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人工智能在制造业的应用推广方案TOC\o"1-2"\h\u13446第一章:概述 386211.1人工智能发展背景 3216821.2人工智能在制造业中的重要性 35292第二章:人工智能基础技术 4123662.1机器学习 4221792.1.1定义及原理 451612.1.2应用场景 4136912.2深度学习 4167782.2.1定义及原理 551812.2.2应用场景 588802.3计算机视觉 5251202.3.1定义及原理 5102782.3.2应用场景 5151122.4自然语言处理 5157952.4.1定义及原理 513242.4.2应用场景 631744第三章:智能制造系统架构 6155453.1智能制造系统组成 692483.2人工智能与工业互联网 6260203.3数据分析与决策支持 673253.4系统集成与优化 77444第四章:生产过程优化 791504.1生产调度与优化 7202274.2质量控制与检测 8187154.3设备维护与预测性维修 8312444.4生产效率提升 84287第五章:智能工厂建设 8313595.1工厂布局与规划 8297985.2生产线智能化改造 8243645.3工厂物流与仓储智能化 9234485.4工厂安全与环保 97565第六章:供应链管理 9106716.1供应链智能分析 9266776.1.1概述 9146086.1.2技术应用 10168076.2供应商评价与选择 1054026.2.1概述 10304736.2.2技术应用 1042476.3库存管理与优化 10187656.3.1概述 1012076.3.2技术应用 101996.4物流配送与调度 1194346.4.1概述 11179946.4.2技术应用 1130132第七章:产品研发与创新 11138807.1产品设计智能化 11109007.1.1概述 1113367.1.2智能设计工具与应用 114657.1.3智能设计流程优化 1129227.2模型仿真与优化 11292547.2.1概述 11166597.2.2仿真模型的智能化构建 12252427.2.3优化算法的应用 1211317.3人工智能辅助研发 12151617.3.1概述 12296297.3.2研发数据管理与分析 12241517.3.3研发工具的智能化 1285187.4创新设计方法与应用 12211697.4.1概述 1221727.4.2基于人工智能的创新设计理念 1279097.4.3创新设计方法的应用 13129257.4.4创新设计技术的应用 1314510第八章:人工智能人才培养与团队建设 13212188.1人才培养策略 13283848.1.1设立专项人才培养计划 13185058.1.2强化基础知识与技能培训 13113468.1.3建立多元化的培养途径 1315578.1.4建立激励机制 1389938.2团队建设与管理 13228308.2.1确定团队目标 13109858.2.2优化团队结构 14183778.2.3加强团队沟通与协作 14127748.2.4培养团队精神 1432088.3技术交流与培训 14246148.3.1定期举办技术交流活动 14285238.3.2开展内部培训 14177088.3.3参加外部培训与研讨会 1449678.4产学研合作 14275678.4.1与高校、科研院所建立合作关系 14178238.4.2设立产学研合作项目 14195528.4.3建立产学研人才交流机制 14924第九章:政策法规与标准体系 1581579.1国家政策与法规 15225099.1.1政策背景 15207919.1.2政策法规体系 15269009.2行业标准与规范 1576129.2.1标准体系构建 15134959.2.2标准制定与推广 1550839.3安全与隐私保护 153579.3.1安全风险防范 16292749.3.2隐私保护措施 1690719.4国际合作与交流 16128719.4.1国际合作机制 16219279.4.2国际交流平台 166462第十章:案例分析与应用前景 161152710.1典型应用案例分析 162430810.1.1案例一:智能工厂建设 17986110.1.2案例二:智能检测系统 17210210.1.3案例三:智能物流配送 17221610.2应用前景与趋势 172731710.2.1人工智能在制造业的应用前景 172421110.2.2发展趋势 171032610.3面临的挑战与对策 171655010.3.1挑战 17969510.3.2对策 183248310.4发展战略与建议 182463710.4.1发展战略 18914010.4.2建议 18第一章:概述1.1人工智能发展背景计算机技术、大数据、云计算、物联网等领域的飞速发展,人工智能(ArtificialIntelligence,)逐渐成为全球科技领域的热点。人工智能作为模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统,其发展经历了从理论摸索到实际应用的转变。自20世纪50年代人工智能诞生以来,经历了多次高潮与低谷,如今已进入到一个新的发展阶段。我国高度重视人工智能的发展,将其列为国家战略性新兴产业,并在“十三五”规划中明确提出,要加快人工智能技术创新和产业发展。在此背景下,我国人工智能技术取得了显著成果,已在多个领域实现重要突破,为各行各业的发展提供了强大的技术支持。1.2人工智能在制造业中的重要性制造业是国民经济的重要支柱,对于推动我国经济发展具有举足轻重的作用。在当前全球制造业竞争日益激烈的环境下,我国制造业正面临着转型升级的压力。人工智能作为一种颠覆性的技术,对制造业的发展具有重要的推动作用。人工智能可以提高制造业的生产效率。通过引入智能设备、智能生产线等,实现生产过程的自动化、智能化,降低人力成本,提高生产效率。人工智能有助于提升制造业的产品质量。利用人工智能技术,可以对生产过程中的各种数据进行实时监测、分析,及时发觉并解决质量问题,提高产品可靠性。人工智能可以推动制造业的创新发展。通过引入人工智能技术,可以开发出具有自主知识产权的核心技术,推动制造业向高端、智能化方向发展。人工智能有助于提升制造业的竞争力。在全球制造业竞争日益激烈的背景下,谁能够率先实现智能化、自动化生产,谁就能在市场竞争中占据有利地位。人工智能在制造业中的应用具有重要意义,不仅有助于推动制造业转型升级,还可以提升我国制造业的全球竞争力。第二章:人工智能基础技术2.1机器学习机器学习是人工智能的重要分支,其核心思想是通过算法让计算机从数据中学习,从而实现自我改进和智能决策。在制造业中,机器学习技术可以帮助企业提高生产效率、降低成本、优化产品质量。2.1.1定义及原理机器学习是一种使计算机能够基于数据自动进行模式识别和预测的算法。它通过从训练数据中学习,建立模型,进而对新的数据进行预测。常见的机器学习算法包括线性回归、决策树、支持向量机等。2.1.2应用场景在制造业中,机器学习可以应用于产品缺陷检测、生产过程优化、设备维护等方面。例如,通过分析历史生产数据,预测设备故障,实现预防性维护;根据客户需求,优化产品设计和生产流程,提高产品质量。2.2深度学习深度学习是机器学习的一个子领域,它利用神经网络结构进行学习,具有更强的特征提取和表示能力。在制造业中,深度学习技术可以解决更为复杂的问题。2.2.1定义及原理深度学习是一种模拟人脑神经网络结构的算法,通过多层神经元的相互连接,自动提取数据中的特征。常见的深度学习模型有卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)等。2.2.2应用场景在制造业中,深度学习可以应用于图像识别、语音识别、自然语言处理等领域。例如,通过深度学习技术,可以实现对产品外观的自动检测,提高生产线的检测效率;利用语音识别技术,实现智能语音,提高生产线操作人员的作业效率。2.3计算机视觉计算机视觉是人工智能领域的一个重要分支,它通过模拟人眼视觉系统,使计算机能够识别和处理图像信息。在制造业中,计算机视觉技术具有广泛的应用前景。2.3.1定义及原理计算机视觉是一种使计算机能够理解图像内容的技术。它通过对图像进行预处理、特征提取、目标检测等操作,实现对图像的识别和处理。常见的计算机视觉技术有边缘检测、图像分割、目标检测等。2.3.2应用场景在制造业中,计算机视觉可以应用于产品检测、设备监控、生产线优化等方面。例如,通过计算机视觉技术,可以实现对产品外观、尺寸的自动检测,提高产品质量;对生产线进行实时监控,及时发觉异常情况。2.4自然语言处理自然语言处理(NLP)是人工智能领域的一个重要分支,它致力于使计算机能够理解和人类语言。在制造业中,自然语言处理技术可以帮助企业提高信息处理效率,实现智能决策。2.4.1定义及原理自然语言处理是一种使计算机能够理解和人类语言的技术。它涉及到语言学、计算机科学、信息工程等多个领域。常见的自然语言处理任务包括文本分类、情感分析、命名实体识别等。2.4.2应用场景在制造业中,自然语言处理可以应用于智能问答、文本挖掘、机器翻译等方面。例如,通过自然语言处理技术,可以实现智能问答系统,提高生产线操作人员的工作效率;对大量生产数据进行文本挖掘,发觉潜在问题,为企业提供决策依据。第三章:智能制造系统架构3.1智能制造系统组成智能制造系统主要由以下几部分组成:(1)感知层:通过各类传感器、执行器、控制器等设备,实时采集生产过程中的数据,为上层决策提供基础信息。(2)网络层:利用工业以太网、无线网络等通信技术,实现各设备之间的互联互通,保证数据传输的实时性和可靠性。(3)平台层:搭建云计算、大数据、物联网等平台,对采集到的数据进行存储、处理和分析,为上层应用提供支持。(4)应用层:主要包括生产管理系统、设备管理系统、质量管理系统等,实现生产过程的智能化控制和管理。3.2人工智能与工业互联网人工智能技术在工业互联网中的应用,主要体现在以下几个方面:(1)智能感知:通过深度学习、计算机视觉等技术,实现对生产过程中各类信息的实时感知和识别。(2)智能决策:利用大数据分析、优化算法等技术,对生产过程中的数据进行处理和分析,为决策者提供有针对性的建议。(3)智能控制:通过自适应控制、模糊控制等技术,实现对生产过程的实时控制,提高生产效率和产品质量。(4)智能服务:利用人工智能技术,为企业提供远程诊断、预测性维护等服务,降低生产成本。3.3数据分析与决策支持数据分析在智能制造系统中具有重要意义。通过对生产过程中产生的海量数据进行挖掘和分析,可以实现以下目标:(1)优化生产计划:通过分析历史数据,预测未来市场需求,为企业制定合理的生产计划。(2)提高生产效率:分析设备运行数据,发觉潜在问题,提前进行维修和优化,提高设备利用率。(3)降低生产成本:通过分析物料消耗、能源消耗等数据,找出浪费环节,实现成本降低。(4)提升产品质量:分析质量检测数据,找出质量波动原因,优化生产工艺,提高产品质量。3.4系统集成与优化智能制造系统的集成与优化是保证系统高效运行的关键。以下是一些集成与优化的方法:(1)硬件集成:将各类设备、传感器等硬件资源进行整合,实现数据的统一采集和处理。(2)软件集成:将不同平台、不同系统的软件资源进行整合,实现信息的无缝对接。(3)网络优化:优化网络架构,提高数据传输速度和稳定性。(4)算法优化:不断优化算法,提高数据分析的准确性和实时性。(5)人才培养:加强智能制造相关领域的人才培养,提高企业整体创新能力。通过以上措施,实现智能制造系统的集成与优化,为我国制造业的转型升级提供有力支持。第四章:生产过程优化4.1生产调度与优化生产调度是制造业生产过程中的重要环节,人工智能技术的引入,可以从以下几个方面对生产调度进行优化。人工智能可以通过对历史生产数据的分析,找出生产过程中的瓶颈,为生产调度提供科学依据。人工智能算法可以根据生产任务的紧急程度、设备状态、物料供应等因素,自动最优的生产调度方案,提高生产效率。人工智能还可以对生产过程中的异常情况进行实时监控,及时调整生产调度,保证生产过程的顺利进行。4.2质量控制与检测质量控制与检测是保证产品质量的关键环节,人工智能技术的应用可以从以下几个方面提升质量控制与检测的效果。,人工智能可以通过对大量质量数据的分析,找出产品质量问题的根源,为质量控制提供依据。另,人工智能技术可以实现对产品质量的实时监测,一旦发觉质量问题,立即进行调整,防止不合格产品流入市场。人工智能还可以通过机器学习算法,不断提高质量检测的准确性和效率。4.3设备维护与预测性维修设备维护与预测性维修是保证生产设备正常运行的关键环节。人工智能技术的引入,可以从以下几个方面对设备维护与预测性维修进行优化。人工智能可以通过对设备运行数据的实时监测,发觉设备潜在的故障隐患,提前进行维修,避免设备故障对生产造成影响。人工智能算法可以根据设备的运行状态,制定出合理的维护计划,提高设备的使用寿命。人工智能还可以通过对维修数据的分析,优化维修策略,降低维修成本。4.4生产效率提升人工智能技术在制造业的应用,可以从以下几个方面提升生产效率。人工智能可以实现对生产过程的自动化控制,减少人工干预,提高生产效率。人工智能算法可以优化生产流程,缩短生产周期。人工智能可以通过对生产数据的分析,找出生产过程中的浪费环节,降低生产成本。人工智能还可以为员工提供智能化培训,提高员工的操作技能和效率。第五章:智能工厂建设5.1工厂布局与规划智能工厂的建设首先需要对工厂的布局与规划进行优化。在这一阶段,我们需要充分考虑工厂的生产流程、物流运输、人员配置等多个方面的因素。要实现生产流程的数字化、智能化,对生产线进行模块化设计,提高生产效率。要合理规划工厂内的物流线路,降低物料运输成本。还要注重工厂内的人员配置,提高人员素质,培养专业技能。5.2生产线智能化改造生产线智能化改造是智能工厂建设的关键环节。在生产线上,我们可以采用以下措施实现智能化:(1)引入自动化设备,提高生产效率。通过引入、自动化生产线等设备,替代人工操作,降低生产成本。(2)应用先进的生产管理系统,实现生产过程的实时监控。通过安装传感器、摄像头等设备,实时收集生产数据,为生产决策提供依据。(3)采用物联网技术,实现设备之间的互联互通。通过将设备接入互联网,实现设备之间的数据交换和信息共享,提高生产线的智能化水平。5.3工厂物流与仓储智能化工厂物流与仓储智能化是提高工厂整体效率的重要环节。以下措施可以实现工厂物流与仓储的智能化:(1)采用智能仓储系统,提高仓储效率。通过引入自动化立体仓库、智能搬运等设备,实现仓储管理的自动化、智能化。(2)优化物流运输路线,降低运输成本。通过应用物流优化算法,合理规划物流路线,提高物流效率。(3)引入物流信息系统,实现物流数据的实时监控与分析。通过安装物流传感器、摄像头等设备,实时收集物流数据,为物流决策提供依据。5.4工厂安全与环保在智能工厂建设中,工厂安全与环保是不可忽视的方面。以下措施可以保证工厂安全与环保:(1)采用先进的安全监测设备,提高工厂安全水平。通过安装安全传感器、摄像头等设备,实时监测工厂安全状况,预防发生。(2)引入环保技术,降低生产过程中的污染排放。通过采用环保型生产设备、清洁能源等,减少生产过程中的污染排放。(3)加强工厂安全与环保管理,提高员工安全意识。通过开展安全培训、制定安全规章制度等,提高员工的安全意识,保证工厂安全与环保。第六章:供应链管理6.1供应链智能分析6.1.1概述在制造业中,供应链管理是关键环节之一,而供应链智能分析则是利用人工智能技术对供应链中的数据进行挖掘、处理和分析,以提高供应链的运作效率。通过对供应链数据的智能分析,企业可以更好地预测市场需求、优化库存管理、降低成本和提升客户满意度。6.1.2技术应用(1)数据挖掘:通过人工智能算法对供应链中的海量数据进行分析,挖掘出潜在的需求、供应和价格趋势。(2)预测分析:利用机器学习算法对历史数据进行分析,预测未来市场需求、库存水平和价格波动。(3)可视化分析:将供应链数据以图表、地图等形式展示,帮助管理人员快速了解供应链状况。6.2供应商评价与选择6.2.1概述供应商评价与选择是供应链管理的重要环节,人工智能技术在此过程中的应用可以为企业提供更加客观、科学的决策依据。6.2.2技术应用(1)供应商信息收集:利用网络爬虫等技术收集供应商的基本信息、业务能力和信誉状况。(2)供应商评价模型:构建基于人工智能的评价模型,对供应商进行综合评价。(3)供应商选择策略:根据评价结果,为企业提供合适的供应商选择策略。6.3库存管理与优化6.3.1概述库存管理是制造业供应链中的关键环节,人工智能技术的应用可以降低库存成本、提高库存周转率。6.3.2技术应用(1)需求预测:利用机器学习算法对历史销售数据进行预测,为库存决策提供依据。(2)库存优化:通过人工智能算法对库存进行优化,实现库存水平的合理控制。(3)库存预警:实时监测库存状况,发觉潜在问题并及时预警。6.4物流配送与调度6.4.1概述物流配送与调度是制造业供应链的关键环节,人工智能技术的应用可以提高物流效率、降低运输成本。6.4.2技术应用(1)路径优化:利用遗传算法、蚁群算法等优化物流配送路径,降低运输成本。(2)车辆调度:通过人工智能算法实现车辆调度,提高运输效率。(3)实时监控:利用物联网技术实时监控物流过程,保证运输安全。(4)智能仓储:应用自动化、智能化技术,提高仓储效率,降低人工成本。第七章:产品研发与创新7.1产品设计智能化7.1.1概述人工智能技术的不断发展,产品设计领域正经历一场智能化变革。产品设计智能化是指运用人工智能技术,对产品开发过程进行优化,提高设计效率、降低成本、提升产品功能。本节将从以下几个方面展开论述。7.1.2智能设计工具与应用(1)计算机辅助设计(CAD)软件的智能化升级,实现参数化、模块化设计;(2)基于大数据和机器学习的设计知识库,为设计师提供智能化建议;(3)智能优化算法,如遗传算法、粒子群算法等,应用于产品结构优化。7.1.3智能设计流程优化(1)设计流程自动化,提高设计效率;(2)设计数据实时共享,实现跨部门、跨地域的协同设计;(3)设计评价智能化,基于数据分析对设计方案进行评估。7.2模型仿真与优化7.2.1概述模型仿真与优化是产品研发过程中的重要环节,通过模拟实际工况,分析产品功能,为设计优化提供依据。人工智能技术的应用,使得模型仿真与优化更加高效、准确。7.2.2仿真模型的智能化构建(1)基于深度学习的模型参数识别与优化;(2)多物理场耦合仿真模型的智能化构建;(3)基于大数据的仿真模型自适应调整。7.2.3优化算法的应用(1)遗传算法、粒子群算法等在模型优化中的应用;(2)基于人工智能的模型参数优化方法;(3)多目标优化问题的求解。7.3人工智能辅助研发7.3.1概述人工智能辅助研发是指利用人工智能技术,为研发人员提供智能化支持,提高研发效率。本节将从以下几个方面进行论述。7.3.2研发数据管理与分析(1)构建研发数据仓库,实现数据的统一管理和分析;(2)利用自然语言处理技术,实现研发文档的智能解析;(3)基于数据挖掘技术的研发趋势分析。7.3.3研发工具的智能化(1)智能编程,辅助研发人员编写代码;(2)智能实验设计工具,优化实验方案;(3)智能项目管理工具,提高项目管理效率。7.4创新设计方法与应用7.4.1概述创新设计方法是指在产品设计过程中,运用人工智能技术,提出新的设计理念、方法和技术。本节将从以下几个方面进行论述。7.4.2基于人工智能的创新设计理念(1)以用户需求为中心的设计理念;(2)跨界融合的设计理念;(3)可持续发展的设计理念。7.4.3创新设计方法的应用(1)基于人工智能的模块化设计方法;(2)基于大数据的个性化设计方法;(3)基于虚拟现实技术的交互式设计方法。7.4.4创新设计技术的应用(1)3D打印技术;(2)辅助设计;(3)物联网技术在产品设计中的应用。第八章:人工智能人才培养与团队建设8.1人才培养策略8.1.1设立专项人才培养计划为满足制造业对人工智能人才的需求,企业应设立专项人才培养计划,针对不同层次、不同岗位的人才,制定个性化的培养方案,保证人才在理论知识和实践能力上得到全面提升。8.1.2强化基础知识与技能培训制造业人工智能人才需具备扎实的基础知识和技能。企业应加强员工在数学、计算机科学、自动化技术等领域的基础教育,同时注重培养员工的实际操作能力,提高其在制造业中的应用水平。8.1.3建立多元化的培养途径企业应充分利用高校、科研院所等资源,开展产学研合作,为员工提供多元化的培养途径。企业还可以通过线上教育、企业内部培训等方式,拓宽人才培养渠道。8.1.4建立激励机制为激发员工的学习热情和创新能力,企业应建立激励机制,对在人工智能领域取得优异成绩的员工给予奖励,鼓励其持续学习和发展。8.2团队建设与管理8.2.1确定团队目标明确团队在制造业人工智能应用推广中的目标,保证团队成员对目标有清晰的认识,提高团队凝聚力和执行力。8.2.2优化团队结构根据项目需求和团队成员的特长,合理配置人员,优化团队结构,保证团队在技术研发、项目管理等方面具备较强的综合能力。8.2.3加强团队沟通与协作企业应建立有效的沟通机制,促进团队成员间的信息交流和资源共享,提高团队协作效率。8.2.4培养团队精神通过团队建设活动,培养团队成员的团队精神,增强团队凝聚力,提高团队在面对挑战时的应对能力。8.3技术交流与培训8.3.1定期举办技术交流活动企业应定期举办技术交流活动,邀请行业专家、高校教师等分享最新的人工智能技术动态和应用案例,提升员工的技术水平。8.3.2开展内部培训企业内部培训是提高员工技能的重要途径。企业应根据员工需求和项目进度,开展有针对性的培训课程,保证员工掌握所需技能。8.3.3参加外部培训与研讨会鼓励员工参加外部培训、研讨会等,拓宽视野,了解行业发展趋势,提升个人能力。8.4产学研合作8.4.1与高校、科研院所建立合作关系企业应与高校、科研院所建立紧密的合作关系,共同开展人工智能技术的研究与开发,推动技术创新。8.4.2设立产学研合作项目企业可设立产学研合作项目,资助高校、科研院所开展人工智能领域的研究,促进成果转化。8.4.3建立产学研人才交流机制企业应建立产学研人才交流机制,鼓励员工到高校、科研院所学习和交流,提高自身能力,同时为产学研合作提供人才支持。第九章:政策法规与标准体系9.1国家政策与法规9.1.1政策背景我国高度重视人工智能产业发展,将其作为国家战略进行布局。在制造业领域,国家出台了一系列政策措施,以推动人工智能在制造业的广泛应用。这些政策旨在营造良好的产业发展环境,促进制造业转型升级。9.1.2政策法规体系我国制造业人工智能政策法规体系主要包括以下几个方面:(1)国家层面政策法规:如《新一代人工智能发展规划》、《“十四五”智能制造发展规划》等,明确了制造业智能化发展的总体目标、战略布局和重点任务。(2)部门规章:如工业和信息化部发布的《智能制造工程实施方案》、《智能制造标准体系建设指南》等,为制造业智能化发展提供了具体指导。(3)地方政策法规:各地区根据实际情况,出台了一系列支持制造业智能化发展的政策措施,如税收优惠、资金支持、人才培养等。9.2行业标准与规范9.2.1标准体系构建为推动制造业智能化发展,我国积极构建人工智能行业标准体系。该体系主要包括以下几个方面:(1)基础标准:如术语、定义、分类等,为制造业智能化发展提供基础性支撑。(2)技术标准:涉及人工智能技术、产品、服务等,保证制造业智能化产品的质量与安全。(3)应用标准:针对不同行业、场景的应用需求,制定相应的标准,促进制造业智能化应用的普及。9.2.2标准制定与推广我国制造业人工智能标准制定与推广工作主要由行业协会、专业机构等承担。通过开展标准制定、宣贯、培训等活动,推动标准在制造业中的应用。9.3安全与隐私保护9.3.1安全风险防范在制造业智能化过程中,安全风险防范。主要包括以下几个方面:(1)技术安全:保证人工智能系统、设备、数据的安全,防止黑客攻击、系统故障等。(2)数据安全:加强数据安全防护,防止数据泄露、滥用等。(3)网络安全:强化网络安全防护,保障制造业智能化系统的正常运行。9.3.2隐私保护措施为保障个人隐私权益,我国在制造业智能化发展中,采取了一系列隐私保护措施:(1)法律法规:制定相关法律法规,明确企业、个人在数据收集、处理、使用等方面的权利和义务。(2)技术手段:采用加密、脱敏等技术手段,保证数据在传输、存储、使用过程中的安全。(3)监管机制:建立健全监管机制,加强对企业数据收集、处理、使用等行为的监管。9.4国际合作与交流9.4.1国际合作机制我国积极参与国际制造业智能化领域的合作,与各国共同推动产业技术创新。主要合作机制包括:(1)间合作:通过签订合作协议、建立对话机制等方式,推动制造业智能化技术的交流与合作。(2)行业组织合作:与国际行业组织合作,共同开展技术交流、标准制定等活动。9.4.2国际交流平台为促进制造业智能化技术的国际交流,我国举办

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