智能制造系统架构.pdf

一、智能制造系统架构

智能制造系统架构通过生命周期、系统层级和智能功能三个维度

构建完成，主要解决智能制造标准体系结构和框架的建模研究。

1、生命周期

生命周期是由设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系

的价值创造活动组成的链式集合。生命周期中各项活动相互关联、相

互影响。不同行业的生命周期构成不尽相同。

2、系统层级

系统层级自下而上共五层，分别为设备层、控制层、车间层、企

业层和协同层。智能制造的系统层级体现了装备的智能化和互联网协

议（IP）化，以及网络的扁平化趋势。

（1）设备层级包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器、

机械和装置等，是企业进行生产活动的物质技术基础；

（2）控制层级包括可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集与监视

控制系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统

（FCS）等；

（3）车间层级实现面向工厂/车间的生产管理，包括制造执行系

统（MES）等；

4）企业层级实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划系统

（ERP）、产品生命周期管理（PLM）、供应链管理系统（SCM）和客户

关系管理系统（CRM）等；

（5）协同层级由产业链上不同企业通过互联网络共享信息实现协

同研发、智能生产、精准物流和智能服务等。

3、智能功能

智能功能包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴

业态等五层。

（1）资源要素包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造

设备、生产车间和工厂等物理实体，也包括电力、燃气等能源。此外，

人员也可视为资源的一个组成部分。

（2）系统集成是指通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成

原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能

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

能制造系统的集成。

（3）互联互通是指通过有线、无线等通信技术，实现机器之间、

机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。

4）信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大

数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共

享。

（5）新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造

模式。

4、示例解析

智能制造系统架构通过三个维度展示了智能制造的全貌。为更好

的解读和理解系统架构，以可编程逻辑控制器（PLC）、工业机器人和

工业互联网为例，分别从点、线、面三个方面诠释智能制造重点领域

在系统架构中所处的位置及其相关标准。

（1）可编程逻辑控制器（PLC）

PLC位于智能制造系统架构生命周期的生产环节、系统层级的控制

层级，以及智能功能的系统集成。

（2）工业机器人

工业机器人位于智能制造系统架构生命周期的生产环节、系统层

级的设备层级和控制层级，以及智能功能的资源要素。

（3）工业互联网

级的设备、控制、工厂、企业和协同五个层级，以及智能功能的互联

互通。

二、聚焦创新全力推进智能制造向纵深发展

十三五期间，我国制造业发展取得了长足进步，工业增加值由

23．5万亿元增加到31．3万亿元，连续11年成为世界最大的制造业

国家。看到成绩的同时，更要清晰地看到我国制造业的差距，大而不

强的问题尚未得到根本解决，关键装备、制造工艺、关键工业软件等

方面还依赖于进口，产业基础仍然薄弱。

近期，工业和信息化部等八部门联合印发的《十四五智能制造发

展规划》（以下简称《规划》），文件很重要，发布时间也很及时。

纵观规划全文，从总体上来看，规划整体站位高、内容全、措施实、

亮点突出、针对性强，是我国加快制造业转型升级的一份纲领性、指

导性文件，明确提出了未来五年我国深入推进智能制造目标、任务、

行动、措施。尤其在以下几个方面，更进一步强调了我国智能制造下

一阶段发展的难点和重点。

一是聚焦智能制造的本质。智能制造，智能是手段，制造是本质，

智能制造要面向制造过程。《规划》在目标中特别明确提出要立足制

造本质，要以工艺、装备为核心，以数据为基础，依托制造单元、车

于制造本身，其他技术都是手段，都要向制造本质服务。

二是突出工业软件和核心装备的自主可控。智能制造的建设离不

开工业软件和智能装备的支撑。工业软件和核心装备的研发、攻