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智能制造技術總結范文1

1智能機床定義

結合機床、國內外的研究情況以及自身在智能機床方面的研究成果，給出狹義和廣義的智能機床定義如下。狹義智能機床的定義：對其加工制造過程能夠智能輔助決策、自動感知、智能監測、智能調節和智能維護的機床，從而支持加工制造過程的高效、優質和低耗的多目標優化運行。廣義智能機床的定義：以人為中心、機器協助，通過自動感知、智能決策以及智能執行方式，將固體材料，經由一動力源推動，以物理的、化學的或其他方法作成形加工的機械，及其以一定方式各類智能功能組合支持所在制造系統高效、優質和低碳等多目標優化運行的加工機械。狹義智能機床定義強調的是單機所具有智能功能和對加工過程多目標優化的支持性，而廣義智能機床定義強調的是在以人為中心、人機協調的宗旨下，機床以及一定方式組合的加工設備或生產線所具有智能功能和對制造系統多目標優化運行的支持性。

2智能技術特征

(1)人計機的協同性。人在生產活動中是非常活躍的和具有巨大靈活性的因素，智能機床研究開發和應用中應以人為中心，人、計算機和機械以及各類軟件系統共處在一個系統中，互相獨立，發揮著各自特長，取長補短，協同工作從而使整個系統達到最佳效益。(2)整體與局部的協調性。一方面，智能機床的各智能功能部件、數控系統、各類執行機構以及各類控制軟件從局部上相互配合，協調完成各類工作，實現智能機床上的局部協調；另一方面，在局部協調的基礎上，人和機床裝備(包括軟件和硬件)在路甬祥等提出的包括人的頭腦(智慧、經驗和技能等)、智能計算機系統的知識庫和一般數據庫等構成信息庫[57]支撐下，實現智能機床整體上的協調。(3)智能的恰當性與無止性。一方面，由于技術的限制以及人們對機床智能化水平的要求和認識的不同，機床本身的智能化水平的高低是不同，機床在特定時期以及特定應用領域其智能化水平是一定的，只要能恰當的滿足用戶的需要就認為是智能機床；另一方面，隨著技術的發展和人們對機床智能化的要求和認識的不斷提高，從智能機床的發展的角度來看，其智能化水平是無止盡提高的。(4)自學習及其能力持續提高性。現實的生產加工過程千差萬別，智能機床的智能體現的重要方面之一是在不確定環境下，通過分析已有的案例和人腦的智慧的形式化表達，自學習相關控制和決策算法，并在實際工作中不斷提升這種能力。(5)自治與集中的統一性。一方面，根據加工任務以及自身具有集自主檢測、智能診斷、自我優化加工行為、智能監控為一體的執行能力，智能機床可獨立完成加工任務，出現故障時可自我修復，同時不斷總結和分析發生在自身上的各種事件和經驗教訓，不斷提高自身的智能化水平；另一方面，為滿足服務性制造的需要和更好地提高機床的智能化水平，智能機床應具有能集中管控的能力，以使機床不僅能通過自學提高智能化水平，通過共享方式還能運用同類機床所獲取到的經過提煉的知識來提高自己，同時，通過遠程的監控和維護維修提供其利用率。(6)結構的開放性和可擴展性。技術是不斷發展的，客戶的要求是不斷變化的，機床的智能也是無止境。為滿足客戶的需要和適應技術的發展，設計開發的智能機床在結構上應該是開放的，其各類接口系統(包括軟硬件)應是對各供應商是開放的，同時，隨時可根據新的需要，配置各種功能部件和軟件。(7)制造和加工的綠色性。為滿足低碳制造和可持續發展的需要，對于制造廠家，要求設計制造智能機床時保證其綠色性，同時保證生產出的產品本身是綠色的，對于用戶廠家，應保證其加工使用過程的綠色性。(8)智能的貫穿性。在智能機床設計、制造、使用、再制造和報廢的全生命周期過程中，應充分體現其智能性，實現其智能化的設計、智能化的制造、智能化的加工、智能化的再制造和智能化的報廢。

3智能功能特征

對于不同的類型，智能機床就其功能本身千差萬別，同時如第2.2節中提到的其智能功能應是恰當和無止境的，是在不斷變化的，但從本質來說，其智能功能特征應具有一個中心三類基本功能所能概括的特征。(1)一個中心——以人為中心的人、計、機動態交互功能。在智能機床中，人、計算機與機床(機床機械和電氣部分)之間及時地信息傳遞與反饋、配合和結合是實現超過普通機床制造能力和智力的關鍵，因此，智能機床中的人、計、機動態交互功能是其重要功能特征之一。其動態交互功能應具有支撐三類基本功能完成的作用。在智能機床中，人是一個最不確定的因素，需要采用語音提示、自然語言識別、人工智能、粗糙集和模糊集等理論和技術，建立一個具有超魯棒性[57]以及人、計、機高度耦合和融合的動態交互界面，保證機床高效、優質和低耗的運行。(2)三類基本功能。1)執行智能功能。在加工任務執行時，應具有集自主檢測、智能診斷、自我優化加工行為、遠程智能監控為一體的執行能力，總結和分析智能機床的各種執行智能功能需求。2)準備智能功能。在加工任務準備時，應具有在不確定變化環境中自主規劃工藝參數、編制加工代碼、確定控制邏輯等最佳行為策略能力。3)維護智能功能。在機床維護時，具有自主故障檢測和智能維修維護以及遠程智能維護，同時具有自學習和共享學習的能力，其中故障檢測和維修維護功能見表3，知識智能維護功能見表4。上述功能之間是相互作用，相互支撐的。

結論

智能制造技術總結范文2

隨著我國低成本人力資源難以為繼和科學技術水平的不斷發展，自動化和智能化制造必然要成為現代制造業的重要發展方向，智能模具也必將隨之快速發展。用智能模具生產產品可使產品質量和生產效率進一步提高，更加節材、實現自動化生產和綠色制造。因此，智能模具雖然目前總量還不多，但卻代表著模具技術新的發展方向，在行業產品結構調整和發展方式轉變方面將會起到越來越重要的作用。智能模具發展好了，必然會對促進整個模具行業水平的快速提升起到有力的帶動作用，因而，在行業發展中優先發展智能模具尤為必要。

專家總結了為新興戰略性產業服務的智能化模具：為節能環保產業服務的節能環保型模具。

這類模具主要有為汽車節能減排輕量化服務的模具、通過注塑參數及模內流動狀態等智能控制手段制造的高光無痕及模內裝配裝飾模具、疊層模具和旋轉模具、多色多料注塑模具、多層共擠復合模具、多功能復合高效模具、LED新光源配套模具和高效節能電機矽鋼片沖壓模具等。

為新一代信息技術產業服務的具有傳感等功能的精密、超精密模具。這類模具主要有大規模集成電路引線框架精密多工位級進模、多腔多注射頭引線框架精密橡塑封裝模具、電子元器件和接插件高精密高速多工位級進模、新一代電子元器件高效多列精密多工位級進模和多功能復合高效成形模、新一代電子產品塑料零件智能成形模具、高精密多層導光板模具和物聯網傳感器超精密模具等。

為生物產業服務的醫療器械精密超精密模具。這類模具主要為通過塑料注塑參數及模內流動狀態等智能控制手段制造精密超精密醫療器械注塑模具、生物及醫療產業尖端元件金屬(不銹鋼等)粉末注射模、生物芯片模具等。

為“高端裝備制造產業”服務的智能化模具。這類模具主要有為大型數控成形沖壓設備配套的大型精密沖壓模具、為重型鍛壓設備配套的精密鍛壓模具、為清潔高效鑄造設備配套的大型溫控精密鑄造模具、為非金屬成型設備配套的大型精密塑料模具和高等級子午線輪胎及巨型工程胎模具、為大型數控折彎機和智能折彎機配套的大型精密數控可調試無壓痕折彎模和智能折彎模具、航空航天及國防工業特殊材料成形模具及快速模具、用于航空航天及國防工業的特殊鑄鍛模具和特種有色金屬沖壓模具、動車組齒輪箱模具和超高速(>300公里/小時)精密軸承模具、軍工產品的光學非球面鏡片和特種鏡片成形模具、塑料金屬等材料超薄超精和微特零件的成形模具、為高端制造服務的金屬和非金屬材料快速高效智能成形模具等。

智能制造技術總結范文3

關鍵詞 崗位職業能力 課程體系架構 智能控制技術

0 引言

隨著德國工業4.0技術的問世和《中國制造2025》的目標，越來越多的智能控制技術代替了傳統的過程控制技術，進入到各種過程行業（如化工，制藥、造紙、環保等）中。目前浙江省過程控制行業不斷發展壯大，自動化相關人才需求很大，企業希望得到的專業技術人才不僅僅能擁有自動化相關的專業技能，還要有包括創新能力、邏輯分析能力、良好溝通協調能力的綜合性人才。在現代先進技術和新型人才需求的驅使下，為了更好地適應社會崗位的需求變化，立足地方經濟發展，在市場需求下，必須更新高等職業教育理念，轉變教學思路，對高職自動化類的課程體系進行改革和優化。

本文首先通過企業調研、畢業生走訪及專家指導，歸納出職業方向并分析現代企業所需的崗位技能需求；其次，根據各個崗位群的職業技能需求，改進崗位職業能力；最后，根據改進的崗位職業能力，優化課程體系并構建有效合理的高職工業過程自動化專業課程體系。

1 高職工業過程自動化專業崗位能力分析

1.1 高職工業過程自動化專業崗位分析

為了確定本專業人才的專業定位，對10余家企業、100多名畢業生進行了調研分析。由于就業崗位種類繁多且就業單位數目較大，因此，將工業過程自動化專業相關的職業分為4個職業方向，包括：過程控制方向、智能控制技術方向、儀器儀表檢測與維修方向、自動化產品營銷方向。通過職業方向，給出崗位技能需求。具體的專業定位如表1所示：

從表1可以看到，工業過程自動化專業的高職學生在過程控制類、智能控制、儀器儀表檢測與維修行業有比較廣泛的就業空間。為了提升過程控制行業的智能化水平，越來越多的行業和企業在實際生產過程中利用智能控制技術，來提高產品供應和生產的效率。因此，為了適應先進科技和現代企業發展，對以往適應于傳統生產過程的崗位技能需求進行改進，加入了適合于現代智能控制行業的崗位技能需求。

1.2 高職工業自動化專業職業能力分析

通過對工業過程自動化行業和崗位技能的深入分析，并結合企業專家、高校及科研院所專家、技術骨干、專業教師對高職工業過程自動化專業學生的職業能力培養方案的意見，給出了與工業過程自動化技術專業各崗位相適應的職業能力。如表2所示。首先，根據這4個職業方向細分為4種崗位群：自動化控制系統的安裝調試與維護崗位、智能制造與控制技術崗位、儀表檢測與維護崗位以及自動化設備營銷崗位，再依據不同的崗位群，分別給出對應的崗位職業能力。

2 高職工業過程自動化專業課程體系構建

在專業教學指導委員會專家的指導下，對改進的工業過程自動化技術崗位職業能力進行分析，進而對原有的工業過程自動化技術專業課程體系進行優化和改革，使得新構建的課程體系能適應企業發展的需要。在文獻[1]的課程體系架構上進行改進，新的課程體系架構如圖1所示。

改進后的工業自動化技術專業課程體系架構，不僅保留了原有課程體系架構的優點，也在原有課程體系架構的基礎上有了較大的改進。現將改進后的工業自動化技術專業課程體系架構特點總結如下：

（1）整個課程體系架構由“職業方向”出發，確定對應的“崗位群”，再由“崗位群”生發出對應的崗位能力，包括：基本的素質能力、職業基礎能力以及職業核心能力，最后確立對應的課程體系。基本的素質能力由通識類課程和綜合素質來體現，職業基礎能力由專業基礎課程來實現，職業核心能力由職業理論課程、職業實踐課程和技術服務課程共同完成。把專業競賽和職業資格證書的考核作為職業拓展能力的培養載體。

（2）首次提出以“職業方向”來確定課程設置。高職院校課程設置是以就業為導向的，因此，課程的建立和設置要適應職業的需要和發展。在眾多工業自動化企業崗位中篩選歸類出具有代表性的典型職業方向，一方面利于學生對未來就業崗位有清晰的概念，知道“要做什么”；另一方面，有利于專業教師明確地建立課程體系。因此，通過考察相應行業企業的人才需求以及工業自動化技術專業學生的就業范圍和就業趨勢，制定出了與其相適應的4 個職業方向，分別是：過程控制類、智能制造與控制技術類、儀器儀表檢測與維護類以及技術經濟類。

（3）在原有課程體系的基礎上，加入“智能控制技術”類課程。目前，各大國家紛紛提出制造業國家戰略。面對各國的戰略舉措和全球制造業競爭格局的重大調整，中國也出臺了《中國制造2025》，明確提出將智能制造和控制技術作為兩化深度融合的主攻方向。王曉明在經濟日報《從三個維度認識“智能制造”》中提出，“智能制造”整合了物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術，由集中式控制轉向分散式增強型控制，并通過物聯網與互聯網的融合，實現智能化。可以說，智能制造和控制技術是制造業發展的必然趨勢，也是工業自動化水平的最高體現。現如今，智能控制技術已經在過程行業有了越來越多的應用，比如：離散制造行業的智能倉儲和智能物流系統，工業現場的智能巡檢系統，RFID射頻識別系統。由于智能制造和控制技術需要利用先進的自動控制技術來實現智能化，因此，為了適應現階段行業企業的人才需求，把“智能控制技術”作為工業過程自動化技術專業一個非常重要的職業方向。要將與“智能控制技術”相關的理論知識和實驗實訓加入到課程體系架構中，并特別加入“小型智能工廠”作為“智能控制技術”的實訓基地來強化學生的實踐能力。

智能制造技術總結范文4

［關鍵詞］課程體系建設；職業（行業）標準；智能焊接技術

隨著“中國制造2025”的持續深入推進，以軌道交通、工程機械為典型代表的焊接制造行業機器人焊接比重不斷提升，進而對智能焊接專業人才需求大大增加，因此，探索如何培養高素質技術技能型智能焊接人才非常必要。目前，我國已形成涵蓋大專、本科、研究生等多層次的焊接高等教育體系，如何確立高職智能焊接人才培養規格、課程體系結構，課程教學內容如何與職業（行業）標準相融合，使該類型的人才培養滿足智能焊接制造的需求，支撐行業的轉型升級，其意義重大[1]。本文以智能焊接技術專業為載體，探索了職業標準、行業標準與專業教學標準對接的路徑，形成了職業（行業）標準對接專業課程體系建設的經驗和方法。通過職業標準融入專業課程體系的重構和人才培養方案的修訂，探索人才培養的新模式。同時通過對智能焊接專業技術崗位（群）工作任務及職業能力分析，科學確定專業人才培養目標和人才培養規格，創新職業院校課程標準和職業技能標準對接的課程建設理念，綜合優化專業的課程設置和教學內容，實現學歷教育與技能等級教育的深度融合。研究結果為其他專業（群）課程體系建設和課程及教材的開發提供借鑒。

一、建設目標

通過對專業崗位（群）典型工作任務及職業能力的分析，明確智能焊接技術專業必備的專業知識和核心技能，理清職業標準和行業標準融入課程內容的途徑和方法，開展智能焊接技術專業對接職業（行業）標準的課程體系建設與實踐，探索職業標準、行業標準與專業教學標準對接的路徑，形成職業（行業）標準對接專業課程體系建設的經驗和方法；同時以GB/150等國內標準和ISO15609、EN287、ISO9606、ASME等與焊接領域相關的國際標準等為突破口，重構課程體系基礎技能模塊，理清軌道交通、工程機械等焊接制造行業的智能焊接從業人員應具備的知識、能力和素質，逐步把機器人焊接相關標準GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732等融入機器人焊接高端模塊，形成以崗位為主導、標準為主線的“一高兩基”課程體系和核心課程建設思路。創新職業院校課程標準和職業技能標準對接的課程建設理念，總結課程體系建設的內在規律及建設方法、途徑和實施策略，形成可復制、可推廣的課程體系建設模式，為其他專業（群）課程體系建設與課程開發提供借鑒和參考。

二、建設思路

通過對包括軌道交通、工程機械在內的焊接制造行業的調研，解決專業定位問題；按照GB/T29824（工業機器人用戶編程指令）、GB/T19867.4（激光焊接工藝規程）、CWA1.5（弧焊機器人從業人員資格認證規范）、ISO10218（機器人與機器人裝置）、ISO14732（金屬材料機械化和自動化焊接操作工技能評定）、ISO15609（國際焊接工藝規程及評定）、ISO9606（國際焊工資格認證標準）等國內外標準要求，解決典型工作崗位及其能力要求的問題。基于機器人弧焊操作員、機器人激光焊接操作員等新崗位的人才需求，按照手工焊接技術—焊接工藝技術—機器人焊接技術的技術升級路徑，借鑒工作過程系統化課程開發理論，協同典型企業（中車集團、迪森〈常州〉鍋爐有限公司等），重構“智能焊接高端技術技能課程模塊（一高）、焊接操作基礎技能課程模塊、焊接工藝基礎技能課程模塊（兩基）”的“一高兩基”課程體系。具體為：根據《焊工國家職業技能標準》、TSGZ6002《特種設備焊接操作人員考核細則》、EN287（國際焊工資格考試）標準要求，把以持證項目為教學內容的技能類課程作為專業課程體系的基礎結構（基礎技能課程模塊）[2]，根據ISO15609等標準要求，將焊接工藝編制、產品質量檢驗和現場生產管理作為專業課程體系的工藝結構（焊接工藝基礎技能課程模塊），根據GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732標準要求，以機器人焊接操作、編程、工藝以及質量檢驗作為課程體系的高端結構（智能焊接高端技術技能課程模塊）。校企共同制訂課程標準，重組課程教學內容，重整課程項目，解決教學內容更新以對接產業升級對人才需求升級的問題。根據國內外標準和職業資格要求，將符合軌道交通、工程機械等焊接制造的焊工持證項目作為課程主體內容，以焊接方法為主線，由易到難排序教學內容，解決技能類課程建設問題；按照軌道交通、工程機械等焊接制造標準、工藝流程，設計培養學生工藝評定、工藝編制、質量檢驗和現場生產管理能力的教學項目，解決技術類課程開發問題。校企行合作，按照TSGZ6002、CWA1.5、ISO14732的要求，建設集特種設備焊工培訓考核，機器人弧焊操作員培訓考核，國際焊工培訓考核以及技術服務于一體的智能焊接實訓平臺，產教深度融合，時刻保持教學內容與生產需求對接，解決專業教育與行業需求一致性問題。

三、建設路徑與方法

1.對相關專業課程體系建設及焊接專業對接職業（行業）標準的課程體系建設等方面進行回顧和梳理，分析本研究所需的理論支撐以及在本研究中的具體運用[3]，在此基礎上明確本研究的研究內容、思路和方法。2.從智能焊接專業人才需求現狀和專業（群）的人才培養現狀分析，開展廣泛的職業崗位調研，進行崗位（群）工作任務及職業能力分析，梳理本專業的職業崗位能力，明確智能焊接專業人才必備的專業知識和核心技能，將本專業的職業技能面向培養目標、培養規格等專業人才培養關鍵要素，結合區域經濟發展對職業人才的具體崗位需求，進行綜合梳理和科學定位，以高技術技能人才的育訓并重新理念，將職業（行業）標準貫通，綜合優化專業的課程設置和教學內容，實現學歷教育與技能等級教育的深度融合。3.從智能焊接專業課程體系建設實際出發，理清職業標準和行業標準融入課程內容的路徑和方法，探索職業標準和行業標準與專業教學標準對接的途徑和實施策略，開展課程體系與教學內容建設。以《焊工國家職業技能標準》為基礎，將ISO9606、EN287等國內外標準融入，培養手工焊接技能扎實的學生，并結合“1+X”技能等級標準、機器人焊接相關行業資格標準、國際標準進行專業課程體系建設、課程開發和教材建設，培養能進行機器人焊接操作、能進行機器人焊接編程、能制訂機器人焊接工藝以及能進行機器人焊接質量檢驗的“四能”智能焊接人才，使人才培養更具有職業特征，更能做到與產業需求相一致。4.基于實證研究的結果，通過智能焊接技術專業對接職業（行業）標準的課程體系建設與實踐，探索職業標準、行業標準與專業教學標準對接的路徑，總結課程體系建設的內在規律及建設方法、途徑和實施策略，形成可復制、可推廣的經驗，為其他專業（群）課程體系建設和實際應用提供借鑒。

四、建設成效

1.創新了職業標準融入課程體系的途徑和方法，構建了“一高兩基”專業課程體系。根據TSGZ6002、EN287標準要求，把以持證項目為教學內容的傳統手工技能類課程作為專業課程體系的基礎結構（基礎技能課程模塊），根據ISO15609等標準要求，以焊接工藝編制、產品質量檢驗和現場生產管理作為專業課程體系的工藝結構（焊接工藝基礎技能課程模塊），根據GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732標準要求，以機器人焊接操作、編程、工藝以及質量檢驗作為課程體系的高端結構（智能焊接高端技術技能課程模塊），構建“一高兩基”的專業課程體系，滿足焊接制造崗位對從業者手工焊接能力、機器人焊接能力以及焊接工藝制訂能力的需求。（見文末圖2）2.創新了以標準為主線的課程開發模式，建設優質“項目化”課程和教材。以軌道交通、工程機械等焊接制造行業標準要求為主線，根據焊接方法的分類特征，按照持證項目技能等級，從簡單的平焊到復雜的全位置焊，再到機器人編程及焊接遞進，開發技能類課程；根據技術類崗位能力需求，以典型生產案例為載體，設計教學項目，并把能力要求分擔到多門課程中，開發技術類課程，校企合作建設教學做一體化教材。3.創新職業標準和行業標準相結合的實訓中心建設模式，打造“多位一體”實訓平臺。省產教深度融合智能焊接實訓平臺包含省人社廳認定的焊工高級技師統一鑒定機構、省市場監督管理局認定的特種設備焊工考試中心，與中國焊接協會共建的全國機器人焊接培訓基地，與德國手工業協會共建的中德國際焊接技術培訓考試中心。作為第三方培訓與鑒定機構，為企業進行焊工培訓及考核，同時利用平臺資源集聚優勢，更有利于校企合作，提高教學團隊對標準的理解與應用，為教學內容的持續更新提供條件。

五、結語

智能焊接技術專業經過幾年的改革探索與實踐，形成了職業（行業）標準對接專業課程體系建設的經驗和方法，探索了職業標準、行業標準與專業教學標準對接的路徑。創新了職業標準融入課程體系的途徑和方法，構建了“一高兩基”專業課程體系，滿足了焊接制造崗位對從業者手工焊接能力、機器人焊接能力以及焊接工藝編制能力的需求；創新了以標準為主線的課程開發模式，建設了一批優質“項目化”課程和教材；創新了職業標準和行業標準相結合的實訓中心建設模式，打造了“多位一體”實訓平臺。同時通過對智能焊接專業技術崗位（群）工作任務及職業能力分析，科學確定專業人才培養目標和人才培養規格，創新了職業院校課程標準和職業技能標準對接的課程建設理念，總結了課程體系建設的內在規律及建設方法、途徑和實施策略，形成了可復制、可應用、可推廣的經驗。同時教學中采用行動導向教學法與任務驅動教學法相結合組織教學，體現“以學生為主”“理實一體”“學中做、做中學”的理念，使學生獲得與企業相似工作崗位要求相一致的職業能力，教學質量顯著提升，培養的人才深受用人單位的好評。

參考文獻：

［1］胡秋.基于一體化教學過程技工院校焊接專業課程體系建設的研究［J］.現代職業教育，2020（6）：128-129.

［2］姜澤東，史維琴，陳保國.特種設備制造標準融入焊接專業課程建設的探索與實踐［J］.科技信息，2013（15）.

智能制造技術總結范文5

隨著信息技術與工業技術的高度融合，網絡、計算機技術、信息技術、軟件與自動化技術的深度交織產生新的價值模型，在制造領域，這種資源、信息、物品和人相互關聯的“虛擬網絡―實體物理系統”（Cyber-physical Systems，CPS）被德國人定義為“工業4.0”。

同時，德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部也于2013年將工業4.0項目納入了《德國2020高技術戰略》的十大未來項目中。德國機械及制造商協會（VDMA）等協會還合作設立了“工業4.0平臺”。

接著，德國電氣電子和信息技術協會于2013年12月工業4.0標準化路線圖，同年召開的漢諾威工業博覽會的主題“融合的工業――下一步”則很好地契合了德國自2013年以來力推的創新概念――工業4.0。德國總理默克爾則將工業4.0稱作“一座里程碑”。

在這個宏大概念的背后，有著德國政府、德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司以及眾多中小企業等德國學術界和產業界的合作與支持，德國政府甚至提供了2億歐元的資金支持。

作為未來生產的代表性概念之一，德國政府提出的工業4.0計劃被理解為第四次工業革命，它意在升級工業體系，形成“智能制造”的未來。工業4.0強調兩大主題：一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程以及網絡化分布式生產設施的實現;二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用。由此可見，工業4.0并不陌生，當前智能化、信息化、綠色生產已經將制造業推到變革的門檻，工業4.0只是臨門一腳。

德國工業4.0戰略的主要內容

賽迪智庫工業經濟所副所長劉春長將德國工業4.0的核心內容總結為：建設一個網絡（信息物理系統）、研究兩大主題（智能工廠、智能生產）、實現三大集成（橫向集成、縱向集成與端對端集成）、推進三大轉變。

一是建設一大網絡，即信息物理系統（CPS）。CPS的核心思想是強調虛擬網絡世界與實體物理系統的融合。換言之，即強調制造業在數據分析基礎上的轉型。進一步講，CPS的主要特征可以用“6C”來定義，即Connection（連接）、Cloud（云儲存）、Cyber（虛擬網絡）、Content（內容）、Community（社群）、Customization（定制化）。CPS可以將資源、信息、物體以及人員緊密聯系在一起，從而創造物聯網及相關服務，并將生產工廠轉變為一個智能環境。

二是研究兩大主題，即智能工廠與智能生產。實現工業4.0的核心是智能工廠與智能生產。作為目標核心載體的智能工廠，即分散的、具備一定智能化的生產設備，在實現了數據交互之后，能夠形成高度智能化的有機體，實現網絡化、分布式的生產設施;智能生產的側重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業生產過程。

未來智能工廠與智能生產的實現意味著，較之傳統生產模式，新的生產方式將大幅提高資源利用率，產品生產過程中的實時圖像顯示使得虛擬生產變為可能，從而減少材料浪費;個性化定制將成為可能并且生產速度大幅提高。

三是實現三大集成。即價值鏈上企業間的橫向集成、網絡化制造系統的縱向集成以及端對端工程數字化集成。

在生產、自動化工程以及IT領域，價值鏈上企業間的橫向集成是指將使用于不同生產階段及商業規劃過程的IT系統集成在一起，這包括發生在公司內部以及不同公司之間的材料、能源以及信息的交換（比如入站物流、生產過程、出站物流、市場營銷），橫向集成的目的是提供端對端的解決方案。

與此相對應，網絡化制造系統的縱向集成是指將處于不同層級的IT系統進行集成（如執行器和傳感器、控制、生產管理、制造和企業規劃執行等不同層面），其目的同樣是提供一種端對端的解決方案。

端對端工程數字化集成是指貫穿整個價值鏈的工程化數字集成，是在所有終端實現數字化的前提下所實現的基于價值鏈與不同公司之間的一種整合，這將在最大限度上實現個性化定制。在此模式下，客戶從產品設計階段就參與到整條生產鏈，并貫穿加工制造、銷售物流等環節，可實現隨時參與和決策并自由配置各個功能組件。

四是促進三個轉變。（1）實現生產由集中向分散的轉變，規模效應不再是工業生產的關鍵因素，工業生產的基本模式將由集中式控制向分散式增強型控制轉變。（2）實現產品由大規模趨同性生產向規模化定制生產轉變，未來產品都將完全按照個人意愿進行生產，極端情況下，將成為自動化、個性化的單件制造。（3）實現由客戶導向向客戶全程參與的轉變，客戶不僅出現在生產流程的兩端，而是廣泛、實時參與生產和價值創造的全過程。

總之，德國工業4.0的核心，就是利用信息通信技術把產品、機器、資源和人有機結合在一起，通過信息通信技術建立一個高度靈活的個性化和數字化的智能制造模式。在此模式中，CPS系統將推動生產對象直接或借助互聯網通過M2M（machine-to-machine，機器對機器）通信自主實現信息交換、運轉和互相操控;智能工廠能夠自行運轉，產品與機器可以相互交流，機器可以自組織生產，供應鏈將自動化協同，產業鏈分工將被重組，創造新價值的過程將發生改變。

相對于劉春長的精簡總結，工業和信息化部電子信息司副司長、中國信息化百人會成員安筱鵬則從互聯、數據、創新等多個維度來闡述他對工業4.0的理解。

工業4.0是互聯

工業4.0的核心是連接，要把設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶緊密地連接在一起。工業4.0適應了萬物互聯的發展趨勢，將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過信息物理系統（CPS）形成一個智能網絡，使得產品與生產設備之間、不同的生產設備之間以及數字世界和物理世界之間能夠互聯，使得機器、工作部件、系統以及人類會通過網絡持續地保持數字信息的交流。

具體來說，又包括生產設備之間的互聯、設備和產品的互聯、虛擬和現實的互聯、萬物互聯網。

首先是生產和設備之間的互聯。從工業2.0到工業3.0時代的重要標志是，單機智能設備的廣泛普及。工業4.0工作組把1969年第一臺可編程邏輯控制器Modicon084的使用作為工業3.0的起點，其核心是各種數控機床、工業機器人自動化設備在生產環節的推廣，我們可以把它理解為單機設備智能化水平不斷提升并廣泛普及推廣。

工業4.0的核心是單機智能設備的互聯，不同類型和功能的智能單機設備的互聯組成智能生產線，不同的智能生產線間的互聯組成智能車間，智能車間的互聯組成智能工廠，不同地域、行業、企業的智能工廠的互聯組成一個制造能力無所不在的智能制造系統，這些單機智能設備、智能生產線、智能車間及智能工廠可以自由地、動態地組合，以滿足不斷變化的制造需求，這是工業4.0區別于工業3.0的重要特征。

其次是設備和產品的互聯。正如德國總理默克爾在2014年漢諾威工博會上所講的，工業4.0的意味著智能工廠能夠自行運轉，零件與機器可以進行交流。由于產品和生產設備之間能夠通信，使得產品能理解制造的細節以及自己將被如何使用。同時，它們能協助生產過程，回答諸如“我是什么時候被制造的”“哪組參數應該被用來處理我”“我應該被傳送到哪”等問題。

再次是虛擬和現實的互聯。信息物理系統（CPS）是工業4.0的核心，它通過將物理設備連接到互聯網上，讓物理設備具有計算、通信、控制、遠程協調和自治五大功能，從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合。信息物理系統（CPS）可以將資源、信息、物體以及人緊密聯系在一起，從而創造物聯網及相關服務，并將生產工廠轉變為一個智能環境，是實現設備、產品、人協調互動的基礎。智能制造的核心在于實現機器智能和人類智能協，實現生產過程的自感知、自適應、自診斷、自決策、自修復。

最后是萬物互聯。信息技術發展的終極目標是實現無所不在的連接，所有產品都將成為一個網絡終端。萬物互聯就是人、物、數據和程序通過互聯網連接在一起，實現人類社會所有人和人、人和物以及物和物之間的互聯，重構整個社會的生產工具、生產方式和生活場景。人們能夠以多種方式通過社交網絡連接到互聯網，基于感知、傳輸、處理的各類人造物將成為網絡的終端，人、物、數據在網絡環境下進行流程再造，基于物理世界感知和人互的在線化、實時化的數據與智能處理改變著我們對外部世界的響應模式。

工業4.0是數據

德國機械設備制造業協會及SAP的專家在交流時都提出，工業4.0的核心就是數據。SAP高級副總裁柯曼說，企業數據分析就像汽車的后視鏡，開車沒有后視鏡就沒有安全感，但更重要的是車的前擋風玻璃――對實時數據的精準分析。

從工業1.0、2.0、3.0演進的角度來看，這一認識不無道理，數據是區別于傳統工業生產體系的本質特征。在工業4.0時代，制造企業的數據將會呈現爆炸式增長態勢。

隨著信息物理系統（CPS）的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用，將會帶來無所不在的感知和無所不在的連接，所有的生產裝備、感知設備、聯網終端，包括生產者本身都在源源不斷地產生數據，這些數據將會滲透到企業運營、價值鏈乃至產品的整個生命周期，是工業4.0和制造革命的基石。

具體說來，數據又可分為產品數據、運營數據、價值鏈數據和外部數據。

首先是產品數據。包括設計、建模、工藝、加工、測試、維護、產品結構、零部件配置關系、變更記錄等數據。產品的各種數據被記錄、傳輸、處理和加工，使得產品全生命周期管理成為可能，也為滿足個性化的產品需求提供了條件。（1）外部設備將不再是記錄產品數據的主要手段，內嵌在產品中的傳感器將會獲取更多的、實時的產品數據，使得產品管理能夠貫穿需求、設計、生產、銷售、售后到淘汰報廢的全部生命歷程。（2）企業與消費者之間的交互和交易行為也將產生大量數據，挖掘和分析這些數據，能夠幫助消費者參與到產品的需求分析和產品設計、柔性加工等創新活動中。

其次是運營數據。包括組織結構、業務管理、生產設備、市場營銷、質量控制、生產、采購、庫存、目標計劃、電子商務等數據。工業生產過程的無所不在的傳感、連接，帶來了無所不在的數據，這些數據會創新企業的研發、生產、運營、營銷和管理方式。生產線、生產設備的數據可以用于對設備本身進行實時監控，同時生產所產生的數據反饋至生產過程中，使得工業控制和管理最優化。

通過對采購、倉儲、銷售、配送等供應鏈環節上的數據采集和分析，將帶來效率的大幅提升和成本的大幅下降，并將極大地減少庫存，改進和優化供應鏈。利用銷售數據、供應商數據的變化，可以動態調整優化生產、庫存的節奏和規模。此外，基于實時感知的能源管理系統，能夠在生產過程中不斷實時優化能源效率。

再次是價值鏈數據。包括客戶、供應商、合作伙伴等數據。企業在當前全球化的經濟環境中參與競爭，需要全面地了解技術開發、生產作業、采購銷售、服務、內外部后勤等環節的競爭力要素。

大數據技術的發展和應用，使得價值鏈上各環節數據和信息能夠被深入分析和挖掘，為企業管理者和參與者提供看待價值鏈的全新視角，使得企業有機會把價值鏈上更多的環節轉化為企業的戰略優勢。例如，汽車公司大數據提前預測到哪些人會購買特定型號的汽車，從而實現目標客戶的響應率提高了15%至20%，客戶忠誠度提高7%。

最后是外部數據。包括經濟運行、行業、市場、競爭對手等數據。為了應對外部環境變化所帶來的風險，企業必須充分掌握外部環境的發展現狀以增強自身的應變能力。大數據分析技術在宏觀經濟分析、行業市場調研中得到了越來越廣泛的應用，已經成為企業提升管理決策和市場應變能力的重要手段。少數領先的企業已經通過為包括從高管到營銷甚至車間工人在內的員工提供信息、技能和工具，引導員工更好、更及時地在“影響點”做出決策。

工業4.0是創新

工業4.0的實施過程實際上就是制造業創新發展的過程，制造技術、產品、模式、業態、組織等方面的創新將會層出不窮。

第一是技術創新。未來工業4.0的技術創新在三條軌道上進行，一是新型傳感器、集成電路、人工智能、移動互聯、大數據在信息技術創新體系中不斷演進，并為新技術在其他行業的不斷融合滲透奠定技術基礎。二是傳統工業在信息化創新環境中，不斷優化創新流程、創新手段和創新模式，在既有的技術路線上不斷演進。三是傳統工業與信息技術的融合發展，它既包括信息物理空間（CPS）、智能工廠整體解決方案等一系列綜合集成技術，也包括集成工業軟硬件的各種嵌入式系統、虛擬制造、工業應用電子等單項技術突破。

第二是產品創新。信息通信技術不斷融入工業裝備中，推動著工業產品向數字化、智能化方向發展，使產品結構不斷優化升級。一方面，傳統的汽車、船舶、家居的智能化創新步伐加快，如汽車正進入“全面感知+可靠通信+智能駕駛”的新時代，萬物互聯（IOE）時代正在到來。另一方面，制造裝備從單機智能化向智能生產線、智能車間到智能工廠演進，提供工廠級的系統化、集成化、成套化的生產裝備成為產品創新的重要方向。

第三是模式創新。工業4.0將發展出全新的生產模式、商業模式。在生產模式層面，工業4.0對傳統工業提出了新的挑戰，要求從過去的“人腦分析判斷+機器生產制造”的方式轉變為“機器分析判斷+機器生產制造”的方式，基于信息物理系統（CPS）的智能工廠和智能制造模式正在引領制造方式的變革。

在商業模式層面，工業4.0的“網絡化制造”“自我組織適應性強的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征，也使得它追求新的商業模式以率先滿足動態的商業網絡而非單個公司，網絡眾包、異地協同設計、大規模個性化定制、精準供應鏈管理等新型智能制造模式將加速構建產業競爭新優勢。

第四是業態創新。伴隨信息等技術升級應用，從現有產業領域中衍生疊加出的新環節新活動，將會發展成為新的業態。進一步來講，在新市場需求的拉動下，將會形成引發產業體系重大變革的產業。就目前來看，工業云服務、工業大數據應用、物聯網應用都有可能成為或者催生出一些新的產業和新的經濟增長點。制造與服務融合的趨勢，使得全生命周期管理、總集成總承包、互聯網金融、電子商務等加速重構產業價值鏈的新體系。

第五是組織創新。在工業4.0時代，很多企業將會利用信息技術手段和現代管理理念，進行業務流程重組和企業組織再造，現有的組織體系將會被改變，符合智能制造要求的組織模式將會出現。基于信息物理系統（CPS）的智能工廠將會加快普及，進一步推動企業業務流程的優化和再造。

企業組織管理創新，也是兩化融合管理體系標準的重要內容，兩化融合管理體系的九大原則、四大核心要素、四個管理域中都涉及如何圍繞企業獲取可續的競爭優勢，不斷優化企業的業務流程和組織架構。

從實踐的角度來看，國內企業在組織創新方面做了很多積極探索，張瑞敏提出企業無邊界、組織無領導、供應鏈無中心等新的管理理念;任正非提出讓聽見炮火的人指揮戰斗，作戰的基本單元要從師一級縮小到旅、團、營、連，一直到班，以后的戰爭是“班長的戰爭”。

工業4.0的目標

智能制造技術總結范文6

關鍵詞： 計算機輔助工藝設計；單元；特征技術；三維

中圖分類號：TB4文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）07-0028-01

0引言

計算機輔助工藝過程設計（簡稱CAPP）是指借助于計算機軟硬件技術和支撐環境，利用計算機進行數值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程。當前科學技術飛速發展，產品更新換代頻繁，多品種、小批量的生產模式已占主導地位，傳統的工藝設計方法已不能適應造業的需要。基于三維模型的產品建模與分析技術越來越引起企業重視，針對系列產品或新產品的基于3D的參數化工藝設計模型，可以對零部件進行快速準確的工藝設計，如定位、裝夾規劃、工序圖生成、NC程序生成、工裝設計等，是柔性制造環境下CAPP的發展趨勢。

1技術現狀

在設計方法上，CAPP經歷了檢索式、派生式、創成式以及混合式系統，相比較而言，混合式CAPP系統較為實用。20世紀50年代人工智能AI的發展促進了智能式CAPP的發展。圍繞知識庫和推理機組織的專家系統是智能式CAPP的核心[1]。隨著先進制造技術的發展，人們對CAPP系統也有了新的認識，其發展呈現出集成化、系統化、智能化、標準化等特點。

2柔性參數化三維CAPP系統功能與建模

柔性制造模式下參數化三維CAPP所包括的四個功能：裝夾規劃；工序規劃；尺寸鏈計算和工藝模型評價[2]，與傳統CAPP相比柔性參數化三維CAPP在功能上具有以下特點：

2.1 工序規劃功能日益突出強大產品的拓撲結構確定后，改變幾何參數時，相對應的裝夾方案變化較小，而工序規劃中的內容則變化較大。工序規劃中的數控編程技術（刀具選擇、路徑規劃、切削參數的選取）成為主要工作內容，編程質量直接影響著制造周期和成本。

2.2 特征技術成為柔性制造模式下實現CAPP的重要途徑多品種小批量制造環境下，使得傳統CAPP技術難以實現快捷統一的裝夾規劃，而傳統的CAPP技術又著重于檢索和派生技術，內容集中在工序圖的生成，無法為企業提供實用的推理和決策功能，成為制造過程中的瓶頸。特征技術的出現為實現CAPP技術的柔性化提供可能，特征被分為總體特征、制造特征、主特征和載體特征，通過特征分類與設計特征自動識別技術，以及設計特征到工藝特征的映射技術[3]，實現基于特征的柔性CAPP技術。

3柔性參數化三維CAPP系統結構與特點

柔性制造模式下CAPP系統以商品化CAD/CAM環境為開發平臺，建立了集成的零件工藝信息模型和豐富的制造特征庫，綜合利用各種工藝設計方法。采用XML技術實現對制造資源、工藝數據和工藝知識的描述，并采用面向對象的思想設計數據庫以方便管理,完善地實現數據、知識的動態更新。

3.1 基于特征技術的信息集成在三維CAD平臺上提供三維標準件庫、設計特征庫，在產品的幾何層與零件層增加特征層，將幾何形狀特征和設計約束特征通過特征映射成工藝特征，基于特征加工知識進行輔助工藝決策，再經過基于特征的數控編程技術實現快速制造。同時建立三維的工藝裝備庫，并生成三維工序簡圖，不僅實現可視化裝夾規劃，而且實現自動化工序規劃。

3.2 基于知識描述的智能工藝設計在知識表達上可采用面向對象的方法，混合式知識表達模型，以及各種模糊知識的表示。在推理方面，人工智能中的神經網絡的發展對于知識自學習和聯想記憶有很大進展，不精確推理也有所應用。在系統結構方面，出現知識系統，分布式系統，多層次系統等。在決策方法上，基于Agent的智能決策技術，分級規劃的決策方法等，從強調工藝決策的自動化轉變到注重工藝基本數據結構及基本設計功能，開發重點從注重工藝過程的自動生成，轉向整個產品工藝設計的輔助工具。

3.3 工藝設計過程管理標準化每個制造企業的生產技術和產品類型是不同的，在應用CAPP的過程會產生各自特點的制造資源、流程控制、工藝數據和報表，但是其工藝設計過程則是相似的，可分為任務分配、工藝設計、工藝簽審和工藝歸檔四個階段[4]，用戶類型也可分為工藝設計員、工藝組長、譯審員、質保員、車間主任和系統管理員等，簽審路線也是明確的，便于在PDM中實施角色和流程的規范管理。

4總結

隨著國際市場的開放和一體化，先進制造模式是制造企業創造效益的新途徑，在多品種小批量的制造環境下，柔性參數化三維CAPP系統是適應產品多樣化的新技術途徑，有助于制造業發揮先進制造模式的技術優勢，也代表了CAPP系統發展的趨勢。

參考文獻：

[1]劉艷斌，趙海兵.基于3D-CAPP技術及其發展研究[J].機械制造，2006年09期：14-16.

[2]章萬國，蔡力鋼.基于三維的定量化CAPP及其關鍵技術研究[J].中國機械工程，2003年22期：1926-1929.