智能特征维度的融合共享，Be工业互联网对应智能特征维度的互联互通。
C行业应用标准位于智能制造标准体系结构图的最顶层，面向行业具体需求，对A基础共性标准和B关键技术标准进行细化和落地，指导各行业推进智能制造。
智能制造标准体系结构中明确了智能制造的标准化需求，与智能制造系统架构具有映射关系。以大规模个性化定制模块化设计规范为例，它属于智能制造标准体系结构中B关键技术-BC智能服务中的大规模个性化定制标准。在智能制造系统架构中，它位于生命周期维度设计环节，系统层级维度的企业层和协同层，以及智能特征维度的新兴业态。
6、智能制造系统的重要作用
最后，我们再来总结一下智能制造系统的重要作用：
提高生产效率：智能制造系统通过自动化和智能化生产，可以大大提高生产效率，减少人工干预和错误，从而提高生产质量和产量。
降低成本：智能制造系统可以通过减少人工成本、降低材料消耗、优化资源利用等方面降低生产成本，提高企业的竞争力。
提高产品质量：智能制造系统可以通过智能化生产和检测，提高产品的质量和一致性，减少不良品和返修品，提高客户满意度。
促进制造业转型升级：智能制造系统可以促进制造业的转型升级，推动制造业向高端化、智能化、绿色化、服务化方向发展，提高制造业的竞争力和可持续发展能力。
促进数字化转型：智能制造系统是数字化转型的重要组成部分，可以通过数字化技术和智能化技术，推动企业数字化转型，实现数字化企业和智能化制造。
智能制造系统的重要作用