智能制造的内涵及其系统架构探究

一、智能制造的内涵（一）概念关于智能制造的研究大致经历了三个阶段：起始于20世纪80年代人工智能在制造领域中的应用，智能制造概念正式提出，发展于20世纪90，成熟于21世纪以来新一代信息技术条件下的“智能制造（SmartManufacturing）”。世纪80KennethWright）、伯恩（DavidAlanBourne）正式出版了智能制造研究领域的首本专著《制造智能》（SmartManufacturing），就智能制造的内涵与前景进行了系统描述，将的情况下进行小批量生产”。在此基础上，英国技术大学Williams教授对上述策支持系统”。麦格劳-希尔科技词典将智能制造界定为，采用自适应环境和工艺要求的生产技术，最大限度的减少监督和操作,制造物品的活动。——20世纪90年代：概念的发展。20世纪90年代，在智能制造概念提出不久后，智能制造的研究获得欧、美、日等工业化发达国家的普遍重视，围绕智能制造技术（IMT）与智能制造系统（IMS）开展国际合作研究。1991年，日、起来的能发挥最大生产力的先进生产系统”。——21世纪以来：概念的深化。21世纪以来，随着物联网、大数据、云计信息技术条件下的智能制造（SmartManufacturing）。2010年9月，美国在华盛顿举办的“21世纪智能制造的研讨会”指出，智能制造是对先进智能系统的4.0到虚拟网络—实体物理系统（CPS）。在制造系统中，这些虚拟网络—实体物理动作和控制。自动化技术、传感技术、控制技术、数字制造技术结合，实现工厂和企业内部、企业之间和产品全生命周期的实时管理和优化的新型制造系统。（二）特征进行信息采集、自动识别，并将信息传输到分析决策系统；二是优化决策。通过化制造过程的决策指令。定、安全的运行和动态调整。（三）构成1、智能产品（装备）构成。智能部件由传感器、微处理器、数据存储装置、控制装置和软件以及内置户之间联通，并让部分价值和功能脱离物理产品本身存在。感器和外部数据源，智能产品能对产品的状态、运行和外部环境进行全面监测；进行分析，植入算法，从而大幅提高产品的产出比、利用率和生产效率；自主是指将检测，控制和优化功能融合到一起，产品就能实现前所未有的自动化程度。2、智能生产智能生产是指以智能制造系统为核心，以智能工厂为载体，通的制造网络，实现生产过程的实时管理和优化。智能生产涵盖产品、工艺设计、工厂规划的数字设计与仿真，底层智能装备、制造单元、自动化生产线，制造执行系统，物流自动化与管理等企业管理系统等。3、智能服务通过采集设备运行数据，并上传至企业数据中心（企业云），维斯塔斯通过在风机的机舱、轮毂、叶片、塔筒及地面控制箱内，安装传感器、SCADA间，主要表现在以下几个方面：一是缩短产品的研制周期。通过智能制造，产品为机器和工厂减少高昂的停机时间，生产中断时间也得以不断减少。开启了大规模批量定制生产乃至个性化小批量生产的大门。三是创造新价值。通过发展智能制造，企业将实现从传统的“以产品为中务在整个产品生命周期中实现新价值。二、国外智能制造系统架构自美国20世纪80年代提出智能制造的概念后，一直受到众多国家的重视和关注，纷纷将智能制造列为国家级计划并着力发展。4.0”战略和美国工业互联网战略。（一）德国2013年4月，德国在汉诺威工业博览会上正式推出了“工业4.0”战略，其核心是通过信息物理系统（CPS）实现人、设备与产品的实时连通、相互识别产流程的两端，而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。德国工业4.0过应用商业保密、标准化、员工培训等方面的合作；二是全价值链的纵向集成，即在企业内部通过采用CPS，实现从产品设计、研发、计划、工艺到生产、服务的全价值链的数字化；三是端对端系统工程，即在工厂生产层面，通过应用CPS，根据个性化需求定制特殊的IT结构模块，确保传感器、控制器采集的数据与ERP管理系统进行有机集成，打造智能工厂。2013年12月，德国电气电子和信息技术协会发表了《德国“工业4.0”标准化路线图》，其目标是制定出一套单一的共同标准，形成一个标准化的、具有和集成。德国“工业4.0”提出的标准参考体系是一个通用模型，适用于所有合作伙伴公司的产品和服务，提供了“工业4.0”相关的技术系统的构建、开发、同的作业方法。（二）美国1、工业互联网“工业互联网”的概念最早由通用电气于2012年提出，与工业4.0的基本理念相似，倡导将人、数据和机器连接起来，形成开放而全球化的工业网络，业互联网和“工业4.0”相比，更加注重软件、网络和大数据，目标是促进物理的环境。流、硬件、软件和智能的交互。由智能设备和网络收集的数据存储之后，利用大部分。化，这得益于以下三个要素：一是部署成本：仪器仪表的成本已大幅下降，从而能设备产生的大规模数据提供了手段。系统，但广义的定义包括了部署在机组和网络中并广泛结合的机器仪表和软件。多的机器连接在一个系统中，久而久之，结果将是系统不断扩大并能自主学习，而且越来越智能化。一个小机组网络层的操作功能从运营商传输到数字安全系统。2014年3月，美国通用电气、IBM、思科、英特尔和AT&T五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟(IIC)，其目的是通过制定通用标准，打破技术壁联网通用参考架构，该参考架构将定义工业物联网的功能区域、技术以及标准，用于指导相关标准的制定，帮助硬件和软件开发商创建与物联网完全兼容的产品，最终目的是实现传感器、网络、计算机、云计算系统、大型企业、车辆和数以百计其他类型的实体得以全面整合，推动整个工业产业链的效率全面提升。2、智能制造2011年6月24日美国智能制造领导联盟（SmartManufacturingLeadershipCoalition，SMLC）发表了《实施21世纪智能制造》报告。报告认图1美国智能制造企业框架图2智能制造系统架构集到数据系统。典型的子系统有：战略管理、投资管理、财务管理、人力资源管理、资产管理、物资管理、销售管理、健