智能制造的内涵及其系统架构探究之欧阳历创编.pdfVIP

欧阳历创编2021..02.09

一、智能制造的内涵

时间：2021.02.09创作人：欧阳历

（一）概念关于智能制造的研究大致经历了三个阶

段：起始于20世纪80年代人工智能在制造领域中的应

用，智能制造概念正式提出，发展于20世纪90年代智能

制造技术、智能制造系统的提出，成熟于21世纪以来新

一代信息技术条件下的“智能制造（Smart

Manufacturing）”。

世纪80年代：概念的提出。1998年，美国赖特（Paul

KennethWright）、伯恩（DavidAlanBourne）正式出

版了智能制造研究领域的首本专著《制造智能》（Smart

Manufacturing），就智能制造的内涵与前景进行了系统描

述，将智能制造定义为“通过集成知识工程、制造软件系

统、机器人视觉和机器人控制来对制造技工们的技能与专

家知识进行建模，以使智能机器能够在没有人工干预的情

况下进行小批量生产”。在此基础上，英国技术大学

Williams教授对上述定义作了更为广泛的补充，认为“集成

范围还应包括贯穿制造组织内部的智能决策支持系统”。麦

格劳-希尔科技词典将智能制造界定为，采用自适应环境

和工艺要求的生产技术，最大限度的减少监督和操作,制造

物品的活动。

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——20世纪90年代：概念的发展。20世纪90年代，在

智能制造概念提出不久后，智能制造的研究获得欧、美、

日等工业化发达国家的普遍重视，围绕智能制造技术

（IMT）与智能制造系统（IMS）开展国际合作研究。1991

年，日、美、欧共同发起实施的“智能制造国际合作研究计

划”中提出：“智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智

能活动，并将这种智能活动与智能机器有机融合,将整个制

造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以

柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统”。

——21世纪以来：概念的深化。21世纪以来，随着物联

网、大数据、云计算等新一代信息技术的快速发展及应

用，智能制造被赋予了新的内涵，即新一代信息技术条件

下的智能制造（SmartManufacturing）。2010年9月，美

国在华盛顿举办的“21世纪智能制造的研讨会”指出，智能制

造是对先进智能系统的强化应用，使得新产品的迅速制

造，产品需求的动态响应以及对工业生产和供应链网络的

实时优化成为可能。德国正式推出工业4.0战略，虽没明

确提出智能制造概念，但包含了智能制造的内涵，即将企

业的机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络—实体物理

系统（CPS）。在制造系统中，这些虚拟网络—实体物理系统

包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立地自

动交换信息、触发动作和控制。

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综上所述，智能制造是将物联网、大数据、云计算等

新一代信息技术与先进自动化技术、传感技术、控制技

术、数字制造技术结合，实现工厂和企业内部、企业之间

和产品全生命周期的实时管理和优化的新型制造系统。

（二）特征

智能制造的特征在于实时感知、优化决策、动态执行

等三个方面：一是数据的实时感知。智能制造需要大量的

数据支持，通过利用高效、标准的方法实时进行信息采

集、自动识别，并将信息传输到分析决策系统；二是优化

决策。通过面向产品全生命周期的海量异构信息的挖掘提

炼、计算分析、推理预测，形成优化制造过程的决策指

令。

三是动态执行。根据决策指令，通过执行系统控制制

造过程的状态，实现稳定、安全的运行和动态调整。