2.云南省机械研究设计院 昆明市 650031
摘要：智能制造是制造业发展的方向，本文针对智能制造在产业转型升级中的作用及战略意义，分析智能制造的市场发展前景；对智能制造技术中信息化技术、网络通讯技术、数据采集分析技术和信息物理系统等关键技术进行分析，并简要分析智能制造技术的发展趋势。
关键词：智能制造；市场前景；技术发展
0引言
自20世纪90年代以来，中国制造业从劳动密集型的发展方式向资本密集型的工业结构转变。中国制造业正在以惊人的速度实现从“中国制造”到“中国智造”再到“中国创造”的转变。美国政府强力提出的“工业互联网”，德国实施以智能制造为主体的“工业4.0”战略，中国实施制造强国战略的“中国制造2025”，这些虽然名称不同，但是核心内容是一致的就是智能制造。
1 智能制造技术概述
智能制造技术英文名称是IntelligentManufacturing，其主要是指以新兴科技为依托，配合新工艺、新能源以及新材料等综合生产、管理以及服务等各个要素进行智慧化集成，精确控制各个模块，将功能实现智能化的总称。智能制造技术是指在制造工业的各个环节，以高度柔性与高度集成的方式，通过计算机来模拟人类专家制造的智能活动，对制造问题进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造婚假中人的部分脑力劳动；并对人类专家的制造过程进行收集、存贮、完善、共享、继承和发展。智能制造技术是制造技术、自动化技术、系统工程，人工智能等学科相互渗透和融合的一种综合技术。智能制造技术的根本核心要素是将虚拟空间中的物质与实体物理物质进行结合，在信息化背景下，互联网彻底改变了传统工业的生产运作模式，将其组织系统重新规划洗牌，大大提高了其生产效率和生产质量；此外，互联网的应用为生产制造行业的延伸以及发展提供了重要的依托平台，以互联网作为支撑，以智能化生产作为载体，构成智能制造技术的新常态。智能制造技术的关键要素即为智能化，其应该体现在制造技术的整个过程，将每个环节进行整合，横向集成，实现产品质量的极大提高、生产效率的极大提升，同时实现绿色环保、节能减排的目的。
2 智能制造的市场发展前景
在大数据时代，国内外各个行业都发生了巨大的变革和发展，智能制造行业作为工业领域的一支新秀，已经得到了多国政府的广泛关注和重视，发达国家积极推动智能化生产进程，纷纷进行战略部署抢占行业高地，如美国先进智能国家战略发展规划、法国“新工业法国规划”、德国工业4.0等。在“中国制造2025”，“制造业与互联网融合”等一系列政策支持下，目前我国的智能化生产和智能制造也逐步进入新常态时期，工信部组织一批行业龙头企业开展“智能制造”的试点示范工作，传统制造行业纷纷开展“制造业+互联网”行动，与物联网、大数据等信息技术相融合进行智能制造的探索和应用。目前国外对于智能制造技术的热点主要集中在智能设计、智能生产、智能管理以及智能服务等方面，其中智能设计主要利用科学的手段对数据模型进行分析处理，利用科技手段将智能化的设计方法应用到产品的生产中，利用现代科技技术提供产品设计支持；智能生产主要是从制造科学的角度利用分布式数控系统以及无线传感网络系统将智能技术应用到生产过程中，在引入仿真模型后更好地适应智能化生产的新环境；智能管理主要研究了智能供应管理以及智能感应外部环境能力，实现智能化管理企业的最终目的；智能服务主要是对智能制造服务进行研究，主要包括产品的售前售后服务以及客户关系服务等。目前国外的智能制造技术已经趋于完善，同时其研究队伍素质不断提高，关于智能制造技术的研究论文也逐年增加，随着发达国家“再工业化”战进一步实施，可以预计，在不久的将来会有更多的专家学者投身于智能制造技术行业。
3 智能制造技术发展
智能制造技术的研究对象是世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力，包括智能制造处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理系统、多级竞争式控制网络、通讯与操作网等技术。
3.1智能制造的关键技术
3.1.1制造业信息化技术
随着信息技术在制造业的深入应用，极大的提高了产品设计、和生产的效率，改善了传统的管理模式，完善的信息系统逐步成为智能制造关键的支撑体系。
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在设计环节采用计算机辅助技术，建立产品数字化模型，产品信息贯穿于设计、制造、质量、物流等环节，实现产品的全生命周期管理（PLM）；在生产环节建立车间制造执行系统（MES），实现计划、排产、生产、检验的全过程闭环管理构建数字化车间；在制造环境方面建立车间级的工业通信网络，将多种通信技术与工厂等各个物体和环境进行结合，建设智能工厂实现系统、装备、零部件以及人员之间实现信息互联互通和有效集成。
3.1.2网络通信技术
智能制造实现生产制造的高度柔性和高度集成，智能车间内生产设备、生产线、产品、控制系统和信息系统之间进行实施通讯实现互联和互操作，保证稳定可靠的网络通讯成为关键技术。由于对柔性的高要求，无线网络通讯成为智能制造中关键的网络技术。根据智能制造对传输的实时性、数据吞吐量、数据传输速率、可靠性等要求，当前应用在生产系统中的无线网络主要有WLAN、RFID、Bluetooth、ZigBee、UWB、GPRS等网络技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议，具有低功耗、低成本、短时延、高容量、安全等优点。在能耗的要求下ZigBee技术逐渐成为生产中的优选。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
3.1.3 制造数据采集分析技术
制造过程中设备、工艺、产品产生大量的数据，对数据进行采集和利用是实现数字化车间、智能工厂的基础，目前车间中自动化设备暂无统一规范的通讯协议和标准，大量数据在底层设备中难以采集和利用，建立统一的标准和，设备厂商开放数据接口，将自动设备进行联网实现互联和互操作，将生产数据和工艺数据进行采集，实时监控设备运行状态，通过对数据进行模拟和分析形成支撑数据形成数字化工厂。对制造数据进行存储和挖掘形成工业大数据，应用大数据分析技术，优化产品生产工艺，提高设备利用效率实现分析预判成为智能管理和决策的有力支撑。
3.2 信息物理融合系统
信息物理融合系统（Cyber-Physical System，CPS）也称为“虚拟网络-实体物理”生产系统，CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computation、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。CPS系统把计算与通信深深地嵌入实物过程，使之与实物过程密切互动，从而给实物系统添加新的能力。
4 智能制造的发展趋势
当前随着国家对智能制造扶持力度不断加大，制造业市场及行业企业竞争激烈，行业对智能制造的发展越来重视，智能制造技术发展日新月异。中国工程院院士李伯虎指出，未来智能制造的发展将会集中在基础理论与技术研究应用、装备智能化、管理系统智能化、服务智能化四个方面。基础理论与技术研究方面逐步制定行业标准与规范，攻关关键智能基础共性技术、核心智能装置与部件、工业领域信息安全技术。装备智能化方面，装备与智能技术融合，在装备中集成传感器等基础部件，应用精密测量技术、智能控制技术、智能化嵌入式软件等先进技术实现装备的智能化；管理系统智能化方面，以信息技术、自动化技术与先进制造技术全面结合为基础，形成智能制造执行系统，智能柔性加工系统，绿色连续制造系统等系统相互集成，实现数据跨系统流转，基于数据采集和分析支持管理的智能化。 服务智能化方面，应用工业大数据分析技术实现智能决策支持，对设备、生产进行智能监控与诊断，通过纵向集成、横向集成、端到端集成实现智能化服务平台，为行业提供智能服务。
5 结论
综上所述，智能制造对传统制造业进行革命的同时也带来了传统行业转型升级的发展机遇。智能制造已提升到战略高度，越来越多的专家投身智能制造技术的研究中，在一段时间内将会呈现爆发式的发展。制造业实现智能制造任重而道远，智能制造技术需要技术创新及管理模式创新，在未来智能制造技术发展中开展基础理论与技术研究，逐步实现装备智能化、管理系统智能化、服务智能化，为实现我国新时期工业发展提供技术保障和支持。
参考文献
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论文作者:张兴舜1,曲永冬2,王翠芝2,叶愈2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/7
标签：智能论文; 技术论文; 系统论文; 数据论文; 互联网论文; 工业论文; 制造业论文; 《基层建设》2017年第19期论文;