广义而论,智能制造是一个大概念,是先进信息技术与先进制造技术的深度融合,贯穿于产品设计、制造、服务等全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成,旨在不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,减少资源消耗,推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。
数十年来,智能制造在实践演化中形成了许多不同的相关范式,包括精益生产、柔性制造、并行工程、敏捷制造、数字化制造、计算机集成制造、网络化制造、云制造、智能化制造等,在指导制造业技术升级中发挥了积极作用。但同时,众多的范式不利于形成统一的智能制造技术路线,给企业在推进智能升级的实践中造成了许多困扰。面对智能制造不断涌现的新技术、新理念、新模式,有必要归纳总结提炼出基本范式。
智能制造的发展伴随着信息化的进步。全球信息化发展可分为三个阶段:从20世纪中叶到90年代中期,信息化表现为以计算、通信和控制应用为主要特征的数字化阶段;从20世纪90年代中期开始,互联网大规模普及应用,信息化进入了以万物互联为主要特征的网络化阶段;当前,在大数据、云计算、移动互联网、工业互联网集群突破、融合应用的基础上,人工智能实现战略性突破,信息化进入了以新一代人工智能技术为主要特征的智能化阶段。
综合智能制造相关范式,结合信息化与制造业在不同阶段的融合特征,可以总结、归纳和提升出三个智能制造的基本范式(图1),也就是:数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造——新一代智能制造。
(一)数字化制造
数字化制造是智能制造的第一个基本范式,也可称为第一代智能制造。
智能制造的概念最早出现于20世纪80年代,但是由于当时应用的第一代人工智能技术还难以解决工程实践问题,因而那一代智能制造主体上是数字化制造。
20世纪下半叶以来,随着制造业对于技术进步的强烈需求,以数字化为主要形式的信息技术广泛应用于制造业,推动制造业发生革命性变化。数字化制造是在数字化技术和制造技术融合的背景下,通过对产品信息、工艺信息和资源信息进行数字化描述、分析、决策和控制,快速生产出满足用户要求的产品。
数字化制造的主要特征表现为:第一,数字技术在产品中得到普遍应用,形成“数字一代”创新产品;第二,广泛应用数字化设计、建模仿真、数字化装备、信息化管理;第三,实现生产过程的集成优化。
需要说明的是,数字化制造是智能制造的基础,其内涵不断发展,贯穿于智能制造的三个基本范式和全部发展历程。这里定义的数字化制造是作为第一种基本范式的数字化制造,是一种相对狭义的定位。国际上也有若干关于数字化制造的比较广义的定义和理论。
(二)数字化网络化制造
数字化网络化制造是智能制造的第二种基本范式,也可称为“互联网+制造”,或第二代智能制造。
20世纪末互联网技术开始广泛应用,“互联网+”不断推进互联网和制造业融合发展,网络将人、流程、数据和事物连接起来,通过企业内、企业间的协同和各种社会资源的共享与集成,重塑制造业的价值链,推动制造业从数字化制造向数字化网络化制造转变。
数字化网络化制造主要特征表现为:第一,在产品方面,数字技术、网络技术得到普遍应用,产品实现网络连接,设计、研发实现协同与共享;第二,在制造方面,实现横向集成、纵向集成和端到端集成,打通整个制造系统的数据流、信息流;第三,在服务方面,企业与用户通过网络平台实现连接和交互,企业生产开始从以产品为中心向以用户为中心转型。
德国“工业4.0战略计划”报告和美国GE公司“工业互联网”报告完整地阐述了数字化网络化制造范式,精辟地提出了实现数字化网络化制造的技术路线。
(三)新一代智能制造——数字化网络化智能化制造
数字化网络化智能化制造是智能制造的第三种基本范范式,也可称为新一代智能制造。
近年来,在经济社会发展的强烈需求以及互联网的普及、云计算和大数据的涌现、物联网的发展等信息环境急速变化的共同驱动下,大数据智能、人机混合增强智能、群体智能、跨媒体智能等新一代人工智能技术加速发展,实现了战略性突破。新一代人工智能技术与先进制造技术深度融合,形成新一代智能制造——数字化网络化智能化制造。新一代智能制造将重塑设计、制造、服务等产品全生命周期的各环节及其集成,催生新技术、新产品、新业态、新模式,深刻影响和改变人类的生产结构、生产方式乃至生活方式和思维模式,实现社会生产力的整体跃升。新一代智能制造将给制造业带来革命性的变化,将成为制造业未来发展的核心驱动力。
智能制造的三个基本范式体现了智能制造发展的内在规律:一方面,三个基本范式次第展开,各有自身阶段的特点和重点解决的问题,体现着先进信息技术与先进制造技术融合发展的阶段性特征;另一方面,三个基本范式在技术上并不是绝然分离的,而是相互交织、迭代升级,体现着智能制造发展的融合性特征。对中国等新兴工业国家而言,应发挥后发优势,采取三个基本范式“并行推进、融合发展”的技术路线。
思想价值决定企业命运的时代已经到来。
在日益全球化和移动互联、人工智能技术日趋普及的趋势下,优势企业之间的最高阶段的竞争,不能局限于硬技术的竞争,而是体现在企业软实力的竞争,亦即思想的竞争。面对今天的市场格局及为未来趋势,你的企业应该有什么样的价值判断,应该有什么样的思想基础,应该发出什么样的声音,这才是关键。
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如何理解科学理解智能制造的定义?
需要说明的是,数字化制造是智能制造的基础,其内涵不断发展,贯穿于智能制造的三个基本范式和全部发展历程。这里定义的数字化制造是作为第一种基本范式的数字化制造,是一种相对狭义的定位。国际上也有若干关于数字化制造的比较广义的定义和理论。(二)数字化网络化制造 数字化网络化制造是智能制造的第...
如何理解科学理解智能制造的定义?
智能制造是指将先进的信息技术与先进的制造技术深度融合,贯穿于产品设计、制造、服务等全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成。其目的是不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,同时减少资源消耗,推动制造业的创新、绿色、协调、开放、共享发展。智能制造的概念在20世纪80年代就已经出现,但由于当时的...
如何理解智能制造的概念?
智能制造是一个综合性的概念,它源于人工智能的研究,并融合了制造技术和信息技术的创新。以下是对智能制造概念的详细理解:一、定义与性质 智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统。这种系统在制造过程中能够进行智能活动,如分析、推理、判断、构思...
什么是智能制造?
定义:智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,在制造过程中能进行智能活动,如分析、推理、判断、构思和决策等。它通过人与智能机器的合作共事,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。起源:智能制造的概念起源于人工智能的研究,智能被认为是知识和智力的综合,...
什么是“智能制造”?
智能制造源于人工智能的研究,其核心在于智能是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者则是指获取和运用知识求解的能力。智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库,而且还具有自学习功能,能够搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为。它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化...
什么是智能制造?
智能制造技术是实现智能化制造的关键,包括人工智能、机器学习、大数据分析等先进技术。智能制造系统则是将这些技术应用于实际生产中的系统,它能够在实践中不断地充实知识库,并具有自学习功能,以及搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力。三、智能制造的应用领域 智能制造在...
什么是智能制造?
1、高效性、精细化、自动化、智能化:通过技术的发展与应用,实现制造过程的高效、精细和智能化。2、网络化:不仅涉及制造过程的数字化和信息化,还涵盖产品、设备和企业等各环节的网络化、互联互通。物联网技术和5G的推进使得设备之间可以实现数据共享和协同工作,提高生产效率和品质。3、灵活性:具有...
智能制造是什么,智能制造干什么?
智能制造的定义与内涵 智能制造起源于人工智能的研究,其核心在于智能是知识和智力的综合。智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库,还具有自学习功能,能够搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行文。这种系统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,从而推动...
什么是智能制造,智能制造能为企业带来什么?
1. 提高生产效率:智能制造装备技术的应用可以大幅提高生产效率,节约时间和人力成本。2. 优化生产质量:通过智能化控制和监测系统,可以实时监测和调整生产过程,减少产品的缺陷率,提高产品的品质。3. 实现个性化生产:智能制造装备技术可以根据客户需求进行个性化定制生产,满足市场的多样化需求。4. 提升员工...
智能制造的概念及特点
1. 智能制造融合了智能机器和人类专家的知识,形成了一种新的人机一体化智能系统。这种系统在制造过程中能够执行智能活动,不仅扩展了制造自动化的边界,还带来了柔性化、智能化和高度集成化的制造理念。2. 智能制造的概念涵盖了智能制造技术和智能制造系统两个方面。这些系统不仅能够不断更新其知识库,还...