什么是智能制造

智能制造源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基础，后者是指获取和运用知识求解的能力。
智能制造是指在生产过程中，将智能装备通过通信技术有机连接起来，实现生产过程自动化，
并通过各类感知技术收集生产过程中的各种数据，通过工业以太网等通信手段，上传至工业服务器，在工业软件系统的管理下进行数据处理分析。
并与企业资源管理软件相结合，提供最优化的生产方案或者定制化生产，最终实现智能化生产。

广义而论，智能制造是一个大概念，是先进信息技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于产品设计、制造、服务等全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成，旨在不断提升企业的产品质量、效益、服务水平，减少资源消耗，推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。

数十年来，智能制造在实践演化中形成了许多不同的相关范式，包括精益生产、柔性制造、并行工程、敏捷制造、数字化制造、计算机集成制造、网络化制造、云制造、智能化制造等，在指导制造业技术升级中发挥了积极作用。但同时，众多的范式不利于形成统一的智能制造技术路线，给企业在推进智能升级的实践中造成了许多困扰。面对智能制造不断涌现的新技术、新理念、新模式，有必要归纳总结提炼出基本范式。

智能制造的发展伴随着信息化的进步。全球信息化发展可分为三个阶段：从20世纪中叶到90年代中期，信息化表现为以计算、通信和控制应用为主要特征的数字化阶段；从20世纪90年代中期开始，互联网大规模普及应用，信息化进入了以万物互联为主要特征的网络化阶段；当前，在大数据、云计算、移动互联网、工业互联网集群突破、融合应用的基础上，人工智能实现战略性突破，信息化进入了以新一代人工智能技术为主要特征的智能化阶段。

综合智能制造相关范式，结合信息化与制造业在不同阶段的融合特征，可以总结、归纳和提升出三个智能制造的基本范式（图1），也就是：数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造——新一代智能制造。

（一）数字化制造

数字化制造是智能制造的第一个基本范式，也可称为第一代智能制造。

智能制造的概念最早出现于20世纪80年代，但是由于当时应用的第一代人工智能技术还难以解决工程实践问题，因而那一代智能制造主体上是数字化制造。

20世纪下半叶以来，随着制造业对于技术进步的强烈需求，以数字化为主要形式的信息技术广泛应用于制造业，推动制造业发生革命性变化。数字化制造是在数字化技术和制造技术融合的背景下，通过对产品信息、工艺信息和资源信息进行数字化描述、分析、决策和控制，快速生产出满足用户要求的产品。

数字化制造的主要特征表现为：第一，数字技术在产品中得到普遍应用，形成“数字一代”创新产品；第二，广泛应用数字化设计、建模仿真、数字化装备、信息化管理；第三，实现生产过程的集成优化。

需要说明的是，数字化制造是智能制造的基础，其内涵不断发展，贯穿于智能制造的三个基本范式和全部发展历程。这里定义的数字化制造是作为第一种基本范式的数字化制造，是一种相对狭义的定位。国际上也有若干关于数字化制造的比较广义的定义和理论。

（二）数字化网络化制造

数字化网络化制造是智能制造的第二种基本范式,也可称为“互联网+制造”，或第二代智能制造。

20世纪末互联网技术开始广泛应用，“互联网+”不断推进互联网和制造业融合发展，网络将人、流程、数据和事物连接起来，通过企业内、企业间的协同和各种社会资源的共享与集成，重塑制造业的价值链，推动制造业从数字化制造向数字化网络化制造转变。

数字化网络化制造主要特征表现为：第一，在产品方面，数字技术、网络技术得到普遍应用，产品实现网络连接，设计、研发实现协同与共享；第二，在制造方面，实现横向集成、纵向集成和端到端集成，打通整个制造系统的数据流、信息流；第三，在服务方面，企业与用户通过网络平台实现连接和交互，企业生产开始从以产品为中心向以用户为中心转型。

德国“工业4.0战略计划”报告和美国GE公司“工业互联网”报告完整地阐述了数字化网络化制造范式，精辟地提出了实现数字化网络化制造的技术路线。

（三）新一代智能制造——数字化网络化智能化制造

数字化网络化智能化制造是智能制造的第三种基本范范式，也可称为新一代智能制造。

近年来，在经济社会发展的强烈需求以及互联网的普及、云计算和大数据的涌现、物联网的发展等信息环境急速变化的共同驱动下，大数据智能、人机混合增强智能、群体智能、跨媒体智能等新一代人工智能技术加速发展，实现了战略性突破。新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合，形成新一代智能制造——数字化网络化智能化制造。新一代智能制造将重塑设计、制造、服务等产品全生命周期的各环节及其集成，催生新技术、新产品、新业态、新模式，深刻影响和改变人类的生产结构、生产方式乃至生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。新一代智能制造将给制造业带来革命性的变化，将成为制造业未来发展的核心驱动力。

智能制造的三个基本范式体现了智能制造发展的内在规律：一方面，三个基本范式次第展开，各有自身阶段的特点和重点解决的问题，体现着先进信息技术与先进制造技术融合发展的阶段性特征；另一方面，三个基本范式在技术上并不是绝然分离的，而是相互交织、迭代升级，体现着智能制造发展的融合性特征。对中国等新兴工业国家而言，应发挥后发优势，采取三个基本范式“并行推进、融合发展”的技术路线。

思想价值决定企业命运的时代已经到来。

在日益全球化和移动互联、人工智能技术日趋普及的趋势下，优势企业之间的最高阶段的竞争，不能局限于硬技术的竞争，而是体现在企业软实力的竞争，亦即思想的竞争。面对今天的市场格局及为未来趋势，你的企业应该有什么样的价值判断，应该有什么样的思想基础，应该发出什么样的声音，这才是关键。

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到底什么是智能制造?智能制造又是怎么一步步发展起来的?智能制造能给我们带来什么?
当智能制造这个概念出现并逐渐火热之后，这依然是很多人心目中的疑问。
接下来我们着眼于物资和信息这两条主线，从茹毛饮血的原始社会开始娓娓道来，一直说到即将到来的智能制造时代。
开始之前，我们先明确两个概念：
物资：在这里指人类制造或者使用的各种产品。
信息：人与人之间、人与物之间、物与物之间传达的有意义的信号。
荒野逐鹿
在遥远的采集时代，祖先们过着四处游荡靠采集和捕猎过活的日子。这样的生活一直持续到农业时代，祖先们不得不定居下来，照料自己的农作物和家畜。
采集时代的祖先们过着居无定所的日子，可见他们的物资并不会太丰富，否则整天的搬家一定会让他们痛苦无比。祖先可能只有一件鹿皮衣服，几块打磨过的锋利石头和上次打猎后吃剩的半只兔子。
远古的祖先们当然也需要信息的交流，只是这些交流比较简单，甚至不需要成体系的语言，简单地几种发音就可以了。例如，嗷嗷大叫一声表示看到了野兽出没，嘿嘿几下表示看到了一窝鸟蛋。
物物交换
或许是祖先们打猎愈发熟练，或许是他们开展了农业种植，渐渐地他们的物资有了富余。
一天，祖先老王家打猎多打了一只兔子，而老李家恰好多做了一把石锤。于是，经过一番交流，他们俩将兔子和石锤交换了。
这样，本该因吃不完而腐烂浪费的兔子和闲置的石锤都排上了用场。
信息的交流和物资的交换带来了价值，虽然整个过程中并没有生产新的东西。
货币产生
又过了几千几万年，先人们拥有的物资变得更加丰富了。繁多的物资使得简单的物物交换无法满足人们的需要，于是出现了货币。
早期的货币是通常是贝壳或者其他物件。以货币为媒介，极大地方便了物资的协调过程。
有人的兽皮衣服做的特别好，于是他成了方圆几里内的裁缝，有需要衣服的人便可以带着货币到他家去。裁缝估量下他的身高，给他做一件衣服。而他，则可以专心打猎，将多打的猎物换成货币。
其实货币也是一种信息，一种承载着承诺的信息。这种承诺是说，通过这些货币将来还能兑换到等价值的物资。即便有了货币，生产者与消费者之间直接的买卖操作还是存在诸多不便。老张想买一把镰头，可是认识的人中却没有人会做;老刘想卖掉自己的镰头，却不知要卖给谁。可能他们的共同好友老李知道后，便撮合了这桩生意，还得到了两人的答谢。渐渐地，老李开始专门从事买卖撮合工作，收取其中的好处，于是成了商人。
商人的出现使得买卖双方无需直接见面，促进了信息的交流，降低了物资交换的门坎。但这也带来了问题，买房和卖方不能直接见面，怎么保证卖方的商品能恰好满足买方的需求?
为了解决这个问题，制鞋的工匠会制造大小不同的鞋子，供应给商人，而顾客则到商人那里选择适合自己的哪一款。
即便是最精明的商人也无法预测哪款鞋子能卖多少只，因此进货时要留有余量，于是产生了库存问题。
库存问题直到现在依旧是商业活动中的一个巨大的问题。由于无法预知下游的销售情况，商品的每一步流转都带来了大量的库存，这既带来了现金流压力，又导致了生产的浪费。
还是以鞋子为例，销售商都必须存有一定库存供给顾客选购。这首先是占用了销售商的资金，而更严重的是总有一些款式供不应求，也总有很多款式囤积在仓库卖不出去。
仓库
但总的来说，商人的出现极大地促进了物资的合理利用，并在整个过程中带来了价值，虽然商人并没有在这个过程中创造新的物资。
工业时代
在商人充当媒介的情况下，为了保证买方和卖方顺畅的交流，渐渐出现了一些约定俗成的规范。例如，从东市买来的镰刀头不用太费劲就可以装到西市买来的镰刀木把上，因为它们接口处的直径是相仿的。
如果说以上的这种约定俗成算是标准化的雏形的话，那工业时代的流水线将这种标准化发挥到了极致。也正因为流水线的出现，人类的生产效率急剧提升。福特的第一条流水线让汽车开始走进了千家万户。
如今，国际标准化组织、国际电工委员会、国际电信联盟、国家标准化管理委员会、国防科学工业委员会等等众多国际、国家、行业标准化组织制定了大量的标准。小到一颗螺丝，大到一个集装箱，都被标准化了起来。正是这些标准使得不同企业甚至国家可以协作起来，共同生产，构成了现在的国际化生产体系。
当然，即便社会生产发展到这个阶段，非流水线的订做产品依然存在。例如众多具有“纯手工”“订制”“私家”等标签的商品，只是它们因为成本高昂而成了奢侈的象征。
智能制造
如今，同一版本同一型号的手机，几乎是一模一样的。当我们说去选购商品，其实是在有限的型号中选择我们需要的那一款。可是，人的需求千变万化，为什么偏偏要归结到几个固定的型号上去呢?每个人不应该根据自己的需求，定义自己的产品么?
这很难。因为每个人的需求都是不同的，而工业化的生产却是标准化的。
如今，库存问题依旧困扰着商业流程，那我们能否直接对接消费者和生产者，从而消除库存呢?
这很难。因为生产者和消费者之间的信息还没有顺畅到可以直接打通。
以上两个问题都很难，但并不是没有解决方案。
大家似乎也有了答案，答案就是智能制造。
智能制造，它意味着在产品生命周期内对整个价值创造链的组织和控制再进一步，即意味着从创意、订单到研发、生产、终端客户产品交付，再到废物循环利用，包括与之紧密联系的各服务行业，在各个阶段都能更好满足日益个性化的客户需求。所有参与价值创造的相关实体形成网络，获得随时从数据中创造最大价值流的能力，从而实现所有相关信息的实时共享。以此为基础，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，根据不同的标准，对成本、效率和能耗进行优化。
在物资贫瘠的时代，人类通过屏蔽个性化的需求来创造出一个标准化的环境，从能能提升效率创造更多的物资;而当物资充盈的时候，人类终于有精力来满足每个人个性化的需求。
你再也不需要将自己的需求归结到几个特定的标准型号上，物资将被完全依照你的需求而生产。你不需要再购买XL的衣服，衣服将绝对贴合你的身材;你不需要再挑选合适的手机，工厂为你制造你的手机。
而智能制造的意义不仅于此。
当物资急剧匮乏时，提高生产力是最重要的。而当物资变得极为丰富时，哪怕不提高生产力，只要能让物资能被利用的稍微合理些，就能产生巨大的价值。例如，如果生产商的订单数据能够实时来自于市场，那库存问题不就解决了，这会避免巨大的资源浪费。而且，如果买卖双方之间的信息足够通畅，负责进行信息协调的商人似乎也没有存在的必要了。
如今我们想购买一辆自行车，是到市场上选购一辆。
而智能制造时代，我们可以直接登录自行车生产商的网站。然后根据自己的需求选取合适的车把、车架、车轮……然后全自动的生产设备按照你的选配组装一辆完全契合你需求的自行车。再进一步看，自行车生产商也会根据你的选取，去相应的车把生产商提交订单，获取完全符合你要求的车把，因此车把的参数你可以完全自定。而整个生产过程，完全为你进行，没有库存，没有中间商赚差价，没有生产力的浪费。
信息化让我们渐渐地有能力实现上面描述的一切，也让我们渐渐地回到了遥远的过去，回到了买卖双方直接交流、物资协调更为便利的古代，毕竟，那时展露的才是我们需求的本质。愈发丰富的物资让着它们变得不可能，而高速发展的信息化又渐渐地使它们变得可能。
事实上，目前已经有一些行业的生产制造商开始这样做了，只是还很初级，还不够深入。
如今可能有很多概念是炒作出来的泡沫，但智能制造一定不是。因为它在还原本真，在尊重每个人的需求，是人文主义的体现。
智能制造是一个涉及信息、制造、管理等多方面的革新，是对人类生产方式的又一次颠覆。
像工业时代中的流水线给人类社会带来的冲击一样，信息时代中的智能制造也必将会给人类社会带来深远的影响。
总结
从荒野逐鹿的时代梳理过来，我们发现，智能制造并非天方夜谭。它是人类生产力提升而将步入的必然阶段，是物资与信息交互发展共同作用的产物。
在智能制造时代，依赖信息化，人们的个性化需求再次开始广泛地得到满足，物资之间的利用变得更为合理。
智能制造，是工业化的未来，也是信息化的未来。
智能制造，未来已来。

智能制造，源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基础，后者是指获取和运用知识求解的能力。

智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库，而且还具有自学习功能，还有搜集与理解环境信息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。

中文名
智能制造
外文名
Intelligent Manufacturing
起源
于人工智能的研究
性质
智能是知识和智力的总和
快速
导航
DNC

CIMS

基本原理

发展轨迹

释义初探

综合特征

智能技术

测控装置

制造装备

运作过程

发展前景

智能机器

实施情况
系统介绍
智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）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，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。
谈起智能制造，首先应介绍日本在1990年4月所倡导的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划。许多发达国家如美国、欧洲共同体、加拿大、澳大利亚等参加了该项计划。该计划共计划投资10亿美元，对100个项目实施前期科研计划。
毫无疑问，智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计，工艺过程设计，生产调度，故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方，生产调度等，实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。但同样显然的是，要在企业制造的全过程中全部实现智能化，如果不是完全做不到的事情，至少也是在遥远的将来。有人甚至提出这样的问题，下个世纪会实现智能自动化吗？而如果只是在企业的某个局部环节实现智能化，而又无法保证全局的优化，则这种智能化的意义是有限的。[1]
2015年9月10日，工业和信息化部公布2015年智能制造试点示范项目名单，46个项目入围。这些项目包括沈阳机床（集团）有限责任公司申报的智能机床试点、北京航天智造科技发展有限公司申报的航天产品智慧云制造试点、中化化肥有限公司申报的化肥智能制造及服务试点等。46个试点示范项目覆盖了38个行业，分布在21个省，涉及流程制造、离散制造、智能装备和产品、智能制造新业态新模式、智能化管理、智能服务等6个类别，体现了行业、区域覆盖面和较强的示范性。沈阳机床也是本次金属切削机床行业中入选的企业。[2] [3] [1] [4] [5] [6]
工信部在2015年启动实施“智能制造试点示范专项行动”，主要是直接切入制造活动的关键环节，充分调动企业的积极性，注重试点示范项目的成长性，通过点上突破，形成有效的经验与模式，在制造业各个领域加以推广与应用。
工信部部长苗圩在会议上表示，智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，也是加快发展方式转变，促进工业向中高端迈进、建设制造强国的重要举措，也是新常态下打造新的国际竞争优势的必然选择。而推进智能制造是一项复杂而庞大的系统工程，也是一件新生事物，这需要一个不断探索、试错的过程，难以一蹴而就，更不能急于求成。为此，“要用好试点示范这个重要抓手。[4]

智能制造是以网络互连和最新的制造形式为支撑的，以智能工厂为载体。它具有信息深度的自我感知，智能优化自我决策和精准控制自我执行的功能。

（1）结构层级
一般分为系统层，控制层，执行层，设备层。在系统层上，智能制造系统是由多个子系统高度集成而成，是一个有机的整体，相辅相成，数据互通互联，共同来实现智能化目标。

（2）智能制造技术
智能制造技术主要由AI技术、物联网技术、工业机器人、大数据、云计算等新技术耦合而成，承担采集信息、传递信息，数据分析、智能决策的任务。

（3）系统构成
智能制造系统由智能制造技术、智能系统组成，智能制造技术是基础。整个系统人机一体化，贯穿生产全过程。并且，涵盖智造全领域，从横向到纵向、低端到高端的高度集成。

（4）智造目标
智能制造能够实现互联互通，人机一体化；整合资源，快速响应市场需求；实现智能化、可视化、全自动化生；提取有效，为顶层决策提供依据；降低生产成本、提高生产效率，提升产品质量、缩短产品周期。