導語：如何才能寫好一篇智能制造系統的特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：機電一體化　智能制造　制造企業

機電一體化又稱機械電子學(Mechatronics，由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成)。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展。現在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，它的發展使冷冰冰的機器有了人性化和智能化。如今的現代化企業已經進入了嶄新的智能制造時代。

一、智能制造的概念

智能制造應當包含智能制造技術(IMT)和智能制造系統(IMS)。因本文不涉及智能制造技術本身，只側重于論述制造模式，所以重點討論智能制造系統。智能制造技術是指利用計算機模擬制造專家的分析、判斷、推理、構思和決策等智能活動，并將這些智能活動與智能機器有機地融合起來，將其貫穿應用于整個制造企業的各個子系統，以實現整個制造企業經營運作的高度柔性化和集成化，從而取代或延伸制造環境中專家的部分腦力勞動，并對制造業專家的智能信息進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發展的一種極大地提高生產效率的先進制造技術。智能制造系統是指基于IMT，利用計算機綜合應用人工智能技術、智能制造機器、技術、材料技術、現代管理技術、制造技術、信息技術、自動化技術、并行工程、生命科學和系統工程理論與方法，在國際標準化和互換性的基礎上，使整個企業制造系統中的各個子系統分別智能化，并使制造系統形成由網絡集成的、高度自動化的一種制造系統。

IMS是智能技術集成應用的環境，也是智能制造模式展現的載體。IMS理念建立在自組織、分布自治和社會生態學機制上，目的是通過設備柔性和計算機人工智能控制，自動地完成設計、加工、控制管理過程，旨在解決適應高度變化的環境制造的有效性。由于智能制造模式突出了知識在制造活動中的價值地位，而知識經濟又是繼工業經濟后的主體經濟形式，所以智能制造就成為影響未來經濟發展過程的制造業的重要生產模式。

二、智能制造系統的特點

IMS具有以下幾個特征:

一是自組織能力，二是自律能力，三是自學習和自維護能力，四是整個制造系統的智能集成，五是人機一體化智能系統，六是虛擬現實。

綜上所述，可以看出IMS作為一種模式，它是集自動化、柔性化、集成化和智能化于一身，并不斷向縱深發展的先進制造系統。

三、智能制造的支撐技術

人工智能技術；

并行工程；

虛擬制造技術；

信息網絡技術。

四、智能制造主要研究內容及目標

1.智能制造主要研究內容

（1）智能制造理論和系統設計技術；

（2）智能制造單元技術的集成；

（3）智能機器的設計。

2.智能制造主要研究目標

（1）整個制造過程的全面智能化，在實際制造系統中，以機器智能取代人的部分腦力勞動作為主要目標，強調整個企業生產經營過程大范圍的自組織能力。

（2）信息和制造智能的集成與共享，強調智能型的集成自動化。

五、智能制造的發展簡況

1.國外發展簡況

自20世紀80年代美國提出IMS概念以來，IMS一直受到眾多國家的重視和關注。日本、美國、加拿大、澳大利亞、瑞士和歐洲自由貿易協定國在1991年1月聯合開展了由日本首先于1990年4月提出的為期10年的IMS國際合作計劃。

2.國內發展簡況

我國20世紀80年代末也將“智能模擬”列入國家科技發展規劃的主要課題，已在專家系統、模式識別、機器人方面取得了一批成果。1993年，中國國家自然科學基金委員會重點項目“智能制造技術基礎的研究”獲準設立，1994年開始實施，由華中理工大學、南京航空航天大學、西安交通大學和清華大學聯合承擔。研究內容為IMS基礎理論、智能化單元技術、智能機器等。至今，已取得了不少可喜的研究成果。

綜上所述，可以看出IMS是一種集自動化、柔性化、集成化和智能化于一身的制造模式，具有不斷向縱深發展的高技術和高水平的先進制造系統，同時也是需要投入巨大科研力量去突破一個個技術難點的先進制造系統。目前研究的重點為虛擬企業、分布式智能系統、并行工程和基于的IMS。同時也應看到，這是一個人機一體化智能系統，只要努力追求人的智能和機器智能的有效結合，這樣的系統就有可能實現。當然，這種實現是一個從初級到高級的發展過程。

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【關鍵詞】智能制造 企業 成本管理

一、智能制造模式內涵

智能制造模式是指將智能制造技術和系統應用在制造生產的各個環節中，用高度柔性和高度集成的方式通過計算機模擬專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，以便取代或延伸制造過程中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行完善、繼承和發展。智能制造可以使決策自動化和制造技術“智能化”，進而實現制造生產的信息化和自動化。

二、智能制造模式的成本構成特點

（一）直接人工費用大幅減少

智能制造模式的主要特點就是對高技術含量和高自動化水平設備和工藝的采用，這就使得制造成本的構成、成本管理模式發生了改變。一方面，高自動化設備不需要普通機器操作工，取而代之的是能夠對設備進行調試和日常維護的技術工人，技術工人所做的工作是不直接作用于產品，所以不應當將其完全劃入直接人工成本；而且，單個技術工人同時監控好幾部制造設備，再加上單臺自動設備的產量非常的高，這就使得單位產出的直接人工費用幾乎為零。

（二）間接成本多樣化

智能制造模式下，與設備購進及應用相關的成本費用大幅度提高，同時間接成本對價值增值的作用也大幅度增加。主要體現在：設備固定投資成本。智能制造設備是非常昂貴的，制造商必須為此付出大額投資資金，而且還需要購進高額備件以在設備維修時使用，這就使得單位產品的制造成本分配額增加了。設備維護成本。智能制造設備科技含量高，日常維修和保養的費用昂貴，需要由專業技術人員進行維修，維修備件價格也很高。設備再怎么先進和智能，都是少不了技術人員的監控和維護的，而技術人員的薪金費用是很高的，這無疑會增加間接人工成本。智能設備的運行需要軟件系統的支持和控制，為此需要付高額費用購買或開發軟件，這些費用也要計入產品成本。

三、智能制造模式下成本關鍵控制點

智能制造模式下，成本管控要從停線成本、啟動成本、在制品庫存成本、設備切換成本和質量失控成本等方面入手，以提高產能效率。

（一）停線成本控制

智能制造模式下，生產效率和質量的提高是要靠智能生產線來實現的，設備一旦投入使用，它每分每秒都在創造價值，單位時間內產量越高，單位產品的成本越低，一旦生產線發生故障或是物料短缺而導致生產線停線，就會造成成本的大幅增加。因此，在生產中要加大對智能生產線的檢修力度，做好日常的保養和維護，將生產線的故障發生率降至最低，從而提高產能，降低產品的單位成本。

（二）換裝和調試成本控制

一條生產線更換生產產品，需要更換工裝夾具，并進行首版測試和工藝參數調試等等，這會影響設備的有效運轉及廢品的增加。所以，為了減少工裝夾具更換、安裝和調試帶來的時間損失，可以通過明確區分在線換裝時間（機器設備停止后才能完成的操作）和離線換裝時間（機器設備云狀可以完成的操作），盡可能減少在線換裝時間，以減少整個換裝時間的損失，降低成本。

（三）質量失控成本控制

智能生產線自動化程度高，加工的產品種類多、工藝復雜，要求設備系統具有很高的準確性，但智能生產設備有很多的控制參數，難免會出現錯誤，其所造成的后果要比普通生產線嚴重的多。因此，管理控制好成本，就要控制好工藝和設備的穩定性，從而避免因設備和工藝參數配置問題引起產品質量失控，最終導致各種成本的增加。

四、智能制造模式下價值流成本管理探索

在智能制造模式下傳統成本管理方法不能有效地反映企業成本管理中存在的問題，為有效管理、控制成本，財務人員需探索成本管理的新模式。價值流成本管理是一種基于智能制造平臺與企業信息化平臺，以價值流為成本管理對象，運用MES（制造執行）系統的實時采集數據，對產品價值進行成本核算、成本分析、成本管理的管理方法。具體操作如下：

（1）以智能制造數據平臺為載體，探索MES系統數據庫的建設，利用自動化設備的數據接口對產品制造過程的作業方式、設備、人員、能耗、產量等數據進行自動采集，完善相關基礎數據與系統平臺。

（2）以精益生產的價值流為導向，通過產對品成本構成現狀統計分析，尋找成本的動因；通過價值流成本點的梳理，確定成本形成的關鍵點及各關鍵點的成本動因，編制價值流成本結構表，結合MES（制造執行）系統與ERP系統，尋找各關鍵點的取數邏輯，探索價值流成本管理方法。

運用價值流成本管理方法，使成本信息能及時反饋到成本價值流的分支點，通過編制成本信息計分卡，清楚地反映出價值流的計劃、實際、差異與未來計劃情況；通過成本信息的及時傳導，精細化的核算與數據分析，科學評價生產執行過程中的作業績效。

五、結束語

智能制造模式下，智能制造相關的設備購進和設備維護、技術更新成本、技術人員成本等成為了制造成本的構成部分，因此，在智能制造模式下，需要針對智能設備時間成本高的特點，從停線成本、換裝調試成本和質量失控成本方面入手，做好成本控制管理。運用成本價值流管理方法，使成本根據動因更精細的分攤到各產品成本中，提升產品成本的敏感度，使前端業務的細小變化能及時的傳導至相關產品成本中，為公司運營管控、經營決策服務。

參考文獻：

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【關鍵詞】先進制造技術；發展趨勢；關鍵技術

【中圖分類號】TH16 【文獻標識碼】A

【文章編號】1007―4309（2010）10―0086―2

先進制造技術AMT（Advanced Manufacturing Technology）是傳統制造技術在不斷吸收機械、材料、電子、信息、能源和現代化管理等領域的成果上產生的，它被綜合應用于產品的生產、設計、制造、檢測、管理和售后服務的全過程。它是由傳統的制造技術發展而來的，保留了過去制造技術中的有效要素，是制造技術與現代高新技術結合而產生的完整的技術群，先進制造技術的發展，大體經歷了四個階段：

第一階段（20世紀60―70年代）：柔性制造單元（CAD/CAM），它是以數控機床、加工中心和工業機器人為代表的。

第二階段（20世紀70―80年代）：柔性制造系統（FMS），它是以柔性制造單元加上自動或半自動物流輸送組合而成的，但特點仍然是分布式生產過程。

第三階段（20世紀80―90年代）：集成階段（CIMS），是以信息、工藝、物流、計算機集成控制為特點的。

第四階段（20世紀90年代至今）：智能集成制造系統階段，是以設計智能化、單元加工過程智能化和系統整體管理智能化為特征的。

一、先進制造技術的特點

目前，每一個國家都處于全球化市場中，先進制造技術的競爭是面向全球的。一個國家的先進制造技術對該國制造業在全球范圍市場的競爭力發揮著非常重要和不可替代的作用。先進制造技術的目標是要提高產品對動態多變的市場的適應能力以及競爭能力，同時實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產。它不局限于制造工藝，而是覆蓋了市場分析、產品設計、加工和裝配、銷售、維修、服務，以及回收再生的全過程，概括起來有以下特點：

（1）成形和加工技術日趨精密化。

（2）企業裝備將以制造工藝、設備和工廠的柔性與可重構性作為顯著特點。

（3）虛擬制造技術和網絡制造技術將被廣泛應用。

（4）機電產品和先進制造技術將把智能化、數字化作為發展方向。

（5）以提高對市場快速反應能力為目標的制造技術將超速發展。

（6）先進制造技術的發展越來越離不開信息技術，信息技術發揮著越來越重要的作用。

（7）21世紀的企業面臨著要在管理方面進行創新的新課題。

（8）現代設計技術將成為21世紀制造業的重要特征。（現代技術的內涵即為：綠色產品設計技術、優良性能設計基礎技術、競爭優勢創建技術、全壽命周期設計技術。）

二、當前先進制造技術的發展趨勢

市場需求的個性化與多樣化趨勢越來越明顯，精密化、綠色化、智能化、信息化、虛擬化將成為未來先進制造技術發展的總趨勢。其主要體現在以下幾個方面：

（一）信息化

近幾年，信息技術和制造技術的不斷融合，使得數字化成為制造業日益發展的趨勢。數字化制造技術具有較多的優點，如使市場多樣化和個性化的需求得到滿足；能夠對市場作出快速的響應，使生產成本得以降低；能夠提高產品精度和可靠性；等等。數字化產品既方便、直觀，又便于通過計算機控制產品，對信息進行處理和傳遞。隨著計算機技術的飛速發展，制造業應用系統越來越離不開Internet技術，Internet技術是實現各種制造系統自動化的基礎，是其重要的支撐平臺。基于Web技術的供應鏈管理系統、數據交換轉換系統等成為產品的主流。據專家預測，在未來生產中占主導地位的將是基于網絡制造的分布式網絡化生產系統。因此，先進制造技術將把以微電子技術、軟件技術為核心，以數字化、網絡化為特征的信息化制造技術作為重要的發展方向。

（二）智能化

智能化就是應用人工智能技術實現產品生命周期（包括產品設計、制造、發貨、支持等）各個環節的智能化，如生產設備的智能化，人與制造系統的融合及人在其中智能的充分發揮等。智能化能夠使制造系統的自動化和柔性化水平得到進一步的提高，使生產系統的適應與判斷能力更加完善。

（三）精密化

超高速切削、超精密加工技術以及發展新一代制造裝備成為了加工制造技術的發展方向。

1.超精密加工技術

目前已進入納米級加工時代，加工精度和表面粗糙度分別達到了0.025μm和0．0045μm。超精切削厚度由目前的紅外波段向可見光波段甚至更短波段近；超精加工機床向多功能模塊化方向發展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。

2.超高速切削

目前，鋁合金超高速切削的切削速度已超過1 600m/min，鑄鐵、超耐熱鎳合金、鈦合金的速度分別為1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的發展已轉移到一些難加工材料的切削加工上。

3.新一代制造裝備的發展

市場競爭和新的產品、技術和材料的發展對新型加工設備的研究與開發起著推動作用，如“并聯桁架式結構數控機床”的發展就是一個典型的例子。它采用六個軸長短的變化，以實現刀具相對于工件的加工位姿的變化，是對傳統機床結構方案的突破。

（四）綠色化

由于資源與環境的約束日益嚴格，21世紀的制造業要以綠色制造為重要特征。與此相適應的，綠色制造技術的發展也將是快速的。主要表現為：

1.綠色產品設計技術，既能夠保證產品在生命周期內環保和對人類健康無危害，又能保證低能耗和高資源利用率。

2.綠色制造技術，使整個制造的過程對環境所造成的不利影響最小，廢棄物和有害物質的排放量最少，資源利用效率最高。

3.產品的回收和循環再制造，它主要包括以設計產品和處理材料為主的生產系統工廠和以處理循環產品生命周期結束時的材料為主的恢復系統工廠。如汽車等產品的拆卸、回收技術和生態工廠的循環式制造技術。

（五）虛擬化

在制造業中，虛擬現實技術（Virtual Reality Technology）越來越被廣泛地應用，它主要包括兩部分，即虛擬企業和虛擬制造技術。虛擬制造技術是在產品真正制出之前，先在虛擬制造環境中生成軟產品原型進行試驗，并且預測和評價其性能和可制造性。

三、未來先進制造技術發展中的關鍵技術

（一）虛擬制造VM（virtual manufacturing）

VM技術的發展是以仿真技術和虛擬現實VR（virtual reality）技術為基礎的。VM技術是在虛擬條件下模擬產品的設計、制造、測試、營銷的全過程，并預測和評價有關技術數據和性能指標，從而使產品開發周期得以縮短，使制造過程得以優化。VM技術是工程設計的一次革命性的進步，它的應用范圍是非常廣泛的，如快速設計與快速原型、面向裝配或制造的設計、產品維護、產品設計進入市場的并行處理和人員培訓等領域。

（二）智能制造IM（intelligent manufacturing）

智能制造技術是一門綜合技術。之所以這么說，是因為它是通過自動化技術、制造技術、系統工程和人工智能等學科互相交織和滲透形成的一門技術。智能設計、智能裝配、智能加工、智能控制、智能工藝規劃、智能調度與管理、智能測量與診斷等都屬于智能制造技術的范疇。對于制造系統集成自動化和柔性自動化來說智能制造是其新發展，也是其重要組成部分，智能傳感與檢測是智能制造的重點。

（三）納米制造

20世紀出現了一種高新技術，即納米技術。它的加工精度或尺寸為0.1nm―100nm。而納米制造是納米技術與制造技術相融合而產生的，精密加工、超精加工、微細加工和超微細加工都屬于納米制造。常用的制造技術有聚焦離子束工藝等。

（四）綠色制造GM（green manufacturing）

綠色制造是一種現代制造模式，它綜合考慮資源消耗和環境影響，其目的是使產品在整個生命周期中（包括從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理）做到對資源利用率最高，對環境的不利影響最小，并優化協調企業經濟效益和社會效益。目前綠色制造受到了全球制造業的關注，因為未來制造業的可持續發展離不開綠色制造，綠色制造已成為先進制造技術的主要內容，也是各國支持和優先發展的研究項目。

四、結論

我國將先進制造技術列入“九五”科技規劃和15年科技發展規劃中。21世紀的今天，經濟全球化進程日益加快，隨之而來的日益加劇的制造業領域的競爭，實際上是以先進制造技術為競爭核心的。在這樣的大環境、大背景下，我國不僅要迎接挑戰，而且要抓住機遇，要不斷地對傳統產業進行改造，發展先進制造技術，要在技術、機制、管理以及人才等方面進行創新，只有這樣我國才能實現躋身世界制造強國的目標。

【參考文獻】

[1]王隆太等.先進制造技術[M]. 北京：機械工業出版社，2003.

[2]張平亮等.先進制造技術[M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[3]馮.先進制造技術基礎[M]. 北京：北京大學出版社，2009.

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關鍵詞：工業4.0；智能制造；模具制造業；3D打印技術

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.018

1 工業4.0與智能制造

工業4.0的核心理念是信息系統和物理系統的深度融合，從而產生具有“人-機”、“機-機”相互通信能力的信息物理融合系統（CPS）。CPS將是一個包含計算、網絡和物理世界的復雜系統，通過計算機技術、通信技術和控制技術的有機融合與深度協作，來實現信息世界與物理世界的緊密融合。結合制造業的發展，工業4.0提出了智能制造的概念，它是基于現代傳感技術、網絡技術、自動化技術以及人工智能技術，通過感知、人機交互、決策、執行和反饋的方式，來實現產品設計過程、制造過程和企業管理及服務過程的智能化，是信息技術與制造技術的深度融合與集成。智能制造是一種可持續的制造模式，它有助于優化產品的設計和制造過程，大幅度減少生產資料和能源的消耗以及各種廢棄物的產生，能夠同時實現循環再生和減少污染。實現智能制造的智能工廠將由物理系統和虛擬信息系統組成，被稱為信息物理生產系統（CPPS），它是未來制造業的重要組成單位。

2 工業4.0對模具制造業的影響

2.1 3D打印技術的使用

3D打印制造技術作為工業4.0生產模式的突破口，具有分布式制造的重要特征。3D打印制造技術是根據計算機的三維設計和計算，通過軟件程序和數控系統將特定功能材料逐層堆積固化的快速成型制造技術。

傳統的模具制造技術存在其自身局限，比如生產成本高，一般適用于與之對應的注塑件或沖壓件的大規模生產。而且模具的開發技術難度大，特別是對于外觀復雜的工業產品或零件而言，其外觀越復雜，模具的研發費用越高，開模周期越長，加工成本越高。

3D打印技術可用來加工外觀復雜的產品，同時縮短產品研發周期。對于那些生產成本較高的新模具，可以先通過3D打印的方式得到少量產品，待其投放市場后觀察動態，再制造更多的模具來進行大批量生產，這樣可以避免模具開發前期的投入過高對企業造成的潛在風險；3D打印技術可以精確地制造出零件中的任意結構細節，這些組成整套模具的零件被3D打印技術制造出來后，可以有效地知道模具的裝配工藝，避免模具在機構和工藝上的設計失誤；在高端精密模具中，隨形冷卻水道的設計和應用是很廣泛的，然而這里無法使用傳統的機械加工技術來完成，但3D打印技術能夠被用來制造此類復雜的模具，其效果可使模具在需要的部分快速降溫，縮短注塑件的成型周期，從而提高生產效率。

2.2 模具的智能制造

根據工業4.0的特點，模具制造業可以通過運用人工智能、物聯網、大數據、云計算等手段改造生產流程、管理系統和商業模式，從而緩解該行業的生產成本高、開發周期短的壓力。營造智能制造的生產環境，可以改變模具制造業的生產模式，提高產品質量和生產效率。例如日本最大的模具標準零件供應商――米思米（MISUMI）公司，通過使用附著在零件上的RFID電子標簽來自動識別相應的作業和制造流程，并通過這些信息，自動重組、配置最適合的生產單元、生產線及工廠，從而不斷完善多品種、小批量的生產模式，使得更加靈活機動的多品種、多需求生產和訂單管理成為可能。該公司的獨特業務模式，構筑了其全球迅速交貨體制，實現了商業創新和流程、生產方式的再造；例如某模具制造公司通過對大規模生產的注塑件或沖壓件的產品的三維形態掃描和具體尺寸的大數據分析，將產品的尺寸缺陷反饋給模具制造設備，從而發現了用于規模生產的模具的局部缺陷。然后，該公司便可通過模具的三維CAD數字模型的改進，指導3D打印設備，對已使用的模具進行缺陷修復（局部三維再加工和局部修正）或者設計、制造新的模具來替代。整個測量、分析系統的數字化以及產品測量設備與模具制造設備的互聯，使得模具開發和改進變得更加智能化；例如通過分析注塑件或沖壓件的產品訂單、庫存情況和半成品信息，智能化的模具制造工廠能夠合理地分析出目前生產線的產能狀況，并對是否需要制造更多的模具來支持生產線的問題作出判斷。

2.3 模具的云制造

隨著制造業逐漸進入大數據時代，智能制造需要高性能的計算機和網絡設備來實現互聯，這樣通過上游的計算機安裝SCADA數據采集和監控系統，可以將數據發送給云端進行處理、存儲和分配，并在需要的時候從云端接受指令。如圖1所示的是一群機器人的云端控制模型。同樣的，通過上游計算機將模具制造的任務信息發送到云端，并將模具各個部分零件的三維制造信息合理地分配給相互連接的多臺3D打印設備，從而分布式地完成整個模具的3D打印制造任務。這樣就更加有效地實現了模具的快速開發，提高了模具的生產效率。

3 結束語

工業4.0所倡導的信息系統與物流系統正在深度融合中，而智能制造和智能工廠的概念也必將導致整個工業機構、經濟結構和社會結構從垂直向扁平的分布式方向轉變。模具制造業作為制造業的重要組成部分，在加入智能制造的概念后，必然能夠實現信息和物質的智能互聯，更大程度地降低產品成本，提高勞動生產率，這需要我們每一個人的智慧和努力。

參考文獻：

[1].工業4.0和智能制造[J].機械設計與制造工程，2014（08）：1-5.

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關鍵詞：毛坯制造；擠壓鑄造設備；智能制造

中圖分類號：V262 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0015-02

智能制造從本質上來說是一種以人機一體化為特點的系統，主要由人類專家和智能機器這兩個方面所構成。從實際應用的角度上來說，智能制造表現出了突出的智能性、柔性以及集成性特征。將存在于人類專家思維中的智能活動以計算機模擬的方式所呈現，實現對問題或現象的綜合分析、判斷、推理、思考以及最終的決策。在制造領域中，智能制造可以說能夠實現對部分腦力勞動的有效替代。而要想確保智能制造達到上述應用目的，最核心的一點在于確保智能機器運行的高效性與穩定性。如果將智能制造視作一個整體的話，那么智能機器無疑就可以說是整個整體的物理基礎所在。在當前技術條件支持下，制造領域廣泛應用的智能加工機床、工具和材料傳送裝置以及相關試驗檢測裝置均屬于智能機器的研究范疇。

擠壓鑄造是一種新型產品毛坯制造方法，它的制造原理是：在對鑄型型腔內部進行液態金屬澆筑作業的過程當中，對其施加一定量的機械壓力，以保障澆筑過程中的液態金屬能夠成型、凝固并穩定，最終獲取相應的鑄件。傳統意義上的擠壓鑄造工藝需要以摩擦壓力機為基礎所完成。這種方式因為受到壓力和不能保壓的局限，制造出來的產品容易形成氣泡、縮松和縮孔。而通過對擠壓鑄造方式的合理應用，使得所成型鑄件在成形穩定性能以及補縮性能方面均顯著提升，機械能力也由此得到強化。此種鑄造方法現階段已經廣泛應用于軍工、汽車、航空等領域中。不僅如此，采用擠壓鑄造的方法還能大大降低能源消耗，這一點與現階段整個社會可持續性發展的要求是充分契合的。

而擠壓鑄造設備作為在擠壓鑄造生產作業實施過程中的基礎性設備，整個擠壓鑄造工藝質量在很大程度上受到了擠壓鑄造設備運行性能的影響，因此備受關注。特別是在鑄造領域不斷深化智能制造的過程當中，現代意義上的擠壓鑄造設備也應當具備突出的智能制造性能。本文試針對這一問題做詳細分析與說明。

1 智能制造的特征

智能制造與傳統模式最大的區別就是它具有智能化，而它的智能化主要包括以下幾個方面：

一是自組織能力，即要求擠壓鑄造設備能夠以生產指令為依據，自動地完成相應的擠壓鑄造生產任務。

二是自適應能力，即同一臺擠壓鑄造設備能夠支持并高效完成不同生產產品以及不同生產需求條件下的生產

任務。

三是自律能力，即確保擠壓鑄造設備所對應智能制造系統當中的各個單元均能夠嚴格遵循統一的指令進行任務活動。

四是自學習能力，即要求擠壓鑄造設備能夠在實踐活動不斷豐富的過程當中，實現對智能制造系統知識庫的完善，達到提高智能基礎活動能力水平的目的。

五是自維護能力，即要求擠壓鑄造設備所對應的智能制造系統能夠在部分構成單元出現故障的情況下，對其自我修復。

六是自診斷能力，即智能制造系統發生故障時，能夠實現對出現運行故障單元的自動診斷與識別，通過前面所提到的自維護能力，對發生故障段遠程進行自動切換技術的修復，以保障擠壓鑄造設備中智能系統使用的持續性與有效性。

七是協作能力，即要求擠壓鑄造設備中智能系統下屬構成單元能夠協調配合。

2 現在擠壓鑄造設備的智能制造內涵

擠壓鑄造設備是擠壓鑄造工藝生產的必要設備。它根據擠壓鑄造工藝要求，以現代設計理論為基礎，結合計算機技術、液壓技術、自動控制技術及傳感器技術而開發設計，主要工作是控制擠壓鑄造生產提供流程和參數。受智能制造的影響，現代擠壓鑄造設備強調集成，同時要求具有支持智能制造的功能，是智能制造模式的產物。實踐表明，運用擠壓鑄造設備，有效地提高了擠壓鑄造生產工藝水平和生產效率。如今，日本、瑞士、荷蘭、意大利都有專門生產擠壓鑄造設備的公司，并且取得了很大的成就，擠壓鑄造設備具有很高的實時控制功能和自動化水平，而日本的擠壓鑄造水平又遙遙領先。

現代擠壓鑄造設備普遍具有自組織能力、自適應能力、自維護能力、智能狀態監測和協助能力，這是現代擠壓鑄造設備的智能特征，這些能力保證了擠壓鑄造設備運行的時候具有智能。同時，它和其他智能機器組成一個智能系統共同運作時就使該系統具有完整的智能機制，實現了智能制造的目標。

隨著現代工業的蓬勃發展和國防裝備的不斷更新，擠壓鑄造工藝對設備提出了更多更高的要求，也使擠壓鑄造設備的設計和制造得到了很大的改進和進步。但是對擠壓鑄造設備的研究并沒有止步，我們優秀的研究者和設計者依然在不停對擠壓鑄造設備研究和發展。今后的擠壓鑄造設備發展將會發展得更加先進、更加智能。比如為了改善和提高鑄件的性能，可以利用擠壓鑄造在金屬熔液凝固過程中，通過沖頭的擠壓作用而設計大噸位擠壓鑄造設備。但是這種設備受限于擠壓鑄造機的噸位，普通的擠壓鑄造鑄件的重量通常小于30kg，這就使擠壓鑄造工作的應用范圍受到了極大的限制。因此，大噸位擠壓鑄造機的研究和設計是目前的一個難題，無論國內還是國外都還在為此進行不懈的努力和研究，由此可見，擠壓設備在未來還有一個很大的發展空間。

除了對擠壓鑄造設備的噸位改進以外，另一個熱點就是對澆注系統的改進。雖然澆注系統在擠壓鑄造生產過程中退居二線，只是起輔的作用，但是它卻是影響擠壓鑄造鑄件的質量和生產效率的關鍵因素。現在擠壓鑄造的澆注系統主要有兩種：直接澆料和間接輸液，前者有著生產效率低、金屬熔液容易氧化的缺陷；而后者雖然提高了效率，可以降低金屬熔液氧化，但是成本和可靠性很低。因此，對擠壓鑄造的澆注方式的改進，也是擺在研究者和設計者面前的一個亟待解決的難題。

最后是對模具溫度的控制：在鑄造過程中，模具的溫度直接關系著鑄件的質量，擠壓鑄造也一樣。而隨著鑄件質量要求越來越高，傳統的模具溫度控制方式已經滿足不了生產需要。如何能更加精確地控制模具的溫度，提高鑄件的質量，將是擠壓鑄造設備在今后的發展過程中必須解決的問題。

3 結語

智能是21世紀熱議的話題，也是未來科技發展的趨勢。對于我國而言，在近年來的發展過程當中，擠壓設備的設計和生產也取得了很大的成績，但是與國際先進水平相比還是有很大差距，因此，我國使用的先進的擠壓鑄造設備還要依賴于進口。從這一角度上來說，我國需要加大對擠壓鑄造設備的研究力度，在未來，我們要把目標放在開發自動化程度高、結構工藝合理、出大噸位的擠壓鑄造設備上，趕上國際化水平。

參考文獻

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篇6

【關鍵詞】智能制造 制造業 再工業化 工業互聯網 工業4.0

【中圖分類號】TP27 【文獻標識碼】A

當前，新科技革命和產業變革正在興起，全球工業技術體系、發展模式和競爭格局迎來重大變革。發達國家紛紛出臺以先進制造業為核心的“再工業化”國家戰略：美國大力推動以“工業互聯網”和“新一代機器人”為特征的智能制造戰略布局；德國“工業4.0”計劃的提出旨在通過智能制造提振制造業競爭力；歐盟在“2020增長戰略”中提出重點發展以智能制造技術為核心的先進制造；日本、韓國等制造強國也提出相應的發展智能制造的戰略措施，可見，智能制造已經成為發達國家制造業發展的重要方向，成為各國發展先進制造業的制高點。我國在2015年推出的“中國制造2025”戰略中也強調了智能制造的重要性。在當前以中高速、優結構、新動力、多挑戰為主要特征的新常態下，發展智能制造不僅是我國產業轉型升級的突破口，也是重塑制造業競爭優勢的新引擎，被理論與實踐各界普遍認為代表了制造業的未來方向。

智能制造的本質、發展趨勢和影響

國際金融危機爆發以來，各國紛紛加大科技創新投入，在全球范圍內引發了以綠色、低碳、智能為特征的新一輪技術創新浪潮。在新科技革命和產業變革背景下，智能制造必將對全球制造業的發展和轉型升級產生深遠影響。

智能制造的本質。智能制造（Intelligent Manufacturing， IM）是以新一代信息技術為基礎，配合新能源、新材料、新工藝，貫穿設計、生產、管理、服務等制造活動各個環節，具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。虛擬網絡和實體生產的相互滲透是智能制造的本質，一方面，信息網絡將徹底改變制造業的生產組織方式，大大提高制造效率；另一方面，生產制造將作為互聯網的延伸和重要結點，擴大網絡經濟的范圍和效應。以網絡互連為支撐，以智能工廠為載體，構成了制造業的最新形態，即智能制造。這種模式可以有效縮短產品研制周期、降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源能源消耗。從軟硬結合的角度看，智能制造即是一個“虛擬網絡+實體物理”的制造系統。美國的“工業互聯網”、德國“工業4.0”以及我國的“互聯網+”戰略都體現出虛擬網絡與實體物理深度融合――即智能制造的特征。

智能制造的發展趨勢。20世紀80年代末，信息技術尚未對人類生產生活造成巨大影響之時，智能制造的概念就已經在歐美日等發達國家被提出。進入新世紀之后，實現智能制造的技術和成本條件成熟，并且，隨著資源環境壓力加大、勞動成本上升等制造業制約因素的增強，智能制造市場近年來在全球出現了爆發增長并呈現新的特征。

互聯網技術是實現制造業智能化的動力引擎。互聯網技術、云計算、大數據、寬帶網絡等一系列技術構成廣義的互聯網，只有借助互聯網這一動力引擎，才能實現傳感器設備的信息感知，通過寬帶網絡對數據進行精確控制和遠程協作，這些都是智能制造的關鍵基礎。基于互聯網應用才能打破組織邊界，實現制造業與服務業的融合。美國的先進制造業戰略以及對下一代機器人的開發便是基于移動互聯網技術的發展與應用，谷歌公司進軍智能制造業正是依托其背后強大的互聯網基因。

智能制造系統將具備自適應能力和人機交互功能。智能制造通過工況在線感知、智能決策和控制、裝備自律執行的閉環過程，完成對周圍環境的自適應能力。隨著人工智能、仿真等技術的發展，智能制造系統將生成自身的操作、故障解決方案，人和系統之間也將建立協同共事、相互“理解”的合作關系，最終實現廣泛的人機交互以及系統交互，從而使人從簡單重復的勞動中解脫出來，從事更加富有創造性、附加值更高的生產活動。

跨國公司持續加大智能制造投入。一方面，互聯網企業開始投資實體經濟，充分發揮自身信息技術領域的優勢。例如，谷歌公司2013年收購了8家與機器人有關的公司，2014年又陸續收購人工智能公司DeepMind和智能家居公司Nest，智能制造成為谷歌新的業務領域。另一方面，傳統制造企業適應環境變化也大力投資智能制造實現改造升級。例如，富士康啟動實施了“百萬機器人”計劃，其2015年規劃提出在未來3年內由自動化設備、機器人取代7成左右的人力勞動。

以工業機器人為代表的智能制造裝備被廣泛應用。根據世界機械聯合會的數據，2013年機器人銷售量同比增長12%，達到17.8萬臺，在2008年到2013年之間，機器人年均銷售增長為9.5%。同時，隨著人工智能技術、新材料技術以及信息存儲、傳輸和處理技術的快速發展，工業機器人逐漸呈現出智能化發展態勢。裝配傳感器和具備人工智能的機器人能夠自動識別環境的變化，從而減少對人的依賴。未來的無人工廠能夠根據訂單要求自動規劃生產流程和工藝，在無人參與的情況下完成生產。高速網絡和云存儲使得機器人成為物聯網的終端和結點。隨著信息技術的進步，工業機器人將更有效地接入網絡，組成更大的生產系統，多臺機器人協同實現一套生產解決方案成為可能。

中國成為全球最大的智能制造裝備市場。2008～2013年，我國工業機器人銷量年均復合增長率達到37.2%，持續高于全球增速。2013年我國機器人銷售規模高達36560萬臺，同比增長41%，占全球銷量的20.5%，超越日本成為全球最大機器人需求市場，2014年的需求增速更是達到54%。但我國工業機器人的密度仍然非常低，為30臺/萬人，德國的機器人密度是我國的10倍，日本是我國的11倍，因此可預測，我國將成為全球主要機器人制造廠紛紛瞄準的智能裝備需求市場。

智能制造的影響。智能制造將推動制造業生產方式變革。基于互聯網、大數據、智能制造裝備的智能制造具有更快和更準確的感知、反饋和分析決策能力，更加能夠滿足個性化的市場需求，進行柔性化的產品生產。與當前全球制造業普遍采用的大規模訂單生產方式不同，智能制造使個性化產品的大規模定制成為可能，且這種方式即將成為現實。例如，大眾汽車已經制定了一項全新的生產戰略――模塊化橫向矩陣，通過標準化部件參數，最終達到通過一條生產線生產出市場所需的任何款型汽車的目的。

智能制造促進全球供應鏈管理創新。智能制造將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個生產過程，使得企業能夠在全球范圍配置和優化資源。新一代互聯網技術將催生虛擬產業集群，促使全球供應鏈管理向網絡化和虛擬化轉變。3D打印（堆積制造）的廣泛應用可以使消費者通過互聯網將其所需要的產品就地“打印”出來，由此可以預計，傳統的大型生產廠商將面臨數以萬計的小型社區生產者的挑戰。

智能制造引領制造業服務化轉型。智能制造貫穿產品制造的全過程，消費者不僅能夠獲得個性化的定制產品，還可以從產品設計階段就參與其中，監督和指揮加工制造、銷售物流環節，實現隨時參與和決策自由配置各個功能組件。相應地，制造企業也可以在線生產所需要的各種制造服務，實現生產要素的優化配置。在這種情況下，智能制造生產商不僅提品或“產品+附加服務”，而且提供一攬子的“產品服務包”，角色由產品提供者轉變為服務提供者。

智能制造加速制造企業成本再造。智能制造使得生產工藝和供應鏈管理更具有效率，能源消耗程度明顯降低，通過系統的自我糾正還能夠降低產品的不合格率，產品從設計到投入市場的周期也將縮短，快捷化、服務化的產品為企業創造更多的市場價值，這些都使制造企業的成本投入結構發生明顯變化。

主要發達國家智能制造發展概況

國際金融危機之后，為了刺激本國經濟增長，重新塑造在實體經濟領域的競爭力，許多發達國家都實施了一系列國家戰略，例如美國的“先進制造業伙伴計劃”、德國的“工業4.0”計劃、日本的“再興戰略”、韓國的“新增長動力戰略”、法國的“新工業法國”等。盡管這些戰略或計劃各有側重點，但都包括：對新興產業的補貼和扶持；對前沿技術（未來技術）研發的扶持；對中小企業的扶持；對競爭環境的優化；對新產品市場的培育；對人才培育的改革，等等。此外，通過發展智能制造適應新的要素和市場環境也是這些戰略或計劃的重要內容。

美國：以智能制造彌補勞動力成本劣勢。本輪金融危機以來，美國為重振本國制造業，密集出臺了多項政策文件，對未來的制造業發展進行了重新規劃，體現了美國搶占新一輪技術革命領導權，通過發展智能制造重塑國家競爭優勢的戰略意圖。

智能制造能夠在一定程度上彌補美國勞動力成本高的比較劣勢，從而促進高端制造業的回歸。2009年以來，美國先后了《重振美國制造業框架》、《制造業促進法案》和《先進制造業伙伴計劃》，明確要降低制造業成本，促進就業，實現美國能源獨立，并把美國打造為企業總部基地。而要實現這一目標，就必須以智能制造改造傳統制造業，并大力發展智能電網、清潔能源、先進汽車、航空和太空技術、生物和納米技術、新一代機器人、先進材料等新興領域。美國發展制造業的最大約束是高勞動力成本，通過發展智能制造，能夠大幅減少制造業的用工需求，使制造業勞動力成本支出維持在一個合理的比例內，從而使得美國的科技優勢能夠在本國轉化為產業優勢。

下一代機器人是實現智能制造的關鍵。美國在《重振美國制造業框架》中明確提出要發展先進機器人技術，在《先進制造業伙伴計劃》中也提出要推出一項耗資7000萬美元的下一代機器人研究計劃。2011年6月奧巴馬總統宣布啟動國家機器人技術計劃，并于2013年制定了《從互聯網到機器人――美國機器人路線圖》，從戰略意義、研究路線圖、重點發展領域等方面分析了美國制造機器人、醫療保健機器人、服務機器人、空間機器人、國防機器人的發展路線圖，推動機器人技術在各領域的廣泛應用，加強美國在機器人技術方面的領先地位。可見，下一代機器人是美國在智能制造產業布局的重點領域，工業機器人的普及和升級對緩解美國高勞動力成本的發展約束也起到積極作用。

德國：工業4.0構建智能生產系統。國際金融危機之后，德國經濟在2010年率先歐洲其他發達國家回升，其制造業出口貢獻了國家經濟增長的2/3，是德國經濟恢復的重要力量。德國始終重視制造業發展，并且專注于工業科技產品的創新和對復雜工業過程的管理。2010年，德國《高技術戰略2020》，著眼于未來科技和全球競爭，并將工業4.0戰略作為十大未來項目之一。2013年，德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手正式了《保障德國制造業的未來：關于實施“工業4.0”戰略的建議》，并得到了德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等德國學術界和產業界的響應和推動，從而上升為國家級戰略。

智能工廠成為發展方向。在工業4.0階段，新型的智能工廠基于信息物理系統并借助社交網絡，可實現自然的人機互動，這將重塑傳統制造工廠模式下人與生產設備之間操控與被動反應的機械關系。為達此目的，需要在制造裝備、原材料、零部件及生產設施上廣泛植入智能終端，借助物聯網不僅可實現終端之間的實時互動，自動信息交換，自動觸發行動，而且可實施獨立控制，對生產進行個性化管理。人還可以通過遠程控制系統，對生產系統加以調控，可使從業人員的工作與家庭生活之間的關系更為協調。

構建嵌入式制造“智能生產”系統。在構建工業生產的各種要素中，除了傳統的土地、勞動、資本、企業家等要素之外，數據將成為一種重要的甚至是影響全局的生產要素。依托于信息物理系統，智能工廠生產出可實時生成數據的“智能產品”，形成大數據系統。大數據經過實時分析與歸總后，形成“智能數據”，經過可視化和互動式加工，向智能工廠反饋產品和工藝流程的實時優化方案，從而形成“智能工廠―智能產品―智能數據”閉環，驅動生產系統走向智能化。而這一切的實現，依賴于云技術等互聯網基礎設施的建設和應用。智能工廠和智能產品構成嵌入式制造系統，該系統的特點是：企業間的業務流程構成橫向價值鏈，企業內部的運營流程構成縱向價值網絡，終端到終端技術實現橫向和縱向的整合。在智能工廠的基礎上，通過物聯網和服務聯網，將智能交通、智能物流、智能建筑、智能產品和智能電網等相互連接，以新型工業化實現經濟社會系統的全面智能化。

英國：重構制造業價值鏈。2008年的國際金融危機中，曾一度推行去工業化戰略的英國實體經濟遭受沉重打擊，迫使英國政府重新摸索重振制造業的方法。為增強英國制造業對全球的吸引力，英國政府積極推進制造基地建設，面向境外企業進行招商。2011年12月，英國政府提出“先進制造業產業鏈倡議”，支持范圍不僅包括汽車、飛機等傳統產業，還包括在全球領先的可再生能源和低碳技術等領域，政府計劃投資1.25億英鎊，打造先進制造業產業鏈，從而帶動制造業競爭力的恢復。

隨著新科學技術、新產業形態的不斷涌現，傳統制造模式和全球產業格局都發生深刻的變化，英國政府于2012年1月啟動了對未來制造業進行預測的戰略研究項目。該項目是定位于2050年英國制造業發展的一項長期戰略研究，通過分析制造業面臨的問題和挑戰，提出英國制造業發展與復蘇的政策。2013年10月，英國政府科技辦公室報告《未來制造業：一個新時代給英國帶來的機遇與挑戰》。報告認為制造業并不是傳統意義上“制造之后進行銷售”，而是“服務+再制造（以生產為中心的價值鏈）”，并在通信、傳感器、發光材料、生物技術、綠色技術、大數據、物聯網、機器人、增材制造、移動網絡等多個技術領域開展布局，從而形成智能制造的格局。

2014年，英國商業、創新和技能部了《工業戰略：政府與工業之間的伙伴關系》，旨在增強英國制造業的競爭性，促使其可持續發展，并減少未來的不確定性。報告分析了當前產業現狀，明確了重點扶持領域以及前沿技術，提出通過創新平臺，加強創新研發與工業的銜接，并且提出完善技能培訓體系，支持高成長性的小企業進行技術創新，激勵商業合作創新，建立公平、透明的政府采購體系等多項政策措施，重點支持大數據、高能效計算，衛星以及航天商業化，機器人與自動化，先進制造業等多個重大前沿產業領域。

日本：鞏固“機器人”大國地位。早在1990年6月，日本通產省就提出了智能制造研究的十年計劃，并聯合歐洲共同體委員會、美國商務部協商共同成立IMS（智能制造系統）國際委員會。在隨后的10年，日本共投資1500億日元進行智能制造系統的研究和實驗。1992年，日、美、歐三方共同提出研發能使人和智能設備不受生產操作和國界限制的合作系統，并于1994年啟動了先進制造國際合作研究項目，其中包括全球制造、制造知識體系、分布智能系統控制等。日本機器人在制造業工廠迅速普及，汽車制造商都廣泛采取智能制造技術，注重自動化、信息化與傳統制造業的融合發展，通過計算機軟硬件技術將自動化制造系統有機集成起來。

日本是全球工業機器人裝機數量最多的國家，其機器人產業也極具競爭力。為適應產業變革的需求和維持其“機器人大國”的地位，2015年1月，日本政府了《機器人新戰略》，并提出三大核心目標：一是成為“世界機器人創新基地”，通過增加產、學、官合作，增加用戶與廠商的對接機會，誘發創新，同時推進人才培養、下一代技術研發、開展國際標準化等工作，徹底鞏固機器人產業的培育能力；二是成為“世界第一的機器人應用國家”，在制造、服務、醫療護理、基礎設施、自然災害應對、工程建設、農業等領域廣泛使用機器人，在戰略性推進機器人開發與應用的同時，打造應用機器人所需的環境，使機器人隨處可見；三是“邁向世界領先的機器人新時代”，隨著物聯網的發展和數據的高級應用，所有物體都將通過網絡互聯，日常生活中將產生無數的大數據，因此，未來機器人也將通過互聯網交換和存儲數據，平臺安全以及標準化也會不可或缺。

實施嚴格技術保密是日本智能制造設計研發的重要特征。為確保核心技術不被泄露和盜版，所有的大中型制造企業一般都設立了相應的智能制造“設計中心”，其主要職能是將研發中心產生的新工藝技術固化在所生產的智能制造裝備之中。如日本機器人制造商發那科（FANUC）利用“黑匣子”的形式將控制軟件濃縮然后再交付客戶，以保證核心機密不被泄露和盜版；日本阿斯莫微電機有限公司的智能制造設計中心統攬了70%左右研發中心的設計圖紙進行自行制造；日本天龍工場（YAZAKI）燃氣儀表制造公司的所有設備都是工廠遵循“以需定制”的原則，根據客戶的實際需求進行自主研發和制造。通過加大對智能裝備硬件核心技術和智能軟件核心技術的加密和保護，保障了智能制造產品的長期競爭力。

我國推動智能制造的進展、主要瓶頸及對策建議

我國推動智能制造的進展。為適應工業化進入后期階段的發展特征，應對新科技革命和產業變革的挑戰，近年來，我國中央政府、地方政府和企業都制定、實施了一系列促進智能制造和智能制造產業發展的戰略、政策和具體措施，以推動智能制造的發展和普及。

中央政府連續出臺政策力推智能制造，國家層面智能制造戰略框架逐漸清晰完善。2010年10月，國務院《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，明確提出要加大培育和發展高端裝備制造產業等七大戰略性新興產業，并將智能制造裝備列為高端裝備制造產業的重點方向之一。2012年5月，工業和信息化部《高端裝備制造業“十二五”發展規劃》，指出在智能制造裝備領域將重點發展智能儀器儀表與控制系統、關鍵基礎零部件、高檔數控機床與基礎制造裝備、重大智能制造成套裝備等四大類產品。2012年4月，科技部《智能制造科技發展“十二五”專項規劃》，布局了基礎理論與技術研究、智能化裝備、制造過程智能化成套技術與裝備、智能制造基礎技術與部件、系統集成與重大示范應用等五項重點任務。從2011年到2014年連續四年，國家發展和改革委員會同財政部、工業和信息化部共同實施《智能制造裝備發展專項》，重點突破以自動控制系統、工業機器人、伺服和執行部件為代表的智能裝置，加大對智能制造的金融財稅政策支持力度。2015年3月，工業和信息化部啟動智能制造試點示范專項行動，并且部署了智能制造綜合標準化體系建設。2015年，“中國制造2025”成為國家戰略，提出以加快新一代信息技術與制造業融合為主線，以推動智能制造為主攻方向，重塑我國制造業的競爭優勢。隨著這一系列國家層面的戰略、規劃、政策的頒布和實施，我國智能制造發展的重點和方向逐漸清晰，支持智能制造發展的政策框架也基本完成。

發達地區率先推動智能制造發展。經過改革開放以來三十余年的高速發展，東部發達地區制造業要素供給發生巨大變化，勞動力、土地、資源、能源約束都相繼出現，已經進入必須依靠技術進步和產業變革實現發展的新階段，對發展具有要素集約效應的智能制造有迫切的要求。在這種情況下，發達地區地方政府在全國率先制定相關發展計劃，促進智能制造發展。例如，浙江省2012年開始部署“全面推進機器換人”，提出五年實施5000億元機器換人項目。廣東東莞自2014年起每年支出2億元財政資金扶持企業“機器換人”，目前大量的機器人已運用到生產線中。在國家和地方政策的扶持下，機器人制造商不斷涌現，江蘇、上海、廣東、河南洛陽等省市紛紛成立了工業機器人產業技術創新聯盟。2013年3月，中國機器人產業創新聯盟在北京成立，標志著我國機器人等智能制造產業躍升到一個新的發展階段。

國內領軍制造企業加快布局智能制造。2012年，海爾開始謀劃建設數字化互聯網工廠，探索智能制造的模式創新。目前，海爾已建成兩大支撐平臺――眾創匯用戶交互定制平臺和海達源模塊商資源平臺，四大互聯工廠――沈陽冰箱、鄭州空調、佛山洗衣機和青島熱水器，開啟定制化大規模生產模式，很好地契合了工業4.0的智能制造之路。用戶通過多種終端登陸交互平臺，實時跟蹤由定制內容、定制下單、訂單下線到訂單配送等10個關節性節點構成的生產全過程。從此，用戶不再是產品的被動接受者，而是產品的設計創造者。在生產制造的另一端，零部件供應商紛紛升級為模塊商，直接對接用戶需求，與用戶共同參與產品設計，提升產品增值空間。海爾互聯工廠顛覆了傳統家電業的制造模式，在全球范圍內實現行業引領。在汽車生產領域，奇瑞專門成立了機器人公司，并于2012年宣布將自己研發的200臺機器人投入應用，將在3年內打造初具規模的工業機器人產業化基地。在通訊設備領域，中興、華為都開啟了智能制造，中興位于西安的智能手機生產基地建設了25條全自動生產線，在多數環節實現全自動化生產。

我國智能制造發展面臨的主要瓶頸。我國工業化起步晚，技術積累相對落后，先進技術的產業化能力也與發達國家存在顯著差距，致使國產智能制造產品和系統的發展同時面臨技術和市場的瓶頸。

關鍵零部件受制于人，導致國產智能制造裝備價格倒掛，缺乏競爭力。以智能制造最核心的裝備――工業機器人為例，目前我國精密減速機、控制器、伺服系統以及高性能驅動器等機器人核心零部件大部分依賴進口，而這些零部件占到整體生產成本70%以上。其中，精密減速器75%的份額被日本壟斷，國內高價購買占到生產成本的45%，而在日本僅為25%，我國采購核心零部件的成本就已經高于國外同款機器人的整體售價，在高端機器人市場上根本無法與國外品牌競爭。絕大多數國內機械零部件企業都只能生產低端產品，不能夠滿足高端智能裝備產業發展的要求，而這些產業的升級遠比組裝裝配環節的制造業要困難得多，需要的時間也更漫長。短期內，我國智能制造裝備產業的發展仍然需要采購國外零部件，但必須降低進口部件采購成本，實現采購渠道的穩定和多元化。

軟件系統發展滯后造成智能化水平難以提高。相對于硬件方面的技術差距，軟件技術水平與發達國家的差距更顯著。長期以來，我國重硬件制造、輕軟件開發的思維十分普遍，智能制造裝備生產企業的軟件技術積累嚴重不足。近年來，雖然制造企業和軟件企業的系統集成能力有所增強，但鮮有企業和科研機構進行智能制造基礎軟件系統的開發，國產數控機床、機器人等高端產品還大量使用國外軟件系統，國內軟件企業的研發也主要針對消費產品市場。在跨國公司布局智能制造裝備模塊化生產和操作系統研發時，我國的智能制造裝備產業將面臨基礎操作系統缺失的風險。

跨國公司壟斷勢力擠壓國內企業發展空間。當前，全球智能制造產業的壟斷勢力已基本形成，對后發國家智能制造產業發展形成了掣肘作用。雖然我國成為全球最大的智能制造裝備的需求市場，但70%以上的市場份額被ABB、FANUC、YASKAWA等幾家國際巨頭所占據，高端市場的90%依賴進口，國內還沒有一家具有全球影響力的智能制造企業。近年來，隨著我國工業機器人等智能裝備市場的增長提速，跨國公司加快了在國內的戰略布局，以合資或獨資形式在我國經濟發達地區建設工廠，雖然對帶動我國智能制造產業的發展和技術進步起到一定的作用，但同時也進一步擠壓國內自主品牌企業的市場空間。

促進我國智能制造發展的對策建議。新科技革命為我國發展智能制造及相關產業帶來重大機遇，我國應把握“機會窗口期”，積極總結和借鑒國外先進經驗，以智能制造為突破口，推動我國產業技術升級，實現制造業競爭優勢由傳統要素優勢向技術優勢的轉型。

將基礎系統軟件的開發和標準的制定納入到頂層設計中。未來智能制造的發展將圍繞軟件系統展開，例如，德國智能工廠建設就基于信息物理系統，GE、西門子等都由傳統制造向服務化轉型，為用戶提供一整套的系統解決方案。作為互聯網企業的谷歌將研發目標瞄準機器人的操作系統和標準建設。我國之所以要從國外進口高端裝備和成套生產線，一個重要原因就是缺乏自主工藝數據庫和專家系統，這是我國發展智能制造產業的短板。因此，必須重視基礎軟件系統和標準的制定工作，形成自主的智能制造產業制高點，避免在硬件制造中再次受制于國外操作系統。

加強關鍵核心技術攻關，打造國產機器人自主品牌。我國的機器人產業起步較晚，由于發展階段、條件和目標不同，機器人產業很難也不能再走傳統“市場換技術”的老路。將來應大力推動核心關鍵技術的攻關項目，加強對技術研發成果的知識產權保護工作。同時，培育具有國際影響力的機器人骨干企業，發展一批創新力強的中小型企業，提升國產自主品牌的國際競爭力。

大力培養技能工人，注重利用全球人才資源。從美國的《重振美國制造業框架》到《先進制造業伙伴計劃》，再到《先進制造業國家戰略計劃》，都把提高勞動者素質作為重要的政策內容，通過對工人進行培訓提高其勞動技能，以適應先進技術發展的需要。我國也要大力發展滿足智能制造要求的職業技能教育和培訓，以不斷適應制造業變革所需要的技能要求，同時還要吸引全球制造業人才，尤其是高層次人才，利用全球人才資源發展中國智能制造。

完善落實相關配套政策，大力鼓勵技術創新。美日歐等發達國家的先進制造業都獲得了政府的大力扶持，財政資金也大量向研發創新傾斜。例如，日本在2006～2010年間為了攻克關鍵的服務機器人技術每年投入1000萬美元，美國聯邦政府當前對每個制造業創新研究資助7000萬美元至1.2億美元。為扶持智能制造產業的發展，我國也應從多個方面完善落實相關配套政策：加大財政和稅收方面的扶持力度，建立智能機器人研發風險準備金，激發制造業企業創新活力；加大對國產智能制造裝備的政府采購，給予這個幼稚產業一定的保護期；在部分地區、部分行業開展智能制造試點示范，探索新模式、新方法，并逐步推廣普及。

參考文獻

[美]里夫金：《第三次工業革命：新經濟模式如何改變世界》，中信出版社，2012年。

[日]岡崎哲二：《質疑產業政策――培育新產業，成世界潮流》，《日本經濟新聞》，2013年4月1日。

賈根良：《第三次工業革命與新型工業化道路的新思維――來自演化經濟學和經濟史的視角》，《中國人民大學學報》，2013年第2期。

左世全：《第三次工業革命背景下我國制造業的戰略轉型》，《機械管理開發》，2013年第6期。

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關鍵詞：機電一體化；智能控制；應用；研究

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

(一)、關于機電一體化的概述

1、機電一體化的含義

所謂機電一體化，又稱機械電子學，是指將電工電子技術、信息技術、接口技術、機械技術、微電子技術、傳感器技術、信號變換技術等多只技術進行有機地結合，并綜合應用到實際生產生活中去的一項綜合性的技術。

機電一體化的基本內容與組成要素及原則機電一體化的基本內容包括以下幾項內容：一是計算機與信息技術；二是機械技術；三是自動控制技術；四是系統技術；五是傳感檢測技術。機電一體化的組成要素包括：一是結構組成要素；二是動力組成要素；三是運動組成要素；四是感知組成要素；五是職能組成要素。機電一體化的四大原則包括：一是運動傳遞；二是能量轉換；三是結構耦合；四是信息控制。

（二）、關于智能控制

1、智能控制的含義

“智能控制”指的是在無人干預的情況下能自主地驅動智能機器實現控制目標的自動控制技術。控制理論發展至今已有100多年的歷史，經歷了“經典控制理論”和“現代控制理論”的發展階段，現在已進入“大系統理論”和“智能控制理論”階段。“機電一體化”是微電子技術向機械工業滲透過程中逐漸形成的一個新概念，是精密機械技術、微電子技術和信息技術等各相關技術有機結合的一種新形勢。它是機械技術、微電子技術及信息技術相互交叉、融合的產物。

2、智能控制系統的特點

智能控制常具有以下一種或幾種基本特點：

（1）分層遞階的組織結構：智能控制系統的組織結構體現了“智能遞增，精度遞減”的原理。其協調層次越高，所體現的智能也越高。

（2）多模態控制：智能控制系統常采用具有開、閉環控制結合，定性決策與定量控制結合，數學模型和非數學廣義模型結合的多態控制。

（3）自學習能力：一個系統如果能對一個過程或其環境的未知特征所固有的信息進行學習，并將得到的經驗用于進一步的估計、分類、決策或控制，從而使系統的性能得到改善，那么就稱該系統為學習控制系統。學習控制系統是智能控制系統的一種，智能控制系統的學習功能可能有低有高，低層次的學習功能主要包括對控制對象參數的學習，高層次的學習功能則包括知識的更新和遺忘。

（4）自適應能力：智能控制系統中的智能行為實質上是一種從輸入到輸出之間的映射關系，它可看成是不依賴模型的自適應估計。因此它具有很好的適應性能。當系統的輸入不是已經學習過的例子時，由于系統具有插補功能，從而可給出合適的輸出，甚至當系統中

3、智能控制系統類別形式

智能控制系統具有一定的智能行為，它是用來解決工程上難以用數學方法精確描述的、復雜的、隨機的、模糊的、柔性的控制問題。這些問題的特點是非線性的，用普通的控制方法難以實現。當前采取的智能控制系統如下所述：

（1）分級控制系統

分級控制系統又稱為分級階梯控制系統，是由美國普渡大學提出的控制理論。它的理論是在自適應控制和自組織控制的基礎上提出的理論。它主要由三個控制級組成，由高到低分為組織級、協調級、執行級。具體情況如下：

a．組織級：通過人機接口和用戶進行交互，執行最高決策的控制功能，監視并指導協調級和執行級的行為。

b．協調級：該級分為控制管理分層和控制監督分層。

c．執行級：執行確定的動作，完成組織級分配的任務。

（2）學習控制系統

學習控制系統是通過對內部結構進行判別、認知、調整后，利用對信號循環輸入和數據處理來保證良好的運行效果。它是一個能在其運行過程中逐步獲得受控過程及環境的非預知信息，積累控制經驗，并在一定的評價標準下進行估值、分類、決策和不斷改善的自動控制系統。

（3）專家控制系統

專家控制系統是將人的經驗、知識、技能融合進計算機的一種形式。在這個系統中，計算機數據庫含有摸個領域專家水平的知識與經驗，并且具有可以利用這些知識與經驗解決該領域的高水平難題的特點，

（4）神經網絡系統

神經網絡是指由大量與生物神經系統的神經細胞相類似的人工神經元互聯而組成的網絡，或由大量象生物神經元的處理單元并聯互聯而成。智能網絡結構形式主要運用了神經細胞、人工神經元模式。智能控制與模仿真人是神經網絡的主要功能

（三）、智能控制發展的趨勢

智能控制系統具有極強的學習功能、組織功能及適應，其在機電一體化方面的廣泛應用是當前智能控制的一大發展趨勢。模糊系統、遺傳算法、專家系統及神經網絡是應用在機電一體化系統中的最常見的四種技術，它們之間存在著相互依存、相輔相成的關系。

（四）、智能控制在機電一體化系統中的應用

1、智能控制在機械制造過程中的應用

機械制造是機電一體化系統中的重要組成部分，當前最先進的機械制造技術就是將智能控制技術與計算機輔助技術有機結合，向智能機械制造技術的方向發展。其最終目標是利用先進的計算機技術取代一部分腦力勞動，從而模擬人類制造機械的活動。同時，智能控制技術利用神經網絡及模糊系統計算的方法對機械制造的現狀進行動態地模擬，通過傳感器融合技術將采集的信息進行預處理，從而修改控制模式中的參數數。在此過程中利用神經網絡技術中的并行處理與學習功能將一些殘缺不全的信息進行有效處理，利用模糊系統所特有的模糊關系與模糊集合等特征，可以將一些模糊的信息集合到閉環控制中的外環決策機構來選取相應的控制動作。智能控制在機械制造中的應用領域包括：機械故障智能診斷、機械制造系統的智能監控與檢測、智能傳感器及智能學習等。

2、智能控制在數控領域中的應用

隨著科學技術的發展，我國的機電一體化技術的發展對數控技術提出了更高的要求，不僅需要完成很多的智能功能，還需要擴展、模擬、延伸等新的智能功能，從而使得數控技術可以實現智能編程、智能監控、建立智能數據庫等目標，運用智能控制技術可以實現這些目標。比如說，利用專家系統可以數控領域中難以確定算法與結構不明確的一些問題進行綜合處理，再運用推理規則將數控現場的一些數控故障信息進行推理，從而獲得維修數控機械的一些指導性建議；利用模糊系統技術可以將數控機械的加工過程進行優化，對一些模糊的參數進行調節，從而更加清晰地發現數控機械出現的故障，并找出相應的解決措施。

3、智能控制在機器人領域中的應用

機器人所具有非線性、強耦合、時變性的特征主要體現在動力系統中，在控制參數的系統中機器人具有多任務及多邊變性的特征，這些特征適合智能控制技術的應用。當前智能控制技術在機器人領域中的應用主要表現在以下幾個方面：一是機器人手臂姿態及動作的智能控制；二是機器人在多傳感器信息融合與視覺處理方面的智能控制；三是機器人在行走路徑與行走軌跡跟蹤方面的智能控制；四是通過模糊系統及專家控制系統對機器人的運動環境進行定位、監測、建模及規劃控制等方面的探究。

4、智能控制在建筑工程中的應用

智能控制在建筑工程中的應用主要表現在以下幾個方面：一是智能控制在建筑物照明系統中的應用，它主要通過通信與計算機控制的聯網，對每一個時段的照明系統進行控制，主要表現在對照明時間、照明系統的節能、照明邏輯方面的智能控制；二是對建筑物內的空調進行智能控制，通過比例積分調節器閉環的方式對空調在夏季與冬季使用時的模式進行設置，可以智能地調節空調的風閥，在確保建筑內空氣質量的同時，減少能量的浪費。

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【關鍵詞】 柔性制造技術，FMS，計算機輔助技術

隨著社會的進步和生活水平的提高，社會對產品多樣化，低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切，傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量，更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后，由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發展，制造業自動化進入一個嶄新的時代，技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業化國家機械制造自動化的研制發展重點。

1、基本概念

1.1、柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力，可用系統滿足新產品要求的程度來衡量；第二方面是系統適應內部變化的能力，可用在有干擾（如機器出現故障）情況下，系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的，傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高，由于設備是固定的，所以設備利用率也很高，單件產品的成本低。但價格相當昂貴，且只能加工一個或幾個相類似的零件，難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換，一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內，生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。

柔性主要包括：

1）機器柔性 當要求生產一系列不同類型的產品時，機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。

2）工藝柔性 一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力；二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。

3）產品柔性 一是產品更新或完全轉向后，系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力；二是產品更新后，對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。

4）維護柔性 采用多種方式查詢、處理故障，保障生產正常進行的能力。

5）生產能力柔性 當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統，這一點尤為重要。

1.2、柔性制造的分類

柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群，我們認為凡是側重于柔性，適應于多品種、中小批量（包括單件產品）的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為：

1）柔性制造系統（FMS）

關于柔性制造系統的定義很多，權威性的定義有：美國國家標準局把FMS定義為：“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備，傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備，使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統，柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。國際生產工程研究協會指出”柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統，在最少人的干預下，能夠生產任何范圍的產品族，系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。“而我國國家軍用標準則定義為”柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統，它包括多個柔性制造單元，能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整，適用于多品種、中小批量生產。“簡單地說，FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床（加工中心與車削中心等），由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來，可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS，日本從1991年開始實施的”智能制造系統“（IMS）國際性開發項目，屬于第二代FMS；而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。

2）柔性制造單元（FMC）

FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6～8年，FMC可視為一個規模最小的FMS，是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物，它是由1～2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成，其特點是實現單機柔性化及自動化，具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。

3）柔性制造線（FML）

它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床；亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統柔性的要求低于FMS，但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統（DCS）為代表，其特點是實現生產線柔性化及自動化，其技術已日臻成熟，迄今已進入實用化階段。

2、柔性制造所采用的關鍵技術

2.1、計算機輔助設計

CAD技術引入專家系統，使之具有智能化。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。

2.2、模糊控制技術

模糊數學的實際是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自動功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動對控制量作調整，使系統性能大為改善，其中尤其以基于人工神經的自學引起人們極大的關注。

2.3、人工智能技術及專家系統

迄今，柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專業知識和推理規則進行推理，求解各類問題（如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等）。由于專家系統能簡便地將各種事實及與通過經驗獲得的知識相結合，因此為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能（包括專家系統）技術必將在柔性制造業（尤其智能型）中起著日趨重要的關鍵性的作用。智能制造技術（IMT）旨在將人工智能融入制造過程的各個環節，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程，系統能自動監測其運行狀態。在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數，以達到最佳工作狀態，具備自組織能力。

2.4、人工神經網絡技術

人工神經網絡（ANN）是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法，故也是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經網絡將并列于專家系統和模糊控制系統，成為自動化系統中的一個組成部分。

3、FMT的發展趨勢

3.1、發展FMT的支撐條件

1）技術培訓。應用FMT的用戶需要建立一支自己的自動化領域專家和專業技術人員隊伍，因而，對有關人員進行技術培訓極為重要。

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智能制造亮點紛呈

紡織裝備向著數字化、網絡化、智能化的方向發展，智能制造是先進制造技術、信息技術和智能技術在裝備上的集中體現，2014年在這一領域亮點紛呈。

棉紡行業中紡紗是重要的工序。陜西華燕公司研制出新型渦流紡紗機，配備智能化控制系統，具有實時采集、統計分析、遠程監控、質量在線監測等功能，可以在線控制紗線張力，自動接頭，自動落紗，自動清潔。該產品打破了國外公司對渦流紡紗機技術的壟斷，提高了國產化設備的自動化水平。

針織行業中電腦經編裝備近年來發展很快，但是速度一直低于機械裝備。江南大學開發了具有高動態響應的經編集成控制系統，突破了控制系統的技術瓶頸，實現了梳節高速橫移、電子送經、大容量動態花型數據的高速傳輸，并具有質量在線監測功能。

服裝信息化取得新進展

服裝行業企業數最多，直接面向消費市場。近年來適應市場的變化，扭轉了“服裝制造技術含量低”的誤解，信息化取得一系列新進展。

紅領集團的MTM運營支撐平臺應用于男西裝個性化定制，已經運行多年，取得喜人的效果。平臺運用工業化手段制造個性化產品，將傳統服裝企業的效益提高2倍以上，經過升級改造，2014年8月正式上線運營，并開拓了大量國際業務，而在其后臺則有功能強大的信息化制造系統支撐。

上海嘉納公司開發了服裝三維測體試穿系統，包括三維測量及人體數據處理、三維服裝設計系統、三維虛擬試衣平臺和虛擬服裝走秀系統，可以使用移動智能終端，并已作為產品應用到多家服裝企業和相關院校。

電子商務激發新活力

2014年紡織品服裝電子商務異常活躍，成為最具活力的商業渠道，對消費市場的拉動作用不可低估。上半年服裝家紡網絡零售總額為2770億元，占全國各類商品網絡零售總額的25%，同比增長39.2%，增速較上年同期加快6.4%，遠遠高于傳統渠道10.4%的增速。

隨著網上購物的興起，服裝個性化定制業務也逐步走向實際應用。無錫吉姆兄弟公司建立了襯衫定制的移動網絡平臺，客戶通過智能手機選擇襯衫款式、面料、顏色等，并上傳本人正面和側面的兩張照片，便可在兩天內收到適合自己尺寸的襯衫。

管理信息化提升新水平

管理信息化系統經過多年的應用，逐步向綜合集成方向發展，并延伸到設計、工藝和生產環節，更加具有行業特點。

湖南忘不了公司開發了包括服裝設計、工藝數據庫、生產管理的信息化管理系統，建立了自動化的生產流水線，還包括了數字化工藝培訓系統，較為全面地覆蓋了企業設計、生產和經營業務，從整體上提高了企業現代化管理水平。

山東岱銀集團針對其主要產品竹節紗研制了專用CAD/CAM系統、竹節紗參數檢測儀器和工藝參數管理軟件，建立了工藝參數在線監測平臺，實現了竹節紗的設計、生產與質量檢測的自動化，提高了產品質量，取得了明顯的經濟效益。

2015：持續健康發展面臨新挑戰

2015年是“十二五”規劃的最后一年，“十三五”規劃即將，紡織工業相關規劃的前期研究工作已經在緊鑼密鼓地開展，紡織信息化技術的應用與推廣是重點任務之一，包括數字化設計、智能制造、電子商務和物流信息化、互聯網與工業融合等主要領域。為此，未來必須大力推動大數據、智能制造、云計算、物聯網、移動互聯等新一代信息技術在紡織信息化進程中發揮引領作用。

大數據 紡織企業多年來對業務數據實現計算機管理的同時，積累了大量各種類型的多種來源的數據信息，產生了即時分析海量信息并產生價值的迫切需求。未來幾年，紡織骨干企業要在工業生產經營過程中應用大數據技術，比如電子商務的精準營銷、服裝的大規模定制，提升生產制造、供應鏈管理、產品營銷及服務等環節的決策水平和經營效率。

智能制造 這是今后紡織裝備的重要發展方向，未來幾年將開發以人機智能交互為特征、面向各道紡織工序的智能制造技術，一方面努力提高單機自動化、智能化水平，形成網絡化的堅實基礎;另一方面推進紡紗、織造、印染、服裝生產制造設備聯網和在線監測，形成智能化生產線，并在此基礎上不斷積累和完善相應的知識庫和專家系統。

云計算 在云計算技術日益成熟，應用日益廣泛的情況下，開發商將大量利用云服務平臺為廣大客戶提供資源優化共享、使用安全可靠的服務，提高信息化服務的水平，從而使云計算模式不僅可以成為軟件服務業新的增長點，而且還在制造業服務化轉型過程中發揮重要作用。

物聯網 作為智能制造和大數據的基礎，物聯網已經逐步滲透到紡織服裝業的各個領域，尤其是在紡織生產在線監測系統中得到廣泛應用，可以實時提供各種類型的數據，包括對生產線各個環節的準確跟蹤、倉儲和物流系統的及時監測、產品質量和安全性的追溯等。RFID也將應用于多種智能設備，如粗細聯輸送系統、服裝吊掛系統以及企業信息化管理系統等。

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北京機械工業自動化研究所是以推廣和發展制造業綜合自動化技術及智能制造技術為目標的多專業綜合性高新技術研究所，致力于工業智能化單元、系統集成及其相關配套技術的開發和應用。主要研究領域有：制造業信息化ERP、企業計算機綜合應用軟件，包括計算機輔助企業管理系統（MIS）、計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）；自動控制與應用工程，包括系統與集成、網絡與通訊、制造過程控制與管理、柔性制造系統、車間級物流系統、自動化立體倉庫、物流技術和自動檢測；工業機器人與人工智能應用工程；機電一體化非標設備的研制和應用工程。

記者：北自所成功實施了很多制造業物流項目。以你們的經驗，制造企業在什么情況下會考慮做物流系統的優化或改善？

匡永江：對于制造企業來說，制造是主業，物流是輔的工作，它的作用是助生產一臂之力。因此，很多制造企業都是在生產技術改造的過程中，“發現”了物流升級優化的需求。以我們曾經實施過的一個項目――某大型板材加工企業生產物流系統為例：該公司由于引進了先進的自動化生產設備，機床能夠24小時不間斷無人生產，但是原有的生產物流系統不是全自動系統，無法匹配高效的自動化生產，制約了生產效率的提高。我們的解決方案是配合生產需要，在生產車間設立自動倉庫系統，與自動化的生產機床對接實現按需自動上下料和信息管理。這樣就滿足了該公司24小時不間斷無人生產的需求，使生產效率大幅提高。

除了被動地改善物流外，制造企業，尤其是一些行業龍頭企業，在新建工廠時往往傾向最先進的生產系統，包括物流系統，以保持和擴大自己的競爭優勢。例如我們的一個客戶，是一家知名的家具生產企業，致力于打造全球知名的品牌。他們在國內外、行業內外調研了好幾年，最后下決心建設一個全新的、先進的智能工廠。新工廠具有鮮明的“智能制造，按需生產”的特點：生產從客戶需求開始人手，根據客戶的房型設計產品，然后客戶可以按照房型選擇該公司的成熟產品模塊，并形成最終方案，工廠定制生產家具。而且整個生產過程實現了不許動、不落地、不返修高效生產。我們給該公司做的生產物流系統規劃和建設，具體包括WMS、WCS、智能堆垛機、AGV、RGV、全自動輸送線、貨架等等。

總結來講，制造業物流就是把各個生產環節串聯起來，物流系統與生產線、生產節拍緊密配合，各種先進的物流裝備都是這個綜合性大系統的重要組成部分，在先進的信息管理系統的統一指揮下實現高效生產。只有物流合理順暢，才能提升整個工廠的運作效率和管理水平。如果物流不順暢，就會影響生產。

記者：制造企業物流系統改善項目的難點是什么？需要注意的關鍵點有哪些？

匡永江：相比較其他行業的物流建設，制造業物流建設更加復雜，因為制造業包含很多不同的子行業，而且各具特點。這也造成了不同的制造業物流系統都有一些自己的獨特性。

從制造方式來分，制造業可分為流程制造業和離散制造業。流程制造業的典型行業如化工業，這種制造的特點是生產與物流融為一體，連續生產必然要求物料配送是連續進行。而且這個行業一般都是高度自動化生產，在生產車間建設規劃時，需對生產和物料配送規劃得十分充分、到位。因此，這類制造業的物流反而是成熟、清晰的，并沒有太大的實施難度。

對于離散制造業，還可細分為產品生產量大的制造業和產品生產量小的制造業。生產量大的典型代表如汽車制造行業、家電制造行業。這些行業由于長期的發展，已經形成成熟的生產模式、物流組織模式，是自動化程度較高的流水線生產。因此，這些行業的物流體系也有了很多成熟的、可借鑒的模式。而對于一些單品產量很少的制造行業，如重型機械加工，這種行業的流程、工藝都十分復雜，而且很多大型或超大型裝備的制造還涉及國家的經濟安全和軍事安全等因素，技術領先的國家往往封鎖技術的外泄，因此我們也很難有借鑒、模仿的機會。這都造成這類型制造業物流規劃和實施的難度很大，很多時候需要專門立項研究。

制造業物流從制造生產的流程上來分，還可分為生產（線邊）物流和通用物流兩大部分。制造企業的通用物流建設，也就是建設用于存儲原材料、輔料、成品的倉庫，和其他行業的倉庫建設大同小異，因此也是比較容易規劃和實施的。

比較難的部分是生產（線邊）物流的規劃和實施。不管是全新工廠的生產物流系統建設，還是改造項目的物流優化和改善，都和生產工藝緊密結合，首先要做好工藝分析，按照生產流程先規劃設計物流動線，再考慮生產設備布局，采用正確的步驟是非常重要的。但是多數國內制造企業對物流并不了解，因此往往先建工廠，購進設備，再考慮物流。這就造成物流系統建設面臨很多限制條件，難以做到最優。這是很令人遺憾的。

記者：您認為造成我國制造企業生產物流系統建設存在問題的主要原因有哪些？如何破解？北自所的優勢在哪里？

匡永江：由于我國原有體制的原因，制造企業在建設項目的時候，都是要找各自行業的設計院去做上廠的設計規劃。對于這些設計院來說，設計規劃的重點不是物流，他們首先會去考慮廠房（土建）和生產工藝等，由于缺少規劃意識，物流規劃也是他們的弱項。我國長期以來制造業物流水平比較低，和這方面有一定關系。現在各個設計院對物流規劃設計的重視程度也在不斷提高，而且隨著項目的增多也取得了很多經驗。但是已經建成的工廠由于企業經營或者市場情況發生了變化，很多都需要進行物流升級優化。

因此我最近就在考慮，北自所能否與設計院強強聯合，把物流規劃設計納入設計院的業務范疇，共同提高制造企業物流系統設計建設的能力。其實在國際上，物流規劃設計通常由專業的物流咨詢公司完成。但是我認為，設計院相比咨詢公司的優勢是有設計能力，能把概念細化和落地。如果我們能夠實現優勢互補，就更能滿足客戶的需求，我們就更有競爭力。

其實在制造業物流領域，北自所還是有一定優勢的。首先，我們有深厚的底蘊。北自所創建于1954年，是原機械工業部直屬的綜合性科研機構，是國內最早從事自動化物流系統集成和自動化立體庫建設的單位，國家科技部指定的全國推廣應用物流倉儲技術依托單位。其次，由于制造業物流與生產工藝、流程管理等密切相關，因此綜合能力很重要，而北自所在這方面有優勢。我們致力于制造領域自動化、信息化、智能化技術的創新、研究、開發和應用，為客戶提供包括開發、設計、制造、安裝及服務的整體解決方案。北自所擁有ERP、MES、物流、裝配線等一系列項目實施的能力。這就是我們的綜合優勢。

記者：請您結合典型案例分析一下北自所是如何幫助制造企業優化物流系統的。

匡永江：我們通過對一些行業生產工藝的透徹研究和分析，研發出適合該領域生產特點的物流自動化系統，構建了全新的物流運作模式，大幅提高了企業的生產效率。

我們有很多成功的制造業物流案例。如我們為紡織行業開發的“全自動落絲系統”，由自動落絲機、輔助運轉設備、機器人、設備運行調度和信息管理子系統組成，采用了激光定位技術、激光安全防護技術、現場總線技術、無線以太網絡技術、計算機信息技術和設備調度優化算法。該系統的主要功能為：自動落絲機與卷繞機自動對接后完成自動落絲，并將絲餅暫存于車體中心棒上，絲餅隨自動落絲機運行送往平衡間，并轉運到輔助運轉設備上，再由機器人直接抓取并放置在絲車空掛架上。該系統以機械化設備完全替代人工實現落絲、裝車和轉運自動化作業，能夠滿足同時多品種生產按單一品種裝車的需求，并自動完成絲餅產品信息的跟蹤及標簽打印。這套系統符合制造業“機器換人”的發展方向，為紡織企業減少勞動力人數，降低生產成本，提高產品質量，帶動了企業的技術進步，提高了企業的國際競爭力。該系統達到國際先進水平，獲得多項國家專利，成功入選2015年度中國十大紡織科學新聞。

記者：制造企業實施物流系統改善項目能收獲哪些益處？

匡永江：從以上案例可以看出，一個成功的物流優化實施項目，給制造企業帶來的變化是巨大的，不僅體現在直接的經濟效益上，還能改善企業的現場環境，提升企業形象，甚至解決很多管理上的難題。例如我們實施過的另一個案例，某電氣開關生產企業，之前的物料配送和管理模式粗放，物料管理部門使用叉車為生產部門配送生產備件，配送時間和配送數量都不能做到精準。這使得兩個部門經常為零部件賬物不符而發生矛盾。該企業實施了物流優化項目，用AGV配合生產節拍實現物料的精準配送，不僅以上問題迎刃而解，還帶來很多附加效益。首先，物流運作模式改變了，AGV配送物料取代了叉車作業，減少了人力，也更加安全可靠。其次，原先叉車送料單批次數量巨大，大量用不完的零件堆到生產線邊，管理混亂，現在是需要多少送多少，生產線邊更干凈，物料管理不混亂。還有，按照生產計劃把必要的零部件送過去，不用的儲存在庫里，物料賬目清楚，而且賬目與貨物存放位置對應上了，可以清楚掌握物料消耗情況，減少重復采購造成的物料積壓和倉位占用，也減少了資金占用。