智能工业有哪些特征

‘壹’ 你知道智慧工厂的五大基本特征吗

在中国制造2025及工业4.0信息物理融合系统CPS的支持下，离散制造业需要实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产文档无纸化、生产过程透明化、生产现场无人化等先进技术应用，建立基于工业大数据和"互联网"的智能工厂。

最近几年，欧美国家最早针对流程工业提出了"智能工厂"的概念。流程工业智能工厂由商业智能、运营智能、操作智能三个层次组成，由于自身的自动化水平较高，因此实施智能工厂相对比较容易。与流程工业相比，离散制造业首先在底层制造环节由于生产工艺的复杂性，如车、铣、刨、磨、铸、锻、铆、焊对生产设备的智能化要求很高，投资很大。特别是装备制造业、家电、 汽车 、机械、模具、航空航天、消费电子等产品大都要求产品智能化，设计智能。

因此，在中国制造2025及工业4.0信息物理融合系统CPS的支持下，离散制造业需要实现生产设备网络化、生产数据可视化、生产文档无纸化、生产过程透明化、生产现场无人化等先进技术应用，做到纵向、横向和端到端的集成，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，从而建立基于工业大数据和"互联网"的智能工厂。

生产设备网络化，实现车间"物联网"

工业物联网的提出给"中国制造2025"、工业4.0提供了一个新的突破口。物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。传统的工业生产采用M2M(Machineto Machine)的通信模式，实现了设备与设备间的通信，而物联网通过Things to Things的通信方式实现人、设备和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接。

在离散制造企业车间，数控车、铣、刨、磨、铸、锻、铆、焊、加工中心等是主要的生产资源。在生产过程中，将所有的设备及工位统一联网管理，使设备与设备之间、设备与计算机之间能够联网通讯，设备与工位人员紧密关联。

如：数控编程人员可以在自己的计算机上进行编程，将加工程序上传至DNC服务器，设备操作人员可以在生产现场通过设备控制器下载所需要的程序，待加工任务完成后，再通过DNC网络将数控程序回传至服务器中，由程序管理员或工艺人员进行比较或归档，整个生产过程实现网络化、追溯化管理。

生产数据可视化，利用大数据分析进行生产决策

"中国制造2025"提出以后，信息化与工业化快速融合，信息技术渗透到了离散制造企业产业链的各个环节，条形码、二维码、RFID、工业传感器、工业自动控制系统、工业物联网、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技术在离散制造企业中得到广泛应用，尤其是互联网、移动互联网、物联网等新一代信息技术在工业领域的应用，离散制造企业也进入了互联网工业的新的发展阶段，所拥有的数据也日益丰富。离散制造企业生产线处于高速运转，由生产设备所产生、采集和处理的数据量远大于企业中计算机和人工产生的数据，对数据的实时性要求也更高。

在生产现场，每隔几秒就收集一次数据，利用这些数据可以实现很多形式的分析，包括设备开机率、主轴运转率、主轴负载率、运行率、故障率、生产率、设备综合利用率(OEE)、零部件合格率、质量百分比等。首先，在生产工艺改进方面，在生产过程中使用这些大数据，就能分析整个生产流程，了解每个环节是如何执行的。

一旦有某个流程偏离了标准工艺，就会产生一个报警信号，能更快速地发现错误或者瓶颈所在，也就能更容易解决问题。利用大数据技术，还可以对产品的生产过程建立虚拟模型，仿真并优化生产流程，当所有流程和绩效数据都能在系统中重建时，这种透明度将有助于制造企业改进其生产流程。再如，在能耗分析方面，在设备生产过程中利用传感器集中监控所有的生产流程，能够发现能耗的异常或峰值情形，由此便可在生产过程中优化能源的消耗，对所有流程进行分析将会大大降低能耗。

生产文档无纸化，实现高效、绿色制造

构建绿色制造体系，建设绿色工厂，实现生产洁净化、废物资源化、能源低碳化是中国制造2025实现"制造大国"走向"制造强国"的重要战略之一。目前，在离散制造企业中产生繁多的纸质文件，如工艺过程卡片、零件蓝图、三维数模、刀具清单、质量文件、数控程序等等，这些纸质文件大多分散管理，不便于快速查找、集中共享和实时追踪，而且易产生大量的纸张浪费、丢失等。

生产文档进行无纸化管理后，工作人员在生产现场即可快速查询、浏览、下载所需要的生产信息，生产过程中产生的资料能够即时进行归档保存，大幅降低基于纸质文档的人工传递及流转，从而杜绝了文件、数据丢失，进一步提高了生产准备效率和生产作业效率，实现绿色、无纸化生产。

生产过程透明化，智能工厂的"神经"系统

"中国制造2025"明确提出推进制造过程智能化，通过建设智能工厂，促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制，进而实现整个过程的智能管控。在机械、 汽车 、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等离散制造行业，企业发展智能制造的核心目的是拓展产品价值空间，侧重从单台设备自动化和产品智能化入手，基于生产效率和产品效能的提升实现价值增长。因此其智能工厂建设模式为推进生产设备(生产线)智能化，通过引进各类符合生产所需的智能装备，建立基于制造执行系统MES的车间级智能生产单元，提高精准制造、敏捷制造、透明制造的能力。

离散制造企业生产现场，MES系统在实现生产过程的自动化、智能化、数字化等方面发挥着巨大作用。首先，MES系统借助信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理，减少企业内部无附加值活动，有效地指导工厂生产运作过程，提高企业及时交货能力。其次，MES在企业和供应链间以双向交互的形式提供生产活动的基础信息，使计划、生产、资源三者密切配合，从而确保决策者和各级管理者可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，做出准确的判断并制定快速的应对措施，保证生产计划得到合理而快速的修正、生产流程畅通、资源充分有效地得到利用，进而最大限度地发挥生产效率。

生产现场无人化，真正做到"无人"工厂

"中国制造2025"推动了工业机器人、机械手臂等智能设备的广泛应用，使工厂无人化制造成为可能。在离散制造企业生产现场，数控加工中心、智能机器人和三坐标测量仪及其他所有柔性化制造单元进行自动化排产调度，工件、物料、刀具进行自动化装卸调度，可以达到无人值守的全自动化生产模式(Lights Out MFG)。在不间断单元自动化生产的情况下，管理生产任务优先和暂缓，远程查看管理单元内的生产状态情况，如果生产中遇到问题，一旦解决，立即恢复自动化生产，整个生产过程无需人工参与，真正实现"无人"智能生产。

实现从制造业大国向制造业强国的"升级"，"中国制造2025"成为最有力的战略驱动。盖勒普是"中国制造2025"的先行 探索 者和实践者。深度结合当前离散制造业的实际现状，基于全球25年领先技术和中国15年的本地化经验，盖勒普提出了离散制造业智能工厂的五个方向，旨在借助全球先进智能工厂整体解决方案(MES-SFC)这一生产力引擎，打破组织边界，将企业整个生产现场都纳入到管理网络中，正深刻地改变着制造模式、流程乃至整个制造业的结构，这一具有未来竞争力的创新成果将有力推动整个制造业的转型升级，也让离散制造企业得到了独一无二的新技术体验，并为行业树立成功典范。

‘贰’ 和传统的制造相比,智能制造具有的几个鲜明的特点

1、生产设备网络化，实现车间“物联网”
物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
2、生产文档无纸化，实现高效、绿色制造
生产文档进行无纸化管理后，工作人员在生产现场即可快速查询、浏览、下载所需要的生产信息，生产过程中产生的资料能够即时进行归档保存，大幅降低基于纸质文档的人工传递及流转，从而杜绝了文件、数据丢失，进一步提高了生产准备效率和生产作业效率，实现绿色、无纸化生产。
3、生产数据可视化，利用大数据分析进行生产决策
在生产现场，每隔几秒就收集一次数据，利用这些数据可以实现很多形式的分析，包括设备开机率、主轴运转率、主轴负载率、运行率、故障率、生产率、设备综合利用率（OEE）、 零部件合格率、质量百分比等。首先，在生产工艺改进方面，在生产过程中使用这些大数据，就能分析整个生产流程，了解每个环节是如何执行的。
一旦有某个流程偏离了标准工艺，就会产生一个报警信号，能更快速地发现错误或者瓶颈所在，也就能更容易解决问题。利用大数据技术，还可以对产品的生产过程建立虚拟模型，仿真并优化生产流程，当所有流程和绩效数据都能在系统中重建时，这种透明度将有助于制造企业改进其生产流程。再如，在能耗分析方面，在设备生产过程中利用传感器集中监控所有的生产流程，能够发现能耗的异常或峰值情形，由此便可在生产过程中优化能源的消耗，对所有流程进行分析将会大大降低能耗。
4、生产过程透明化，智能工厂的”神经”系统
在机械、汽车、航空、船舶、轻工、家用电器和电子信息等离散制造行业，企业发展智能制造的核心目的是拓展产品价值空间，侧重从单台设备自动化和产品智能化入手，基于生产效率和产品效能的提升实现价值增长。因此其智能工厂建设模式为推进生产设备（生产线）智能化，通过引|进各类符合生产所需的智能装备，建立基于制造执行系统MES的车间级智能生产单元，提高精准制造、敏捷制造、透明制造的能力。
5、生产现场无人化，真正做到“无人”厂
在离散制造企业生产现场，数控加工中心智能机器人和三坐标测量仪及其他所有柔性化制造单元进行自动化排产调度，工件、物料、刀具进行自动化装卸调度，可以达到无人值守的全自动化生产模式（Lights OutMFG）。在不间断单元自动化生产的情况下，管理生产任务优先和暂缓 ，远程查看管理单元内的生产状态情况，如果生产中遇到问题， -旦解决，立即恢复自动化生产，整个生产过程无需人工参与 ，真正实现”无人”智能生产。

‘叁’ 什么是智能制造的综合特征

一、人机交互性
智能制造的人和机器之间，在任何时间和空间上都可以相互联系、相互协同完成任务，除了机器本身的规划、行动和监控外，人可以随时随地地架空机器的情况。在这之前的自动化存在着片面强调所有环节的自动化，几乎忽略了人的作用，导致生产制造效率不高。然而人机一体化突出了人在制造系统中的核心地位，并在智能机器的配合下，更大的发挥人的潜能，机器智能和人的智能真正的集成在一起，在人机之间形成一种平等共事、相互协作的关系，二者各显其能，相辅相成。

二、制造资源的全球虚拟化、网络化
人机物的互联不仅可以形成虚拟化的智能工厂，进而形成全球性的制造资源网络化、虚拟化。互联网打通了人和人在全球范围内的联系，电子商务打通了人与商品在全球上的联系，智能制造则打通了人机物在全球范围的联系，使得制造企业能够高效的整合和利用海量的制造资源，获得资源高利用率并实现节能降耗，快速响应市场变化，提高自身的竞争力。

三、自组织、自学习和自维护
智能制造能够搜集、理解环境和自身的信息，各组成单元能够依据工作任务需要，自行组成一种最佳结构，运用知识进行自组织，分析、判断和规划自己行为的能力。智能制造应用的知识均是知识库的知识，并在生产制造中不断学习、充实知识库，具有自学习能力。同时，还能在运行过程中对故障自行诊断、自行排除以及自行维护，使得智能制造系统能够自我优化适应各种复杂环境。

‘肆’ 智能制造的特点以及技术有哪些

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，其特点是：

1、虚拟现实技术

这是实现虚拟制造的支持技术，也是实现高水平人机一体化的关键技术之一。虚拟现实技术是以计算机为基础，融合信号处理、动画技术、智能推理、预测、仿真和多媒体技术为一体；

借助各种音像和传感装置，虚拟展示现实生活中的各种过程、物件等，因而也能拟实制造过程和未来的产品，从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。但其特点是可以按照人们的意愿任意变化，这种人机结合的新一代智能界面，是智能制造的一个显着特征。

2、自组织超柔性

智能制造系统中的各组成单元能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，其柔性不仅突出在运行方式上，而且突出在结构形式上，所以称这种柔性为超柔性，如同一群人类专家组成的群体，具有生物特征。

3、学习与维护

智能制造系统能够在实践中不断地充实知识库，具有自学习功能。同时，在运行过程中自行故障诊断，并具备对故障自行排除、自行维护的能力。这种特征使智能制造系统能够自我优化并适应各种复杂的环境。

智能技术：

1、新型传感技术——高传感灵敏度、精度、可靠性和环境适应性的传感技术，采用新原理、新材料、新工艺的传感技术（如量子测量、纳米聚合物传感、光纤传感等），微弱传感信号提取与处理技术。

2、模块化、嵌入式控制系统设计技术——不同结构的模块化硬件设计技术，微内核操作系统和开放式系统软件技术、组态语言和人机界面技术，以及实现统一数据格式、统一编程环境的工程软件平台技术。

3、先进控制与优化技术——工业过程多层次性能评估技术、基于大量数据的建模技术、大规模高性能多目标优化技术，大型复杂装备系统仿真技术，高阶导数连续运动规划、电子传动等精密运动控制技术。

其发展前景：

1、人工智能技术。因为IMS的目标是计算机模拟制造业人类专家的智能活动，从而取代或延伸人的部分脑力劳动，因此人工智能技术成为IMS关键技术之一。IMS与人工智能技术（专家系统、人工神经网络、模糊逻辑）息息相关。

2、并行工程。针对制造业而言，并行工程是一种重要的技术方法学，应用于IMS中，将最大限度的减少产品设计的盲目性和设计的重复性。

3、信息网络技术。信息网络技术是制造过程的系统和各个环节“智能集成”化的支撑。信息网络同时也是制造信息及知识流动的通道。

‘伍’ 什么是智能工业

物联网智库中给出的定义是：智能工业是将具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能化的新阶段。

‘陆’ 什么是智能工业

人工智能大家可能都见过，在电影中的钢铁侠就是一个很好的代表，钢铁侠在出战前将数据进行可视化的分析以及预测性的维护，就连在战斗的过程里人工智能也可以进行自我的诊断这就是人工智能。

智能工业其实就是应用到工业领域的人工智能。智能工业主要分为三类：

第一类就是人工智能通过收集设备运行时的数据，储存并提供二次的分析，用以检测设备是否正常生产;

第二类，若是生产流水线突然出现故障时，机器人就能自己进行故障的判断，自己解决问题进行自我修复;

第三类，就是通过人工智能进行设备的预测性的维护，预防机器人在工作时突然出现故障，造成巨大的损失。

和生英钛集团的智能工厂解决方案中的几大系统应用在工厂制造业生产模式中就是人工智能引领智能化发展的最好体现。但相信在未来，人工智能会全面的应用在各个领域，为我们的打造最优越的生活工作品质。

‘柒’ 智慧工厂的智慧工厂特征

“智慧工厂”的发展，是智能工业发展的新方向。特征体现在制造生产上：
一、系统具有自主能力：可采集与理解外界及自身的资讯，并以之分析判及规划自身行为
二、整体可视技术的实践：结合讯号处理、推理预测、彷真及多媒体技术，将实境扩增展示现实生活中的设计与制造过程。
三、协调、重组及扩充特性：系统中各组承担为可依据工作任务，自行组成最佳系统结构。
四、自我学习及维护能力：透过系统自我学习功能，在制造过程中落实资料库补充、更新，及自动执行故障诊断，并具备对故障排除与维护，或通知对的系统执行的能力。
五、人机共存的系统：人机之间具备互相协调合作关系，各自在不同层次之间相辅相成。

‘捌’ 智能制造技术的特征由哪些

智能制造的特征主要体现在以下几个方面：
1.人机一体化
智能制造不单纯是“人工智能”系统，而是人机一体化智能系统，突出人在制造系统中的核心地位，通过与智能机器的相互配合，在大局决策上发挥人的主体作用，制造过程的实体调整则由机器自主完成，人机之间各显其能、相互协作，从而在智能制造过程中实现真正的集成。

2.工业大数据
智能制造将大数据理念应用于工业领域，通过网络汇集原本处于孤立状态的海量数据，包括设备数据，活动数据、服务数据、市场数据和上下游产业链数据等，实现人与人、物与物、人与物之间的连接，尤其是实现终端用户与制造和服务过程的连接。

3.服务型制造
传统的制造模式主要关注产品的生产环节，然而服务性活动的作用开始逐渐凸显。在智能制造模式下，制造企业不仅需要关注制造过程的智能化，还要将产业链条延伸至制造过程前端的产品研发以及后端的设备维护、售后服务等方面，通过敏锐地把握外部需求的变化，从而对组织结构进行优化调整，在进行生产制造的同时，不断推出各项服务性业务，实现产业链增值。

4.个性化定制
传统的制造模式强调以生产为中心，这将容易产生供不应求或产品过剩的局面。互联网时代大数据、云计算等新型网络技术的出现使得企业能够与供应商、销货方等合作组织以及终端用户实现数据的连接与共享，能够对市场需求进行精确地分析，实现按需定制、按需生产，并实时监控调整智能制造模式。

‘玖’ 智能工厂包括哪些系列并简要说明

究竟何谓智能工厂？智能工厂具有以下六个显着特征:

一、设备互联

能够实现设备与设备互联(M2M)，通过与设备控制系统集成，以及外接传感器等方式，由SCADA(数据采集与监控系统)实时采集设备的状态，生产完工的信息、质量信息，并通过应用RFID(无线射频技术)、条码(一维和二维)等技术，实现生产过程的可追溯。

二、广泛应用工业软件

广泛应用MES(制造执行系统)、APS(先进生产排程)、能源管理、质量管理等工业软件，实现生产现场的可视化和透明化。

三、充分结合精益生产理念

充分体现工业工程和精益生产的理念，能够实现按订单驱动，拉动式生产，尽量减少在制品库存，消除浪费。

四、实现柔性自动化

结合企业的产品和生产特点，持续提升生产、检测和工厂物流的自动化程度。

五、注重环境友好，实现绿色制造

能够及时采集设备和产线的能源消耗，实现能源高效利用。

六、可以实现实时洞察

从生产排产指令的下达到完工信息的反馈，实现闭环。通过建立生产指挥系统，实时洞察工厂的生产、质量、能耗和设备状态信息，避免非计划性停机。通过建立工厂的Digital Twin(数字映射)，方便地洞察生产现场的状态，辅助各级管理人员做出正确决策。

‘拾’ 简述智能制造系统的典型特征

(1)机械制造科学是由机械、计算机、信息、材料、自动化等学科有机结合而发展起来的一门跨学科的综合科学，它随不同对象和时间而改变功能结构及信息系统。 (2)柔性、集成、并行工作。现代机械制造系统具有多功能性和信息密集性，能够制造生产成本与批量无关的产品，能按订单制造，满足产品的个性要求。 (3)制造智能化。能够代替熟练工人的技艺，具有学习工程技术人员多年实践经验和知识的能力，并用以解决生产实际问题。智能制造系统能发挥人的创造能力和具有人的智能和技能，强调以人为系统的主导者这一总的概念。在智能制造系统中，智能和集成并列，集成是智能的重要支撑，反过来智能又促进集成水平的提高。 (4)设计与工艺一体化，传统的制造工程设计和工艺分步实施，造成了工艺从属于设计、工艺与设计脱离等现象，影响了制造技术的发展。产品设计往往受到工艺条件的制约，受到制造可靠性、加工精度、表面粗糙度、尺寸等限制。因此，设计与工艺必须密切结合，要以工艺为突破口，形成设计与工艺的一体化。 (5)精密加工技术是关键，精密和超精密加工技术是衡量先进制造技术水平的重要指标之一。当前，纳米加工技术代表了制造技术的最高精度水平。 (6)产品生命周期的全过程，现代制造技术是一个从产品概念开始，到产品形成、使用，一直到处理报废的集成活动和系统。在产品的设计中，不仅要进行结构设计、零件设计、装配设计，而且特别强调拆卸设计。使产品报废处理时，能够进行材料的再循环。节约能源，保护环境。 (7)人、组织、技术三结合，现代制造技术强调人的创造性和作用的永恒性；提出了由技术支撑转变为人、组织、技术的集成；强调了经营管理、战略决策的作用。在制造工业战略决策中，提出了市场驱动、需求牵引的概念，强调用户是核心，用户的需求是企业成功的关键，并且强调快速响应市场需求的重要性。