工业从智慧工厂到智能生产

智能制造在工业化进程中的作用与意义随着科技的不断进步，人类社会正在发展迎接智能制造的时代。

对于工业发展来说，智能制造是一种革命性的变革，是从传统生产模式向数字化的、智能化的制造模式转型的关键一步。

那么，智能制造实际上是什么？在技术层面上，它是通过数字化技术和人工智能等新一代先进技术创造更高效、更灵活、更高质量与更定制化的产品。

在经济层面上，它意味着着工业的数字化和智能化，可以促进产业结构的升级和向高端智能领域转移，在实现经济发展的同时提高生产效率，促进全球工业化进程。

同时，智能制造还可以带动自身技术的创新、产业的协调发展和提高生产效益的节能减排等多方面的收益。

智能制造在工业化进程中的作用与意义从多方面来看，首先，智能制造能够提高生产效率。

智能制造中物联网技术的应用使得设备之间能够实现智能互联，实现互联网的物理化，通过数据的传递和分析，实现生产过程的实时监测、预警和自动化，大大提高生产效率和响应速度，降低生产成本，实现产业的高质量、高效与可持续发展。

由于智能制造的出现，制造业不再是传统意义上的“重工业”，而是“智能制造业”，因此也促进了制造业的技术创新和增长，推动工业化向智慧化高端转型升级。

其次，智能制造还可以提高产品的质量。

因为智能制造与传统制造业不同之处在于，它应用了大量的智能化技术，例如人工智能、机器视觉和自动化机器人等，在产品的设计、开发、制造和质量检测等环节中，都采用了数字化技术和数据分析方法。

这样，智能制造可以通过数据分析，找到产品生产的瓶颈和不足之处，进而对设计、生产、质量控制和供应链等进行优化，从而大大提高产品的质量和性价比。

第三，智能制造还可以引领未来科技发展方向。

从某种意义上来说，智能制造是当代工业强国向前跨越的大步。

通过智能制造技术的持续发展与完善，也将推动自身的发展和造福人类。

例如，现今制造业中出现的智能工厂，便是智能制造领域的重要突破。

智能工厂通过工艺的数字化和设备的自动化实现了从设计到生产的全链条的智能化，成为了现代生产系统的绝佳代表。

智能车间，智能工厂，智能制造，三个层级，各有不同
智能车间，智能工厂，智能制造，三个层级，各有不同。

其中智能车间和智能工厂属于术的层级，智能制造才属于道的层级。

术无穷，道亦无尽;道尽，术亦可无穷，但较难有质的突破。

道未尽，术无穷，一直持续下去，终究会有质的突破。

1、智能车间
以产品生产整体水平提高为核心。

关注于生产管理能力提高，产品质量提高，客户需求导向的及时交付能力提高，产品检验设备能力提高，安全生产能力提高，生产设备能力提高，车间信息化建设提高，车间物流能力提高，车间能源管理能力提高，等方面入手；
通过网络及软件管理系统把数控自动化设备(含生产设备，检测设备，运输设备，机器人等所有设备)实现互联互通，达到感知状态(客户需求，生产状况，原材料，人员，设备，生产工艺，环境安全等信息)，实时数据分析，从而实现自动决策和精确执行命令的自组织生产的精益管理境界的车间。

2、智能工厂
以工厂运营管理整体水平提高为核心，关注于产品及行业生命周期研究，从客户开始到自身工厂和上游供应商的整个供应链的精益管理通过自动化和信息化的实现，从满足到挖掘，乃至开拓和引领客户需求开始的销售与市场管理能力提高;提高环境，安全，健康管理水平;提高产品研发水平;
提高整个工厂生产水平，提高内外物流管理水平，提高售后服务管理水平，提高能源(电，水，气)利用管理水平，等方面入手，通过自动化，信息化来实现精益工厂建设和完成工厂大数据系统建立和发展完善，通过自动化和信息化实现从客户开始到自身工厂和上游供应商的整个供应链的精益管理，这是智能工厂。

工业4.0落地战略：一个网络、两大主题、三项集成近期，随着“工业4.0”的在网络上越炒越热，我国也推出了“中国制造2025”战略，在国家战略需求的驱动下，中国对于制造大国向制造强国的迈进之路也陡然提速，这将对中国制造转型升级打通主动脉。

就企业层面来说中国版工业4.0如何落地将成为重点，如何通过信息技术和制造技术的深度融合，打通一切、联通一切是企业信息化建设的目标。

工业4.0是什么？每个人站在不同的角度会有不同的理解，是互联、集成(纵向、横向、端到端)、数据、创新、服务、转型或是CPS、是智能工厂、是智能制造亦或是国家战略、企业目标。

工业4.0核心内容就是建一个网络、三项集成、大数据分析、八项计划和研究两个主题。

建一个网络：信息物理网络系统（CPS）CPS是英文CyberPhysical System的缩写，就是讲物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合，将网络空间的高级计算能力有效的运用于现实世界中，从而在生产制造过程中，与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析，形成可自律操作的智能生产系统。

a) CPS可以将系统资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。

b) CPS将提供全面、快捷、安全可靠的服务和应用业务流程，c) 支持移动终端设备和业务网络中的协同制造、服务、分析和预测流程等。

在工业4.0蓝图中，连接一切的信息物理网络（CPS）是实现智能工厂、智能生产的基础，工业4.0蓝图给了一个CPS网络的概念模型（如上图），在这个模型中，我们看到了“服务”的概念，传感器服务、控制服务、通讯服务、校验服务、信息服务等，所有的服务形成了一个服务库，每个服务完成不同的功能，服务与服务之间相互连接，构成一个柔性的智能生产网络，每个服务来自不同的系统，产品信息服务也许来自PDM系统、生产计划服务来自ERP、订单服务来自DMS系统，生产装配指令服务来自MES、生产加工服务由设备完成，因此，整个CPS网络系统就是一个服务连接的网络，即是“务联网”的概念，通过“服务”的抽象，屏蔽了各个信息系统及物理设备的差异性，在服务层面具有共通性，因而容易建立起连接。

智能工业智慧制造时代的智能制造技术摘要在智能工业智慧制造时代，智能制造技术成为推动工业生产高效、智能化的重要驱动力。

本文将介绍智能工业智慧制造的背景和意义，分析智能制造技术的基本原理和关键技术，探讨智能制造在工业生产中的应用案例，并展望智能制造技术的未来发展趋势。

1. 引言随着信息技术的快速发展和工业生产的不断升级，人类社会迎来了智能工业智慧制造的时代。

智能制造技术作为智慧制造的重要组成部分，以其高效、智能、可持续的特点，正逐渐改变着传统的工业生产方式。

智能制造技术的应用不仅提高了生产效率和质量，还为工业生产带来了更多的机遇和挑战。

本文将深入探讨智能制造技术的相关概念、原理和应用，并对其未来发展趋势进行展望。

2. 智能工业智慧制造的背景和意义智能工业智慧制造是指利用先进的信息技术和智能化设备，通过对工业生产过程进行全面感知、精确控制和智能优化，实现工业生产的高效率、高质量、低能耗和可持续性发展。

智能工业智慧制造的背景是信息技术迅猛发展和工业化进程不断推进的结果。

智能工业智慧制造的意义在于提高生产效率、降低生产成本、改善产品质量、保护环境和提高资源利用效率。

3. 智能制造技术的基本原理和关键技术3.1 智能制造技术的基本原理智能制造技术的基本原理是通过感知、决策和执行三个层次的信息交互和协同工作，实现对工业生产过程的全面控制和优化。

具体来说，智能制造技术包括以下几个方面的内容：•感知技术：通过各种传感器、测量仪器和监测设备，对生产过程中的各种参数和状态进行实时感知和监测。

•信息处理技术：通过各种计算机和信息处理设备，对感知到的数据进行处理、分析和决策，生成工业控制指令和优化策略。

•控制技术：通过各种自动化控制设备和系统，对生产过程进行自动化控制，实现对生产效率和产品质量的优化。

•优化技术：通过各种智能优化算法和方法，对工业生产过程进行优化，提高生产效率和质量，降低能耗和成本。

3.2 智能制造技术的关键技术•传感技术：传感技术是实现智能制造的基础，通过各种传感器和测量仪器，实时感知和监测生产过程中的各种参数和状态。

智能制造发展过程三个阶段及特征-深度解析导读：本文首先总结工业生产对控制技术的要求及工业自动化系统的特点; 然后根据智能制造系统在工业生产过程中的地位和所发挥的作用，着重讨论智能制造系统相关技术在不同时期、不同领域的技术特点和阶段，以生产系统的各个子系统间的数据流向为特征，区分智能制造发展过程的 3 个阶段; 最后以钢铁行业的案例来分析智能制造在生产中的地位，为企业实施智能制造提供参考。

为便于描述起见，本文将应用智能制造技术所实现的系统的集合称为智能制造系统，而传统的工业生产控制系统( 包括工业生产过程中的各级自动化和信息化系统的总和) 称为工业自动化系统。

1 工业自动化系统的特点经过多年发展，钢铁行业工业自动化系统的主体架构一般分为 5 层，如图 1 所示: 检测及执行设备级 L0、基础自动化级 L1、过程自动化级L2、制造执行系统 L3 和企业资源计划 L4，每层根据功能或控制范围又划分为多个系统。

各层系统之间的数据通过接口协议互相传递，业务应用互相关联。

随着计算机和控制器的能力越来越强大，过程自动化级的很多功能“下沉”至基础自动化级来执行，融合形成“过程控制级”; 而管理的扁平化需求，使得制造执行系统和企业资源计划的分工界限变得不那么明显，融合形成“生产管理级”。

但无论是 5 层结构，还是其他类型的结构，总体上都是围绕企业的核心发展目标，实现各系统的功能定位和分工合作。

图 1 工业自动化系统的结构通过总结工业生产对控制技术的要求，工业自动化系统一般需要具有以下特点。

( 1) 确定性。

确定性是指工业自动化系统必须有确定的响应能力，主要包括: 1) 实时性。

工业自动化系统一般都是实时系统，很多情况下延迟对于生产过程信息传送来说是不可接受的。

2) 可预测性。

即在满足一定条件下，系统的输出是可预期的，差异在可控或可接受的范围内。

3)手动优先。

在非正常的情况下，工业自动化系统的部分功能可以被操作人员确定性的手动接管，使得整个系统可以在降低部分性能( 包括便利性) 的手动模式下继续运行。

智慧工厂信息化建设解决方案随着科技的不断进步和全球制造业的发展，智慧工厂已经成为现代工业领域最为瞩目的创新趋势之一。

智慧工厂利用先进的信息技术，通过数字化、自动化和智能化的手段，使生产过程更加高效、灵活和可持续。

本文将针对智慧工厂信息化建设提出一套解决方案，旨在帮助企业实现数字化转型，并提升生产效率和竞争力。

一、信息系统集成智慧工厂的建设离不开信息系统的全面应用。

企业应选择可靠、统一的信息系统集成方案，将各个环节的数据进行整合和管理。

从供应链管理到生产计划、生产执行以及产品追溯，信息系统集成能够实现全面的数据共享和信息流转，确保工厂内部各个环节的协同运作。

二、物联网技术物联网技术在智慧工厂中扮演着重要角色。

通过传感器、智能设备和无线网络的应用，工厂内的各种设备和系统能够实现互联互通，形成一个自动化的生态系统。

物联网技术能够实时监测设备状态、收集生产数据，并通过云平台进行数据分析和处理，为生产决策提供准确的参考依据。

三、人工智能与大数据分析人工智能和大数据分析是智慧工厂的核心技术之一。

通过人工智能算法和大数据分析能力，工厂可以根据实时生产数据进行预测和优化，提高生产效率和质量。

人工智能还可以应用于机器人自动化、生产调度和故障预警等方面，减少人为干预，提高生产线的稳定性和可靠性。

四、云计算与边缘计算智慧工厂需要强大的计算能力来支持数据处理和存储。

云计算和边缘计算技术可以满足这一需求。

云计算提供了高性能的计算资源和大容量的存储空间，可以满足大规模数据处理的需求；而边缘计算则可以将计算和存储功能移近到设备端，降低数据传输延迟，提高实时性和响应速度。

五、安全与隐私保护智慧工厂的信息化建设中，安全和隐私保护是非常重要的。

企业应该确保信息系统的安全性，包括网络安全、数据安全和设备安全。

同时，在数据的采集、传输、存储和应用过程中，要严格遵守相关法律法规，保护用户和企业的隐私权益。

六、人机协作与培训智慧工厂的建设不仅需要先进的技术，还需要员工的参与和培训。

18│HOT POINT TRACK │热点追踪工业4.0时代智慧工厂的“智造”之路长期的工作，所以相互间构建精益的战略合作伙伴关系尤为重要。

4. 自动化自动化是智能制造中谈论得最多的，企业可以通过自主创新，将原来原材料处理的离散型加工方式进行集成，把原来独立的工序通过自动化生产线连接在一起，实行精益式的连续生产，消除了中间环节的上下料、储存和搬运，生产速度和生产效率将提高。

自动化与信息化是实现智能制造投资最大的部分。

随着技术的进步和人力成本的提高，自动化是个不可逆转的趋势。

对于不同的行业不同的企业，有的有成熟的自动化方案，有的则没有，企业需要结合自身情况来规划自动化方向。

从投资回报最大、最容易实现的部分做起，当然还要结合前面所讲的标准化和模块化，并且满足精益生产的要求。

5. 生态化企业的竞争正在从单个企业之间逐渐向供应链之间乃至生态系统之间的竞争转变。

凯文.凯利在《失控》中写道：“大企业之间的结盟大潮，尤其在信息和网络产业当中，是世界经济日益增长的共同进化的又一个侧面，与其吃掉对手或与之竞争，不如结成同盟——共生共栖……控制的未来是：伙伴关系、协同控制、人机混合控制，人类与我们的创造物一起共享控制权。

”当前工业4.0、智能制造、“互联网+”正在世界范围的制造行业内大行其道，但真正能够有效地实行者寥寥。

因为智能制造和智慧工厂，都有自己的实施条件和路径，没有捷径可走，行业不同、企业不同，道路都会不同。

对于不同的行业和不同的企业来说，由于市场需求模式不同、产品工艺不同、管理基础不同等，侧重点有所不同而已，但总能从中找出几条通往智能制造的可行之路。

简单讲来，智慧工厂的“智造”之路可参考下面几点来实施：1. 精益化精益生产，最早就是面向多品种小批量的个性化需求而设计的，其两大支柱就是“准时化”与“智能自动化”。

至今为止，精益已经演变为一种涉及营销、研发、供应链、生产、流程乃至创业的全价值链的精益管理理念和方法，带动了全球产业的转型，从制造业到服务业，她所追求的“创造价值消除浪费”的思想、方法和工具促进了生产资源的优化配置，获得质量、效率和反应速度的快速提升。

工业4.0 从智慧工厂到智能生产工业4.0：第四次工业革命l 工业4.0最初是在2011年德国举办的 “汉诺威工业博览会”上提出的。

l 2013年4月德国在汉诺威工业博览会 上首次发布《保障德国制造业的未 来-关于实施工业4.0战略的建议书。

l 德国电气电子和信息技术协会于 2013年12月发布“工业4.0”标准化 路线图。

工业4.0：第四次工业革命n Industry 4.0——德国高科技战略计划首位“工业4.0” 研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部 联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公 司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上 升为国家级战略。

德国联邦政府投入达2亿欧元。

1工业4.0：第四次工业革命工业4.0在德国被认为是继机械化、电 气化、自动化后的第四次工业革命。

其目的 是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工 业革命中占领先机。

该建议书将：l 18世纪引入机械制造设备定义为工业1.0；l 20世纪初的电气化定义为工业2.0。

l 自20世纪70年代自动化技术大发展以来，工业生产 的规模越来越大，工艺越来越复杂，技术要求越来 越高，在生产的效率、生产的质量上人们做了不断 地改进和提高，一个大规模、大批量的简单智能化 生产模式被定义为工业3.0。

2工业4.0：第四次工业革命目 录1.从蒸汽革命到工业4.0 2.什么是工业4.0 3.工业4.0的核心特征 4.搭上新工业革命的创新“头班车”31 从蒸汽革命到工业4.04从蒸汽革命到工业4.0第一次工业革命第三次工业革命18世纪60年代—19世纪中期（蒸汽时代） 20世纪70年代—至今（信息时代）机械化自动化第二次工业革命19世纪下半叶—20世纪初（电气时代）电力化第四次工业革命智能化5从蒸汽革命到工业4.0工业1.0：机器制造，机械化生产； 工业2.0：流水线，批量生产，标准化； 工业3.0：高度自动化，无人/少人化生产； 工业4.0：网络智能化生产，虚实融合。

智能制造技术发展趋势第一章：引言随着信息技术的快速发展，智能制造技术逐渐成为了制造业的关键发展方向。

智能制造技术的应用不仅可以提高制造业的生产效率和质量，还可以为企业带来更高的竞争力和市场份额。

然而，随着智能制造技术的发展，越来越多的挑战也随之而来。

本文将探讨智能制造技术的发展趋势和未来挑战。

第二章：智能制造技术的定义和发展历程智能制造技术是一种根据数字化、网络化和智能化的原则，应用信息技术实现产业集成、智能化、高效化和绿色化的制造模式。

智能制造技术的发展历程可以分为如下阶段：1. 第一阶段：计算机辅助制造（CAM）时期计算机辅助制造时期，主要利用计算机来优化加工工艺和制造过程。

通过计算机控制数控机床和其它加工设备实现自动化生产和加工。

2. 第二阶段：数字化工厂（DF）时期数字化工厂时期，主要利用计算机技术和模拟技术来模拟和优化制造过程，从而实现生产过程的可视化、预测和控制。

3.第三阶段：智能制造（IM）时期智能制造时期，主要利用物联网、云计算、大数据和人工智能等新一代信息技术来实现智能化制造和产业集成，从而实现制造过程的自动化、柔性化和智能化等目标。

第三章：智能制造技术的发展趋势1. 智能工厂的建设智能工厂是指利用物联网和工业互联网技术来实现生产自动化、柔性化和智能化的厂区。

智能工厂可以从三个方面进行优化：工厂自身的生产和管理流程，与供应商和客户之间的供应链管理以及与服务提供商之间的物联网连接。

智能工厂建设可以提高生产效率和质量，加速产品研发和创新以及降低制造成本。

2. 人工智能的应用人工智能技术可以为智能制造提供数据挖掘、预测、优化和控制等功能。

通过采集大量的生产数据和实时监控，人工智能可以实现工厂生产过程的优化和自适应控制。

另外，人工智能还可以在生产完成后对产品进行质量检测和评估，避免因产品质量问题导致的经济损失。

3. 工业物联网的发展工业物联网是指利用物联网技术实现工业生产设备和工厂管理系统之间的无线连接和数据传输。