智能制造基本概念解读

智能制造基本概念解读

前言

德国工业4.0、美国工业互联网和中国制造2025这三大国家战略虽在表述上不一样，但本质上异曲同工，核心都是智能制造。2017年用友网络股份有限公司-制造事业部也正式更名为“智能制造事业部”，以响应国家号召推动智能制造的发展。但是，智能制造尚处于不断发展过程中，社会各界的认识和理解各有不同。目前国际和国内还没有关于智能制造的准确定义。在用友公司内部也没有明确的关于智能制造的定义。为此本人查阅了相关资料，并将学习过程中的摘录及笔记整理成本文，以供大家进行概念普及。由于时间紧迫、资料有限，错误及疏漏难免，望大家积极反馈（hhp@），以便及时修正。

1. 智能制造的概念

2015年5月8日，国务院印发关于《中国制造2025》的通知。通知中明确提出要大力推进智能制造，以带动各个产业数字化水平和智能化水平，加速培育我国新的经济增长动力，抢占新一轮产业竞争制高点。通知中明确了五大工程来推动中国制造2025的落地，智能制造工程为五大工程中的其中一个。

为了进一步落实中国制造2025,2016年12月8日，工业和信息化部、财政部联合制定了《智能制造发展规划（2016-2020年）》。

《智能制造发展规划（2016-2020年）》对智能制造给出了较为明确的定义。智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。推动智能制造，能够有效缩短产品研制周期、提高生产效率和产品质量、降低运营成本和资源能源消耗，并促进基于互联网的众创、众包、众筹等新业态、新模式的孕育发展。智能制造具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，这实际上指出了智能制造的核心技术、管理要求、主要功能和经济目标，体现了智能制造对于我国工业转型升级和国民经济持续发展的重要作用。

2. 智能制造的发展目标

《智能制造发展规划（2016-2020年）》明确了智能制造的发展目标。

2025年前，推进智能制造发展实施“两步走”战略：第一步，到2020年，智能制造发展基础和支撑能力明显增强，传统制造业重点领域基本实现数字化制造，有条件、有基础的重点产业智能转型取得明显进展；第二步，到2025年，智能制造支撑体系基本建立，重点产业初步实现智能转型。

由于我国制造业发展水平参差不齐，有的处于2.0阶段，有的处于3.0阶段，有的在走向4.o阶段。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。鉴于此2020年前，我们的发展目标是：

●推进传统制造业重点领域基本实现数字化制造；

●在有条件、有基础的重点产业，建立智能转型的试点示范企业。

3. 智能制造系统架构

为落实国务院《中国制造2025》的战略部署，加快推进智能制造发展，发挥标准的规范和引领作用，指导智能制造标准化工作的开展，工业和信息化部、国家标准化管理委员会共同组织制定了《国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）》。该标准于2015年12月29日正式发布。该标准对智能制造系统架构给出了一个认知度较高的模型。

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。如图1所示。

图 1 智能制造系统架构

3.1.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。

3.2.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。具体包括：

(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。

3.3. 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。

3.4. 示例解析-互联互通

图2 工业互联网在智能制造系统架构中的位置

工业互联网位于智能制造系统架构生命周期的所有环节、系统层级的设备、控制、工厂、企业和协同五个层级，以及智能功能的互联互通。

4. 智能制造试点示范

为深入贯彻落实《中国制造2025》，加快实施智能制造工程。工业和信息化部于2015年4月制定“智能制造试点示范2015专项行动实施方案”，并确定首批46家智能制造试点示范单位。这46家试点示范单位分为以下六类：

●以智能工厂为代表的流程制造试点示范；

●以数字化车间为代表的离散制造试点示范；

●以信息技术深度嵌入为代表的智能装备和产品试点示范；

●以个性化定制、网络协同开发、电子商务为代表的智能制造新业态新模式试点示

范；

●以物流信息化、能源管理智慧化为代表的智能化管理试点示范；

●以在线监测、远程诊断与云服务为代表的智能服务试点示范；

2016年4月，再次制定“智能制造试点示范2016专项行动实施方案”，并确定63家智能制造试点示范单位。这63家试点示范单位分为以下五类：

●离散型智能制造试点示范

●流程型智能制造试点示范

●网络协同制造试点示范

●大规模个性化定制试点示范

●远程运维服务试点示范

通过2两年试点示范企业实施效果汇总测算，各指标平均变化情况如下（简称两提升、三降低）：

●运营成本降低20%；

●产品研发周期缩短29%；

●生产效率提高25%；

●产品不良率降低20%；

●能源利用率提高7%；