《智能制造概论》课件 （第一讲：总论）

智能制造概论高等职业教育“十三五”规划教材

1、智能制造总论2、德国工业4.0和中国制造20253、智能制造系统4、智能制造关键技术1）智能制造与工业物联网2）智能制造与工业机器人3）智能制造与3D打印技术4）智能制造与射频识别技术5）智能制造与工业大数据6）智能制造与虚拟现实技术7）智能制造与人工智能……5、智能制造的产业模式6、智能制造的典型应用智能制造概论

第一讲智能制造总论一、智能制造的内涵二、智能制造概念三、传统制造与智能制造四、智能化制造的特征和目标五、智能制造标准化参考模型及体系框架六、智能制造技术基础一、智能制造的内涵一）制造与智能1、制造把原材料加工成适用的产品，或将原材料加工成器物。制：侧重于操作制造，对象是一般器物；造：侧重于从无到有，对象可以是较大的器物，从无到有（不是第一个的）狭义制造：广义制造：manu-fact-ingPro-duc-tion制造：手工业生产：产生、发育、从无到有强调：装配强调：设计

对制造的狭义理解是从原材料到成品的生产过程中的部分工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、检验、包装等具体环节。对制造的广义理解是原材料变成有用物品的过程，它包括产品技术、材料选择、加工生产、质量保证、管理和营销等一系列有内在联系的运作和活动。一、智能制造的内涵一）制造与智能1、制造自瓦特发明蒸汽机以来，制造业已经历了机械化、电气化、自动化三次技术革命，每一次技术革命都有着显著的特点。其发展历程如表所示。制造业发展历程信息化2、智能

(人工智能）人工智能（AI,ArtificialIntelligence）是智能机器所执行的与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、涉及、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。人工智能具有一些基本特点，包括对外部世界的感知能力、记忆和思维能力、学习和自适应能力、行为决策能力、执行控制能力等。一般来说，人工智能分为计算智能、感知智能和认知智能三个阶段。第一阶段为计算智能，即快速计算和记忆存储能力。第二阶段为感知智能，即视觉、听觉、触觉等感知能力。第三阶段为认知智能，即能理解、会思考。认知智能是目前机器与人差距最大的领域，让机器学会推理和决策异常艰难。一、智能制造的内涵2、智能

(人工智能）智能机器人:是一种具有感知能力、思维能力和行为能力的新一代机器人。这种机器人能够主动适应外界环境变化，并能够通过学习丰富自己的知识，提高自己的工作能力。智能网络:

智能网络方面的两个重要研究内容分别是智能搜索引擎和智能网格。智能搜索引擎是一种能够为用户提供相关度排序、角色登记、兴趣识别、内容的语义理解、智能化信息过滤和推送等人性化服务的搜索引擎。智能网格是一种与物理结构和物理分布无关的网络环境，它能够实现各种资源的充分共享，能够为不同用户提供个性化的网络服务。智能检索:智能检索是指利用人工智能的方法从大量信息中尽快找到所需要的信息或知识。智能游戏:

游戏是一种娱乐活动。游戏技术与计算机技术结合产生了“计算机游戏”或“视频游戏”，与网络技术结合产生了“网络游戏”，与人工智能技术结合产生了智能游戏。一、智能制造的内涵2、智能

(人工智能）一、智能制造的内涵公子小白机器人3、智能制造（制造+智能）实现智能制造的好处（1）智能机器的计算智能高于人类，智能优化技术有助于提高设计与生产效率、降低成本，并提高能源利用率。（2）智能机器对制造工况的主动感知和自动控制能力高于人类，应用智能传感与控制技术，实现“感知-分析-决策-执行”的闭环控制，能显著提高制造质量。同样，一个企业的制造过程中，存在很多动态的，变化的环境，只在系统中的某些要素（设配、检测机构、物料输送和存储系统等）必须能动态地、自动地响应系统变化，这也依赖于制造系统的自主智能决策。（3）随着工业互联网等技术的普及应用，制造系统正在由资源驱动型向信息驱动型转变。制造企业能拥有的产品全生命周期数据可能是非常丰富的，通过基于大数据的智能分析方法，将有助于创新或优化企业的研发，生产、运营、营销和管理过程，为企业带来更快地响应速度、更高的效率和更深远的洞察力。工业大数据的典型应用包括产品创新、产品故障诊断与预测、企业供需链优化和产品精准营销等诸多方面。一、智能制造的内涵实现智能制造的好处智能制造是未来制造业的发展方向，是制造过程智能化、生产模式智能化和经营模式智能化的有机统一。

一、智能制造的内涵提高效率通过信息技术和制造业的融合段子里总是有很多不可能三角，比如常见的工作“钱多、事少、离家近”，找老公“有钱、帅、对你好”国际金融的不可能三角（蒙代尔不可能三角）不可能三角一）概念的产生与发展

二、智能制造概念一）概念的产生和发展（1）日、美、欧（1991年）：在共同发起实施的前“智能制造国际合作研究计划”中定义“智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动，并将这种智能活动与智能机器有机融合，将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统”。（2）百度百科：“智能制造”采用了路甬祥报告中的定义，“一种由智能机器人和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新、扩展到柔性化、智能化和高度集成化”。（3）美国(2011年)：智能制造（SmartManufacturingLeadershipCoalition，SMLC）发表了《实施21世纪智能制造》报告。定义智能制造是先进智能系统强化应用、新产品制造快速、产品需求动态响应，以及工业生产和供应链网络实时优化的制造。智能制造的核心技术是网络化传感器、数据互操作性、多尺度动态建模与仿真、智能自动化，以及可扩展的多层次的网络安全。二、智能制造概念一）概念的产生和发展（4）中国：在《智能制造科技发展“十二五”专项规划中》，定义智能制造是“面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造，是在现代传感技术，网络技术，自动化技术，拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程智能化，制造过程智能化和制造装备智能化等。智能制造系统最终要从以人为主要决策核心的人机和谐系统向以机器为主题的自主运行转变”。在中国《2015年智能制造试点示范专项行动实施方案》中，定义智能制造是“基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个关节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以智能工程为载体，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，可有效缩短产品研制周期，降低运营成本，提高生产效率，提升成品质量，降低资源能源消耗”。二、智能制造概念二）智能制造的概念

面向产品的全生命周期，以新一代信息技术为基础，以制造系统为载体，在其关键环节或过程，具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通信与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，从而实现某些优化目标.全生命周期信息技术制造系统关键环节或过程自主性动态地适应制造环境实现某些优化目标简单说：智能制造（intelligentManufacture,IM）是指由具有人工智能的机器和人类专家共同组成的人机一体化智能制造系统。二、智能制造概念二、智能制造的概念（1）那么智能制造主要解决什么问题？（2）与传统的相比有哪些不同？（3）建立一个智能制造系统需要完成哪些主要

任务等？三、传统制造与智能制造首先，智能制造是工业化发展的一个高级阶段其次，智能制造是信息化与工业化高度融合的新一代制造系统由一种技术取代另一种，推动工业制造不断演变信息物理系统CPS、高精度感知控制、虚拟设备集成总线、云计算、大数据和新型人机交互等多项核心技术三、传统制造与智能制造第三，智能制造主要解决的问题包括：（1）全面改变设计与制造关系，让设计与制造之间“互认互联”，实现在线设计与在线制造的“无缝对接”；（2）减少制造成本和生产周期；（3）提供快速、有效、批量个性化的产品和服务；互联网使用户可以在线参与和体验设计过程，实现个性化的需求接受，而制造的智能化过程可以实现“批量的个性化定制生产”，这个批量不是“数量”的概念，而是快速生产的效率含义。以往，企业最不愿意做的业务就是”小批量多品种“，而智能制造就是要解决这问题。三、传统制造与智能制造

加工任务加工要求加工方法物流要求产品运输及工具工艺设计及加工检验及质量控制物流系统原料及库存

能源系统传统制造工艺三、传统制造与智能制造A.传统工艺：传统工艺逻辑起点是原材料，末端是产品，中端是加工技术；传统的加工流程是减材式加工，依赖的是各类加工设备；传统加工适合批量生产，满足经济规模要求；三、传统制造与智能制造图片、照片数据采集系统3D扫描仪计算机应用软件（JD）数据处理子系统CAD/CAM加工代码生成PC机控制系统控制卡伺服系统打印处理产品出产智能制造工艺（3D打印为例）三、传统制造与智能制造B.3D打印技术工艺：3D打印的逻辑起点是产品，末端是产品，中端是打印技术3D打印的加工流程依赖是计算机技术、3D成型设备及材料；3D打印可以满足批量定制生产的要求；智能制造工艺三、传统制造与智能制造通过上面的对比分析，我们可以得出如下的结论：传统的加工是按照存量的技术与设备能力设计生产产品；而智能制造（3D打印为例）按照用户的“产品”生产产品；传统制造贯穿始终是“有形的图纸”；智能制造贯穿始终是“数字传递”；传统的制造是依赖人的经验的积累和设备的精度保证质量和效率；而智能制造依靠的是设备处理数据形成智能能力，以及人机交互来保证质量和效率；传统制造是人和存量设备选择产品，智能制造是产品（需求）选择人和设备，也可以理解为面对智能制造人和设备都是“0EM“的对象；四、智能化制造的特征和目标一）智能化制造的特征

智能制造信息（大数据）集成是智能制造技术的应用核心，根据阿什比理论，“应对生态的多样性，只有通过生产组织的复杂体系才能适应”。它具有以下六个基本特征：主动适应环境变化，与环境要求适度交互匹配；制造过程中数据代替人工而减少直接干预，而多用智能设备替代；人员单一管理生产或设备向系统智能管理进化；对生产过程进行再设计，智能系统再优化和系统再创造；对外部参数及系统的及时反馈与智能响应；虚拟制造技术与现实制造有机结合结合；四、智能化制造的特征和目标一）智能制造的主要特点智能制造集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身，具有实时感知、优化决策、动态执行三个方面的优点。具体地看，智能制造在实际应用中具有以下特点：自组织能力：自动运行自律能力：抗干扰、自适应和容错自学习和自维护能力：能对故障进行自我诊断、排除和修复，能够自我优化并适应各种复杂环境整个制造环境的智能集成：将各个子系统集成为一个整体，实现系统整体的智能化人机一体化：机器智能和人的智能将真正地集成在一起虚拟制造技术与现实制造有机结合结合：用虚拟手段智能地表现现实四、智能化制造的特征和目标满足客户的个性化定制需求实现复杂零件的高品质制造保证高效率的同时，实现可持续制造提升产品价值，拓展价值链二）智能化制造的目标五、智能制造标准化参考模型及体系框架一）智能制造标准化参考模型

五、智能制造标准化参考模型及体系框架二）智能制造标准体系框架A基础共性标准包括基础、安全、管理、检测评价和可靠性等五大类，位于智能制造标准体系结构图的最底层，其研制的基础共性标准支撑着标准体系结构图上层虚线框内B关键技术标准和C重点行业标准；BA智能装备标准位于智能制造标准体系结构图的B关键技术标准的最底层，与智能制造实际生产联系最为紧密；在BA智能装备标准之上的是BB智能工厂标准，是对智能制造装备、软件、数据的综合集成，该标准领域在智能制造标准体系结构图中起着承上启下的作用；BC智能服务标准位于B关键技术标准的顶层，涉及对智能制造新模式和新业态的标准研究；BD工业软件和大数据标准与BE工业互联网标准分别位于智能制造标准体系结构图的B关键技术标准的最左侧和最右侧，贯穿B关键技术标准的其他3个领域（BA、BB、BC），打通物理世界和信息世界，推动生产型制造向服务型制造转型：C重点行业标准位于智能制造标准体系结构图的最顶层，面向行业具体需求，对A基础共性标准和B关键技术标准进行细化和落地，指导各行业推进智能制造。六、智能制造的技术基础1、赛博物理系统（Cyber-PhysicalSystem，CPS）也称为“虚拟网络一实体物理”生产系统，其目标是使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程合作和自治等能力，通过互联网组成各种相应自治控制系统和信息服务系统，完成现实社会与虚拟空间的有机协调。与物联网相比，CPS更强调循环反馈，要求系统能够在感知物理世界之后通过通信与计算再对物理世界起到反馈控制作用。在这样的系统中，一个工件就能算出自己需要哪些服务。通过数字化逐步升级现有生产设施，这样生产系统可以实现全新的体系结构。这意味着这一概念不仅可在全新的工厂得以实现，而且能在现有工厂的升级过程中得到改造。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技术的有机融合与深度协作，实现制造的实时感知、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。六、智能制造的技术基础2工业物联网（TheInternetofThings，IT）物联网可以实现物品间的全面感知、可靠传输和智能处理，利用事先在物品或设施中嵌入的传感器与现代化数据采集设备，将客观世界中的物品信息最大程度地数据化，再利用物品识别技术与通信技术将数据化的物品信息连入互联网，形成一个物品与物品相互连接的巨大的分布式网络，然后再把这些信息传递到后台服务器上进行整理、加工、分析和处理，最后利用分析与处理的结果对客观世界中的物品进行管理和相应控制。物联网技术实现了客观世界中的物物相连，它是继计算机、互联网之后，蓬勃兴起的世界信息技术的又一次革命，是人类社会以信息技术应用为核心的技术延展。物联网与传统产业的全面融合，将成为全球新一轮社会经济发展的主导力量。3云计算技术（CloudComputing）云计算由分布式计算、并行处理、网格计算发展而来，是一种新兴的商业计算模型。目前，云计算仍然缺乏普遍一致的定义。IBM公司于2007年年底宣布了云计算计划，在IBM的技术白皮书《CloudComputing》中的云计算定义：“云计算一词用来同时描述一个系统平台或者一种类型的应用程序。一个云计算的平台按需进行动态地部署（Provision）、配置（Configuration）、重新配置（Reconfigure）以及取消服务（Deprovision）等。在云计算平台中的服务器可以是物理的服务器或者虚拟的服务器。高级的计算云通常包含一些其他的计算资源，例如存储区域网络（SANs）、网络设备、防火墙以及其他安全设备等。云计算在描述应用方面，描述了一种可以通过互联网Internet进行访问的可扩展的应用程序。‘云应用’使用大规模的数据中心以及功能强劲的服务器来运行网络应用程序与网络服务。任何一个用户可以通过合适的互联网接入设备以及一个标准的浏览器就能够访问一个云计算应用程序。”六、智能制造的技术基础4、大数据（BigData）一般指体量特别大，数据类别特别大的数据集，并且无法用传统数据库工具对其内容进行抓取、管理和处理。大数据具有五个主要的技术特点，可以总结为5V特征。1．数据量（Volumes）大，计量单位从TB级别上升到PB、EB、ZB、YB及以上级别。2．数据类别（Variety）大。数据来自多种数据源，数据种类和格式日渐丰富，既包含生产日志、图片、声音，又包含动画、视频、位置等信息，已冲破了以前所限定的结构化数据范畴，囊括了半结构化和非结构化数据。3．数据处理速度（Velocity）快。在数据量非常庞大的情况下，也能够做到数据的实时处理。4．价值密度（Value）低。随着物联网的广泛应用，信息感知无处不在，信息海量，但存在大量不相关信息，因此需要对未来趋势与模式做可预测分析，利用机器学习、人工智能等进行深度复杂分析。5．数据真实性（Veracity）高。随着社交数据、企业内容、交易与应用数据等新数据源的兴起，传统数据源的局限被打破，企业愈发需要有效的信息之力，以确保其真实性及安全性。六、智能制造的技术基础5、工业机器人技术机器人是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的，能够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一定工作的机电一体化的生产设备。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，是工业自动化水平的最高体现。工业机器人经过近六十年的迅速发展，随着对产品加工精度要求的提高，关键工艺生产环节逐步由工业机器人代替工人操作，再加上各国对工人工作环境的严格要求，高危、有毒等恶劣条件的工作逐渐由机器人进行替代作业，从而增加了对工业机器人的市场需求。在工业发达国家中，工业机器人及自动化生产线成套装备己成为高端装备的重要组成部分及未来发展趋势，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、物流、制造业等领域。六、智能制造的技术基础6、3D打印技术3D打印技术以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，基于离散材料逐层叠加的成形原理，通过有序控制将材料逐层堆积，从而制造出实体产品。3D打印是“增材制造”的主要实现形式。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余部分，得到零部件，再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。与传统的“去材加工”相比，3D打印技术不需要刀具、模具，所需工装、夹具较少；能够大幅度缩短生产准备周期，从而加速制造过程；能够制造出传统工艺方法难以加工，甚至无法加工的结构，从而实现自由制造；能够精确制造出复杂零件，从而有效提高材料利用率，而且产品的结构越为复杂，其制造优势也越为显著。3D打印技术几乎可以制造任意复杂程度的形状和结构；既可以制造单一材料的产品，又能够实现异质材料零件制造；3D打印允许跨越多个尺度（从微观结构到零件级的宏观结构）设计并制造具有复杂形状的特征；3D打印可以在一次加工过程中完成功能结构的制造，从而简化甚至省略装配过程。六、智能制造的技术基础7、射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID）射频识别技术又称为无线射频识别，是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，无须识别系统与特定目标之间进行机械或光学接触。常用的无线射频有低频（125～134.2kHz）、高频（13.56MHz）和超高频三种。RFID读写器分为移动式和固定式两种。RFID通过将小型的无线设备贴在物件表面，并采用RFID阅读器进行自动的远距离读取，提供了一种精确、自动、快速地记录和收集目标的工具。六、智能制造的技术基础8、实时定位和机机器视觉技术在实际生产制造现场，需要对多种材料、零件、工具、设备等资产进行实时跟踪管理；在制造的某个阶段，材料、零件、工具等需要及时到位和撤离；生产过程中，需要监视对制品的位置行踪，以及材料、零件、工具的存放位置等。这样，在生产系统中需要建立一个实时定位网络系统，以完成生产全程中角色的实时位置跟踪。这就是实时定位系统（RealTimeLocationSystem，RTLS）。RTLS是一种基于信号的无线电定位手段，可以采用主动式，或者被动感应式。其中主动式分为AOA（到达角度定位）以及TDOA（到达时间差定位）、TOA（到达时间）、TW-TOF（双向飞行时间）、NFER（近场电磁测距）等。未来世界是一个无处不在的感知世界，物联网的新起将掀起定位技术革新的又一波新高潮，实时定位已经成为一种应用趋势。六、智能制造的技术基础9虚拟制造技术（VirtualManufacturingTechnology，VMT）

虚拟制造技术是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真,以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造的基本思想是在产品制造过程的上游—设计阶段就进行对产品制造全过程的虚拟集成，将全阶段可能出现的问题解决在这一阶段，通过设计的最优化达到产品的一次性制造成功。虚拟制造是利用信息技术、仿真技术和计算机技术对现实制造活动中的人物、信息及制造过程进行全面的仿真，以预先发现制造过程中的问题，在产品实际生产前就预防措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期和增强产品竞争力的目的。六、智能制造的技术基础10、人工智能技术（ArtificialIntelligence，AI）人工智能是研究用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术，目标是让机器像（单一）个体一样思考和学习，从而理解世界。自从1956年斯坦福大学JohnMcCarthy教授（图灵奖获得者）、麻省理工学院MarvinLeeMinsky教授（图灵奖获得者）、贝尔实验室的ClaudeE11woodShannon、IBM公司的NathanielRochester四位学者在美国达特蒙斯大学首次提出了“人工智能”这一术语以来，人工智能迅速发展成为一门广受关注的交叉和前沿学科，沿着“从符号主义走向连接主义”和“从逻辑走向知识”两个方向蓬勃发展，在象棋博弈、机器证明和专家系统等方面取得了丰富成果，并应用于机器人、语言识别、图像识别和自然语言处理等。近年来，随着深度学习算法、脑机接口技术进步，使得人工智能基本理论和方法的研究开始出现新的变化，特别是以2016年谷歌围棋人工智能AlphaGo以4：1战胜韩国棋手李世石为标志，人工智能再次成为大众关注的热点。AlphaGo技术本质是大数据+深度学习，AlphaGo通过大量的训练数据（包括以往的棋谱和自我对局），训练了一个价值神经网络用以评估局面上的大量选点，又训练了一个策略神经网络负责走子，在蒙特卡洛树搜索中同时使用这两个网络。六、智能制造的技术基础七、智能制造的关键环节OEM是社会化大生产、大协作趋势下的一种必由之路，也是资源合理化的有效途径之一，是社会化大生产的结果。在欧洲，OEM生产已成为现代工业生产的重要组成部分。随着经济全球化发展趋势的进一步加快，OEM需求商有可能在更大范围内挑选OEM供应商，特别是向加工制造成本低廉的国家和地区转移。在亚洲，日本企业为迅速占领市场，降低生产成本，最早采用了国际OEM的生产贸易形式。"亚洲四小龙"的腾飞亦与OEM有密不可分的关联。其中，台湾早已成为全球PC机最大的OEM基地，印度亦是通过OEM方式成为世界最大的计算机软件出口国。在IT业，从技术到零部件到软件的功能模块，谁是全能？康柏总裁菲费尔谈到这个问题时说："用最直接的方式赚钱！"，并公开表示要省去那些所谓的资产（厂房、设备、办公楼等）带来的负担。甚至有人称：OEM造就整个IT产业！美国耐克公司，其年销售收入高达20亿美元，自己却没有一家生产工厂，只专注研究、设计及行销，产品全部采用OEM方式，成为目前世界上OEM经营的成功典范。

OEM方式在制造业界，特别是在飞速发展的信息产业行业应用是极其广泛的。OEM是OriginalEquipmentManufacture（原始设备制造商）的缩写，它是指一种“代工生产”方式，其含义是生产者不直接生产产品，而是利用自己掌握的“关键的核心技术”，负责设计和开发、控制销售“渠道”，具体的加工任务交给别的企业去做的方式。这种方式是在电子产业大量发展起来以后才在世界范围内逐步生成的一种普遍现象，微软、IBM等国际上的主要大企业均采用这种方式。2019年中国智能制造发展现状及趋势探析

智能制造已成为我国现代先进制造业新的发展方向。全球各国都开始意识到先进技术对制造业的重要作用，德国提出的工业4.0战略，将利用信息物理系统提升制造业水平。近几年我国制造走向智造步伐加快，人们创业热度不减，智能制造产业园区如雨后春笋般接连涌现，智能制造发展持续向好。

01企业数量进入平缓增长期广东领跑

近年来，我国智能制造前进脚步持续加快。2014-2015年中国智能制造行业新成立企业数量骤增，处上升风口时期，工业巨头、互联网科技等领域企业拓展业务范围，积极转型，进军智能制造行业，2015年智能制造企业新增数量达到1273家之多。2015年新增企业数量达到顶峰，2016年以后，中国智能制造新增企业数量开始降低，开始纵向拓展和深化智能制造关键技术和应用领域，到2018年，新增企业数量为530家。

从企业地区分布来看，中国智能制造企业在地域分布方面存在明显差异，普遍分布在一线城市，广东省以绝对优势领跑市场。

自改革开放以来，广东凭借着优越的地理位置和国家的大力扶持，经济得以迅猛发展，并成为国内经济发展的模范省份。在优异成绩和美誉的背后，强大的制造力是广东省的核心支撑。在推行智能制造的路上，广东省已经小有成绩。不仅汇聚了像富士康、丰田、比亚迪、华为、TCL、格力、研祥、大族激光、康佳等国内外知名制造企业，许多制造工厂更是实现了很高自动化、机械化以及智能化，生产效率和质量得到很大的提高。02迎来融资高峰初创企业备受青睐

自2015年发布《中国制造2025》起，智能制造广受资本市场青睐，融资数量和规模显著增长;2016-2018年，中国智能制造发展动力强劲，迎来融资高峰。2018年，智能制造融资金额达到325.15亿美元，融资数量为942起。从融资轮次来看，初创企业更受资本家青睐，中国智能制造企业多数处于早期阶段(种子轮-A+轮)，占比超过50%。但获得投资的智能制造企业融资阶段已经开始逐渐向中后期聚集。

近年来，各地为了发展智能制造产业，在智能制造链条上诞生了大量的产业园区，这些园区孕育了一大批智能制造产业链企业，已经成为中国智能制造产业的重要承载地和孵化器。根据《世界智能制造中心发展趋势报告(2019)》显示，包括带有“智能制造”名称的所有产业园区，目前中国总共有537个，分布在全国27个省市。

从地区分布来看，中国的智能制造产业园区大部分集中在全国经济最为发达的长三角地区、珠三角地区、中部地区、环渤海地区和西南地区五大区域。03智能制造产业园已达537个大数据类产业园最多

其次是综合型园区，占比为17.9%。新材料园区为智能产业发展提供了“物质引擎”，在航空航天、新能源汽车、3D打印等领域作用重要。由于新材料应用的广泛性，其园区占比也达到了17.1%。以工业机器人为代表的机器人产业在智能制造中发挥了关键作用，为了抢占一杯羹，各地纷纷建立了各自的机器人产业园，全国机器人产业园总数也达到了68家，占比为12.7%。

在智能制造的产业链条上，云计算、大数据和人工智能技术的发展成为智能制造业发展的底层驱动力，是智能制造系统具备“数据采集、数据处理、数据分析”能力的基础设施。近年来，大数据产业园也是数量最多的产业园类别，达到111个，占比为20.7%。

智能制造是中国制造业发展的前进方向，未来制造将结合人工智能、物联网、大数据等技术，进一步改变了产品配置、生产计划和实时决策，从而优化盈利能力。智能制造里使用更多尖端的技术，例如物联网将工厂里所有人、产品和设备连接起来，使得人类和机器能够协同工作，从而创建更高效、更具成本效益的业务流程。一副定制耳机的智能制造

检查耳道耳模设计与调整3D打印定制耳机成品智能制造概述（1）生产设备的智能化升级（2）建立统一的工业通信网络（3）构建资源共享的信息化平台（4）实现生产全

过程的自动监控和产品数据跟踪系统（5）基于互联网的支撑协同研发平台实现智能制造过程企业完成基本任务智能制造概述例如潍柴集团的全球协同研发平台秉承“统一标准、全球资源、快速协同、最优品质、集中管控”五大原则，充分考虑数据安全性，依托明确的信息共享机制，通过分布式部署，将法国、美国、上海、重庆、扬州、杭州等研发中心紧密的相连在一起，利用各地专业化技术优势资源，使同一项目可以在不同地区进行同步设计，加快了研发进程，大大缩短新产品推向市场的时间。另外，依托多视角BOM管理、图文档管理、研发项目管理、模块化设计等功能，以及在此平台上不断完善的TDM、多维设计、计算机辅助制造等系统，为协同研发提供了信息化支撑。以配套海监船的发动机为例，通过北美先进排放技术研究、潍坊和法国博杜安研发中心协同设计、杭州仿真验证的四地协同研发模式，研发周期由原来的24个月缩减至18个月，整体研发效率提升25%，并为后续研发存留了大量有用数据。

二-德国工业4.0德国工业4.02.1工业4.0背景

工业化始于18世纪末机械制造设备的引进，那时像纺织机这样的机器彻底改变了货物的生产方式。

继第一次工业革命后的第二次工业革命大约开始于20世纪之交，在劳动分工的基础上，采用电力驱动产品的大规模生产。20世纪70年代初，第三次工业革命又取代了第二次工业革命，并一直延续到现在。第三次工业革命引入了电子与信息技术（IT），从而使制造过程不断实现自动化，机器不仅接管了相当比例的“体力劳动”，而且还接管了一些“脑力劳动”。

德国将机械化、电力化和计算机技术分别定性为工业1.0，2.0，3.0.德国工业4.02.1工业4.0背景

现在将互联网、物联网和云服务等新一代信息技术应用到制造业正在引发第四次工业革命即工业4.0。因此，工业4.0是整个科学技术发展到今天的产物，也是一个逐渐演变的过程。如图1-3（由智慧工厂到智能生产看工业4.0）德国工业4.0特征特征一：制造中采用物联网和服务；基于物联网和服务互联网智慧工厂的架构；德国工业4.0特征特征二：

满足个性化的需求；面向客户的APP商店；德国工业4.0特征特征三：智能制造的人机一体化协同创造.；

德国工业4.0特征特征四：实现信息集成的优化决策德国工业4.0特征特征五：资源有效利用，实现绿色可持续发展德国工业4.0特征特征六：通过新的服务创造价值；

德国工业4.0特征特征七：人与制造系统之间的互动协作德国工业4.0未来发展领域1．智能化工厂德国工业4.0未来发展领域2.智能化产品德国工业4.0未来发展领域3个性化定制产品德国工业4.0发展领域4，高度人性化（制造岗位的灵活设置）德国工业4.0未来发展领域5.基于信息安全下的云平台德国工业4.0未来发展领域6工业4.0将发展出全新的商业模式合作模式；工业4.0往往被冠以诸如“网络化制造”、“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等特征；它将产生新的组织系统及专业的供应商；德国工业4.0总结工业4.0总结多品种小批量的定制化同时实现敏捷生产是工业4.0的目的；基于信息通信技术实现智能工厂和绿色生产；信息物理系统，物联网，互联网等产生大数据，通过集成处理大数据实现优化高效的制造；基于信息物理系统的工业辅助实现对智能制造的新一代工人的培养；工业互联网概述三、工业互联网工业互联网定义工业互联网系统的定义如下：工业互联网将把工业控制系统在线连接，构成多个巨大的端到端的、与人连接的系统，并且完全地与企业系统、商业过程以及分析方案集成，这些端到端的系统称为工业互联网系统，英文缩写为IIS系统。工业互联网工业互联网系统的范围，明确提出工业互联网系统覆盖能源、卫生医疗、制造、公共服务、交通以及相关工业系统。并且明确提出，许多工业互联网系统都是关键任务环节，要求高标准的信息安全、物理安全和系统自愈，同时明确指出工业互联网系统不同于消费者和商业行业的系统工业互联网工业互联网特征工业互联网涉及到的应用都是没有人工直接介入的应用与工业4.0的相同之处1．需求变迁是共同的内生诱因；2．融合发展与产业升级是共同的发展方向；3．都将走向智能制造模式；与工业4.0的区别1．工业互联网的概念和内涵比工业4.0更大2．实现路径侧重不同3．强调重点有所差异工业互联网3.4工业互联网的广泛应用1．大数据和云计算在工业领域的广泛应用2．工业互联网未来的应用中国制造2025概述4.1《中国制造2025》的时代背景

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。十八世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路

中国制造20254.2《中国制造2025》是国家战略《中国制造2025》是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点

中国制造20254.3《中国制造2025》整体战略目标和主要任务

《中国制造2025》战略目标是到2025年，制造业整体素质大幅提升，创新能力显著增强，全员劳动生产率明显提高，两化（工业化和信息化）融合迈上新台阶。重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放达到世界先进水平。形成一批具有较强国际竞争力的跨国公司和产业集群，在全球产业分工和价值链中的地位明显提升中国制造20254.4实现《中国制造2025》保障措施

（一）深化体制机制改革

（二）营造公平竞争市场环境

（三）完善金融扶持政策

（四）加大财税政策支持力度

（五）健全多层次人才培养体系

（六）完善中小微企业政策

（七）进一步扩大制造业对外开放

（八）健全组织实施机制中国制造20254.5《中国制造2025》的重点发展10个领域五、信息化与工业化融合-两化融合概述两化融合概述国务院印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略，明确了9项战略任务和重点，其中第二项就是推进信息化与工业化深度融合即两化融合。两化融合是指我国在实现工业化的时候，面临世界主要工业化国家正在加速实现信息化，我们不能先实现工业化再实现信息化，那样的话我们只能老是跟在别人后面走，我们只能在实现工业化的同时实现信息化，实现建设制造强国的目标，这就是两化融合的深刻意义。两化融合概述5.1两化融合是《中国制造2025》的具体体现两化融合概述5.2两化融合是工业化与信息化两大发展阶段相融合当今体现中国竞争力的是互联网+制造业，它最具体战略意义。而互联网+制造业应该包括四个方面的内容：（1）数字化、信息化条件下的智能制造；（2）网络化的协同创造；（3）大规模的个性化定制；（4）产业链上下的延伸增值服务；两化融合的重点是“融合”，目的是迈向产业价值链的高端

两化融合概述5.3两化融合的实质就是新一代信息技术与工业技术的结合两化融合概述5.4两化融合是建设制造强国的新动力

两化融合实际要解决两个问题。第一是通过新一代信息技术改造和优化传统企业，培育企业新的竞争力和增长点。另一个是用互联网+的理论和思维去创造新的模式和新的方式，使创新创造成为我国建设制造业强国的新动力。而后者才是两化融合的价值所在两化融合概述5.5两化融合必须与国际发展接轨

中国的两化深度融合和德国工业4.0如出一辙、异曲同工、殊途同归。特别是德国工业4.0战略推出以后，引起中国产业界的广泛关注，包括美国、德国、日本、韩国等国在内的工业发展政策、策略、技术，纷纷成为学习的对象。经过两年多的时间，《中国制造2025》也正式发布，标志着中国制造业有了一个站在全球制造业发展大局上的战略规划两化融合5.6两化融合推动企业升级转型基本路线图

一、是两化融合可以构建智能组织架构二、是车间是实现两化融合基础，两化融合要求加快推广车间执行系统（MES）两化融合概述三、是实现车间的智能化升级改造通过MES系统实施后，利用采集技术采集各种数据，可以从全生命周期、全流程的角度来分析研究企业的生产执行情况，从中发现车间的短板，进行升级、优化、改进，从而提升车间的总体能力。而各个车间通过已有的MES系统的智能化改造，可以将生产率大幅提升。但这里需要注意的是，自动化、智能化的处理不仅包括物理的如原料、半成品的处理，运输、能源管理，在车间中数据的自动化、智能化处理也是一个非常大而且需要