智能制造系统的特点范文
时间：2023-11-01 17:23:46
导语：如何才能写好一篇智能制造系统的特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
机电一体化又称机械电子学(Mechatronics，由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成)。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，它的发展使冷冰冰的机器有了人性化和智能化。如今的现代化企业已经进入了崭新的智能制造时代。
一、智能制造的概念
智能制造应当包含智能制造技术(IMT)和智能制造系统(IMS)。因本文不涉及智能制造技术本身，只侧重于论述制造模式，所以重点讨论智能制造系统。智能制造技术是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动，并将这些智能活动与智能机器有机地融合起来，将其贯穿应用于整个制造企业的各个子系统，以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化，从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动，并对制造业专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产效率的先进制造技术。智能制造系统是指基于IMT，利用计算机综合应用人工智能技术、智能制造机器、技术、材料技术、现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、并行工程、生命科学和系统工程理论与方法，在国际标准化和互换性的基础上，使整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化，并使制造系统形成由网络集成的、高度自动化的一种制造系统。
IMS是智能技术集成应用的环境，也是智能制造模式展现的载体。IMS理念建立在自组织、分布自治和社会生态学机制上，目的是通过设备柔性和计算机人工智能控制，自动地完成设计、加工、控制管理过程，旨在解决适应高度变化的环境制造的有效性。由于智能制造模式突出了知识在制造活动中的价值地位，而知识经济又是继工业经济后的主体经济形式，所以智能制造就成为影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。
二、智能制造系统的特点
IMS具有以下几个特征:
一是自组织能力，二是自律能力，三是自学习和自维护能力，四是整个制造系统的智能集成，五是人机一体化智能系统，六是虚拟现实。
综上所述，可以看出IMS作为一种模式，它是集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身，并不断向纵深发展的先进制造系统。
三、智能制造的支撑技术
人工智能技术；
并行工程；
虚拟制造技术；
信息网络技术。
四、智能制造主要研究内容及目标
1.智能制造主要研究内容
（1）智能制造理论和系统设计技术；
（2）智能制造单元技术的集成；
（3）智能机器的设计。
2.智能制造主要研究目标
（1）整个制造过程的全面智能化，在实际制造系统中，以机器智能取代人的部分脑力劳动作为主要目标，强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力。
（2）信息和制造智能的集成与共享，强调智能型的集成自动化。
五、智能制造的发展简况
1.国外发展简况
自20世纪80年代美国提出IMS概念以来，IMS一直受到众多国家的重视和关注。日本、美国、加拿大、澳大利亚、瑞士和欧洲自由贸易协定国在1991年1月联合开展了由日本首先于1990年4月提出的为期10年的IMS国际合作计划。
2.国内发展简况
我国20世纪80年代末也将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题，已在专家系统、模式识别、机器人方面取得了一批成果。1993年，中国国家自然科学基金委员会重点项目“智能制造技术基础的研究”获准设立，1994年开始实施，由华中理工大学、南京航空航天大学、西安交通大学和清华大学联合承担。研究内容为IMS基础理论、智能化单元技术、智能机器等。至今，已取得了不少可喜的研究成果。
综上所述，可以看出IMS是一种集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身的制造模式，具有不断向纵深发展的高技术和高水平的先进制造系统，同时也是需要投入巨大科研力量去突破一个个技术难点的先进制造系统。目前研究的重点为虚拟企业、分布式智能系统、并行工程和基于的IMS。同时也应看到，这是一个人机一体化智能系统，只要努力追求人的智能和机器智能的有效结合，这样的系统就有可能实现。当然，这种实现是一个从初级到高级的发展过程。
篇2
【关键词】智能制造 企业 成本管理
一、智能制造模式内涵
智能制造模式是指将智能制造技术和系统应用在制造生产的各个环节中，用高度柔性和高度集成的方式通过计算机模拟专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，以便取代或延伸制造过程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行完善、继承和发展。智能制造可以使决策自动化和制造技术“智能化”，进而实现制造生产的信息化和自动化。
二、智能制造模式的成本构成特点
（一）直接人工费用大幅减少
智能制造模式的主要特点就是对高技术含量和高自动化水平设备和工艺的采用，这就使得制造成本的构成、成本管理模式发生了改变。一方面，高自动化设备不需要普通机器操作工，取而代之的是能够对设备进行调试和日常维护的技术工人，技术工人所做的工作是不直接作用于产品，所以不应当将其完全划入直接人工成本；而且，单个技术工人同时监控好几部制造设备，再加上单台自动设备的产量非常的高，这就使得单位产出的直接人工费用几乎为零。
（二）间接成本多样化
智能制造模式下，与设备购进及应用相关的成本费用大幅度提高，同时间接成本对价值增值的作用也大幅度增加。主要体现在：设备固定投资成本。智能制造设备是非常昂贵的，制造商必须为此付出大额投资资金，而且还需要购进高额备件以在设备维修时使用，这就使得单位产品的制造成本分配额增加了。设备维护成本。智能制造设备科技含量高，日常维修和保养的费用昂贵，需要由专业技术人员进行维修，维修备件价格也很高。设备再怎么先进和智能，都是少不了技术人员的监控和维护的，而技术人员的薪金费用是很高的，这无疑会增加间接人工成本。智能设备的运行需要软件系统的支持和控制，为此需要付高额费用购买或开发软件，这些费用也要计入产品成本。
三、智能制造模式下成本关键控制点
智能制造模式下，成本管控要从停线成本、启动成本、在制品库存成本、设备切换成本和质量失控成本等方面入手，以提高产能效率。
（一）停线成本控制
智能制造模式下，生产效率和质量的提高是要靠智能生产线来实现的，设备一旦投入使用，它每分每秒都在创造价值，单位时间内产量越高，单位产品的成本越低，一旦生产线发生故障或是物料短缺而导致生产线停线，就会造成成本的大幅增加。因此，在生产中要加大对智能生产线的检修力度，做好日常的保养和维护，将生产线的故障发生率降至最低，从而提高产能，降低产品的单位成本。
（二）换装和调试成本控制
一条生产线更换生产产品，需要更换工装夹具，并进行首版测试和工艺参数调试等等，这会影响设备的有效运转及废品的增加。所以，为了减少工装夹具更换、安装和调试带来的时间损失，可以通过明确区分在线换装时间（机器设备停止后才能完成的操作）和离线换装时间（机器设备云状可以完成的操作），尽可能减少在线换装时间，以减少整个换装时间的损失，降低成本。
（三）质量失控成本控制
智能生产线自动化程度高，加工的产品种类多、工艺复杂，要求设备系统具有很高的准确性，但智能生产设备有很多的控制参数，难免会出现错误，其所造成的后果要比普通生产线严重的多。因此，管理控制好成本，就要控制好工艺和设备的稳定性，从而避免因设备和工艺参数配置问题引起产品质量失控，最终导致各种成本的增加。
四、智能制造模式下价值流成本管理探索
在智能制造模式下传统成本管理方法不能有效地反映企业成本管理中存在的问题，为有效管理、控制成本，财务人员需探索成本管理的新模式。价值流成本管理是一种基于智能制造平台与企业信息化平台，以价值流为成本管理对象，运用MES（制造执行）系统的实时采集数据，对产品价值进行成本核算、成本分析、成本管理的管理方法。具体操作如下：
（1）以智能制造数据平台为载体，探索MES系统数据库的建设，利用自动化设备的数据接口对产品制造过程的作业方式、设备、人员、能耗、产量等数据进行自动采集，完善相关基础数据与系统平台。
（2）以精益生产的价值流为导向，通过产对品成本构成现状统计分析，寻找成本的动因；通过价值流成本点的梳理，确定成本形成的关键点及各关键点的成本动因，编制价值流成本结构表，结合MES（制造执行）系统与ERP系统，寻找各关键点的取数逻辑，探索价值流成本管理方法。
运用价值流成本管理方法，使成本信息能及时反馈到成本价值流的分支点，通过编制成本信息计分卡，清楚地反映出价值流的计划、实际、差异与未来计划情况；通过成本信息的及时传导，精细化的核算与数据分析，科学评价生产执行过程中的作业绩效。
五、结束语
智能制造模式下，智能制造相关的设备购进和设备维护、技术更新成本、技术人员成本等成为了制造成本的构成部分，因此，在智能制造模式下，需要针对智能设备时间成本高的特点，从停线成本、换装调试成本和质量失控成本方面入手，做好成本控制管理。运用成本价值流管理方法，使成本根据动因更精细的分摊到各产品成本中，提升产品成本的敏感度，使前端业务的细小变化能及时的传导至相关产品成本中，为公司运营管控、经营决策服务。
参考文献：
篇3
【关键词】先进制造技术；发展趋势；关键技术
【中图分类号】TH16 【文献标识码】A
【文章编号】1007―4309（2010）10―0086―2
先进制造技术AMT（Advanced Manufacturing Technology）是传统制造技术在不断吸收机械、材料、电子、信息、能源和现代化管理等领域的成果上产生的，它被综合应用于产品的生产、设计、制造、检测、管理和售后服务的全过程。它是由传统的制造技术发展而来的，保留了过去制造技术中的有效要素，是制造技术与现代高新技术结合而产生的完整的技术群，先进制造技术的发展，大体经历了四个阶段：
第一阶段（20世纪60―70年代）：柔性制造单元（CAD/CAM），它是以数控机床、加工中心和工业机器人为代表的。
第二阶段（20世纪70―80年代）：柔性制造系统（FMS），它是以柔性制造单元加上自动或半自动物流输送组合而成的，但特点仍然是分布式生产过程。
第三阶段（20世纪80―90年代）：集成阶段（CIMS），是以信息、工艺、物流、计算机集成控制为特点的。
第四阶段（20世纪90年代至今）：智能集成制造系统阶段，是以设计智能化、单元加工过程智能化和系统整体管理智能化为特征的。
一、先进制造技术的特点
目前，每一个国家都处于全球化市场中，先进制造技术的竞争是面向全球的。一个国家的先进制造技术对该国制造业在全球范围市场的竞争力发挥着非常重要和不可替代的作用。先进制造技术的目标是要提高产品对动态多变的市场的适应能力以及竞争能力，同时实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。它不局限于制造工艺，而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务，以及回收再生的全过程，概括起来有以下特点：
（1）成形和加工技术日趋精密化。
（2）企业装备将以制造工艺、设备和工厂的柔性与可重构性作为显著特点。
（3）虚拟制造技术和网络制造技术将被广泛应用。
（4）机电产品和先进制造技术将把智能化、数字化作为发展方向。
（5）以提高对市场快速反应能力为目标的制造技术将超速发展。
（6）先进制造技术的发展越来越离不开信息技术，信息技术发挥着越来越重要的作用。
（7）21世纪的企业面临着要在管理方面进行创新的新课题。
（8）现代设计技术将成为21世纪制造业的重要特征。（现代技术的内涵即为：绿色产品设计技术、优良性能设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计技术。）
二、当前先进制造技术的发展趋势
市场需求的个性化与多样化趋势越来越明显，精密化、绿色化、智能化、信息化、虚拟化将成为未来先进制造技术发展的总趋势。其主要体现在以下几个方面：
（一）信息化
近几年，信息技术和制造技术的不断融合，使得数字化成为制造业日益发展的趋势。数字化制造技术具有较多的优点，如使市场多样化和个性化的需求得到满足；能够对市场作出快速的响应，使生产成本得以降低；能够提高产品精度和可靠性；等等。数字化产品既方便、直观，又便于通过计算机控制产品，对信息进行处理和传递。随着计算机技术的飞速发展，制造业应用系统越来越离不开Internet技术，Internet技术是实现各种制造系统自动化的基础，是其重要的支撑平台。基于Web技术的供应链管理系统、数据交换转换系统等成为产品的主流。据专家预测，在未来生产中占主导地位的将是基于网络制造的分布式网络化生产系统。因此，先进制造技术将把以微电子技术、软件技术为核心，以数字化、网络化为特征的信息化制造技术作为重要的发展方向。
（二）智能化
智能化就是应用人工智能技术实现产品生命周期（包括产品设计、制造、发货、支持等）各个环节的智能化，如生产设备的智能化，人与制造系统的融合及人在其中智能的充分发挥等。智能化能够使制造系统的自动化和柔性化水平得到进一步的提高，使生产系统的适应与判断能力更加完善。
（三）精密化
超高速切削、超精密加工技术以及发展新一代制造装备成为了加工制造技术的发展方向。
1.超精密加工技术
目前已进入纳米级加工时代，加工精度和表面粗糙度分别达到了0.025μm和0．0045μm。超精切削厚度由目前的红外波段向可见光波段甚至更短波段近；超精加工机床向多功能模块化方向发展；超精加工材料由金属扩大到非金属。
2.超高速切削
目前，铝合金超高速切削的切削速度已超过1 600m/min，铸铁、超耐热镍合金、钛合金的速度分别为1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的发展已转移到一些难加工材料的切削加工上。
3.新一代制造装备的发展
市场竞争和新的产品、技术和材料的发展对新型加工设备的研究与开发起着推动作用，如“并联桁架式结构数控机床”的发展就是一个典型的例子。它采用六个轴长短的变化，以实现刀具相对于工件的加工位姿的变化，是对传统机床结构方案的突破。
（四）绿色化
由于资源与环境的约束日益严格，21世纪的制造业要以绿色制造为重要特征。与此相适应的，绿色制造技术的发展也将是快速的。主要表现为：
1.绿色产品设计技术，既能够保证产品在生命周期内环保和对人类健康无危害，又能保证低能耗和高资源利用率。
2.绿色制造技术，使整个制造的过程对环境所造成的不利影响最小，废弃物和有害物质的排放量最少，资源利用效率最高。
3.产品的回收和循环再制造，它主要包括以设计产品和处理材料为主的生产系统工厂和以处理循环产品生命周期结束时的材料为主的恢复系统工厂。如汽车等产品的拆卸、回收技术和生态工厂的循环式制造技术。
（五）虚拟化
在制造业中，虚拟现实技术（Virtual Reality Technology）越来越被广泛地应用，它主要包括两部分，即虚拟企业和虚拟制造技术。虚拟制造技术是在产品真正制出之前，先在虚拟制造环境中生成软产品原型进行试验，并且预测和评价其性能和可制造性。
三、未来先进制造技术发展中的关键技术
（一）虚拟制造VM（virtual manufacturing）
VM技术的发展是以仿真技术和虚拟现实VR（virtual reality）技术为基础的。VM技术是在虚拟条件下模拟产品的设计、制造、测试、营销的全过程，并预测和评价有关技术数据和性能指标，从而使产品开发周期得以缩短，使制造过程得以优化。VM技术是工程设计的一次革命性的进步，它的应用范围是非常广泛的，如快速设计与快速原型、面向装配或制造的设计、产品维护、产品设计进入市场的并行处理和人员培训等领域。
（二）智能制造IM（intelligent manufacturing）
智能制造技术是一门综合技术。之所以这么说，是因为它是通过自动化技术、制造技术、系统工程和人工智能等学科互相交织和渗透形成的一门技术。智能设计、智能装配、智能加工、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能测量与诊断等都属于智能制造技术的范畴。对于制造系统集成自动化和柔性自动化来说智能制造是其新发展，也是其重要组成部分，智能传感与检测是智能制造的重点。
（三）纳米制造
20世纪出现了一种高新技术，即纳米技术。它的加工精度或尺寸为0.1nm―100nm。而纳米制造是纳米技术与制造技术相融合而产生的，精密加工、超精加工、微细加工和超微细加工都属于纳米制造。常用的制造技术有聚焦离子束工艺等。
（四）绿色制造GM（green manufacturing）
绿色制造是一种现代制造模式，它综合考虑资源消耗和环境影响，其目的是使产品在整个生命周期中（包括从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理）做到对资源利用率最高，对环境的不利影响最小，并优化协调企业经济效益和社会效益。目前绿色制造受到了全球制造业的关注，因为未来制造业的可持续发展离不开绿色制造，绿色制造已成为先进制造技术的主要内容，也是各国支持和优先发展的研究项目。
四、结论
我国将先进制造技术列入“九五”科技规划和15年科技发展规划中。21世纪的今天，经济全球化进程日益加快，随之而来的日益加剧的制造业领域的竞争，实际上是以先进制造技术为竞争核心的。在这样的大环境、大背景下，我国不仅要迎接挑战，而且要抓住机遇，要不断地对传统产业进行改造，发展先进制造技术，要在技术、机制、管理以及人才等方面进行创新，只有这样我国才能实现跻身世界制造强国的目标。
【参考文献】
[1]王隆太等.先进制造技术[M]. 北京：机械工业出版社，2003.
[2]张平亮等.先进制造技术[M]. 北京：高等教育出版社，2009.
[3]冯.先进制造技术基础[M]. 北京：北京大学出版社，2009.
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关键词：工业4.0；智能制造；模具制造业；3D打印技术
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.018
1 工业4.0与智能制造
工业4.0的核心理念是信息系统和物理系统的深度融合，从而产生具有“人-机”、“机-机”相互通信能力的信息物理融合系统（CPS）。CPS将是一个包含计算、网络和物理世界的复杂系统，通过计算机技术、通信技术和控制技术的有机融合与深度协作，来实现信息世界与物理世界的紧密融合。结合制造业的发展，工业4.0提出了智能制造的概念，它是基于现代传感技术、网络技术、自动化技术以及人工智能技术，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈的方式，来实现产品设计过程、制造过程和企业管理及服务过程的智能化，是信息技术与制造技术的深度融合与集成。智能制造是一种可持续的制造模式，它有助于优化产品的设计和制造过程，大幅度减少生产资料和能源的消耗以及各种废弃物的产生，能够同时实现循环再生和减少污染。实现智能制造的智能工厂将由物理系统和虚拟信息系统组成，被称为信息物理生产系统（CPPS），它是未来制造业的重要组成单位。
2 工业4.0对模具制造业的影响
2.1 3D打印技术的使用
3D打印制造技术作为工业4.0生产模式的突破口，具有分布式制造的重要特征。3D打印制造技术是根据计算机的三维设计和计算，通过软件程序和数控系统将特定功能材料逐层堆积固化的快速成型制造技术。
传统的模具制造技术存在其自身局限，比如生产成本高，一般适用于与之对应的注塑件或冲压件的大规模生产。而且模具的开发技术难度大，特别是对于外观复杂的工业产品或零件而言，其外观越复杂，模具的研发费用越高，开模周期越长，加工成本越高。
3D打印技术可用来加工外观复杂的产品，同时缩短产品研发周期。对于那些生产成本较高的新模具，可以先通过3D打印的方式得到少量产品，待其投放市场后观察动态，再制造更多的模具来进行大批量生产，这样可以避免模具开发前期的投入过高对企业造成的潜在风险；3D打印技术可以精确地制造出零件中的任意结构细节，这些组成整套模具的零件被3D打印技术制造出来后，可以有效地知道模具的装配工艺，避免模具在机构和工艺上的设计失误；在高端精密模具中，随形冷却水道的设计和应用是很广泛的，然而这里无法使用传统的机械加工技术来完成，但3D打印技术能够被用来制造此类复杂的模具，其效果可使模具在需要的部分快速降温，缩短注塑件的成型周期，从而提高生产效率。
2.2 模具的智能制造
根据工业4.0的特点，模具制造业可以通过运用人工智能、物联网、大数据、云计算等手段改造生产流程、管理系统和商业模式，从而缓解该行业的生产成本高、开发周期短的压力。营造智能制造的生产环境，可以改变模具制造业的生产模式，提高产品质量和生产效率。例如日本最大的模具标准零件供应商――米思米（MISUMI）公司，通过使用附着在零件上的RFID电子标签来自动识别相应的作业和制造流程，并通过这些信息，自动重组、配置最适合的生产单元、生产线及工厂，从而不断完善多品种、小批量的生产模式，使得更加灵活机动的多品种、多需求生产和订单管理成为可能。该公司的独特业务模式，构筑了其全球迅速交货体制，实现了商业创新和流程、生产方式的再造；例如某模具制造公司通过对大规模生产的注塑件或冲压件的产品的三维形态扫描和具体尺寸的大数据分析，将产品的尺寸缺陷反馈给模具制造设备，从而发现了用于规模生产的模具的局部缺陷。然后，该公司便可通过模具的三维CAD数字模型的改进，指导3D打印设备，对已使用的模具进行缺陷修复（局部三维再加工和局部修正）或者设计、制造新的模具来替代。整个测量、分析系统的数字化以及产品测量设备与模具制造设备的互联，使得模具开发和改进变得更加智能化；例如通过分析注塑件或冲压件的产品订单、库存情况和半成品信息，智能化的模具制造工厂能够合理地分析出目前生产线的产能状况，并对是否需要制造更多的模具来支持生产线的问题作出判断。
2.3 模具的云制造
随着制造业逐渐进入大数据时代，智能制造需要高性能的计算机和网络设备来实现互联，这样通过上游的计算机安装SCADA数据采集和监控系统，可以将数据发送给云端进行处理、存储和分配，并在需要的时候从云端接受指令。如图1所示的是一群机器人的云端控制模型。同样的，通过上游计算机将模具制造的任务信息发送到云端，并将模具各个部分零件的三维制造信息合理地分配给相互连接的多台3D打印设备，从而分布式地完成整个模具的3D打印制造任务。这样就更加有效地实现了模具的快速开发，提高了模具的生产效率。
3 结束语
工业4.0所倡导的信息系统与物流系统正在深度融合中，而智能制造和智能工厂的概念也必将导致整个工业机构、经济结构和社会结构从垂直向扁平的分布式方向转变。模具制造业作为制造业的重要组成部分，在加入智能制造的概念后，必然能够实现信息和物质的智能互联，更大程度地降低产品成本，提高劳动生产率，这需要我们每一个人的智慧和努力。
参考文献：
[1].工业4.0和智能制造[J].机械设计与制造工程，2014（08）：1-5.
篇5
关键词：毛坯制造；挤压铸造设备；智能制造
中图分类号：V262 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0015-02
智能制造从本质上来说是一种以人机一体化为特点的系统，主要由人类专家和智能机器这两个方面所构成。从实际应用的角度上来说，智能制造表现出了突出的智能性、柔性以及集成性特征。将存在于人类专家思维中的智能活动以计算机模拟的方式所呈现，实现对问题或现象的综合分析、判断、推理、思考以及最终的决策。在制造领域中，智能制造可以说能够实现对部分脑力劳动的有效替代。而要想确保智能制造达到上述应用目的，最核心的一点在于确保智能机器运行的高效性与稳定性。如果将智能制造视作一个整体的话，那么智能机器无疑就可以说是整个整体的物理基础所在。在当前技术条件支持下，制造领域广泛应用的智能加工机床、工具和材料传送装置以及相关试验检测装置均属于智能机器的研究范畴。
挤压铸造是一种新型产品毛坯制造方法，它的制造原理是：在对铸型型腔内部进行液态金属浇筑作业的过程当中，对其施加一定量的机械压力，以保障浇筑过程中的液态金属能够成型、凝固并稳定，最终获取相应的铸件。传统意义上的挤压铸造工艺需要以摩擦压力机为基础所完成。这种方式因为受到压力和不能保压的局限，制造出来的产品容易形成气泡、缩松和缩孔。而通过对挤压铸造方式的合理应用，使得所成型铸件在成形稳定性能以及补缩性能方面均显著提升，机械能力也由此得到强化。此种铸造方法现阶段已经广泛应用于军工、汽车、航空等领域中。不仅如此，采用挤压铸造的方法还能大大降低能源消耗，这一点与现阶段整个社会可持续性发展的要求是充分契合的。
而挤压铸造设备作为在挤压铸造生产作业实施过程中的基础性设备，整个挤压铸造工艺质量在很大程度上受到了挤压铸造设备运行性能的影响，因此备受关注。特别是在铸造领域不断深化智能制造的过程当中，现代意义上的挤压铸造设备也应当具备突出的智能制造性能。本文试针对这一问题做详细分析与说明。
1 智能制造的特征
智能制造与传统模式最大的区别就是它具有智能化，而它的智能化主要包括以下几个方面：
一是自组织能力，即要求挤压铸造设备能够以生产指令为依据，自动地完成相应的挤压铸造生产任务。
二是自适应能力，即同一台挤压铸造设备能够支持并高效完成不同生产产品以及不同生产需求条件下的生产
任务。
三是自律能力，即确保挤压铸造设备所对应智能制造系统当中的各个单元均能够严格遵循统一的指令进行任务活动。
四是自学习能力，即要求挤压铸造设备能够在实践活动不断丰富的过程当中，实现对智能制造系统知识库的完善，达到提高智能基础活动能力水平的目的。
五是自维护能力，即要求挤压铸造设备所对应的智能制造系统能够在部分构成单元出现故障的情况下，对其自我修复。
六是自诊断能力，即智能制造系统发生故障时，能够实现对出现运行故障单元的自动诊断与识别，通过前面所提到的自维护能力，对发生故障段远程进行自动切换技术的修复，以保障挤压铸造设备中智能系统使用的持续性与有效性。
七是协作能力，即要求挤压铸造设备中智能系统下属构成单元能够协调配合。
2 现在挤压铸造设备的智能制造内涵
挤压铸造设备是挤压铸造工艺生产的必要设备。它根据挤压铸造工艺要求，以现代设计理论为基础，结合计算机技术、液压技术、自动控制技术及传感器技术而开发设计，主要工作是控制挤压铸造生产提供流程和参数。受智能制造的影响，现代挤压铸造设备强调集成，同时要求具有支持智能制造的功能，是智能制造模式的产物。实践表明，运用挤压铸造设备，有效地提高了挤压铸造生产工艺水平和生产效率。如今，日本、瑞士、荷兰、意大利都有专门生产挤压铸造设备的公司，并且取得了很大的成就，挤压铸造设备具有很高的实时控制功能和自动化水平，而日本的挤压铸造水平又遥遥领先。
现代挤压铸造设备普遍具有自组织能力、自适应能力、自维护能力、智能状态监测和协助能力，这是现代挤压铸造设备的智能特征，这些能力保证了挤压铸造设备运行的时候具有智能。同时，它和其他智能机器组成一个智能系统共同运作时就使该系统具有完整的智能机制，实现了智能制造的目标。
随着现代工业的蓬勃发展和国防装备的不断更新，挤压铸造工艺对设备提出了更多更高的要求，也使挤压铸造设备的设计和制造得到了很大的改进和进步。但是对挤压铸造设备的研究并没有止步，我们优秀的研究者和设计者依然在不停对挤压铸造设备研究和发展。今后的挤压铸造设备发展将会发展得更加先进、更加智能。比如为了改善和提高铸件的性能，可以利用挤压铸造在金属熔液凝固过程中，通过冲头的挤压作用而设计大吨位挤压铸造设备。但是这种设备受限于挤压铸造机的吨位，普通的挤压铸造铸件的重量通常小于30kg，这就使挤压铸造工作的应用范围受到了极大的限制。因此，大吨位挤压铸造机的研究和设计是目前的一个难题，无论国内还是国外都还在为此进行不懈的努力和研究，由此可见，挤压设备在未来还有一个很大的发展空间。
除了对挤压铸造设备的吨位改进以外，另一个热点就是对浇注系统的改进。虽然浇注系统在挤压铸造生产过程中退居二线，只是起辅的作用，但是它却是影响挤压铸造铸件的质量和生产效率的关键因素。现在挤压铸造的浇注系统主要有两种：直接浇料和间接输液，前者有着生产效率低、金属熔液容易氧化的缺陷；而后者虽然提高了效率，可以降低金属熔液氧化，但是成本和可靠性很低。因此，对挤压铸造的浇注方式的改进，也是摆在研究者和设计者面前的一个亟待解决的难题。
最后是对模具温度的控制：在铸造过程中，模具的温度直接关系着铸件的质量，挤压铸造也一样。而随着铸件质量要求越来越高，传统的模具温度控制方式已经满足不了生产需要。如何能更加精确地控制模具的温度，提高铸件的质量，将是挤压铸造设备在今后的发展过程中必须解决的问题。
3 结语
智能是21世纪热议的话题，也是未来科技发展的趋势。对于我国而言，在近年来的发展过程当中，挤压设备的设计和生产也取得了很大的成绩，但是与国际先进水平相比还是有很大差距，因此，我国使用的先进的挤压铸造设备还要依赖于进口。从这一角度上来说，我国需要加大对挤压铸造设备的研究力度，在未来，我们要把目标放在开发自动化程度高、结构工艺合理、出大吨位的挤压铸造设备上，赶上国际化水平。
参考文献
[1]左世全.我国应将发展智能制造业提升到战略高度[J].中国科技投资，2012，（31）：47-50.
[2]通过“智能制造”有效应对21世纪制造业面临的四大挑战[J].自动化博览，2012，（12）：2.
[3]智能制造装备产业“十二五”发展规划出台[J].现代技术陶瓷，2012，（4）：12.
[4]宋雷，邵明，游东东.挤压铸造设备的研究进展与发展趋势[J].铸造，2010，（10）：1039-1043.
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【关键词】智能制造 制造业 再工业化 工业互联网 工业4.0
【中图分类号】TP27 【文献标识码】A
当前，新科技革命和产业变革正在兴起，全球工业技术体系、发展模式和竞争格局迎来重大变革。发达国家纷纷出台以先进制造业为核心的“再工业化”国家战略：美国大力推动以“工业互联网”和“新一代机器人”为特征的智能制造战略布局；德国“工业4.0”计划的提出旨在通过智能制造提振制造业竞争力；欧盟在“2020增长战略”中提出重点发展以智能制造技术为核心的先进制造；日本、韩国等制造强国也提出相应的发展智能制造的战略措施，可见，智能制造已经成为发达国家制造业发展的重要方向，成为各国发展先进制造业的制高点。我国在2015年推出的“中国制造2025”战略中也强调了智能制造的重要性。在当前以中高速、优结构、新动力、多挑战为主要特征的新常态下，发展智能制造不仅是我国产业转型升级的突破口，也是重塑制造业竞争优势的新引擎，被理论与实践各界普遍认为代表了制造业的未来方向。
智能制造的本质、发展趋势和影响
国际金融危机爆发以来，各国纷纷加大科技创新投入，在全球范围内引发了以绿色、低碳、智能为特征的新一轮技术创新浪潮。在新科技革命和产业变革背景下，智能制造必将对全球制造业的发展和转型升级产生深远影响。
智能制造的本质。智能制造（Intelligent Manufacturing， IM）是以新一代信息技术为基础，配合新能源、新材料、新工艺，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，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。虚拟网络和实体生产的相互渗透是智能制造的本质，一方面，信息网络将彻底改变制造业的生产组织方式，大大提高制造效率；另一方面，生产制造将作为互联网的延伸和重要结点，扩大网络经济的范围和效应。以网络互连为支撑，以智能工厂为载体，构成了制造业的最新形态，即智能制造。这种模式可以有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。从软硬结合的角度看，智能制造即是一个“虚拟网络+实体物理”的制造系统。美国的“工业互联网”、德国“工业4.0”以及我国的“互联网+”战略都体现出虚拟网络与实体物理深度融合――即智能制造的特征。
智能制造的发展趋势。20世纪80年代末，信息技术尚未对人类生产生活造成巨大影响之时，智能制造的概念就已经在欧美日等发达国家被提出。进入新世纪之后，实现智能制造的技术和成本条件成熟，并且，随着资源环境压力加大、劳动成本上升等制造业制约因素的增强，智能制造市场近年来在全球出现了爆发增长并呈现新的特征。
互联网技术是实现制造业智能化的动力引擎。互联网技术、云计算、大数据、宽带网络等一系列技术构成广义的互联网，只有借助互联网这一动力引擎，才能实现传感器设备的信息感知，通过宽带网络对数据进行精确控制和远程协作，这些都是智能制造的关键基础。基于互联网应用才能打破组织边界，实现制造业与服务业的融合。美国的先进制造业战略以及对下一代机器人的开发便是基于移动互联网技术的发展与应用，谷歌公司进军智能制造业正是依托其背后强大的互联网基因。
智能制造系统将具备自适应能力和人机交互功能。智能制造通过工况在线感知、智能决策和控制、装备自律执行的闭环过程，完成对周围环境的自适应能力。随着人工智能、仿真等技术的发展，智能制造系统将生成自身的操作、故障解决方案，人和系统之间也将建立协同共事、相互“理解”的合作关系，最终实现广泛的人机交互以及系统交互，从而使人从简单重复的劳动中解脱出来，从事更加富有创造性、附加值更高的生产活动。
跨国公司持续加大智能制造投入。一方面，互联网企业开始投资实体经济，充分发挥自身信息技术领域的优势。例如，谷歌公司2013年收购了8家与机器人有关的公司，2014年又陆续收购人工智能公司DeepMind和智能家居公司Nest，智能制造成为谷歌新的业务领域。另一方面，传统制造企业适应环境变化也大力投资智能制造实现改造升级。例如，富士康启动实施了“百万机器人”计划，其2015年规划提出在未来3年内由自动化设备、机器人取代7成左右的人力劳动。
以工业机器人为代表的智能制造装备被广泛应用。根据世界机械联合会的数据，2013年机器人销售量同比增长12%，达到17.8万台，在2008年到2013年之间，机器人年均销售增长为9.5%。同时，随着人工智能技术、新材料技术以及信息存储、传输和处理技术的快速发展，工业机器人逐渐呈现出智能化发展态势。装配传感器和具备人工智能的机器人能够自动识别环境的变化，从而减少对人的依赖。未来的无人工厂能够根据订单要求自动规划生产流程和工艺，在无人参与的情况下完成生产。高速网络和云存储使得机器人成为物联网的终端和结点。随着信息技术的进步，工业机器人将更有效地接入网络，组成更大的生产系统，多台机器人协同实现一套生产解决方案成为可能。
中国成为全球最大的智能制造装备市场。2008～2013年，我国工业机器人销量年均复合增长率达到37.2%，持续高于全球增速。2013年我国机器人销售规模高达36560万台，同比增长41%，占全球销量的20.5%，超越日本成为全球最大机器人需求市场，2014年的需求增速更是达到54%。但我国工业机器人的密度仍然非常低，为30台/万人，德国的机器人密度是我国的10倍，日本是我国的11倍，因此可预测，我国将成为全球主要机器人制造厂纷纷瞄准的智能装备需求市场。
智能制造的影响。智能制造将推动制造业生产方式变革。基于互联网、大数据、智能制造装备的智能制造具有更快和更准确的感知、反馈和分析决策能力，更加能够满足个性化的市场需求，进行柔性化的产品生产。与当前全球制造业普遍采用的大规模订单生产方式不同，智能制造使个性化产品的大规模定制成为可能，且这种方式即将成为现实。例如，大众汽车已经制定了一项全新的生产战略――模块化横向矩阵，通过标准化部件参数，最终达到通过一条生产线生产出市场所需的任何款型汽车的目的。
智能制造促进全球供应链管理创新。智能制造将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个生产过程，使得企业能够在全球范围配置和优化资源。新一代互联网技术将催生虚拟产业集群，促使全球供应链管理向网络化和虚拟化转变。3D打印（堆积制造）的广泛应用可以使消费者通过互联网将其所需要的产品就地“打印”出来，由此可以预计，传统的大型生产厂商将面临数以万计的小型社区生产者的挑战。
智能制造引领制造业服务化转型。智能制造贯穿产品制造的全过程，消费者不仅能够获得个性化的定制产品，还可以从产品设计阶段就参与其中，监督和指挥加工制造、销售物流环节，实现随时参与和决策自由配置各个功能组件。相应地，制造企业也可以在线生产所需要的各种制造服务，实现生产要素的优化配置。在这种情况下，智能制造生产商不仅提品或“产品+附加服务”，而且提供一揽子的“产品服务包”，角色由产品提供者转变为服务提供者。
智能制造加速制造企业成本再造。智能制造使得生产工艺和供应链管理更具有效率，能源消耗程度明显降低，通过系统的自我纠正还能够降低产品的不合格率，产品从设计到投入市场的周期也将缩短，快捷化、服务化的产品为企业创造更多的市场价值，这些都使制造企业的成本投入结构发生明显变化。
主要发达国家智能制造发展概况
国际金融危机之后，为了刺激本国经济增长，重新塑造在实体经济领域的竞争力，许多发达国家都实施了一系列国家战略，例如美国的“先进制造业伙伴计划”、德国的“工业4.0”计划、日本的“再兴战略”、韩国的“新增长动力战略”、法国的“新工业法国”等。尽管这些战略或计划各有侧重点，但都包括：对新兴产业的补贴和扶持；对前沿技术（未来技术）研发的扶持；对中小企业的扶持；对竞争环境的优化；对新产品市场的培育；对人才培育的改革，等等。此外，通过发展智能制造适应新的要素和市场环境也是这些战略或计划的重要内容。
美国：以智能制造弥补劳动力成本劣势。本轮金融危机以来，美国为重振本国制造业，密集出台了多项政策文件，对未来的制造业发展进行了重新规划，体现了美国抢占新一轮技术革命领导权，通过发展智能制造重塑国家竞争优势的战略意图。
智能制造能够在一定程度上弥补美国劳动力成本高的比较劣势，从而促进高端制造业的回归。2009年以来，美国先后了《重振美国制造业框架》、《制造业促进法案》和《先进制造业伙伴计划》，明确要降低制造业成本，促进就业，实现美国能源独立，并把美国打造为企业总部基地。而要实现这一目标，就必须以智能制造改造传统制造业，并大力发展智能电网、清洁能源、先进汽车、航空和太空技术、生物和纳米技术、新一代机器人、先进材料等新兴领域。美国发展制造业的最大约束是高劳动力成本，通过发展智能制造，能够大幅减少制造业的用工需求，使制造业劳动力成本支出维持在一个合理的比例内，从而使得美国的科技优势能够在本国转化为产业优势。
下一代机器人是实现智能制造的关键。美国在《重振美国制造业框架》中明确提出要发展先进机器人技术，在《先进制造业伙伴计划》中也提出要推出一项耗资7000万美元的下一代机器人研究计划。2011年6月奥巴马总统宣布启动国家机器人技术计划，并于2013年制定了《从互联网到机器人――美国机器人路线图》，从战略意义、研究路线图、重点发展领域等方面分析了美国制造机器人、医疗保健机器人、服务机器人、空间机器人、国防机器人的发展路线图，推动机器人技术在各领域的广泛应用，加强美国在机器人技术方面的领先地位。可见，下一代机器人是美国在智能制造产业布局的重点领域，工业机器人的普及和升级对缓解美国高劳动力成本的发展约束也起到积极作用。
德国：工业4.0构建智能生产系统。国际金融危机之后，德国经济在2010年率先欧洲其他发达国家回升，其制造业出口贡献了国家经济增长的2/3，是德国经济恢复的重要力量。德国始终重视制造业发展，并且专注于工业科技产品的创新和对复杂工业过程的管理。2010年，德国《高技术战略2020》，着眼于未来科技和全球竞争，并将工业4.0战略作为十大未来项目之一。2013年，德国联邦教研部与联邦经济技术部联手正式了《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》，并得到了德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的响应和推动，从而上升为国家级战略。
智能工厂成为发展方向。在工业4.0阶段，新型的智能工厂基于信息物理系统并借助社交网络，可实现自然的人机互动，这将重塑传统制造工厂模式下人与生产设备之间操控与被动反应的机械关系。为达此目的，需要在制造装备、原材料、零部件及生产设施上广泛植入智能终端，借助物联网不仅可实现终端之间的实时互动，自动信息交换，自动触发行动，而且可实施独立控制，对生产进行个性化管理。人还可以通过远程控制系统，对生产系统加以调控，可使从业人员的工作与家庭生活之间的关系更为协调。
构建嵌入式制造“智能生产”系统。在构建工业生产的各种要素中，除了传统的土地、劳动、资本、企业家等要素之外，数据将成为一种重要的甚至是影响全局的生产要素。依托于信息物理系统，智能工厂生产出可实时生成数据的“智能产品”，形成大数据系统。大数据经过实时分析与归总后，形成“智能数据”，经过可视化和互动式加工，向智能工厂反馈产品和工艺流程的实时优化方案，从而形成“智能工厂―智能产品―智能数据”闭环，驱动生产系统走向智能化。而这一切的实现，依赖于云技术等互联网基础设施的建设和应用。智能工厂和智能产品构成嵌入式制造系统，该系统的特点是：企业间的业务流程构成横向价值链，企业内部的运营流程构成纵向价值网络，终端到终端技术实现横向和纵向的整合。在智能工厂的基础上，通过物联网和服务联网，将智能交通、智能物流、智能建筑、智能产品和智能电网等相互连接，以新型工业化实现经济社会系统的全面智能化。
英国：重构制造业价值链。2008年的国际金融危机中，曾一度推行去工业化战略的英国实体经济遭受沉重打击，迫使英国政府重新摸索重振制造业的方法。为增强英国制造业对全球的吸引力，英国政府积极推进制造基地建设，面向境外企业进行招商。2011年12月，英国政府提出“先进制造业产业链倡议”，支持范围不仅包括汽车、飞机等传统产业，还包括在全球领先的可再生能源和低碳技术等领域，政府计划投资1.25亿英镑，打造先进制造业产业链，从而带动制造业竞争力的恢复。
随着新科学技术、新产业形态的不断涌现，传统制造模式和全球产业格局都发生深刻的变化，英国政府于2012年1月启动了对未来制造业进行预测的战略研究项目。该项目是定位于2050年英国制造业发展的一项长期战略研究，通过分析制造业面临的问题和挑战，提出英国制造业发展与复苏的政策。2013年10月，英国政府科技办公室报告《未来制造业：一个新时代给英国带来的机遇与挑战》。报告认为制造业并不是传统意义上“制造之后进行销售”，而是“服务+再制造（以生产为中心的价值链）”，并在通信、传感器、发光材料、生物技术、绿色技术、大数据、物联网、机器人、增材制造、移动网络等多个技术领域开展布局，从而形成智能制造的格局。
2014年，英国商业、创新和技能部了《工业战略：政府与工业之间的伙伴关系》，旨在增强英国制造业的竞争性，促使其可持续发展，并减少未来的不确定性。报告分析了当前产业现状，明确了重点扶持领域以及前沿技术，提出通过创新平台，加强创新研发与工业的衔接，并且提出完善技能培训体系，支持高成长性的小企业进行技术创新，激励商业合作创新，建立公平、透明的政府采购体系等多项政策措施，重点支持大数据、高能效计算，卫星以及航天商业化，机器人与自动化，先进制造业等多个重大前沿产业领域。
日本：巩固“机器人”大国地位。早在1990年6月，日本通产省就提出了智能制造研究的十年计划，并联合欧洲共同体委员会、美国商务部协商共同成立IMS（智能制造系统）国际委员会。在随后的10年，日本共投资1500亿日元进行智能制造系统的研究和实验。1992年，日、美、欧三方共同提出研发能使人和智能设备不受生产操作和国界限制的合作系统，并于1994年启动了先进制造国际合作研究项目，其中包括全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制等。日本机器人在制造业工厂迅速普及，汽车制造商都广泛采取智能制造技术，注重自动化、信息化与传统制造业的融合发展，通过计算机软硬件技术将自动化制造系统有机集成起来。
日本是全球工业机器人装机数量最多的国家，其机器人产业也极具竞争力。为适应产业变革的需求和维持其“机器人大国”的地位，2015年1月，日本政府了《机器人新战略》，并提出三大核心目标：一是成为“世界机器人创新基地”，通过增加产、学、官合作，增加用户与厂商的对接机会，诱发创新，同时推进人才培养、下一代技术研发、开展国际标准化等工作，彻底巩固机器人产业的培育能力；二是成为“世界第一的机器人应用国家”，在制造、服务、医疗护理、基础设施、自然灾害应对、工程建设、农业等领域广泛使用机器人，在战略性推进机器人开发与应用的同时，打造应用机器人所需的环境，使机器人随处可见；三是“迈向世界领先的机器人新时代”，随着物联网的发展和数据的高级应用，所有物体都将通过网络互联，日常生活中将产生无数的大数据，因此，未来机器人也将通过互联网交换和存储数据，平台安全以及标准化也会不可或缺。
实施严格技术保密是日本智能制造设计研发的重要特征。为确保核心技术不被泄露和盗版，所有的大中型制造企业一般都设立了相应的智能制造“设计中心”，其主要职能是将研发中心产生的新工艺技术固化在所生产的智能制造装备之中。如日本机器人制造商发那科（FANUC）利用“黑匣子”的形式将控制软件浓缩然后再交付客户，以保证核心机密不被泄露和盗版；日本阿斯莫微电机有限公司的智能制造设计中心统揽了70%左右研发中心的设计图纸进行自行制造；日本天龙工场（YAZAKI）燃气仪表制造公司的所有设备都是工厂遵循“以需定制”的原则，根据客户的实际需求进行自主研发和制造。通过加大对智能装备硬件核心技术和智能软件核心技术的加密和保护，保障了智能制造产品的长期竞争力。
我国推动智能制造的进展、主要瓶颈及对策建议
我国推动智能制造的进展。为适应工业化进入后期阶段的发展特征，应对新科技革命和产业变革的挑战，近年来，我国中央政府、地方政府和企业都制定、实施了一系列促进智能制造和智能制造产业发展的战略、政策和具体措施，以推动智能制造的发展和普及。
中央政府连续出台政策力推智能制造，国家层面智能制造战略框架逐渐清晰完善。2010年10月，国务院《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，明确提出要加大培育和发展高端装备制造产业等七大战略性新兴产业，并将智能制造装备列为高端装备制造产业的重点方向之一。2012年5月，工业和信息化部《高端装备制造业“十二五”发展规划》，指出在智能制造装备领域将重点发展智能仪器仪表与控制系统、关键基础零部件、高档数控机床与基础制造装备、重大智能制造成套装备等四大类产品。2012年4月，科技部《智能制造科技发展“十二五”专项规划》，布局了基础理论与技术研究、智能化装备、制造过程智能化成套技术与装备、智能制造基础技术与部件、系统集成与重大示范应用等五项重点任务。从2011年到2014年连续四年，国家发展和改革委员会同财政部、工业和信息化部共同实施《智能制造装备发展专项》，重点突破以自动控制系统、工业机器人、伺服和执行部件为代表的智能装置，加大对智能制造的金融财税政策支持力度。2015年3月，工业和信息化部启动智能制造试点示范专项行动，并且部署了智能制造综合标准化体系建设。2015年，“中国制造2025”成为国家战略，提出以加快新一代信息技术与制造业融合为主线，以推动智能制造为主攻方向，重塑我国制造业的竞争优势。随着这一系列国家层面的战略、规划、政策的颁布和实施，我国智能制造发展的重点和方向逐渐清晰，支持智能制造发展的政策框架也基本完成。
发达地区率先推动智能制造发展。经过改革开放以来三十余年的高速发展，东部发达地区制造业要素供给发生巨大变化，劳动力、土地、资源、能源约束都相继出现，已经进入必须依靠技术进步和产业变革实现发展的新阶段，对发展具有要素集约效应的智能制造有迫切的要求。在这种情况下，发达地区地方政府在全国率先制定相关发展计划，促进智能制造发展。例如，浙江省2012年开始部署“全面推进机器换人”，提出五年实施5000亿元机器换人项目。广东东莞自2014年起每年支出2亿元财政资金扶持企业“机器换人”，目前大量的机器人已运用到生产线中。在国家和地方政策的扶持下，机器人制造商不断涌现，江苏、上海、广东、河南洛阳等省市纷纷成立了工业机器人产业技术创新联盟。2013年3月，中国机器人产业创新联盟在北京成立，标志着我国机器人等智能制造产业跃升到一个新的发展阶段。
国内领军制造企业加快布局智能制造。2012年，海尔开始谋划建设数字化互联网工厂，探索智能制造的模式创新。目前，海尔已建成两大支撑平台――众创汇用户交互定制平台和海达源模块商资源平台，四大互联工厂――沈阳冰箱、郑州空调、佛山洗衣机和青岛热水器，开启定制化大规模生产模式，很好地契合了工业4.0的智能制造之路。用户通过多种终端登陆交互平台，实时跟踪由定制内容、定制下单、订单下线到订单配送等10个关节性节点构成的生产全过程。从此，用户不再是产品的被动接受者，而是产品的设计创造者。在生产制造的另一端，零部件供应商纷纷升级为模块商，直接对接用户需求，与用户共同参与产品设计，提升产品增值空间。海尔互联工厂颠覆了传统家电业的制造模式，在全球范围内实现行业引领。在汽车生产领域，奇瑞专门成立了机器人公司，并于2012年宣布将自己研发的200台机器人投入应用，将在3年内打造初具规模的工业机器人产业化基地。在通讯设备领域，中兴、华为都开启了智能制造，中兴位于西安的智能手机生产基地建设了25条全自动生产线，在多数环节实现全自动化生产。
我国智能制造发展面临的主要瓶颈。我国工业化起步晚，技术积累相对落后，先进技术的产业化能力也与发达国家存在显著差距，致使国产智能制造产品和系统的发展同时面临技术和市场的瓶颈。
关键零部件受制于人，导致国产智能制造装备价格倒挂，缺乏竞争力。以智能制造最核心的装备――工业机器人为例，目前我国精密减速机、控制器、伺服系统以及高性能驱动器等机器人核心零部件大部分依赖进口，而这些零部件占到整体生产成本70%以上。其中，精密减速器75%的份额被日本垄断，国内高价购买占到生产成本的45%，而在日本仅为25%，我国采购核心零部件的成本就已经高于国外同款机器人的整体售价，在高端机器人市场上根本无法与国外品牌竞争。绝大多数国内机械零部件企业都只能生产低端产品，不能够满足高端智能装备产业发展的要求，而这些产业的升级远比组装装配环节的制造业要困难得多，需要的时间也更漫长。短期内，我国智能制造装备产业的发展仍然需要采购国外零部件，但必须降低进口部件采购成本，实现采购渠道的稳定和多元化。
软件系统发展滞后造成智能化水平难以提高。相对于硬件方面的技术差距，软件技术水平与发达国家的差距更显著。长期以来，我国重硬件制造、轻软件开发的思维十分普遍，智能制造装备生产企业的软件技术积累严重不足。近年来，虽然制造企业和软件企业的系统集成能力有所增强，但鲜有企业和科研机构进行智能制造基础软件系统的开发，国产数控机床、机器人等高端产品还大量使用国外软件系统，国内软件企业的研发也主要针对消费产品市场。在跨国公司布局智能制造装备模块化生产和操作系统研发时，我国的智能制造装备产业将面临基础操作系统缺失的风险。
跨国公司垄断势力挤压国内企业发展空间。当前，全球智能制造产业的垄断势力已基本形成，对后发国家智能制造产业发展形成了掣肘作用。虽然我国成为全球最大的智能制造装备的需求市场，但70%以上的市场份额被ABB、FANUC、YASKAWA等几家国际巨头所占据，高端市场的90%依赖进口，国内还没有一家具有全球影响力的智能制造企业。近年来，随着我国工业机器人等智能装备市场的增长提速，跨国公司加快了在国内的战略布局，以合资或独资形式在我国经济发达地区建设工厂，虽然对带动我国智能制造产业的发展和技术进步起到一定的作用，但同时也进一步挤压国内自主品牌企业的市场空间。
促进我国智能制造发展的对策建议。新科技革命为我国发展智能制造及相关产业带来重大机遇，我国应把握“机会窗口期”，积极总结和借鉴国外先进经验，以智能制造为突破口，推动我国产业技术升级，实现制造业竞争优势由传统要素优势向技术优势的转型。
将基础系统软件的开发和标准的制定纳入到顶层设计中。未来智能制造的发展将围绕软件系统展开，例如，德国智能工厂建设就基于信息物理系统，GE、西门子等都由传统制造向服务化转型，为用户提供一整套的系统解决方案。作为互联网企业的谷歌将研发目标瞄准机器人的操作系统和标准建设。我国之所以要从国外进口高端装备和成套生产线，一个重要原因就是缺乏自主工艺数据库和专家系统，这是我国发展智能制造产业的短板。因此，必须重视基础软件系统和标准的制定工作，形成自主的智能制造产业制高点，避免在硬件制造中再次受制于国外操作系统。
加强关键核心技术攻关，打造国产机器人自主品牌。我国的机器人产业起步较晚，由于发展阶段、条件和目标不同，机器人产业很难也不能再走传统“市场换技术”的老路。将来应大力推动核心关键技术的攻关项目，加强对技术研发成果的知识产权保护工作。同时，培育具有国际影响力的机器人骨干企业，发展一批创新力强的中小型企业，提升国产自主品牌的国际竞争力。
大力培养技能工人，注重利用全球人才资源。从美国的《重振美国制造业框架》到《先进制造业伙伴计划》，再到《先进制造业国家战略计划》，都把提高劳动者素质作为重要的政策内容，通过对工人进行培训提高其劳动技能，以适应先进技术发展的需要。我国也要大力发展满足智能制造要求的职业技能教育和培训，以不断适应制造业变革所需要的技能要求，同时还要吸引全球制造业人才，尤其是高层次人才，利用全球人才资源发展中国智能制造。
完善落实相关配套政策，大力鼓励技术创新。美日欧等发达国家的先进制造业都获得了政府的大力扶持，财政资金也大量向研发创新倾斜。例如，日本在2006～2010年间为了攻克关键的服务机器人技术每年投入1000万美元，美国联邦政府当前对每个制造业创新研究资助7000万美元至1.2亿美元。为扶持智能制造产业的发展，我国也应从多个方面完善落实相关配套政策：加大财政和税收方面的扶持力度，建立智能机器人研发风险准备金，激发制造业企业创新活力；加大对国产智能制造装备的政府采购，给予这个幼稚产业一定的保护期；在部分地区、部分行业开展智能制造试点示范，探索新模式、新方法，并逐步推广普及。
参考文献
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[日]冈崎哲二：《质疑产业政策――培育新产业，成世界潮流》，《日本经济新闻》，2013年4月1日。
贾根良：《第三次工业革命与新型工业化道路的新思维――来自演化经济学和经济史的视角》，《中国人民大学学报》，2013年第2期。
左世全：《第三次工业革命背景下我国制造业的战略转型》，《机械管理开发》，2013年第6期。
篇7
关键词：机电一体化；智能控制；应用；研究
中图分类号：F407文献标识码： A
(一)、关于机电一体化的概述
1、机电一体化的含义
所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、接口技术、机械技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多只技术进行有机地结合，并综合应用到实际生产生活中去的一项综合性的技术。
机电一体化的基本内容与组成要素及原则机电一体化的基本内容包括以下几项内容：一是计算机与信息技术；二是机械技术；三是自动控制技术；四是系统技术；五是传感检测技术。机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是动力组成要素；三是运动组成要素；四是感知组成要素；五是职能组成要素。机电一体化的四大原则包括：一是运动传递；二是能量转换；三是结构耦合；四是信息控制。
（二）、关于智能控制
1、智能控制的含义
“智能控制”指的是在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。控制理论发展至今已有100多年的历史，经历了“经典控制理论”和“现代控制理论”的发展阶段，现在已进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶段。“机电一体化”是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一个新概念，是精密机械技术、微电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形势。它是机械技术、微电子技术及信息技术相互交叉、融合的产物。
2、智能控制系统的特点
智能控制常具有以下一种或几种基本特点：
（1）分层递阶的组织结构：智能控制系统的组织结构体现了“智能递增，精度递减”的原理。其协调层次越高，所体现的智能也越高。
（2）多模态控制：智能控制系统常采用具有开、闭环控制结合，定性决策与定量控制结合，数学模型和非数学广义模型结合的多态控制。
（3）自学习能力：一个系统如果能对一个过程或其环境的未知特征所固有的信息进行学习，并将得到的经验用于进一步的估计、分类、决策或控制，从而使系统的性能得到改善，那么就称该系统为学习控制系统。学习控制系统是智能控制系统的一种，智能控制系统的学习功能可能有低有高，低层次的学习功能主要包括对控制对象参数的学习，高层次的学习功能则包括知识的更新和遗忘。
（4）自适应能力：智能控制系统中的智能行为实质上是一种从输入到输出之间的映射关系，它可看成是不依赖模型的自适应估计。因此它具有很好的适应性能。当系统的输入不是已经学习过的例子时，由于系统具有插补功能，从而可给出合适的输出，甚至当系统中
3、智能控制系统类别形式
智能控制系统具有一定的智能行为，它是用来解决工程上难以用数学方法精确描述的、复杂的、随机的、模糊的、柔性的控制问题。这些问题的特点是非线性的，用普通的控制方法难以实现。当前采取的智能控制系统如下所述：
（1）分级控制系统
分级控制系统又称为分级阶梯控制系统，是由美国普渡大学提出的控制理论。它的理论是在自适应控制和自组织控制的基础上提出的理论。它主要由三个控制级组成，由高到低分为组织级、协调级、执行级。具体情况如下：
a．组织级：通过人机接口和用户进行交互，执行最高决策的控制功能，监视并指导协调级和执行级的行为。
b．协调级：该级分为控制管理分层和控制监督分层。
c．执行级：执行确定的动作，完成组织级分配的任务。
（2）学习控制系统
学习控制系统是通过对内部结构进行判别、认知、调整后，利用对信号循环输入和数据处理来保证良好的运行效果。它是一个能在其运行过程中逐步获得受控过程及环境的非预知信息，积累控制经验，并在一定的评价标准下进行估值、分类、决策和不断改善的自动控制系统。
（3）专家控制系统
专家控制系统是将人的经验、知识、技能融合进计算机的一种形式。在这个系统中，计算机数据库含有摸个领域专家水平的知识与经验，并且具有可以利用这些知识与经验解决该领域的高水平难题的特点，
（4）神经网络系统
神经网络是指由大量与生物神经系统的神经细胞相类似的人工神经元互联而组成的网络，或由大量象生物神经元的处理单元并联互联而成。智能网络结构形式主要运用了神经细胞、人工神经元模式。智能控制与模仿真人是神经网络的主要功能
（三）、智能控制发展的趋势
智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应，其在机电一体化方面的广泛应用是当前智能控制的一大发展趋势。模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络是应用在机电一体化系统中的最常见的四种技术，它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。
（四）、智能控制在机电一体化系统中的应用
1、智能控制在机械制造过程中的应用
机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技术利用神经网络及模糊系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数。在此过程中利用神经网络技术中的并行处理与学习功能将一些残缺不全的信息进行有效处理，利用模糊系统所特有的模糊关系与模糊集合等特征，可以将一些模糊的信息集合到闭环控制中的外环决策机构来选取相应的控制动作。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。
2、智能控制在数控领域中的应用
随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能，从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标，运用智能控制技术可以实现这些目标。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议；利用模糊系统技术可以将数控机械的加工过程进行优化，对一些模糊的参数进行调节，从而更加清晰地发现数控机械出现的故障，并找出相应的解决措施。
3、智能控制在机器人领域中的应用
机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的智能控制；二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制；四是通过模糊系统及专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。
4、智能控制在建筑工程中的应用
智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制；二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。
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【关键词】 柔性制造技术，FMS，计算机辅助技术
随着社会的进步和生活水平的提高，社会对产品多样化，低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量，更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。90年代后，由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展，制造业自动化进入一个崭新的时代，技术日臻成熟。柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。
1、基本概念
1.1、柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰（如机器出现故障）情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的，传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高，由于设备是固定的，所以设备利用率也很高，单件产品的成本低。但价格相当昂贵，且只能加工一个或几个相类似的零件，难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内，生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。
柔性主要包括：
1）机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
2）工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
3）产品柔性 一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
4）维护柔性 采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。
5）生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。
1.2、柔性制造的分类
柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群，我们认为凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量（包括单件产品）的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为：
1）柔性制造系统（FMS）
关于柔性制造系统的定义很多，权威性的定义有：美国国家标准局把FMS定义为：“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统，柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。国际生产工程研究协会指出”柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。“而我国国家军用标准则定义为”柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。“简单地说，FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床（加工中心与车削中心等），由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS，日本从1991年开始实施的”智能制造系统“（IMS）国际性开发项目，属于第二代FMS；而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。
2）柔性制造单元（FMC）
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年，FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。
3）柔性制造线（FML）
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统（DCS）为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。
2、柔性制造所采用的关键技术
2.1、计算机辅助设计
CAD技术引入专家系统，使之具有智能化。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.2、模糊控制技术
模糊数学的实际是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自动功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经的自学引起人们极大的关注。
2.3、人工智能技术及专家系统
迄今，柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专业知识和推理规则进行推理，求解各类问题（如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等）。由于专家系统能简便地将各种事实及与通过经验获得的知识相结合，因此为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能（包括专家系统）技术必将在柔性制造业（尤其智能型）中起着日趋重要的关键性的作用。智能制造技术（IMT）旨在将人工智能融入制造过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程，系统能自动监测其运行状态。在受到外界或内部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作状态，具备自组织能力。
2.4、人工神经网络技术
人工神经网络（ANN）是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法，故也是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络将并列于专家系统和模糊控制系统，成为自动化系统中的一个组成部分。
3、FMT的发展趋势
3.1、发展FMT的支撑条件
1）技术培训。应用FMT的用户需要建立一支自己的自动化领域专家和专业技术人员队伍，因而，对有关人员进行技术培训极为重要。
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智能制造亮点纷呈
纺织装备向着数字化、网络化、智能化的方向发展，智能制造是先进制造技术、信息技术和智能技术在装备上的集中体现，2014年在这一领域亮点纷呈。
棉纺行业中纺纱是重要的工序。陕西华燕公司研制出新型涡流纺纱机，配备智能化控制系统，具有实时采集、统计分析、远程监控、质量在线监测等功能，可以在线控制纱线张力，自动接头，自动落纱，自动清洁。该产品打破了国外公司对涡流纺纱机技术的垄断，提高了国产化设备的自动化水平。
针织行业中电脑经编装备近年来发展很快，但是速度一直低于机械装备。江南大学开发了具有高动态响应的经编集成控制系统，突破了控制系统的技术瓶颈，实现了梳节高速横移、电子送经、大容量动态花型数据的高速传输，并具有质量在线监测功能。
服装信息化取得新进展
服装行业企业数最多，直接面向消费市场。近年来适应市场的变化，扭转了“服装制造技术含量低”的误解，信息化取得一系列新进展。
红领集团的MTM运营支撑平台应用于男西装个性化定制，已经运行多年，取得喜人的效果。平台运用工业化手段制造个性化产品，将传统服装企业的效益提高2倍以上，经过升级改造，2014年8月正式上线运营，并开拓了大量国际业务，而在其后台则有功能强大的信息化制造系统支撑。
上海嘉纳公司开发了服装三维测体试穿系统，包括三维测量及人体数据处理、三维服装设计系统、三维虚拟试衣平台和虚拟服装走秀系统，可以使用移动智能终端，并已作为产品应用到多家服装企业和相关院校。
电子商务激发新活力
2014年纺织品服装电子商务异常活跃，成为最具活力的商业渠道，对消费市场的拉动作用不可低估。上半年服装家纺网络零售总额为2770亿元，占全国各类商品网络零售总额的25%，同比增长39.2%，增速较上年同期加快6.4%，远远高于传统渠道10.4%的增速。
随着网上购物的兴起，服装个性化定制业务也逐步走向实际应用。无锡吉姆兄弟公司建立了衬衫定制的移动网络平台，客户通过智能手机选择衬衫款式、面料、颜色等，并上传本人正面和侧面的两张照片，便可在两天内收到适合自己尺寸的衬衫。
管理信息化提升新水平
管理信息化系统经过多年的应用，逐步向综合集成方向发展，并延伸到设计、工艺和生产环节，更加具有行业特点。
湖南忘不了公司开发了包括服装设计、工艺数据库、生产管理的信息化管理系统，建立了自动化的生产流水线，还包括了数字化工艺培训系统，较为全面地覆盖了企业设计、生产和经营业务，从整体上提高了企业现代化管理水平。
山东岱银集团针对其主要产品竹节纱研制了专用CAD/CAM系统、竹节纱参数检测仪器和工艺参数管理软件，建立了工艺参数在线监测平台，实现了竹节纱的设计、生产与质量检测的自动化，提高了产品质量，取得了明显的经济效益。
2015：持续健康发展面临新挑战
2015年是“十二五”规划的最后一年，“十三五”规划即将，纺织工业相关规划的前期研究工作已经在紧锣密鼓地开展，纺织信息化技术的应用与推广是重点任务之一，包括数字化设计、智能制造、电子商务和物流信息化、互联网与工业融合等主要领域。为此，未来必须大力推动大数据、智能制造、云计算、物联网、移动互联等新一代信息技术在纺织信息化进程中发挥引领作用。
大数据 纺织企业多年来对业务数据实现计算机管理的同时，积累了大量各种类型的多种来源的数据信息，产生了即时分析海量信息并产生价值的迫切需求。未来几年，纺织骨干企业要在工业生产经营过程中应用大数据技术，比如电子商务的精准营销、服装的大规模定制，提升生产制造、供应链管理、产品营销及服务等环节的决策水平和经营效率。
智能制造 这是今后纺织装备的重要发展方向，未来几年将开发以人机智能交互为特征、面向各道纺织工序的智能制造技术，一方面努力提高单机自动化、智能化水平，形成网络化的坚实基础;另一方面推进纺纱、织造、印染、服装生产制造设备联网和在线监测，形成智能化生产线，并在此基础上不断积累和完善相应的知识库和专家系统。
云计算 在云计算技术日益成熟，应用日益广泛的情况下，开发商将大量利用云服务平台为广大客户提供资源优化共享、使用安全可靠的服务，提高信息化服务的水平，从而使云计算模式不仅可以成为软件服务业新的增长点，而且还在制造业服务化转型过程中发挥重要作用。
物联网 作为智能制造和大数据的基础，物联网已经逐步渗透到纺织服装业的各个领域，尤其是在纺织生产在线监测系统中得到广泛应用，可以实时提供各种类型的数据，包括对生产线各个环节的准确跟踪、仓储和物流系统的及时监测、产品质量和安全性的追溯等。RFID也将应用于多种智能设备，如粗细联输送系统、服装吊挂系统以及企业信息化管理系统等。
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北京机械工业自动化研究所是以推广和发展制造业综合自动化技术及智能制造技术为目标的多专业综合性高新技术研究所，致力于工业智能化单元、系统集成及其相关配套技术的开发和应用。主要研究领域有：制造业信息化ERP、企业计算机综合应用软件，包括计算机辅助企业管理系统（MIS）、计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）；自动控制与应用工程，包括系统与集成、网络与通讯、制造过程控制与管理、柔性制造系统、车间级物流系统、自动化立体仓库、物流技术和自动检测；工业机器人与人工智能应用工程；机电一体化非标设备的研制和应用工程。
记者：北自所成功实施了很多制造业物流项目。以你们的经验，制造企业在什么情况下会考虑做物流系统的优化或改善？
匡永江：对于制造企业来说，制造是主业，物流是辅的工作，它的作用是助生产一臂之力。因此，很多制造企业都是在生产技术改造的过程中，“发现”了物流升级优化的需求。以我们曾经实施过的一个项目――某大型板材加工企业生产物流系统为例：该公司由于引进了先进的自动化生产设备，机床能够24小时不间断无人生产，但是原有的生产物流系统不是全自动系统，无法匹配高效的自动化生产，制约了生产效率的提高。我们的解决方案是配合生产需要，在生产车间设立自动仓库系统，与自动化的生产机床对接实现按需自动上下料和信息管理。这样就满足了该公司24小时不间断无人生产的需求，使生产效率大幅提高。
除了被动地改善物流外，制造企业，尤其是一些行业龙头企业，在新建工厂时往往倾向最先进的生产系统，包括物流系统，以保持和扩大自己的竞争优势。例如我们的一个客户，是一家知名的家具生产企业，致力于打造全球知名的品牌。他们在国内外、行业内外调研了好几年，最后下决心建设一个全新的、先进的智能工厂。新工厂具有鲜明的“智能制造，按需生产”的特点：生产从客户需求开始人手，根据客户的房型设计产品，然后客户可以按照房型选择该公司的成熟产品模块，并形成最终方案，工厂定制生产家具。而且整个生产过程实现了不许动、不落地、不返修高效生产。我们给该公司做的生产物流系统规划和建设，具体包括WMS、WCS、智能堆垛机、AGV、RGV、全自动输送线、货架等等。
总结来讲，制造业物流就是把各个生产环节串联起来，物流系统与生产线、生产节拍紧密配合，各种先进的物流装备都是这个综合性大系统的重要组成部分，在先进的信息管理系统的统一指挥下实现高效生产。只有物流合理顺畅，才能提升整个工厂的运作效率和管理水平。如果物流不顺畅，就会影响生产。
记者：制造企业物流系统改善项目的难点是什么？需要注意的关键点有哪些？
匡永江：相比较其他行业的物流建设，制造业物流建设更加复杂，因为制造业包含很多不同的子行业，而且各具特点。这也造成了不同的制造业物流系统都有一些自己的独特性。
从制造方式来分，制造业可分为流程制造业和离散制造业。流程制造业的典型行业如化工业，这种制造的特点是生产与物流融为一体，连续生产必然要求物料配送是连续进行。而且这个行业一般都是高度自动化生产，在生产车间建设规划时，需对生产和物料配送规划得十分充分、到位。因此，这类制造业的物流反而是成熟、清晰的，并没有太大的实施难度。
对于离散制造业，还可细分为产品生产量大的制造业和产品生产量小的制造业。生产量大的典型代表如汽车制造行业、家电制造行业。这些行业由于长期的发展，已经形成成熟的生产模式、物流组织模式，是自动化程度较高的流水线生产。因此，这些行业的物流体系也有了很多成熟的、可借鉴的模式。而对于一些单品产量很少的制造行业，如重型机械加工，这种行业的流程、工艺都十分复杂，而且很多大型或超大型装备的制造还涉及国家的经济安全和军事安全等因素，技术领先的国家往往封锁技术的外泄，因此我们也很难有借鉴、模仿的机会。这都造成这类型制造业物流规划和实施的难度很大，很多时候需要专门立项研究。
制造业物流从制造生产的流程上来分，还可分为生产（线边）物流和通用物流两大部分。制造企业的通用物流建设，也就是建设用于存储原材料、辅料、成品的仓库，和其他行业的仓库建设大同小异，因此也是比较容易规划和实施的。
比较难的部分是生产（线边）物流的规划和实施。不管是全新工厂的生产物流系统建设，还是改造项目的物流优化和改善，都和生产工艺紧密结合，首先要做好工艺分析，按照生产流程先规划设计物流动线，再考虑生产设备布局，采用正确的步骤是非常重要的。但是多数国内制造企业对物流并不了解，因此往往先建工厂，购进设备，再考虑物流。这就造成物流系统建设面临很多限制条件，难以做到最优。这是很令人遗憾的。
记者：您认为造成我国制造企业生产物流系统建设存在问题的主要原因有哪些？如何破解？北自所的优势在哪里？
匡永江：由于我国原有体制的原因，制造企业在建设项目的时候，都是要找各自行业的设计院去做上厂的设计规划。对于这些设计院来说，设计规划的重点不是物流，他们首先会去考虑厂房（土建）和生产工艺等，由于缺少规划意识，物流规划也是他们的弱项。我国长期以来制造业物流水平比较低，和这方面有一定关系。现在各个设计院对物流规划设计的重视程度也在不断提高，而且随着项目的增多也取得了很多经验。但是已经建成的工厂由于企业经营或者市场情况发生了变化，很多都需要进行物流升级优化。
因此我最近就在考虑，北自所能否与设计院强强联合，把物流规划设计纳入设计院的业务范畴，共同提高制造企业物流系统设计建设的能力。其实在国际上，物流规划设计通常由专业的物流咨询公司完成。但是我认为，设计院相比咨询公司的优势是有设计能力，能把概念细化和落地。如果我们能够实现优势互补，就更能满足客户的需求，我们就更有竞争力。
其实在制造业物流领域，北自所还是有一定优势的。首先，我们有深厚的底蕴。北自所创建于1954年，是原机械工业部直属的综合性科研机构，是国内最早从事自动化物流系统集成和自动化立体库建设的单位，国家科技部指定的全国推广应用物流仓储技术依托单位。其次，由于制造业物流与生产工艺、流程管理等密切相关，因此综合能力很重要，而北自所在这方面有优势。我们致力于制造领域自动化、信息化、智能化技术的创新、研究、开发和应用，为客户提供包括开发、设计、制造、安装及服务的整体解决方案。北自所拥有ERP、MES、物流、装配线等一系列项目实施的能力。这就是我们的综合优势。
记者：请您结合典型案例分析一下北自所是如何帮助制造企业优化物流系统的。
匡永江：我们通过对一些行业生产工艺的透彻研究和分析，研发出适合该领域生产特点的物流自动化系统，构建了全新的物流运作模式，大幅提高了企业的生产效率。
我们有很多成功的制造业物流案例。如我们为纺织行业开发的“全自动落丝系统”，由自动落丝机、辅助运转设备、机器人、设备运行调度和信息管理子系统组成，采用了激光定位技术、激光安全防护技术、现场总线技术、无线以太网络技术、计算机信息技术和设备调度优化算法。该系统的主要功能为：自动落丝机与卷绕机自动对接后完成自动落丝，并将丝饼暂存于车体中心棒上，丝饼随自动落丝机运行送往平衡间，并转运到辅助运转设备上，再由机器人直接抓取并放置在丝车空挂架上。该系统以机械化设备完全替代人工实现落丝、装车和转运自动化作业，能够满足同时多品种生产按单一品种装车的需求，并自动完成丝饼产品信息的跟踪及标签打印。这套系统符合制造业“机器换人”的发展方向，为纺织企业减少劳动力人数，降低生产成本，提高产品质量，带动了企业的技术进步，提高了企业的国际竞争力。该系统达到国际先进水平，获得多项国家专利，成功入选2015年度中国十大纺织科学新闻。
记者：制造企业实施物流系统改善项目能收获哪些益处？
匡永江：从以上案例可以看出，一个成功的物流优化实施项目，给制造企业带来的变化是巨大的，不仅体现在直接的经济效益上，还能改善企业的现场环境，提升企业形象，甚至解决很多管理上的难题。例如我们实施过的另一个案例，某电气开关生产企业，之前的物料配送和管理模式粗放，物料管理部门使用叉车为生产部门配送生产备件，配送时间和配送数量都不能做到精准。这使得两个部门经常为零部件账物不符而发生矛盾。该企业实施了物流优化项目，用AGV配合生产节拍实现物料的精准配送，不仅以上问题迎刃而解，还带来很多附加效益。首先，物流运作模式改变了，AGV配送物料取代了叉车作业，减少了人力，也更加安全可靠。其次，原先叉车送料单批次数量巨大，大量用不完的零件堆到生产线边，管理混乱，现在是需要多少送多少，生产线边更干净，物料管理不混乱。还有，按照生产计划把必要的零部件送过去，不用的储存在库里，物料账目清楚，而且账目与货物存放位置对应上了，可以清楚掌握物料消耗情况，减少重复采购造成的物料积压和仓位占用，也减少了资金占用。
