智能制造的內(nèi)涵及其系統(tǒng)架構(gòu)探究

一、智能制造的內(nèi)涵（一）概念關(guān)于智能制造的研究大致經(jīng)歷了三個階段：起始于20世紀(jì)80年代人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，智能制造概念正式提出，發(fā)展于20世紀(jì)90，成熟于21世紀(jì)以來新一代信息技術(shù)條件下的“智能制造（SmartManufacturing）”。世紀(jì)80KennethWright）、伯恩（DavidAlanBourne）正式出版了智能制造研究領(lǐng)域的首本專著《制造智能》（SmartManufacturing），就智能制造的內(nèi)涵與前景進行了系統(tǒng)描述，將的情況下進行小批量生產(chǎn)”。在此基礎(chǔ)上，英國技術(shù)大學(xué)Williams教授對上述策支持系統(tǒng)”。麥格勞-希爾科技詞典將智能制造界定為，采用自適應(yīng)環(huán)境和工藝要求的生產(chǎn)技術(shù)，最大限度的減少監(jiān)督和操作,制造物品的活動?！?0世紀(jì)90年代：概念的發(fā)展。20世紀(jì)90年代，在智能制造概念提出不久后，智能制造的研究獲得歐、美、日等工業(yè)化發(fā)達國家的普遍重視，圍繞智能制造技術(shù)（IMT）與智能制造系統(tǒng)（IMS）開展國際合作研究。1991年，日、起來的能發(fā)揮最大生產(chǎn)力的先進生產(chǎn)系統(tǒng)”?！?1世紀(jì)以來：概念的深化。21世紀(jì)以來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計信息技術(shù)條件下的智能制造（SmartManufacturing）。2010年9月，美國在華盛頓舉辦的“21世紀(jì)智能制造的研討會”指出，智能制造是對先進智能系統(tǒng)的4.0到虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理系統(tǒng)（CPS）。在制造系統(tǒng)中，這些虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理動作和控制。自動化技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)工廠和企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間和產(chǎn)品全生命周期的實時管理和優(yōu)化的新型制造系統(tǒng)。（二）特征進行信息采集、自動識別，并將信息傳輸?shù)椒治鰶Q策系統(tǒng)；二是優(yōu)化決策。通過化制造過程的決策指令。定、安全的運行和動態(tài)調(diào)整。（三）構(gòu)成1、智能產(chǎn)品（裝備）構(gòu)成。智能部件由傳感器、微處理器、數(shù)據(jù)存儲裝置、控制裝置和軟件以及內(nèi)置戶之間聯(lián)通，并讓部分價值和功能脫離物理產(chǎn)品本身存在。感器和外部數(shù)據(jù)源，智能產(chǎn)品能對產(chǎn)品的狀態(tài)、運行和外部環(huán)境進行全面監(jiān)測；進行分析，植入算法，從而大幅提高產(chǎn)品的產(chǎn)出比、利用率和生產(chǎn)效率；自主是指將檢測，控制和優(yōu)化功能融合到一起，產(chǎn)品就能實現(xiàn)前所未有的自動化程度。2、智能生產(chǎn)智能生產(chǎn)是指以智能制造系統(tǒng)為核心，以智能工廠為載體，通的制造網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時管理和優(yōu)化。智能生產(chǎn)涵蓋產(chǎn)品、工藝設(shè)計、工廠規(guī)劃的數(shù)字設(shè)計與仿真，底層智能裝備、制造單元、自動化生產(chǎn)線，制造執(zhí)行系統(tǒng)，物流自動化與管理等企業(yè)管理系統(tǒng)等。3、智能服務(wù)通過采集設(shè)備運行數(shù)據(jù)，并上傳至企業(yè)數(shù)據(jù)中心（企業(yè)云），維斯塔斯通過在風(fēng)機的機艙、輪轂、葉片、塔筒及地面控制箱內(nèi)，安裝傳感器、SCADA間，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是縮短產(chǎn)品的研制周期。通過智能制造，產(chǎn)品為機器和工廠減少高昂的停機時間，生產(chǎn)中斷時間也得以不斷減少。開啟了大規(guī)模批量定制生產(chǎn)乃至個性化小批量生產(chǎn)的大門。三是創(chuàng)造新價值。通過發(fā)展智能制造，企業(yè)將實現(xiàn)從傳統(tǒng)的“以產(chǎn)品為中務(wù)在整個產(chǎn)品生命周期中實現(xiàn)新價值。二、國外智能制造系統(tǒng)架構(gòu)自美國20世紀(jì)80年代提出智能制造的概念后，一直受到眾多國家的重視和關(guān)注，紛紛將智能制造列為國家級計劃并著力發(fā)展。4.0”戰(zhàn)略和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略。（一）德國2013年4月，德國在漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，其核心是通過信息物理系統(tǒng)（CPS）實現(xiàn)人、設(shè)備與產(chǎn)品的實時連通、相互識別產(chǎn)流程的兩端，而且廣泛、實時參與生產(chǎn)和價值創(chuàng)造的全過程。德國工業(yè)4.0過應(yīng)用商業(yè)保密、標(biāo)準(zhǔn)化、員工培訓(xùn)等方面的合作；二是全價值鏈的縱向集成，即在企業(yè)內(nèi)部通過采用CPS，實現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、計劃、工藝到生產(chǎn)、服務(wù)的全價值鏈的數(shù)字化；三是端對端系統(tǒng)工程，即在工廠生產(chǎn)層面，通過應(yīng)用CPS，根據(jù)個性化需求定制特殊的IT結(jié)構(gòu)模塊，確保傳感器、控制器采集的數(shù)據(jù)與ERP管理系統(tǒng)進行有機集成，打造智能工廠。2013年12月，德國電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會發(fā)表了《德國“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖》，其目標(biāo)是制定出一套單一的共同標(biāo)準(zhǔn)，形成一個標(biāo)準(zhǔn)化的、具有和集成。德國“工業(yè)4.0”提出的標(biāo)準(zhǔn)參考體系是一個通用模型，適用于所有合作伙伴公司的產(chǎn)品和服務(wù)，提供了“工業(yè)4.0”相關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)建、開發(fā)、同的作業(yè)方法。（二）美國1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念最早由通用電氣于2012年提出，與工業(yè)4.0的基本理念相似，倡導(dǎo)將人、數(shù)據(jù)和機器連接起來，形成開放而全球化的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和“工業(yè)4.0”相比，更加注重軟件、網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)，目標(biāo)是促進物理的環(huán)境。流、硬件、軟件和智能的交互。由智能設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)收集的數(shù)據(jù)存儲之后，利用大部分?；@得益于以下三個要素：一是部署成本：儀器儀表的成本已大幅下降，從而能設(shè)備產(chǎn)生的大規(guī)模數(shù)據(jù)提供了手段。系統(tǒng)，但廣義的定義包括了部署在機組和網(wǎng)絡(luò)中并廣泛結(jié)合的機器儀表和軟件。多的機器連接在一個系統(tǒng)中，久而久之，結(jié)果將是系統(tǒng)不斷擴大并能自主學(xué)習(xí)，而且越來越智能化。一個小機組網(wǎng)絡(luò)層的操作功能從運營商傳輸?shù)綌?shù)字安全系統(tǒng)。2014年3月，美國通用電氣、IBM、思科、英特爾和AT&T五家行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)手組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(IIC)，其目的是通過制定通用標(biāo)準(zhǔn)，打破技術(shù)壁聯(lián)網(wǎng)通用參考架構(gòu)，該參考架構(gòu)將定義工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的功能區(qū)域、技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，幫助硬件和軟件開發(fā)商創(chuàng)建與物聯(lián)網(wǎng)完全兼容的產(chǎn)品，最終目的是實現(xiàn)傳感器、網(wǎng)絡(luò)、計算機、云計算系統(tǒng)、大型企業(yè)、車輛和數(shù)以百計其他類型的實體得以全面整合，推動整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的效率全面提升。2、智能制造2011年6月24日美國智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟（SmartManufacturingLeadershipCoalition，SMLC）發(fā)表了《實施21世紀(jì)智能制造》報告。報告認(rèn)圖1美國智能制造企業(yè)框架圖2智能制造系統(tǒng)架構(gòu)集到數(shù)據(jù)系統(tǒng)。典型的子系統(tǒng)有：戰(zhàn)略管理、投資管理、財務(wù)管理、人力資源管理、資產(chǎn)管理、物資管理、銷售管理、健