智能制造的定义与构成要素

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：图1-1智能制造构成要素智能设计智能设计包括产品设计、工艺设计、生产线设计等诸多方面，智能化技术可以与设计链条的各个环节结合。产品智能化使得制造产品从“被生产”变为“主动”配合制造过程。制造装备的智能化是体现制造水平的重要标志之一，智能化的制造装备可以完成与制造工艺的“主动”配合，实现设备—人—工艺之间的高效协同。上述五个构成要素共同构成了智能制造新模式。

智能制造的研究可追溯于20世纪70—80年代，1989年Kusiak首次明确提出了“智能制造系统”（intelligent manufacturing system）这一名称，并将智能制造定义为“通过集成知识工程、制造软件系统和机器人控制来对制造技工们的技能与专家知识进行建模，以使智能机器可自主地进行小批量生产”。此时的智能制造仅为一种面向生产制造过程的工程技术。随后，各国在新一代制造业变革的浪潮中，都在积极探索并提出了各自对智能制造不同的理解，智能制造的基本内涵不断演变。智能制造的本质是在制造过程、全生命周期的各个环节中综合应用各类技术，取代或者延伸制造过程中人的劳动、满足制造需求。智能制造的核心构成要素包含智能设计、智能产品、智能生产、智能管理、智能服务，如图1-1所示。

pagenumber_ebook=20,pagenumber_book=4

图1-1　智能制造构成要素

（1）智能设计

智能设计包括产品设计、工艺设计、生产线设计等诸多方面，智能化技术可以与设计链条的各个环节结合。通过智能数据分析手段获取设计需求，进而通过智能创造方法进行概念抽取，通过样机试验和模拟仿真等方式进行功能与性能测试与优化，保证最终设计的科学性与可操性。

（2）智能产品

智能产品指在产品制造、物流、使用和服务过程中，能够体现出自感知、自诊断、自适应、自决策等智能特征的产品和装备。和非智能产品相比，智能产品能够实现对自身状态、环境的自感知，具有故障诊断功能；具有网络通信功能，提供标准和开放的数据接口；具有自适应能力等。产品智能化使得制造产品从“被生产”变为“主动”配合制造过程。

（3）智能生产

智能生产主要包括两部分：智能制造工艺与装备，智能制造过程。

①智能制造工艺与装备。制造装备的智能化是体现制造水平的重要标志之一，智能化的制造装备可以完成与制造工艺的“主动”配合，实现设备—人—工艺之间的高效协同。

②智能制造过程。针对制造工厂或车间，引入智能技术与管理手段，实现生产资源最优化配置、生产任务和物流实时优化调度、生产过程精细化管理和智慧科学管理决策。

（4）智能管理

综合利用先进制造理念、方法和系统，如并行工程、产品全生命周期管理（product lifecycle management，PLM）、虚拟制造等，提高企业生产效率，拓展价值增值空间；如利用数字化、互联和虚拟工艺规划与生产管理技术，能够实现大规模批量定制生产、个性化小批量生产的需求。

（5）智能服务

智能服务指借助产品与服务的融合，完成分散化制造资源的有机整合、不同类竞争力的高度协同，实现综合利用企业内外部资源，并提供规范、可靠的新型服务；如利用“产品+服务”推动供给侧发展，企业从传统的“以产品为中心”向“以服务为中心”转变，将重心放在解决方案和产品服务中，实现全生命周期中的价值增值。

上述五个构成要素共同构成了智能制造新模式。智能制造技术发展的同时，催生了许多新兴制造模式，如家用电器、汽车等行业的客户个性化定制模式，电力、航空装备行业的协同开发、云制造、远程运维等模式，以及食品、服装制造业等行业的个性化定制等模式。智能制造模式通过泛在感知、工业大数据等信息技术手段，提升供应链运作效率和能源利用效率，拓展价值链，为企业创造新价值。

因此，智能制造包含设计、产品、生产、管理、服务以及生产模式的转型升级，是指基于新一代信息技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的制造技术、系统、新型生产方式的综合。

智能制造的定义与构成要素

相关推荐