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第一篇：智能制造培訓心得體會
先進制造技術論文智能制造
智能制造
作者：王玉石
湖北文理學院機械與汽車工程學院工業工程1311班 學號2013123106
摘要：介紹了智能制造提出的背景、主要研究內容和目標,人工智能與IMT、IM的關系,IMS和CIMS,智能制造的物質基礎及理論基礎,智能制造系統的特征及框架結構,并簡要介紹了智能加工中心IMC,智能制造技木的發展趨勢，以及智能制造系統研究成果及存在問題。
關鍵詞：智能制造，IMS,IMC,IMT。 1. 主要研究內容和目標
智能制造在國際上尚無公認的定義。目前比較通行的一種定義是, 智能制造技術是指在制造工業的各個環節,以一種高度柔性與高度集成的方式,通過計算機來模擬人類專家的制造智能活動。因此,智能制造的研究開發對象是整個機械制造企業, 其主要研究開發目標有二: ①整個制造工作的全面智能化,它在實際制造系統中首次提出了以機器智能取代人的部腦力勞動作為主要目標,，強調整個企業生產經營過程大范圍的自組織能力;②信息和制造智能的集成與共享, 強調智能型的集成自動化。目前,IMT和IMS的研究方向已從最初的人工智能在制造領域中的應用(AiM)發展到今天IMS,研究課題涉及的范圍由最初僅一個企業內的市場分析、產品設計、生產計劃、制造加工、過程控制、信息管理、設備維護等技術型環節的自動化,發展到今天的面向世界范圍內的整個制造環境的集成化與自組織能力,包括制造智能處理技術、自組織加工單元、自組織機器人、智能生產管理信息系統、多級競爭式控制網絡、全球通訊與操作網等。 2.人工智能與IMT， IMS 人工智能的研究一開始就未能擺脫制造機器生物的思想,即“機器智能化”。這種以“自主”系統為目標的研究路線,嚴重地阻礙了人工智能研究的進展。許多學者已意識到這一點, Feigenbaum、Newell、錢學森從計算機角度出發,提出了人與計算機相結合的智能系統概念。目前國外對多媒體及虛擬技術研究進行大量投資,以及日本第五代智能計算機研制計劃的擱淺等事例, 就是智能系統研究目標有所改變的明證。人工智能技術在機械制造領域中的應用涉及市場分析、 產品設計、生產規劃、過程控制、質量管理、材料處理、設備維護等諸方面。結果是開發出了種類繁多的面向特定領域的獨立的專家系統、基于知識的系統或智能輔助系統,形成一系列的“智能化孤島”。隨著研究與應用的深入,人們逐漸認識到, 未來的制造自動化應是高度集成化與智能化的人—機系統的有機融合, 制造自動化程度的進一步提高要依賴于整個制造系統的自組織能力。如何提高這些“孤島”的應用范圍和在實際制造環境中處理問題的能力, 成為人們的研究焦點。在80 年代末和90年代初,一種通過集成制造自動化、新一代人工智能、計算機等科學技術而發展起來的新型制造工程—— IMT和新——代制造系統—— IMS 便脫穎而出。人工智能在制造領域中的應用與 IMT 和IMS 的一個重要區別在于, IMS 和 IMT 首次以部分取代制造中人的腦力勞動為研究目標, 而不再僅起“輔助和支持”作用,在一定范圍還需要能獨立地適應周圍環境, 開展工作。四IMS和CIMS發展的道路不是一帆風順的。今天,CIMS的發展遇到了不可逾越的障礙,可能是剛開始時就對CIMS提出了過高的要求,也可能是CIMS本身就存在某種與生俱來的缺陷,今天的CIMS在國際上已不像幾年前那樣受到極大的關注與廣泛地研究。從CIMS的發展來看,眾多研究者把重點放在計算機集成上,從科學技術的現狀看,要完成這樣一個集成系統是很困難的。CIMS作為一種連接生產線中的單個自動化子系統的策略,是一種提高制造效率的技術。它的技術基礎具有集中式結構的遞階信息網絡。盡管在這個遞階體系中有多個執行層次,但主要控制設施仍然是中心計算機。CIMS存在的一個主要問題是用于異種環境必須互連時的復雜性。在CIMS概念下,手工操作要與高度自動化或半自動化操作集成起來是非常困難和昂貴的。在CIMS深入發展和推廣應用的今天,人們已經逐漸認識到,要想讓CIMS真正發揮效益和大面積推廣應用,有兩大問題需要解決:①人在系統中的作用和地位;②在不作很大投資對現有設施進行技術改造的情況下亦能應用CIMS?，F有的CIMS概念是解決不了這兩個難題的。今天,人力和自動化是一對技術矛盾,不能集成在一起,所能做的選擇,或是昂貴的全自動化生產線,或是手工操作,而缺乏的是人力和制造設備之間的相容性,人機工程只是一個方面的考慮,更重要的相容性考慮要體現在競爭、技能和決策能力上。人在制造中的作用需要被重新定義和加以重視。
3.智能制造的物質基礎及理論基礎
3.1.智能制造系統的物質基礎主要有：
(1)數控機床和加工中心美國于1952年研制成功第一臺數控銑床,使機械制造業發生一次技術革命。數控機床和加工中心是柔性制造的核心單元技術。 (2)計算機輔助設計與制造提高了產品的質量和縮短產品生產周期,改變了傳統用手工繪圖、依靠圖紙組織整個生產過程的技木管理模式。
(3)工業控制技術、微電子技術與機械工業的結合———機器人開創了工業生產的新局面,使生產結構發生重大變化,使制造過程更富于柔性擴展了人類工作范圍。
(4)制造系統為智能化開發了面向制造過程
中特定環節、特定問題的“智能化孤島”,如專家系統、基干知識的系統和智能輔助系統等。
(5)智能制造系統和計算機集成制造系統用計算機一體化控制生產系統,使生產從概念、設計到制造聯成一體,做到直接面向市場進行生產,可以從事大小規模并舉的多樣化的生產;近年來,制造技術有了長足的發展和進步,也帶來了很多新問題。數控機床、自動物料系統、計算機控制系統、 =機器人等在工業公司得到了廣泛的應用,越來越多的公司使用了“計算機集成制造系統(CIMS)”、“柔性制造系統(FMS)”、“工廠自動化(FA)”、“多目標智能計算機輔助設計(M1CAD)”、“模塊化制造與工廠(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系統(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技術(IMT)”和“智能制造系統(IMS)”等等新術語。先進的計算機技術、控制技術和制造技術向產品、工藝和系統的設計師和管理人員提出了新的挑戰,傳統的設計和管理方法不能再有效地解決現代制造系統提出的問題了。要解決這些問題、需要用現代的工具和方法,例如人工智能(AI)就為解決復雜的工業問題提出了一套最適宜的工具。 3.2.智能制造技術的理論基礎
智能制造技術是采用一種全新的制造概念和實現模式。其核心特征強調整個制造系統的整體“智能化”或“自組織能力”與個體的“自主性”。“智能制造國際合作研究計劃JIRPIMS”明確提出:“智能制造系統是一種在整個制造過程中貫穿智能活動,并將這種智能活動與智能機器有機融合,將整個制造過程從訂貨、產品設計、生產到市場銷售等各個環節以柔性方式集成起來的能發揮最大生產力的先進生產系統“?；谶@個觀點,在智能制造的基礎理論研究中,提出了智能制造系統及其環境的一種實現模式,這種模式給制造過程及系統的描述、建模和仿真研究賦予了全新的思想和內容,涉及制造過程和系統的計劃、管理、組織及運行各個環節,體現在制造系統中制造智能知識的獲取和運用,系統的智能調度等,亦即對制造系統內的物質流、信息流、功能決策能力和控制能力提出明確要求。作為智能制造技術基礎,各種人工智能工具,及人工智能技術研究成果在制造業中的廣泛應用,促進了智能制造技術的發展。而智能制造系統中,智能調度、智能信息處理與智能機器的有機融合而構成的復雜智能系統,主要體現在以智能加工中心為核心的智能加工系統的智能單元上。作為智能單元的神經中樞——智能數控系統,不僅需要對系統內部中各種不確定的因素如噪聲測量、傳動間隙、摩擦、外界干擾、系統內各種模型的非線性及非預見性事件實施智能控制,而且要對制造系統的各種命令請求做出智能反應。這種功能已遠非傳統的數控系統體系結構所能勝任,這是一個具有挑戰性的新課題。對此有待研究解決的問題有很多,其中包括智能制造機理、智能制造信息、制造智能和制造中的計算幾何等?？傊?制造技術發展到今天,已經由一種技術發展成為包括系統論、信息論和控制論為核心的、貫穿在整個制造過程各個環節的一門新型的工程學科,即制造科學。制造系統集成與調度的關鍵是信息的傳遞與交換。從信息與控制的觀點來看,智能制造系統是一個信息處理系統,由輸入、處理、輸出和反饋等部分組成。輸入有物質(原料、設備、資金、人員)、能量與信息;輸出有產品與服務;處理包括物料的處理與信息處理;反饋有產品品質回饋與顧客反饋。制造過程實質上是信息資源的采集、輸入、加工處理和輸出的過程,而最終形成的產品可視為信息的物質表現形式。 4.結語
制造業是國家經濟和綜合國力的基礎,被稱為“立國之本”。而我國的制造工業與發達國家相比,差距很大,主要表現為自主開發能力和技術創新能力薄弱,核心技術、關鍵技術仍依賴進口。對此,我國已引起重視,在“九五”科技規劃和15年科技發展規劃中,將先進制造技術列為重點發展領域之一。進入21世紀,經濟全球化的進程日益加快,制造業領域的競爭日益加劇,而競爭的核心是先進制造技術。在此環境下,我們只有抓住機遇,迎接挑戰,利用先進制造技術改造傳統產業,實現技術創新、機制創新、管理創新及人才創新,才能實現我國躋身世界制造強國的目標。
參考文獻
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第二篇：智能制造技術
現代制造技術
1142813203 吳文樂
摘要：現代制造技術是在傳統制造技術的基礎上, 不斷吸收和發展機械、電子、能源 、材料、信息及現代管理技術的成果, 將其綜合應用于產品設計、制造、檢驗、管理服務等產品生命周 期的全過程, 以實現優質、高效、低耗、靈活、清潔的生產技術模式,取得理想的技術經濟效果的制造技術的總稱傳統的自動化生產技術可以顯著提高生產效率，然而其局限性也顯而易見，即無法很好地適應中小批量生產的要求。隨著現代制造技術的發展，特別是自動控制技術、數控加工技術、工業機器人技術等的迅猛發展，柔性制造技術(FMI)應運而生。
關鍵詞：現代制造技術;自動控制技術;柔性制造技術
1.現代制造技術發展綜述
現代制造技術在系統論、方法論、信息論和協同 論等的基礎上形成制造系統工程學，是一種廣義制造的概念，亦稱之為“大制造”的概念，它體現了制造概念的擴展。廣義制造概念的形成過程主要有以下幾方面原因[1]。
1).制造設計一體化。體現制造和設計的密切結合，形成了設計制造一體化，設計不僅是指產品設計，而且包括工藝設計、生產調度設計、質量控制設計等。
2).材料成形機理的擴展?，F在加工成形機理明確地將加工分為去除加工、結合加工和變形加工。
3).制造技術的綜合性?，F代制造技術是一門以 機械為主體，交叉融合光、電、信息、材料等學科的綜合體，并與管理科學、社會科學、文化、藝術、人機工 程、生物工程和生命科學等相結合，拓展了新領域。 現代制造技術應包括硬件和軟件兩大方面，硬/軟件工具、平臺和支撐環境有了很大的發展。
4).產品的全生命周期。制造的范疇從過去的設計、加工和裝配發展為產品的全生命周期，包括市場調研、設計、制造、銷售、維修和報廢處理等。
5).生產制造模式的發展。計算機集成制造技術 是制造技術與信息技術結合的產物，集成制造系統強 調信息集成，其后出現了柔性制造、敏捷制造、虛擬制 造、網絡制造、大規模定制、綠色制造、智能制造和協 同制造等多種制造模式，有效地提高了制造技術的水平，擴展了制造技術的領域[2]。
現代制造技術的發展主要沿著“廣義制造”或稱 “大制造”的方向發展，其具體的發展可以歸納為四個方面和多個大項目[3]，如圖1所示：
圖1：現代制造技術方向
針對現代制造技術，本文從柔性制造技術的角度對現代制造技術進行學習，對柔性制造在實際中的應用進行深入的研究;
2.柔性制造
2.1 柔性制造簡述
所謂“柔性”，是指制造系統(企業)對系統內部及外部環境的一種適應能力，也是指制造系統能夠適應產品變化的能力。柔性可分為瞬時、短期和長期柔性[4]。瞬時柔性是指設備出現故障后，自動排除故障或將零件轉移到另一臺設備上繼續進行加工的能力;短期柔性是指系統在短時期內，適應加工對象變化的能力，包括在任意時期混合進行加工2種以上零件的能力;長期柔性則是指系統在長期使用中，能夠加工各種不同零件的能力。迄今為止，柔性還只能定性地加以分析，尚無科學實用的量化指標。因此，凡具備上述3種柔性特征之一的、具有物料或信息流的自動化制造系統都可以稱為柔性制造系統。柔性制造技術是計算機技術在生產過程及其裝備上的應用，是將微電子技術、智能技術與傳統制造技術融合在一起，具有自動化、柔性化、高效率的特點，是目前自動化制造系統的基本單元技術[5]。
柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和[6]。柔性制造技術是技術密集型的技術群，我們認為凡是側重于柔性，適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為[7]：
(1)柔性制造系統(FMS)：關于柔住制造系統的定義很多，權威性的定義有：美國國家標準局把FMS定義為：“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備，傳輸裝置把工件放征其他聯結裝置上送到各加工設備，使工件加工準確、迅速和自動化。
(2)柔性制造單元(FMC)：M S是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物，它是由l～2臺加工中心、工業機器人。數控機床及物料運送存貯設備構成，其特點是實現單機柔性化及自動化，具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。
(3)柔性制造線(FML):它是處于單一或少品種人批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心，CNC機床;亦可采用爭用機床或NC專用機床，對物料搬運系統柔性的要求低于FMS，但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統(D C S)為代表，其特點是實現生產線柔性化及自動化，其技術已日趨成熟，迄今已進入實用化階段。
(4)柔性制造工廠(FMF) :FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化屯體倉庫，用計算機系統進行聯系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整F M S。它包括了CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際，實現生產系統 柔性化及自動化，進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表，其特點是實現工廠柔性化及自動化[8]。
2.2柔性制造所采用的關鍵技術
1.計算機輔助設計未來CAD技術發展將會引入專家系統，使之具有智能化，可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術，該項新技術是直接利用CAD數據，通過計算機控制的激光掃描系統，將二維數字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖彤對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環操作，逐層掃描成形，并自動地將分層成形的各斤狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數據，數小時內便呵制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.模糊控制技術模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊摔制器具有自學習功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息井自動地對控制量作調整，使系統性能大為改善，其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
3.人工智能、專家系統及智能傳感器技術迄今，柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基礎規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理，求解各類問題(如解釋、預測，診斷、查找故障、設汁、計劃、監視、修復、命 令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合，因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強綜合性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造(尤其智能型)中起著非常重要的關鍵性的作用。目前對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能產生的，它使傳感器具有內在的“決策”功能。
4.人工神經網絡技術人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經網絡不久將并列到專家系統和模糊控制系統，成為現代自動化系統中的一個組成部分[9]。
3.國內現代制造技術狀況
近年來，世界各國都投入了巨大的財力和物力，強化作為光機電一體化制造業基礎的先進制造業的技術和產業發展的戰略研究。美國、德 國、日 本 等 國 已 經 開 發 出 了 數 控(NC)、計算機數控(CNC)、直接數控(CAM)、計算機集成制造系統(CIMS)、制造資源規則(MRP)、柔性制造單元(TMC)、柔性制造系統(FMS)、機器人、計算機輔助設計/制造(CAD/CAM)、精益生產(LP)、智能制造系統(MS)、并行工程(CE)和敏捷制造(AM)等多項現代制造技術與制造模式。這些技術的推廣與應用，不僅使本國企業的國際競爭力得到鞏固，也使得世界先進制造業發展迅猛[10]。我國制造業市場的巨大潛力，為現代制造技術發展提供了廣闊的市場空間。但是，與制造業發達國家和地區相比，國內的現代制造技術的研發與市場拓展還不均衡。其中，國內機械基礎件制造行業中的數控化率極低，不足1.6%，先進加工工藝、技術和裝備的普及程度不足10 % ;CAD/CAM 系統應用的普及率在國內骨干企業僅有35% ，產業規模較小。另外，在相關行業中如印刷業、電力行業和醫療器械行業等，技術裝備的低數控化率也遠不能滿足市場對中高檔先進產品的需求?？v觀國際制造業的競爭與發展，面對國際、國內兩個制造業市場的日漸融合，如何立足國內制造業的市場需求，整合分散的科研與企業資源，盡快形成自己在先進制造產業競爭中的技術優勢，已經是擺在我國制造業面前的迫在眉睫的課題了[11]。
總之，重視制造業和現代制造技術已成為全球化的大趨勢?，F代制造技術不是一項具體技術，而是利用系統工程技術將各種相關技術集成的一個有機整體;現代制造技術是一種動態技術，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術成果，并將其滲透到產品的所有領域，結合成一個有機整體，實現優質、高效、低耗、清潔和靈活的生產[12];現代制造技術的目的是提高制造業的綜合效益，其不摒棄傳統技術，而是有賴于不斷用科技新手段去研究它和傳承它，并應用科技新成果去改造它和充實它;現代制造技術在強調環境保護的同時，還強調各專業學科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。我國先進制造技術的發展應結合自身的特點，形成特色，大力發展一些關鍵前沿技術，比如新一代材料成型技術、微米及納米技術、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的將來，現代制造技術將得到更大的發展和壯大，發展和應用先進制造技術是每個國家為提高企業的國際競爭力和技術創新能力的必然選擇。
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第三篇：船舶智能制造
摘要：當前世界經濟復蘇艱難曲折、全球航運市場持續低迷、造船產能面臨著嚴重過剩，市場競爭激烈。在這種形勢下，振興制造業，加快結構調整、全面轉型升級、推動產業快速邁向高端，已成為全行業的共識。當前，我國船舶制造行業處于一個變革的時代。新一輪的工業變革已經開始，而其中，制造業數字化、網絡化、智能化作為革命的核心力量。這場“智”造革命所帶來的風暴，將深刻影響著我國造船業的未來。
關鍵詞：船舶;智能制造;數字化;自動化 1.引言
西方發達國家振興制造業走的是一條新路子，主要是依靠科技創新，搶占國際產業競爭制高點、增強經濟發展核心競爭力，謀求未來發展的主動權。以智能化為核心的裝備制造業變革正牽引著傳統工業發展革命性的演變，正推動著全球新一輪科技創新高峰的形成。
德、英、日等國家相繼推出一系列重振制造業的重大舉措，力圖在知識技術密集的高端制造業重塑競爭優勢。如“工業 4.0”是德國政府推出的《高技術戰略 2020》十大未來項目之一。作為一個風靡全球的概念，“工業 4.0”提供了工業制造的新思維，被稱為是繼蒸汽機應用、規?；a和電氣、電子信息技術等三次工業革命后的第四次工業革命，其特征是以大數據為基礎、以預測技術為核心的智能制造使用，目的是大幅度提高產品生產、產業鏈運行的質量和效率，推動實現傳統制造業的轉型。此外，美國提出了“先進制造業國家戰略計劃”，日本提出組建科技工 業聯盟，英國提出了“工業 2050”。最近，中國也公布了中國版的“工業 4.0”，即“中國制造 2025”規劃，并提出了“互聯網+”計劃。
專家表示，我國要著力改變造船業“大而不強”的局面，就要依靠創新驅動發展，推動中國造船業盡快實現智能化。而“互聯網+”行動計劃和“中國制造 2025”戰略的提出，為我國造船業實現從“量”到“質”的轉變創造了機遇，同時也帶來重大挑戰。
2.智能制造介紹
“工業4.0”是繼蒸汽機應用(機械時代)、電子信息技術(電氣時代)和網絡通信技術(信息時代)之后的第四次工業革命，最早在2013年4月的德國漢諾威工業博覽會上正式提出，與美國通過程序提升“先進制造業”、推進“柔性制造系統”有異曲同工之妙。“工業4.0”為中國經濟特別是制造業的轉型升級、結構調整指明了發展方向。“工業4.0”其特征是基于信息物理系統、物聯網和互聯服務，通過大數據分析和云計算，以預測技術為核心來指導高效高品質生產的智能制造和應用，目的是大幅度地提高產品生產、運行的質量和效率，實現信息技術、物聯網、智能生產和流通消費相融合的革命性方法，將徹底推動傳統制造工業的服務化轉型升級。
智能制造技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術以及人工智能的基礎上，通過感知、人機交互、決策、執行和反饋，實現產品設計過程、制造過程和企業管理及服務的智能化，是信息技術與制造技術的深度融合與集成。
智能化和自動化的最大區別在于知識的含量。智能制造是基于科學而非僅憑經驗的制造，科學知識是智能化的基礎。因此，智能制造包含物質的和非物質的處理過程，不僅具有完善和快捷響應的物料供應鏈，還需要有穩定且強有力的知識供應鏈和產學研聯盟，源源不斷地提供高素質人才和工業需要的創新成果，發展高附加值的新產品，促進產業不斷轉型升級。
智能制造是可持續發展的制造模式，它借助計算機建模仿真和信息通信技術的巨大潛力，優化產品的設計和制造過程，大幅度減少物質資源和能源的消耗以及各種廢棄物的產生，同時實現循環再用，減少排放，保護環境。 3.船舶智能制造
“船舶工業4.0”，需要在現有信息化、自動化條件下構建網絡—實體融合架構，通過適應于各類用戶需求的評估、分析、預測和優化體系，以“多源數據條件下的多維評估與預測、實現協同優化”為核心，形成更具高附加值的船舶制造、使用、管理、物流等面向全生命周期的中國船舶工業全產業鏈，從而使得中國船舶工業未來能夠更好地以市場為導向，以智能船舶為紐帶，走向定制規?；?、管理精細化、服務高效化，以更好地創造和實現新價值。“船舶工業4.0”將促使造船廠借助物聯網、大數據、人工智能取代封閉性的生產制造系統，成為未來船舶工業的根基，徹底使我國由造船大國向造船強國轉變。雖然“船舶工業4.0”還在探索，但新的變革浪潮必然會席卷而來，企業只有占得先機才能成為行業的引領者。
智能制造是自動化制造未來發展的方向，是信息化和自動化的高度集成，具有智能化、柔性化和高度集成化。船舶智能制造是指實現船舶制造工業各個環節的最優化、智能化和自動化。涉及到的智能技術主要包括：新型的傳感技術、網絡互聯技術、先進的控制和優化技術、基于虛擬現實的故障診斷與維護技術、基于 RFID 芯片的識別技術、特殊工藝和精密制造技術以及安全技術等。 3.1智能船舶系統體系結構
智能船舶不是單指船舶實體本身，而是一套完整的系統，其核心技術是網絡和智能船舶融合、岸海一體的智能信息服務體系。智能船舶系統是通過設計企業、制造企業、運營企業和服務企業之間的信息共享，構建一個“網絡化、系統化、智能化和服務化”的網絡和智能船舶的融合架構，實現從設計、生產、運營到服務的全流程體系的協同，建立船舶全生命周期的產業鏈，通過相關數據的分析挖掘，為企業創造新的價值。智能船舶系統主要包括：智能設計、智能制造、智能船舶、智能操作、智能運營、智能服務以及云計算平臺七大模塊，如圖1 所示。
圖1 智能船舶系統體系結構
智能船舶系統構建在云計算平臺之上，實現數據的云存儲以及大數據的分析與挖掘，系統以智能船舶實體為核心，涉及智能船舶的設計、制造、操縱、運營以及服務各功能模塊，涵蓋了智能船舶從設計制造到報廢淘汰的整個生命周期數據的分析與應用。智能船舶系統的生命周期如圖2 所示。
圖2 智能船舶系統生命周期
智能船舶系統具有以下特點：
1)系統性。智能船舶系統不再單指船舶實體本身，它是由多個子系統集成的船舶與岸基一體化智能信息服務體系，主要包括船舶設計、制造、操作、運營、服務等系統。
2)網絡性。系統的基礎是基于網絡互聯，借鑒傳感技術、互聯網、云計算等先進技術，實現船舶設備與設備之間、設備與船舶、船舶與岸基、岸基與云中心等的網絡聯結，實現信息共享、遠程控制與通信交流等。
3)智能性。智能船舶系統是一個多智能體系統，通過云計算平臺對船舶相關大數據的分析、預測、評估、推理等，實現正確的決策，通過傳感技術、虛擬技術、識別技術等理論方法，實現船舶設計、制造、操縱、運營、服務過程的智能化。
4)協同性。智能船舶系統涵蓋了船舶設計企業、制造企業、運營企業以及服務企業，實現信息共享，企業之間可以相互提出請求和提供服務，實現協調運作與競爭，共同發展。 5)柔韌性。系統能夠適應快速變化的船舶設計、制造、運營和服務需求，通過大數據分析和溝通交流，能夠對變化的市場需求做出及時的反應，具有較強的適應性。
6)追溯性。系統對船舶從設計、制造、使用、淘汰的全過程進行跟蹤，對船舶出現的問題能夠及時的追溯和處理。
7)服務性。智能船舶系統是船舶與岸基一體化的智能信息服務體系，能夠及時提供各種增值服務，從設計、制造、使用、維護、維修、物流等全方位提供不同的服務需求。 3.2數字化造船
3.2.1數據集成平臺技術
船舶平臺信息集成系統是進行數據交換和業務系統運行的平臺，它規范了信息交換和系統運行標準及接口定義等，為業務應用系統提供良好的系統接口、穩定的運行環境和嚴格的管理界面。船舶信息系統的結構如圖3所示，其中處理機、智能傳感器和帶有數字化接口的設備物理地分布于船上的各個部位，各自獨立運行，它們通過網絡設備連接，構成一個分布式系統。該系統又是通過集成支撐環境將各個獨立的系統連通集成進行信息交換和消息傳遞，形成一個有機的整體。船舶平臺信息集成系統負責除指控系統外其他所有信息的共享與交換。資源管理中心、控制中心、信息管理中心和操控臺之間的信息傳輸和消息傳遞統一通過船舶平臺信息集成系統控制完成。
圖3船舶信息系統的結構
船舶平臺信息集成系統的核心是任務管理調度子系統和數據訪問中間件兩大部分，平臺本身也是作為中間件以通用組件的形式對應用要求的功能提供支持，包括流程調度與控制、權限控制和數據訪問等支持。系統的最底層是各類分布的異構數據庫管理系統。船舶平臺信息集成系統的體系結構，任務管理調度子系統通過傳遞消息控制應用系統中模塊的運行演程、數據訪問中間件通過發送和接收數據控制應用系統的數據流程。權限控制子系統、任務與信息監控子系統通過對數據流和控制流的監控和控制完成自身的功能。 3.2.2虛擬現實技術
虛擬現實技術最早由美國VPL Research Inc.公司提出的，涉及計算機、微電子、仿真與傳感測量等眾多高新技術，它是利用計算機在電腦上構造出一個與現實世界相同或相似的環境，人們通過虛擬設備就可以與虛擬環境進行交流互動，就像在現實世界中一樣。人們不僅能從視覺上感知虛擬世界，同時也可以從嗅覺、聽覺甚至觸覺等方面來感知虛擬世界。在計算機中構造的虛擬世界是一個開放的環境，不僅能夠對人們通過虛擬設備傳遞給它的信息做出反饋，還能夠讓人們“真實”地感知虛擬環境下的虛擬實物。
虛擬現實系統主要由五方面組成：虛擬引擎、輸入/輸出設備、軟件和數據庫、用戶以及任務，其中虛擬引擎和I/O設備是虛擬現實系統的核心，他們之間是通過以下組成關系來完成虛擬任務的，如圖3所示：
圖3 虛擬現實系統組成部分
VR引擎是虛擬仿真系統的核心部位，通過讀取輸入設備中的數據信息，訪問與任務相關的數據庫并進行實時計算，完成相應工作任務，最后通過輸出設備反饋任務結果。
I/O設備是實現虛擬環境交互性的基礎。人們通過專門的數據接口給計算機發送命令，同時計算機也會將實時的模擬信息反饋給用戶。比較常見的I/O設備有三維位置跟蹤器，即傳感衣、三維聲音發生器、數據傳感手套等。
軟件和數據庫，根據各個領域的應用側重點不同，目前虛擬現實系統的VR仿真軟件
有很多種，軟件和數據庫的主要功能有兩部分：
1)建立虛擬對象的幾個模型，根據需要也可以加入物理屬性和行為特性，同時構造虛擬對象層次結構，建立I/O設備到虛擬場景的映射。
2)創建虛擬環境，創建連通應用程序與虛擬世界的數據接口，從而實現人機交互。任務指的是虛擬現實系統需要完成的命令和工作。傳統的虛擬現實系統主要運用在教育、娛樂、醫療和軍事，新型的虛擬現實系統主要運用在機器人、制造業和信息可視化等領域。
虛擬現實技術的特點主要通過四個方面來表現，他們之間的關系如圖4所示：
圖4虛擬現實技術的特點
多感知性：所謂多感知性就是除了一般計算機所具有的視覺感知之外，還擁有其他方面的感知，比如聽覺感知、觸覺感知、嗅覺感知、味覺感知、甚至運動感知等。沉浸感：沉浸感是指計算機生成的虛擬環境讓人有一種真實的存在感，猶如身臨其境，所有感知就像在真實世界一樣。要有沉浸感，除了逼真的三維模型，還必須有人機交互作用才能夠實現。
想象性：在進入虛擬環境時，不僅僅是依靠外設的一些虛擬設備，像數據手套之類的來提供沉浸感，同時也要通過想象把虛擬的環境構造出來，想象性從一方面也表達了作者的設計思路。
交互性：虛擬環境是一個開放的環境，它能通過人們輸入的信息感知人們的意愿，并做出相應的反饋，交互性的優劣主要由實時性和自然性來體現。
在經濟全球化的今天，國際市場競爭非常激烈，尤其是工程制造領域。新技術、新產品日新月異，這對新產品的設計開發和制造提出了更高的要求，企業要在這樣嚴峻的挑戰下生存發展，就必須有全新的、強有力的技術支撐，虛擬現實技術就是工程制造領域未來發展的技術力量。
虛擬現實技術最早是由國外提出的，經過多年的發展已經在航空航天、汽車制造、醫療康復、教育娛樂以及軍事等領域得到了廣泛的應用。而我國在上世紀九十年代，工程界和科學界才開始關注虛擬現實技術的研究和開發，雖然起步較晚，但是信息技術的快速發展和信息共享，目前虛擬現實技術在我國的各個領域也得到了廣泛的應用，同時國內的科研院所和高校也在不斷的對其進行深入地研究。虛擬現實技術在工程制造業的應用主要體現在兩個方面：產品外形結構設計，產品裝配工藝過程的優化確定。產品外形結構的設計又分為三個方面：以設計為中心的虛擬制造技術、以生產為中心的虛擬制造技術和以控制為中心的虛擬制造技術。 4.船廠項目案例
4.1南通中遠川崎船舶智能制造項目案例
南通中遠川崎的船舶制造智能車間建設，實現了各加工系列的智能制造，達到工裝自動化、工藝流水化、控制智能化、管理精益化，保障了產品質量的穩定，縮短了加工周期，極大地提高了生產效率，產品質量和建造效率達到世界先進水平。
南通中遠川崎在船舶智能化制造方面，率開國內先河，高度自動化的流水作業生產線加上柔性化的船舶生產工藝流程，實現了船舶制造的自動化操作和流水式作業。
1.型鋼生產線
型鋼是船體常川部材之一，原先的生產方式.從畫線、寫字到切割、分料.完全采用手工作業，效率低。周期長.勞動強度大，且難免出現誤操作。型鋼自動化生產線建成后.實現了從進料一切割一自動分揀一成材分類疊放全過程的智能制造.包括物料信息傳輸和物料切割智能化以及物料分類感知智能化.配員由原來的20人減少為7人.有效減少了人工成本，縮短了生產周期.降低了勞動強度，為后續擴大機器人應用積累了經驗。
2.條材機器人生產線
條材是分段制造的主要部材之一，它的特點是數量多，大部分部材比較短小原來的生產方式.包括畫線、寫字、開條、端部切割、打磨、分料等全是手工作業.效率低.生產周期長，容易出錯。條材機器人生產線的投產，實現了信息傳輸和物料傳輸感知智能化以及加工智能化.配員南原來的22人減少為8人，提高了生產效率.縮短了生產周期，降低了勞動強度. 3.先行小組立機器人生產線
盡管造船中厚板電弧焊接實現機器人作業困難很多，但南通巾遠川崎還是從最簡單的先行小組材開始，推進機器人焊接。傳統的制造方式是，鋼板在定盤上全面鋪開。一塊一塊地裝配、焊接、翻身、背燒，占用面積大，制造周期長.效率低。先行小組立機器人生產線投產后.實現了工件傳輸和焊接智能化，以及自動背燒、自動工件出料.整條生產線僅配一名員員操作，配員減少一半以上。流水線生產方式是工業化大生產的必然要求.對造船業而言.車間內生產作業的流水線化將是今后實施船舶智能制造的一個重要發展方向。目前南通中遠川崎已實施了大艙肋骨生產線、Y龍筋生產線、焊接裝置等數個半自動化生產線技改項目，取得了良好的效果。
4.智能物流系統
采用“橫向到邊、縱向到底”的設計原則，建立了功能完善的智能物流系統，并與設計系統高度集成，從而將企業的人力、資金、信息、物料、設備、時間、方法等各方面資源充分調配和平衡，為企業加強財務管理、提高資金運營水平、減少庫存、提高生產效率、降低成本等提供強有力的支持。
4.2金海重工打造智能船廠之路
船舶制造是一項傳統產業，近年來，金海重工股份有限公司對其進行數字化和智能制造的改造，以期把企業打造成先進的智能船廠。目前，這項工作取得了一定進展和成效。
攻堅重點
金海重工在開始打造智能化船廠時，非常重視數字化基礎工作的落地。目前，金海重工主要圍繞以下3個核心開展工作：一是生產計劃管理與實施核心;二是物流核心;三是設計核心。
3個核心中有一個靈魂，就是生產計劃管理與實施。這項計劃管理工作不是一個數據管理，而是一個行為管理。它的里面包括了計劃的制訂和計劃實施的監控，以及可控化的計劃的落實。此項工作是金海重工眾多數字化項目中比較通順的。 船廠的物流情況通常十分復雜，不僅廠外供應商物流復雜，而是廠內各種配料、送料等情況也十分繁瑣。為此，金海重工搭建了一套完整的供應鏈系統。這套供應鏈系統從設計環節開始，包括設計、預算/規劃、供應商、詢價/合同、送貨/質檢、廠區物流、領導生產、托盤集配、倉諸管理等子項目。
金海重工十分重視設計工作，無圖紙化設計是其目前大力推廣的一項內容。與設計相關的各種工作，都離不開數據的支撐。為此，金海重工重點實施了把行為變成數據、讓數據變成可控狀態的一項工作。這項工作緊要，卻十分艱巨，僅其中一項編碼工作，就花了6個月的時間。注重工作協同船廠工作千端萬緒，若要做好工作，必須加強協同。
計劃生產
計劃生產這項工作，既涉及到銷售環節，又涉及到供應鏈環節，而且它最后要落實到工人的崗位——金海重工采用的是給每個工人發派工作包的形式。這個工作包就是每名工人在作業開始的時候就必須要明確的落實的工作內容，包括工作對象、工作量、工作場地和工作中需要注意之處。
供應鏈
金海重工的供應鏈很長，包括從供應商開始，經計劃調度、項目管理到進庫，及進庫后的模塊化出庫。出庫兩個含義，一是外來產品組裝件的組合，另一個是廠內產品和外來產品的組合——船舶行業稱之為“托盤管理”。托盤管理需要在物流環節、運輸環節等供應鏈中間充分地組合好。“托盤管理”中可能要涉及到上千個零部件，所以，這項工作的內容也是數字化集成和邏輯關系的一種表現。
生產過程智能化
智能船廠的生產過程必須用自動化和數據化來完成，以實現產品的成本降低、質量提升和安全生產。目前，金海重工對此領域進行積極而成功的探索。
鋼板自動標記
這項工作遠非一般人認為的買一塊鋼板然后在其上貼二維碼那么簡單。船廠在生產過程中會遇到一個很大的困難，鋼板進廠后，必須進行高溫高壓條件下的預處理。 如果事先把二維碼貼在上面，那么鋼板預處理結束后，二維碼肯定消失了。所以，這就要求廠方加強鋼板預處理前的一個編碼控制。金海重工經過大量實驗，解決了這個難題。鋼板在預處理之后，編碼也會留在上面，而且經過多少道工序，都會被找到，甚至它與其他原配料結合一起成為一個零件，都會留有數據基礎。
數控聯合集成
數控設備已經應用了幾十年，傳統方式下都是單機操作，金海重工把它們改造成流水線作業組合的操作模式。目前在切割環節中進行了成功的應用。汽車行業是用機器人進行切割，而金海重工根據自身生產的特點和需求，用了焊接組合的方式來進行代替，取得了不錯的效果。這種通過對現有設備以適應智能制造要求的模式，在以后還有很大的發展空間。
柔性模具
船體的形狀多變，不同的船型，所以要根據實際情況運用冷加工和熱加工。所以，船廠就要設計一個柔性模態。用同一個模態應對所有船舶曲線、平面的加工。這其中數據的采集點和數據量，包括有線源的控制，金海重工投入很大精力才完成。
自動涂裝系統
涂裝工序是一項高風險工作，企業面臨招不到工人從事此項工作的困境。涂裝的機器人作為一種理想的解決方案，在船廠向智能化推進過程還面臨著一些問題，金海重工目前正存積極研究，博采眾長，準備攻克這個難題。 5.結語
船舶智能制造，需要在現有信息化、自動化條件下構建網絡—實體融合架構，通過適應于各類用戶需求的評估、分析、預測和優化體系，以“多源數據條件下的多維評估與預測、實現協同優化”為核心，形成更具高附加值的船舶制造、使用、管理、物流等面向全生命周期的中國船舶工業全產業鏈，從而使得中國船舶工業未來能夠更好地以市場為導向，以智能船舶為紐帶，走向定制規?；?、管理精細化、服務高效化，以更好地創造和實現新價值。船舶智能制造將促使造船廠借助物聯網、大數據、人工智能取代封閉性的生產制造系統，成為未來船舶工業的根基，徹底使我國由造船大國向造船強國轉變。雖然船舶智能制造還在探索，但新的變革浪潮必然會席卷而來，企業只有占得先機才能成為行業的引領者。
目前國內船舶業尤其是海工裝備產品以型多量少、船東個性化要求高、船型復雜技術含量高著稱，但市場的低迷、傳統生產的瓶頸、高端技術的缺乏等越來越影響到船舶業的發展，以智能化為核心的裝備制造業變革正牽引著傳統工業發展革命性的演變，為船舶業產品生產的智能化指明了方向：建立智能化的生產系統和車間，使智能化設備機器代替人工操作的機器，搭建設計、生產、采購一體化智能生產流程設施，通過云技術把所有生產資源都連接起來，使目前的半自動化生產向智能化生產系統轉變，促使船舶及海工產品向定制化、規?；?、管理精細化、以最小代價獲取最大利益的方向發展，實現定制化與規?；?、個性化與普適化、虛擬與實體、微觀與宏觀、當前與未來的結合。 參考文獻
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第四篇：智能制造匯報
智能工廠——以三一重工18號工廠為例
摘要：在理論上解釋了智能工廠的概念，再以三一重工18號工廠作為研究對象，對其運作方式、運作特點進行了較為詳細地分析與討論，從而得出工廠的智能化基因。并且進一步得出了智能工廠的框架，為系統化建設智能工廠打下了基礎。 關鍵詞：物聯網;智能制造;數字化工廠 中圖分類號：TH161
INTELLIGENT FACTORY A CASE OF SANY HEAVY INDUSTRY NO. 18TH FACTORY
Abstract：This paper explains the concept of intelligent factory in theory, then takes 31 heavy industry No. 18th Factory as the research object, analyzes and discusses its operation mode and operation characteristics in detail, thus obtains the intellectualized gene of the factory. And further draws the intelligent factory frame, lays the foundation for the systematized construction intelligent Factory. Key words：Networking of things; Intelligent manufacturing; Digital chemical plant 0 前言
隨著物聯網、大數據和移動應用等新一輪信息技術的發展，全球化工業革命開始提上日程，工業轉型開始進入實質階段。在中國，智能制造、中國制造2025等戰略的相繼出臺，表明國家開始積極行動起來，把握新一輪工發展機遇實現工業化轉型。智能工廠作為工業智能化發展的重要實踐模式，已經引發行業的廣泛關注。到底什么是智能工廠?智能工廠的核心架構是怎樣的?能為企業的轉型提供哪些支撐?這都是企業比較關心的話題。
本文以三一重工18號工廠為例,分析智能工廠的主要特點還有其智能化的框架。
1 數字化工廠、智能工廠和智能制造
1.1 數字化工廠
對于數字化工廠，德國工程師協會的定義是：數字化工廠(DF)是由數字化模型、方法和工具構成的綜合網絡，包含仿真和3D/虛擬現實可視化，通過連續的沒有中斷的數據管理集成在一起。數字化工廠集成了產品、過程和工廠模型數據庫，通過先進的可視化、仿真和文檔管理，以提高產品的質量和生產過程所涉及的質量和動態性能：
圖1 在國內，對于數字化工廠接受度最高的定義是：數字化工廠是在計算機虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、評估和優化，并進一步擴展到整個產品生命周期的新型生產組織方式。是現代數字制造
技術與計算機仿真技術相結合的產物，主要作為溝通產品設計和產品制造之間的橋梁。從定義中可以得出一個結論，數字化工廠的本質是實現信息的集成。 1.2
智能工廠
智能工廠是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網技術和監控技術加強信息管理服務，提高生產過程可控性、減少生產線人工干預，以及合理計劃排程。同時，集初步智能手段和智能系統等新興技術于一體，構建高效、節能、綠色、環保、舒適的人性化工廠。
圖2
智能工廠已經具有了自主能力，可采集、分析、判斷、規劃;通過整體可視技術進行推理預測，利用仿真及多媒體技術，將實境擴增展示設計與制造過程。系統中各組成部分可自行組成最佳系統結構，具備協調、重組及擴充特性。已系統具備了自我學習、自行維護能力。因此，智能工廠實現了人與機器的相互協調合作，其本質是人機交互。 1.3
智能制造
智能工廠是在數字化工廠基礎上的升級版，但是與智能制造還有很大差距。智能制造系統在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作，去擴大、延伸和部分地取代技術專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化擴展到柔性化、智能化和高度集成化。
智能制造系統不只是“人工智能系統，而是人機一體化智能系統，是混合智能。系統可獨立承擔分析、判斷、決策等任務，突出人在制造系統中的核心地位，同時在智能機器配合下，更好發揮人的潛能。機器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。本質是人機一體化。
國內很多企業都在炒作智能制造，但是絕大多數企業還處在部分使用應用軟件的階段，少數企業也只是實現了信息集成，也就是可以達到數字化工廠的水平;極少數企業，能夠實現人機的有效交互，也就是達到智能工廠的水平[1]。
圖3 2 從大廠房到智能工廠
在全球科技革命的大背景下，工程機械行業作為多品種、中批量、按訂單生產的離散型技能密集型產業，要想向高端制造發展，必須依靠信息化建立先進的制造和管理系統[2]。
三一重工作為重工領域的標桿，其18號廠房成為應用基礎的示范。這間總面積約十萬平方米的車間，成為了行業內亞洲最大最先進的智能化制造車間。在這里，廠房更像是一個大型計算系統加上傳統的操作工具、大型生產設備的智慧體。 2.1 18號廠房的“智慧”運轉
18號廠房是三一重工總裝車間，有混凝土機械、路面機械、港口機械等多條裝配線，是工程機械領域內頗負盛名的智能工廠。
在18號廠房，廠區旁邊有兩塊電視屏幕，它們是一線工人的“老師”——不熟悉裝配作業的工人，通過電子屏幕里的數字仿真和三維作業指導，可以學習和了解整個裝配工藝[3]。三一重工的三維作業現場指導模式，成為了著名3D技術開發公司達索的全球最佳案例。
廠房更像是一個大型計算系統加上傳統的操作工具、大型生產設備的智慧體，每一次生產過程、每一次質量檢測、每一個工人勞動量都記錄在案。裝配區、高精機加區、結構件區、立庫區等幾大主要功能區域都是智能化、數字化模式的產物[4]。
當有班組需要物料時，裝配線上的物料員就會報單給立體倉庫，配送系統會根據班組提供的信息，迅速找到放置該物料的容器，然后開啟堆高機，將容器自動輸送到立體庫出庫端液壓臺上。此時，AGV操作員發出取貨指令，AGV小車自動行駛至液壓臺取貨[5]。取完貨后，采用激光引導的AGV小車，將根據運行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝的高反光性反射板的激光定位標志，計算出車輛當前的位置以及運動的方向，從而將物料運送至指定工位。像這樣的AGV小車，在三一重工18號廠房有15臺。
從大廠房到智能工廠，實施智慧化改造后，18號廠房在制品減少8%，物料齊套性提高14%，單臺套能耗平均降低8%，人均產值提高24%，現場質量信息匹配率100%，原材料庫存降低30%。2014年，18號廠房同比節約制造成本1億元，年增加產量超過2000臺以上，每年同比產值新增60億元以上。此外，高精加工區也是18號廠房的特色之一。整個機加區集智能化、柔性化、少人化于一體，可以滿足多品種、小批量生產要求。 2.2
智能背后的生產模式進化
2013年8月，三一重工集團啟動新一輪制造變革。在大會上，三一重工董事長梁穩根這樣描繪三一重工制造體系的藍圖：“所有結構件和產品都在很精益的空間范圍內制造，車間內只有機器人和少量作業員工在忙碌，裝配線實現準時生產，物流成本大幅降低，制造現場基本沒有存貨。”
制造模式的生產方式分散且獨立，需要大量的人力物力予以配合，才能完成產品的生產制造，這使得生產效率低下的同時，生產成本還居高不下。因此三一重工開始借助信息化，在生產車間導入自動化制造模式。“部件工作中心島”就是這樣一個嘗試。
所謂“部件島”，即單元化生產，將每一類部件從生產到下線所有工藝集中在一個區域內，猶如在一個獨立的“島嶼”內完成全部生產，故稱為部件島，將裝配行業中“島”的概念引入到結構件生產中，這是三一重工重機制造人員的首創。
3 三一重工:智能工廠實踐
三一重工18號廠房是亞洲最大的智能化制造車間，有混凝土機械、路面機械、港口機械等多條裝配線，是三一重工總裝車間。2008年開始籌建，2012年全面投產，總面積約十萬平方米。從2012年開始，以三一18號廠房為應用基礎，由三一重工、湖大海捷、華工制造、華中科大等單位聯合申報的“工程機械產品加工數字化車間系統的研制與應用示范項目”. 經過3年精心建設，目前，三一已建成車間智能監控網絡和刀具管理系統、公共制造資源定位與物料跟蹤管理系統、計劃、物流、質量管控系統、生產控制中心(PCC)中央控制系統等智能系統，完成了國家批復的項目建設內容[6]。
圖4 同時，三一還與其他單位共同研發了智能上下料機械手、基于DNC系統的車間設備智能監控網絡、智能化立體倉庫與AGV運輸軟硬件系統、基于RFID設備及無線傳感網絡的物料和資源跟蹤定位系統、高級計劃排程系統(APS)、制造執行系統(MES)、物流執行系統(LES)、在線質量檢測系統(SPC)、生產控制中心管理決策系統等關鍵核心智能裝置，實現了對制造資源跟蹤、生產過程監控，計劃、物流、質量集成化管控下的均衡化混流生產，智能化功能和系統性能指標達到國家批復要求[7]。
3.1 智能加工中心與生產線
3.1.1 智能化加工設備
早在2007年，有“智能化機械手”之稱的焊接機器人現身三一挖機生產線，并在2008年后得到進一步推廣。2012年三一重工在上海臨港產業園建成全球最大最先進的挖掘機生產基地，焊接機器人大規模投入使用，大幅提升了產品的穩定性，使得三一挖掘機的使用壽命大約翻了兩番，售后問題下降了四分之三。由于規范了管理，又進一步提升了整個生產體系的效率。不但如此，機器人的使用減少了工人數量，管理模式的重心從原來的管人轉移
到了管理設備上，相對而言，管理設備要容易很多。 3.1.2
智能刀具管理
在實際加工中，有多種因素會對加工刀具產生影響，首先是加工工件本身的因素，如加工工件材質、結構型式、工件剛度等對刀具使用效果影響較大。其次是加工工裝，定位基準、壓緊方式、結構型式以及工裝剛度等都會影響刀具使用效果。再次加工工藝方案，如加工順序、切削三要素(切深、進給、切削速度)對刀具使用效果影響更大。最后是加工機床，設備的切削功率、設備的剛度、設備的結構型式、切削冷卻介質對加工刀具發揮效率也有很大影響[8]。
三一在實踐中，要充分考慮刀具壽命和加工工件成本的關系，根據不同結構的工件選擇不同的刀具，包括刀具材料(分整體硬質合金、焊接硬質、高速鋼等)、刀具結構(分機夾刀片、焊接刀片和整體材料刀具)以及刀具裝夾方式(熱裝式、強力緊固式、側固式)等。有的刀具選擇涂層刀片來增加刀具的耐用度，延長刀具壽命。在高速加工時，對刀具動平衡也有要求，我們配備了刀具動平衡儀，并在加工成本允許的前提下選擇耐用度較高的刀具。 3.1.3
DNC
DNC是計算機與具有數控裝置的機床群使用計算機網絡技術組成的分布在車間中的數控系統。該系統對用戶來說就像一個統一的整體，系統對多種通用的物理和邏輯資源整合，可以動態的分配數控加工任務給任一加工設備，是提高設備利用率，降低生產成本[9]。
圖5
目前，三一重工已經完成車間機加設備的研發采購與安裝調試，部分完成智能上料機械手、DNC實時監控裝置及刀具管理系統的購置和開發。 3.2 智能化立體倉庫和物流運輸系統
3.2.1 智能化立體倉庫
立體倉庫后臺運作的自動化配送系統由華中科大與三一聯合研制，通過這套系統，三一打造了批量下架、波次分揀，單臺單工位配送模式，實現了從頂層計劃至底層配送執行的全業務貫通，大大提高了配送效率及準確率，準時配送率超95%。
三一智能化立體倉庫總投資6000多萬元, 分南北兩個庫，由地下自動輸送設備連成一個整體，總占地面積9000平方米，倉庫容量大概是16000個貨位。從南邊倉庫可以看到，這個庫區有幾千種物料，主要是泵車、拖泵、車載泵物料，能支持每月數千臺產品的生產量。
從大廠房到智能工廠，實施智能化改造后，18號廠房在制品減少8%，物料齊套性提高14%，單臺套能耗平均降低8%，人均產值提高24%，現場質量信息匹配率100%，原材料庫存降低30%，2014年18號廠房預計同比節約制造成本1億元，年增加產量超過2000臺以上，每年同比產值新增60億元以上。 3.2.2 AGV智能小車
智能化立體倉庫的核心是AGV智能小車，當有班組需要物料時，裝配線上的物料員就會報單給立體倉庫，配送系統會根據班組提供的信息，迅速找到放置該物料的容器，然后開啟堆高機，將容器自動輸送到立體庫出庫端液壓臺上。此時，AGV操作員發出取貨指令，AGV小車自動行駛至液壓臺取貨。取完貨后，由于AGV小車采用激光引導，小車上安裝有可旋轉的激光掃描器，在運行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝有高反光性反射板的激光定位標志，AGV依靠激光掃描器發射激光束，然后接受由四周定位標志反射回的激光束，車載計算機計算出車輛當前的位置以及運動的方向，通過和內置的數字地圖進行對比來校正方位，從而將物料運送至指定工位。像這樣的AGV小車，在三一18號廠房有15臺。在18號廠房南北智能化立體倉庫，不僅有這樣的AGV自動小車，其后臺配送也是自動化系統完成的。
圖6
3.2.3 公共資源定位系統
公共資源定位系統是三一重工智能工廠的一個重要支撐。公共資源定位系統能實現包括對設備定位和狀態檢測、人員定位以及故障實時處理與報警等功能。通過公共資源定位監控中心，三一重工的生產管理人員能及時的了解生產車間的人員位置、設備位置和狀態、加工生產情況，并及時的指導生產和進行故障處理等操作。 3.3
智能化生產執行過程控制
3.3.
1高級計劃排程
在考慮企業資源所提供的可行物料需求規劃與生產排程計劃，讓規劃者快速結合生產限制條件與相關信息 (如訂單、途程、存貨、BOM與產能限制等)，以做出平衡企業利益與顧客權益的最佳規劃與決策，滿足顧客需求及面對競爭激烈的市場。強化了ERP系統中以傳統MRP規劃邏輯為主的生產規劃與排程的功能，APS 系統的同步規劃能力，不但使得規劃結果更具備合理性與可執行性，亦使企業能夠真正達到供需平衡的目的[10]。 3.3.2
執行過程調度
三一車間內一排排的MES終端機，生產線上明亮的LED屏幕，整齊劃一的醒目安全燈是系統給我們帶來直觀的印象。SanyMES系統是指由三一集團IT總部自主研發的制造執行系統，它充分利用信息化技術，從生產計劃下達、物料配送、生產節拍、完工確認、標準作業指導、質量管理、關重件條碼采集等多個維度進行管控，并通過網絡實時將現場信息及時準確地傳達到生產管理者與決策者[11]。該
系統除了通過各種方式如短信、郵件向管理者傳遞生產信息外，其設置在生產現場的MES終端機，給一線工人生產制造帶來了極大的便利。
通過MES終端機，生產線工人不僅可以及時報完工、方便快捷地查詢物料設計圖紙和庫存情況，更重要的是SanyMES終端機可以正確地指導工人每個工位如何進行安裝、安裝時候需要哪些零部件，同時給予安全提示。有了MES系統后，再也不用去借圖紙，直接在MES終端就能查到最新的圖紙信息，3.3.
4 數字化質量檢測
目前，三一在質檢信息化方面，通過GSP、MES、CSM及QIS的整合應用，實現涵蓋供應商送貨、零件制造、整機裝配、售后服務等全生命周期的質檢電子化，并實現了SPC分析、質量追溯等功能。
以前質檢，是采用紙質記錄本記錄檢驗結果和全觸摸屏操作，簡單方便，而且通過查看標準作業指導以規范工人的操作，避免了紙質作業指導書的損壞和更新不及時造成的附加作業，極大提高了工作效率和作業質量[12]。 3.3.3 數字化物流管控
三一自動化立體倉儲配送系統實現了該公司泵車、拖泵、車載泵裝配線及部裝線所需物料的暫存、揀選、配盤功能，并與AGV配套實現工位物料自動配送至各個工位。
根據泵車、拖泵、車載泵裝配線及部裝線在車間的位置，北自所設計了兩個庫區，1#庫負責泵車物料的儲存、揀配功能，2#庫負責拖泵、車載泵物料的儲存、揀配功能，兩個庫區共用一個設置1#庫區的入庫組盤區域，2#庫入庫的物料在入庫組盤區完成組盤后通過地下輸送通道自動輸送進入2#庫庫區存儲。
倉儲模式采用自動化立體倉庫存儲(主要儲存中小件為主)+垂直升降庫存儲(主要儲存小件為主)+平面倉庫儲存(主要儲存大件等其他特殊物資)。自動化立體倉庫和垂直升降庫的數據采用一套軟件進行統一管理，集中配送。通過垂直升降庫的應用，解決了將近總量30%的物料種類的儲存和出入庫作業模式，很大程度地緩和了自動化立體倉庫的出入庫作業壓力，有效地提高了整個系統的作業能力。
揀配模式采用提4臺套提前一班(8小時)揀配模式，按照工位進行配送。在兩個庫區分別設置了兩層的配盤區域，根據裝配工位數量及各工位裝配物料情況，對配盤區域的揀配托盤位置進行分配，揀配過程中采用LED顯示屏+RF手持終端模式進行人工作業。北自所根據各工位裝配物料情況，配合用戶設計了多種不同的配送容器，采用多層存放，提高容器使用效率，減少線邊容器數量，最終提高了AGV系統的搬運效率。
質量問題，現在則是用生產管理系統(MES)，每一個檢驗項目都標準化、電子化，以前在本子上的內容都作為數據錄入PDA和平板電腦等終端。一旦發現質量異常，系統就會第一時間自動啟動不合格處理流程，將情況發送給相關責任人。“在不合格品控制流程中的隔離、評審等6個環節，保證每道工序的每個產品在下一道工序前合格。”而數據的錄入則會為產品質量追溯提供可靠依據。三一的自制件可以具體查到是某臺產品零部件，制作時間、制作地點和工位、制作人、制作條件等信息，供應商提供的零部件則是可以查到批次和反饋。 3.4
智能化生產控制中心
3.4.
1中央控制室
1. 生產計劃及執行情況、設備狀態、生產統
計圖;
2. 智能計劃系統操作界面;
3. 生產現場監控、看板展示及異常報警; 4. 各區域監控信息;
5. 設計部日常操作(支持10路信號同時切
入);
6. 各區域監控信息;
7. 物流部日常操作(支持10路信號同時切
入);
8. 質量部日常操作(支持10路信號同時切
入)。 3.4.2
現場監視裝置
全方位的工廠車間監控系統能實現對生產過
程的全面監控和記錄，保證生產現場的安全，以及現場事故的追溯和回放。 3.4.3 現場Andon Andon系統能夠為操作員停止生產線提供一套新的、更加有效的途徑。在傳統的汽車生產線上，如果發生故障，整條生產線立即停止。采用了Andon系統之后，一旦發生問題，操作員可以在工作站拉一下繩索或者按一下按鈕，觸發相應的聲音和點亮相應的指示燈，提示監督人員立即找出發生故障的地方以及故障的原因。一般來說，不用停止整條生產線就可以解決問題，因而可以減少停工時間同時又提高了生產效率。
Andon系統的另一個主要部件是信息顯示屏。每個顯示面板都能夠提供關于單個生產線的信息，包括生產狀態、原料狀態、質量狀況以及設備狀況。顯示器同時還可以顯示實時數據，如目標輸出、實際輸出、停工時間以及生產效率。根據顯示器上提供的信息，操作員可以更加有效的開展工作。
4 智能工廠理念
所謂“六維智能理論”，就是在設備聯網+遠程數據采集的基礎上，實現智能化的生產過程管理與控制，從6個方面打造適合中國國情的智能工廠。 4.1 行業背景
“工業4.0”被認為是以智能制造為主導的第四次工業革命或是工業體系革命性的生產方法，而智能工廠將是構成未來工業體系的一個關鍵特征。在智能工廠里，人、機器和資源如同在一個社交網絡里自然地相互溝通協作，生產出來的智能產品能夠理解自己被制造的細節以及將如何使用，能夠回答“哪組參數被用來處理我”、“我應該被傳送到哪里”等問題。同時，智能輔助系統將從執行例行任務中解放出來，使他們能夠專注于創新、增值的活動;靈活的工作組織能夠幫助工人把生活和工作實現更好地結合，個體顧客的需求將得到滿足。德國工業4.0、美國GE工業互聯網均是“工業4.0”的典范，但中國有自己特殊的國情，中國制造企業打造智能工廠，不能完全照搬國外模式，而是既要緊跟國際先進理念，還要符合中國企業的實際情況[13]。
4.2
概念內涵
美國與德國的工業發展戰略核心均為CPS(Cyber- Physical System)系統，是典型的二元戰略。美國是C(Cyber，包括：數字、信息、網絡等虛擬世界)+P(Physical，包括機器、設備、設施等實體世界)，德國是P+C，兩國均是基于高素質勞動者、國家人力匱乏、企業高協同化、高法制化的基礎之上而提出的戰略;而中國裝備水平較美國和德國有一定差距，數據采集分析決策能力也有局限，但中國具有人力資源優勢，所以應該充分挖掘人的作用。因此，中國制造企業推進工業發展不能完全照搬發達國家的二元戰略，更宜采用CPPS(Cyber-Person -Physical System)人機網三元戰略，充分體現人的能動作用。
圖7
所謂“三元戰略”，包括勞動者及其技能、素養、
精神、組織、管理等，CPPS戰略體現了以人為本，繼續發揮與挖掘了中國在人力資源方面的優勢，揚長補短，實現人與賽博、物理虛實兩世界的融合和迭代發展，構建以賽博智能為目的的人機網三元戰略方案更符合中國國情[14]。
所謂“六維智能理論”，就是在設備聯網+遠程數據采集的基礎上，實現智能化的生產過程管理與控制，從6個方面打造適合中國國情的智能工廠，這6個方面包括：
1. 智能計劃排產，是從計劃源頭上集成ERP，
進行APS高級排產。
2. 智能生產協同，從生產準備過程上，實現
物料、刀具、工裝、工藝的并行協同準備。 3. 智能的設備互聯互通，是CPS信息物理系
統的典型體現，實現數字化生產設備的分布式網絡化通訊、程序集中管理、設備狀
態的實時監控等。 4. 智能資源管理，包括對物料、設備、刀具、量具、夾具等生產資源進行精益化管理、庫存智能預警等。
5. 智能質量過程管控，是對影響產品質量的生產工藝參數進行實時采集、控制，確保產品質量。
6. 智能決策支持，是基于大數據分析的決策支持，形成管理的閉環，以實現數字化、網絡化、智能化的高效生產模式。
總之，通過以上6個方面智能的打造，可極大提升企業的計劃科學化、生產過程協同化、生產設備與信息化的深度融合，并通過基于大數據分析的決策支持對企業進行透明化、量化的管理，可明顯提升企業的生產效率與產品質量，是一種很好的數字化、網絡化的智能生產模式。
圖8 4.3
應用前景
“六維智能”分別從計劃源頭、過程協同、設備底層、資源優化、質量控制、決策支持等6個方面著手實現智能工廠，這6個方面涵蓋了工業生產的6個重要環節，可實現全面的精細化、精準化、自動化、信息化智能化管理與控制，通過底層設備的互聯互通、基于大數據分析的決策支持、可視化展現等技術手段，實現生產準備過程中的透明化協同管理、數控設備智能化的互聯互通、智能化的生產資源管理、智能化的決策支持，從而全方位達到智能化的生產過程管理與控制[15]。
從“六維智能”解決方案在青島海爾模具有限公司的實際應用效果來看，較好地達到了智能化生產過程管理與控制的目的。該系統是專門為海爾模
具定制的，是海爾模具生態圈的主要組成部分，系統以生產設備為核心，從設備底層層面實現了機床、對刀儀等設備的互聯互通與大數據分析，從生產管理層面實現了協同準備并行作業，從展現層面實現了生產信息的可視化。實施本系統后，操作工的作業效率從原來1個人管理3臺設備提升到7～8臺設備，設備利用率提升25%以上，使生產管理更加透明、科學、高效，應用效果比較明顯，在海爾模具的數字化制造與管理中發揮了重要的作用。
5 工業4.0落地戰略
“工業4.0”不同的人從不同維度來解讀，涉及到國家戰略、產業戰略、企業發展等不同的層面。就從企業的層面去研究，看看企業層面實現工業4.0該怎么做，怎么走，有沒有路線圖?
近期，隨著“工業4.0”的在網絡上越炒越熱，我國也推出了“中國制造2025”戰略，在國家戰略需求的驅動下，中國對于制造大國向制造強國的邁進之路也陡然提速，這將對中國制造轉型升級打通主動脈。就企業層面來說中國版工業4.0如何落地將成為重點，如何通過信息技術和制造技術的深度融合，打通一切、聯通一切是企業信息化建設的目標[16]。
工業4.0是什么?每個人站在不同的角度會有不同的理解，是互聯、集成(縱向、橫向、端到端)、數據、創新、服務、轉型或是CPS、是智能工廠、是智能制造亦或是國家戰略、企業目標。工業4.0核心內容就是建一個網絡、三項集成、大數據分析、八項計劃和研究兩個主題。
5.1
建一個網絡：信息物理網絡系統(CPS)
CPS是英文CyberPhysical System的縮寫，就是講物理設備連接到互聯網上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能，從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合，將網絡空間的高級計算能力有效的運用于現實世界中，從而在生產制造過程中，與設計、開發、生產有關的所有數據將通過傳感器采集并進行分析，形成可自律操作的智能生產系統。
圖9 5.2
三個集成
工業4.0中的三項集成包括：橫向集成、縱向集成與端對端的集成。工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯，從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成，集成是實現工業4.0的重點也是難點。 5.2.1 縱向集成
縱向集成主要解決企業內部的集成，即解決信息孤島的問題，解決信息網絡與物理設備之間的聯通問題。 5.2.2 橫向集成
橫向集成主要實現企業與企業之間、企業與售出產品之間(如車聯網)的協同，將企業內部的業務信息向企業以外的供應商、經銷商、用戶進行延伸，實現人與人、人與系統、人與設備之間的集成，從而形成一個智能的虛擬企業網絡。制造業普遍存在的工程變更協同流程就是這樣一個典型的橫向集成應用場景。 5.2.3 端到端的集成
端到端集成就是把所有該連接的端頭(點)都集成互聯起來，通過價值鏈上不同企業資源的整合，實現從產品設計、生產制造、物流配送、使用維護的產品全生命周期的管理和服務，它以產品價值鏈創造集成供應商(一級、二級、三級„„)、制造商(研發、設計、加工、配送)、分銷商(一級、二級、
三級„„)以及客戶信息流、物流和資金流，在為客戶提供更有價值的產品和服務同時，重構產業鏈各環節的價值體系。
端到端的集成即可以是內部的縱向集成內容，也可以是外部的企業與企業之間的橫向集成內容，關注點在流程的整合上，比如提供用戶訂單的全程跟蹤協同流程，將用戶、企業、第三方物流、售后服務等產品全生命周期服務的端到端集成。
橫向、縱向、端到端三個集成的實現，不論技術層面還是業務層面在SOA信息集成都能找到相應的解決方案。 5.3
大數據分析利用
“工業4.0”時代，制造企業的數據將會呈現爆炸式增長態勢。隨著信息物理系統(CPS)的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用，將會帶來無所不在的感知和無所不在的連接，所有的生產裝備、感知設備、聯網終端，包括生產者本身都在源源不斷地產生數據，這些數據將會滲透到企業運營、價值鏈乃至產品的整個生命周期，是工業4.0和制造革命的基石。
總體來說，工業4.0關注的企業數據分為四類： 5.3.1
產品數據
包括設計、建模、工藝、加工、測試、維護、產品結構、零部件配置關系、變更記錄等數據。產品的各種數據被記錄、傳輸、處理和加工，使得產品全生命周期管理成為可能，也為滿足個性化的產品需求提供了條件。 5.3.2
運營數據
運營包括組織結構、業務管理、生產設備、市
場營銷、質量控制、生產、采購、庫存、目標計劃、電子商務等數據。工業生產過程的無所不在的傳感、連接，帶來了無所不在的數據，這些數據會創新企業的研發、生產、運營、營銷和管理方式。 5.3.3
價值鏈數據
包括客戶、供應商、合作伙伴等數據。企業在當前全球化的經濟環境中參與競爭，需要全面地了解技術開發、生產作業、采購銷售、服務、內外部后勤等環節的競爭力要素。大數據技術的發展和應用，使得價值鏈上各環節數據和信息能夠被深入分析和挖掘，為企業管理者和參與者提供看待價值鏈的全新視角，使得企業有機會把價值鏈上更多的環節轉化為企業的戰略優勢。例如，汽車公司大數據提前預測到哪些人會購買特定型號的汽車，從而實現目標客戶的響應率提高了15%至20%，客戶忠誠度提高7%。 5.3.4 外部數據
包括經濟運行、行業、市場、競爭對手等數據。為了應對外部環境變化所帶來的風險，企業必須充分掌握外部環境的發展現狀以增強自身的應變能力。大數據分析技術在宏觀經濟分析、行業市場調研中得到了越來越廣泛的應用，已經成為企業提升管理決策和市場應變能力的重要手段。
工業4.0落地中國企業，工業大數據是一項重要抓手。利用工業大數據分析，可以找出隱性的問題并預測未知情況的發生，有助于及時地做好預防，避免故障和偏差。
6 結論
以三一重工18號工廠作為研究對象.對其運作方式、運作特點進行了較為詳細地分析與討論，從而得出工廠的智能化基因。并且進一步得出了智能工廠的框架，為系統化建設智能工廠打下了基礎。主要的研究結論如下：
1. 在理論上對數字化工廠、智能工廠和智能制造進行了分析指出，要又好又快地發展智能工廠就必須先建設好數字化工廠。
2. 對比三一重工18號工廠實現智能化之后生產效率得到提升，直觀地反映了智能化對制造業帶來的好處。
3. 通過對18號工廠的生產線、物流系統、執行系統、控制中心進行分析，找到了工廠可實現智能化的內在基因。也就是在設備聯網+遠程數據采集的基礎上，實現智能化的生產過程管理與控制，從6個方面打造適合中國國情的智能工廠 (1)。
4. 概括了智能工廠的框架，提出了運用大數據分析，做好CPS和三個集成是實現智能工廠的前提條件，而智能工廠的標志就是生產流程智能化，生產設備動態適應個性化的產品需求。
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第五篇：智能制造
智能制造裝備
智能制造裝備的定義是：具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合。
“十二五”發展目標
總體目標：經過10年的努力，形成完整的智能制造裝備產業體系，總體技術水平邁入國際先進行列，部分產品取得原始創新突破，基本滿足國民經濟重點領域和國防建設的需求。
到2015年：
——產業規?？焖僭鲩L。產業銷售收入超過10000億元，年均增長率超過25%，工業增加值率達到35%。智能制造裝備滿足國民經濟重點領域需求。
——重點領域取得突破。傳感器、自動控制系統、工業機器人、伺服和執行部件為代表的智能裝置實現突破并達到國際先進水平，重大成套裝備及生產線系統集成水平大幅度提升。
——組織結構優化升級。培育若干具有國際競爭力的大型企業集團，打造一批“專、精、特、新”的專業化企業，建設一批特色鮮明、優勢突出的產業集聚區。
——創新能力顯著提升?；窘ǔ赏晟频漠a學研用相結合的產業創新體系，骨干企業研究開發經費占銷售收入的比重超過5%。培養一大批知識復合型、具有國際視野的領軍人才。
到2020年：
——將我國智能制造裝備產業培育成為具有國際競爭力的先導產業。建立完善的智能制造裝備產業體系，產業銷售收入超過30000億元，實現裝備的智能化及制造過程的自動化，使產業生產效率、產品技術水平和質量得到顯著提高，能源、資源消耗和污染物的排放明顯降低。
發展概況發展內容
根據《中國智能制造裝備行業價值鏈與市場前瞻分析報告》[1] 分析，重點推進高檔數控機床與基礎制造裝備，自動化成套生產線，智能控制系統，精密和智能儀器儀表與試驗設備，關鍵基礎零部件、元器件及通用部件，智能專用裝備的發展，實現生產過程自動化、智能化、精密化、綠色化，帶動工業整體技術水平的提升。
例如，在精密和智能儀器儀表與試驗設備領域，要針對生物、節能環保、石油化工等產業發展需要，重點發展智能化壓力、流量、物位、成分、材料、力學性能等精密儀器儀表和科學儀器及環境、安全和國防特種檢測儀器。
在關鍵基礎零部件、元器件及通用部件領域，要重點發展高參數、高精密和高可靠性軸承、液壓/氣動/密封元件、齒輪傳動裝置及大型、精密、復雜、長壽命模具等。
在智能專用裝備領域，要重點發展新一代大型電力和電網裝備，機器人產業，全斷面掘進機、快速集成柔性施工裝備等智能化大型施工機械，以及大型先進高效智能化農業機械等。
此外，還要以大飛機、支線飛機及通用飛機為應用對象，采用飛機制造、機床制造和材料生產企業相結合，重點發展復合材料制備裝備、自動輔帶/輔絲設備、構件加工機床、超聲加工/高壓水切割設備等。智能制造裝備產業“十二五”發展路線圖
智能制造裝備是具有感知、決策、執行功能的各類制造裝備的統稱。作為高端裝備制造業的重點發展方向和信息化與工業化深度融合的重要體現，大力培育和發展智能制造裝備產業對于加快制造業轉型升級，提升生產效率、技術水平和產品質量，降低能源資源消耗，實現制造過程的智能化和綠色化發展具有重要意義。
“十二五”期間，智能制造裝備將面向國民經濟重點產業的轉型升級和戰略性新興產業培育發展的需求，以實現制造過程智能化為目標，以突破九大關鍵智能基礎共性技術為支撐，以推進八項智能測控裝置與部件的研發和產業化為核心，以提升八類重大智能制造裝備集成創新能力為重點，促進在國民經濟六大重點領域的示范應用推廣。經過5～10年的努力，形成完整的智能制造裝備產業體系，總體技術水平邁入國際先進行列，部分產品取得原始創新突破，基本滿足國民經濟重點領域和國防建設的需求。具體是：
一、九大關鍵智能基礎共性技術
1.新型傳感技術——高傳感靈敏度、精度、可靠性和環境適應性的傳感技術，采用新原理、新材料、新工藝的傳感技術(如量子測量、納米聚合物傳感、光纖傳感等)，微弱傳感信號提取與處理技術。 2.模塊化、嵌入式控制系統設計技術——不同結構的模塊化硬件設計技術，微內核操作系統和開放式系統軟件技術、組態語言和人機界面技術，以及實現統一數據格式、統一編程環境的工程軟件平臺技術。
3.先進控制與優化技術——工業過程多層次性能評估技術、基于海量數據的建模技術、大規模高性能多目標優化技術，大型復雜裝備系統仿真技術，高階導數連續運動規劃、電子傳動等精密運動控制技術。
4.系統協同技術——大型制造工程項目復雜自動化系統整體方案設計技術以及安裝調試技術，統一操作界面和工程工具的設計技術，統一事件序列和報警處理技術，一體化資產管理技術。
5.故障診斷與健康維護技術——在線或遠程狀態監測與故障診斷、自愈合調控與損傷智能識別以及健康維護技術，重大裝備的壽命測試和剩余壽命預測技術，可靠性與壽命評估技術。
6.高可靠實時通信網絡技術——嵌入式互聯網技術，高可靠無線通信網絡構建技術，工業通信網絡信息安全技術和異構通信網絡間信息無縫交換技術。
7.功能安全技術——智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設計、驗證技術及方法，建立功能安全驗證的測試平臺，研究自動化控制系統整體功能安全評估技術。 8.特種工藝與精密制造技術——多維精密加工工藝，精密成型工藝，焊接、粘接、燒結等特殊連接工藝，微機電系統(MEMS)技術，精確可控熱處理技術，精密鍛造技術等。
9.識別技術——低成本、低功耗RFID芯片設計制造技術，超高頻和微波天線設計技術，低溫熱壓封裝技術，超高頻RFID核心模塊設計制造技術，基于深度三位圖像識別技術，物體缺陷識別技術。
二、八項核心智能測控裝置與部件
1.新型傳感器及其系統——新原理、新效應傳感器，新材料傳感器，微型化、智能化、低功耗傳感器，集成化傳感器(如單傳感器陣列集成和多傳感器集成)和無線傳感器網絡。
2.智能控制系統——現場總線分散型控制系統(FCS)、大規模聯合網絡控制系統、高端可編程控制系統(PLC)、面向裝備的嵌入式控制系統、功能安全監控系統。
3.智能儀表——智能化溫度、壓力、流量、物位、熱量、工業在線分析儀表、智能變頻電動執行機構、智能閥門定位器和高可靠執行器。
4.精密儀器——在線質譜/激光氣體/紫外光譜/紫外熒光/近紅外光譜分析系統、板材加工智能板形儀、高速自動化超聲無損探傷檢測儀、特種環境下蠕變疲勞性能檢測設備等產品。 5.工業機器人與專用機器人——焊接、涂裝、搬運、裝配等工業機器人及安防、危險作業、救援等專用機器人。
6.精密傳動裝置——高速精密重載軸承，高速精密齒輪傳動裝置，高速精密鏈傳動裝置，高精度高可靠性制動裝置，諧波減速器，大型電液動力換檔變速器，高速、高剛度、大功率電主軸，直線電機、絲杠、導軌。
7.伺服控制機構——高性能變頻調速裝置、數位伺服控制系統、網絡分布式伺服系統等產品，提升重點領域電氣傳動和執行的自動化水平，提高運行穩定性。
8.液氣密元件及系統——高壓大流量液壓元件和液壓系統、高轉速大功率液力偶合器調速裝置、智能潤滑系統、智能化閥島、智能定位氣動執行系統、高性能密封裝置。
三、八類重大智能制造成套裝備
1.石油石化智能成套設備——集成開發具有在線檢測、優化控制、功能安全等功能的百萬噸級大型乙烯和千萬噸級大型煉油裝置、多聯產煤化工裝備、合成橡膠及塑料生產裝置。
2.冶金智能成套設備——集成開發具有特種參數在線檢測、自適應控制、高精度運動控制等功能的金屬冶煉、短流程連鑄連軋、精整等成套裝備。 3.智能化成形和加工成套設備——集成開發基于機器人的自動化成形、加工、裝配生產線及具有加工工藝參數自動檢測、控制、優化功能的大型復合材料構件成形加工生產線。
4.自動化物流成套設備——集成開發基于計算智能與生產物流分層遞階設計、具有網絡智能監控、動態優化、高效敏捷的智能制造物流設備。
5.建材制造成套設備——集成開發具有物料自動配送、設備狀態遠程跟蹤和能耗優化控制功能的水泥成套設備、高端特種玻璃成套設備。
6.智能化食品制造生產線——集成開發具有在線成分檢測、質量溯源、機電光液一體化控制等功能的食品加工成套裝備。
7.智能化紡織成套裝備——集成開發具有卷繞張力控制、半制品的單位重量、染化料的濃度、色差等物理、化學參數的檢測儀器與控制設備，可實現物料自動配送和過程控制的化纖、紡紗、織造、染整、制成品等加工成套裝備。
8.智能化印刷裝備——集成開發具有墨色預置遙控、自動套準、在線檢測、閉環自動跟蹤調節等功能的數字化高速多色單張和卷筒料平版、凹版、柔版印刷裝備、數字噴墨印刷設備、計算機直接制版設備(CTP)及高速多功能智能化印后加工裝備。
四、六大重點應用示范推廣領域 1.電力領域——重點推進在百萬千瓦級火電機組中實現燃燒優化、設備預測維護功能，在百萬千瓦級核電站實現安全控制和特種測量功能，在重型燃氣輪機中實現快速啟停和復合控制功能，3MW以上風電機組的主控功能，變槳控制功能，太陽能熱電站實現追日控制功能，在智能電網中實現用電管理、用戶互動、電能質量改進、設備智能維護功能。
2.節能環保領域——重點推進在固體廢棄物智能化分選裝備、智能化除塵裝備、污水處理裝備上推廣應用，實現各種再生原料的高效智能化分選、除塵設備和污水處理裝備的自動調節與高效、穩定，在地熱發電裝備中實現地熱高效發電建模與控制功能。
3.農業裝備領域——重點推進在大型拖拉機及聯合整地、精密播種、精密施肥、精準植保等配套機具成套機組，谷物、棉花、油菜、甘蔗等聯合收獲機械，水稻高速插秧機等種植機械裝備上的應用，實現故障及作業性能的實時診斷、檢測和控制，實現作業過程的智能控制和管理。
4.資源開采領域——重點推進在煤炭綜采設備、礦山機械上應用，實現綜采工作面設備信息與環境信息的集成監控、安全環境預警、精確人員定位等功能，在天然氣長距離集輸設備中實現全線數據采集和監控、運行參數優化、管道泄漏檢測定位、站場無人操作或無人值守以及中心遠程遙控功能，在油田設備中實現井口關鍵參數檢測、數據處理及集中監測功能。 5.國防軍工領域——重點推進專用機器人、精密儀器儀表、新型傳感器、智能工控機在航天、航空、艦船、兵器等國防軍工領域的應用。
6.基礎設施建設領域——重點推進在挖掘機、盾構機、起重機、裝載機、叉車、混凝土機械等施工裝備上應用，實現遠程定位、監測、診斷、管理等智能功能，在機場和碼頭建設領域推廣應用，實現機場行李和貨物的自動裝卸、輸送、分揀、存取全過程的智能控制和管理，集裝箱裝卸的無人操作與數字化管理。(工業和信息化部裝備工業司)