一分钟让你了解智能制造

　　智能是由“智慧”和“能力”两个词语构成。从感觉到记忆到思维这一过程，称为“智慧”，智慧的结果产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称为“智能”。

　　因此，将感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程，它是智慧和能力的表现。

　　一、 智能制造的概念

　　“智能制造”可以从制造和智能两方面进行解读。

　　首先，制造是指对原材料进行加工或再加工，以及对零部件进行装配的过程。

　　通常，按照生产方式的连续性不同，制造分为流程制造与离散制造(也有离散和流程混合的生产方式)。

　　根据我国现行标准GB/T4754-2002，我国制造业包括31个行业，又进一步划分约175个中类、530个小类，涉及了国民经济的方方面面。

　　二、 什么是智能工厂

　　智能工厂是实现智能制造的载体。在智能工厂中通过生产管理系统、计算机辅助工具和智能装备的集成与互操作来实现智能化、网络化分布式管理，进而实现企业业务流程、工艺流程及资金流程的协同，以及生产资源(材料、能源等)在企业内部及企业之间的动态配置。

　　一方面，“工欲善其事，必先利其器”。实现智能制造的利器是数字化、网络化的工具软件和制造装备，包括以下类型：

　　1、计算机辅助工具

　　如CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)、CAPP(计算机辅助工艺设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试，如ICT信息测试、FCT功能测试)等。

　　2、计算机仿真工具

　　如物流仿真、工程物理仿真(包括结构分析、声学分析、流体分析、热力学分析、运动分析、复合材料分析等多物理场仿真)、工艺仿真等。

　　3、工厂/车间业务与生产管理系统

　　如ERP(企业资源计划)、MES(制造执行系统)、PLM(产品全生命周期管理)/PDM(产品数据管理)等。

　　4、智能装备

　　如高档数控机床与机器人、增材制造装备(3D打印机)、智能炉窑、反应釜及其他智能化装备、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等。

　　5、新一代信息技术，如物联网、大数据等

　　另一方面，智能制造是一个覆盖更宽泛领域和技术的“超级”系统工程，在生产过程中以产品全生命周期管理为主线，还伴随着供应链、订单、资产等全生命周期管理，如图1所示。

　　图1：智能制造生命周期管理

　　在智能工厂中，借助于各种生产管理工具/软件/系统和智能设备，打通企业从设计、生产到销售、维护的各个环节，实现产品仿真设计、生产自动排程、信息上传下达、生产过程监控、质量在线监测、物料自动配送等智能化生产。

　　下面介绍了几个智能工厂中的典型“智能”生产场景。

　　场景1：设计/制造一体化。

　　在智能化较好的航空航天制造领域，采用基于模型定义(MBD)技术实现产品开发，用一个集成的三维实体模型完整地表达产品的设计信息和制造信息(产品结构、三维尺寸、BOM等)，所有的生产过程包括产品设计、工艺设计、工装设计、产品制造、检验检测等都基于该模型实现，这打破了设计与制造之间的壁垒，有效解决了产品设计与制造一致性问题。

　　制造过程某些环节，甚至全部环节都可以在全国或全世界进行代工，使制造过程性价比最优化，实现协同制造。

　　场景2：供应链及库存管理。

　　企业要生产的产品种类、数量等信息通过订单确认，这使得生产变得精确。

　　例如：使用ERP或WMS(仓库管理系统)进行原材料库存管理，包括各种原材料及供应商信息。当客户订单下达时，ERP自动计算所需的原材料，并且根据供应商信息即时计算原材料的采购时间，确保在满足交货时间的同时使得库存成本最低甚至为零。

　　供应链及库存管理

　　因此，智能工厂的建立可大幅改善劳动条件，减少生产线人工干预，提高生产过程可控性，最重要的是借助于信息化技术打通企业的各个流程，实现从设计、生产到销售各个环节的互联互通，并在此基础上实现资源的整合优化和提高，从而进一步提高企业的生产效率和产品质量。

　　三、 我国制造业现状和首要任务

　　我国制造业现状是 “2.0补课、3.0普及、4.0示范”。其中工业2.0、3.0、4.0对应的含义如下：

　　2.0实现“电气化、半自动化”

　　使用电气化和机械化制造装备，但各生产环节和制造装备都是“信息孤岛”，生产管理系统与自动化系统信息不贯通，甚至企业尚未使用ERP或MES系统进行生产信息化管理。我国也有许多中小企业都处于此阶段;

　　3.0实现“高度自动化、数字化、网络化”

　　使用网络化的生产制造装备，制造装备具有一定智能功能(如标识与维护、诊断与报警等)，采用ERP和MES系统进行生产信息化管理，初步实现了企业内部的横向集成与纵向集成;

　　4.0实现“数字化、网络化、智能化”

　　适应多品种、小批量生产需求，实现个性化定制和柔性化生产，使用高档数控机床、工业机器人、智能测控装置、3D打印机、智能仓库和智能物流等智能装备，借助各种计算机辅助工具实现虚拟生产，利用互联网、云计算、大数据实现实现价值链企业协同生产、产品远程维护智能服务等。

　　我国实现智能制造必须2.0、3.0、4.0并行发展，既要在改造传统制造方面“补课”，又要在绿色制造、智能升级方面“加课”。

　　对于制造企业而言，应着手于完成传统生产装备网络化和智能化的升级改造，以及生产制造工艺数字化和生产过程信息化的升级改造。

　　对于装备供应商和系统集成商，应加快实现安全可控的智能装备与工业软件的开发和应用，以及提供智能制造顶层设计与全系统集成服务。