智能制造的内涵、技术路径与实现

魏 诚

（江西财经大学， 江西 南昌 330013）

引言

互联网技术在我国制造业的应用推进了传统的制造业向数字制造升级发展，特别是依托复杂的精密算法实现了装备制造的高、精、尖化发展。基于数字计算和通信技术的应用，强化了制造工厂的车间与企业信息集成，推进了全局制造业的数字集成，大大提升了制造业的生产效率。

但是这些技术的应用尚不能够实现整个企业乃至整个制造系统的全局性效率提升，单一的制造需要智能制造技术的应用来推进制造工厂的全局数据共享。依托机器的自动化与人工智能结合，推进车间工厂的全局优化与效率提升，实现制造安全和环境可持续性将是“中国制造2025”的重要战略目标[1]。

1 智能制造的内涵

智能制造将智能技术充分应用到生产制造的全流程之中，从而提高生产效率，降低生产风险，加强生产的持续性。从产品生产生命周期来看，智能制造将信息感知技术、自主学习技术、智能决策技术和自动化工作技术等应用到设计、加工、装配、存储和搬运等各个活动之中，强化制造生产设备的智能化决策与生产过程的自动化。

从产品的生产周期来看，在智能工厂中，智能制造通常包括三个部分：智能设计、智能加工与智能装配。通过三个环节的智能化技术应用，实现产品的智能化、生产加工的智能化与生产设备的智能化。在这三个生产制造环节中，始终贯穿的技术核心主要是知识库与知识工程，动态传感与定位，智能学习与决策。基于此对制造工厂的改造可实现智能制造的系统化，使其具备智能感知、智能决策、智能学习、智能诊断和智能优化等功能，这些功能是实现智能制造系统自动化和柔性化的基础[2]。

2 智能制造的关键技术

智能制造从本质上来看，是智能技术与制造技术的深度融合。从发展脉络上看，传统制造基于互联网信息技术、物联网技术等实现数字化，而这些技术的进一步发展便是智能技术。传统的制造技术在智能技术的引导下，向更加成熟和更加高效的方向进步，再基于智能制造关键技术赋能，实现制造工厂的智能化。而这一过程是由点到链、再到面，而后向工厂智能制造系统的立体化方向进步。因此，智能制造关键技术构成，将是一个层次递进发展的关系，如下图1所示：

图1 智能制造的技术逻辑

3 智能制造实现的技术路径分析

互联网技术与物联网技术在制造业的广泛应用虽然很大程度上提升了我国数字制造水平，制造工厂也基本上实现了数字化管理。但是目前我国整体制造行业发展还未跟进工业4.0的脚步，工厂生产自动化水平较低。因此，实现制造工厂的智能化发展还需较长时间的努力。基于当前我国工厂制造技术的现状，未来智能制造的技术路径主要表现在以下几个方面：

1）传统制造工厂—数字工厂—智能工厂。这一路径的实现主要是当前很多尚未实现数字化制作的制造业，较为常见的是轻工加工等科技水平较低的传统制造业。充分应用互联网与物联网技术提升生产制造中设计、加工与装配的信息化管理能力，增强自动化生产设备应用，逐步实现工厂的数字化。然后借助大数据、云计算进行智能管理和决策，实现智能制造。

2）数字制造与智能制造协同发展。数字制造技术与智能技术存在很多的共同之处，制造工厂在借助数字制造技术推进生产的信息化与数字化同时，借助动态传感、定位、知识存储与共享以及智能决策技术提高工厂的智能化水平。这一实现路径需要具备良好的技术能力与资金投入，因此适合数控机床等高精密的高科技设备制造企业。

3）“点—链—面”的数字化向智能化转变。“点—链—面”的技术实现路径强调数字化到智能化过程基于某单一的技术、工艺和工序展开。首先从产品的流程中，逐步地应用数字化技术，实现数字化生产后强化智能技术的运用，从单个工作单元实现智能制造。然后逐步推进各个流程工作单元的智能化，形成流程的“链式”智能再到整个产品生产周期的智能化。这种技术实现路径强调工作单元化，因此适合分布式协同制造的大型设备或者产品，如商用飞机等的智能化系统构造。

不论何种技术路径，从传统制造技术到数字化生产再到智能化的整个过程，智能制造的实现都需要经由产品设计、加工到装配的智能化实现过程。从设备与工具应用上看，这一智能化过程可以理解为智能化设备应用—自动化生产线—生产管理的智能化—人工脑力劳动替代。

4 智能制造的实现建议

当前我国制造业发展处于传统制造技术与数字化技术的交汇期，数字化技术以及基本成熟，但尚未实现制造业的整体数字化。因此，要推进“智造”建设，需要注意以下几个方面。

4.1 重视传统产业与中小企业的数字化与智能化

从当前我国制造业数字化发展程度来看，战略性新兴产业是智能技术应用的前沿阵地，取得了突破性的发展。但是从制造业的长期可持续发展来看，传统产业应该作为制造数字化与智能化的重点应用领域。从产业的重要性程度看，当前传统产业仍然是国内生产总值的重要贡献领域，因此需要从政策层面强化在传统产业中数字化技术与智能技术的应用，推进传统产业工厂的生产与管理智能化水平。

此外，中小企业是经济发展与社会稳定的重要基础，也是制造行业的基础单元。这些中小企业的资金实力与科技水平低，展开智能制造应用的能力不够。因此，国家应制定政策推进智能化管理系统在中小企业应用，从而推进全社会生产制造的智能化水平。

4.2 推进数字化与智能化技术的创新

制造智能的基础主体是制造企业，但是依靠制造企业自身难以实现社会制造的整体智能化转变。从制造业的智能化来看，最为重要的就是技术创新与应用。而最新的智能化技术研究主体应该是高等院校与各大研究院所，这些机构应该成为智能制造的大脑，推进技术的不断创新。

此外，政府作为智能制造的引导者，应把握好政策导向，推进各个主体单元的多元协作。企业作为技术的应用与实践者，应主动投入智能制造技术的研发，积极开展智能制造设备的试验，以推进新技术和新设备的转化。

4.3 强化多元复合型人才的培养

智能制造的关键在于技术，技术的创新与应用离不开多元复合的科技型人才。要推进我国智能制造的变革与发展，必须推进人次培养。从当前智能制造发展来看，主要有两类紧缺人才，分别为掌握高科技诀窍、懂技术、懂经营、有创新能力的复合型高级专业人才（工程师）和有战略眼光和创新勇气、懂得科技、经营、经济、管理的复合型高级管理人才（企业家）。

因此，要将高校人才教育与创新实践结合，将技术研究与企业应用结合，充分培养智能制造所需要的复合型人才。此外，需要建立国内院校与海外知名院校的合作培养机制，我国智能制造远落后于德国、日本与美国等国家，需要在多层次合作与交流基础上，推进技术的创新。

[1]傅建中.智能制造装备的发展现状与趋势[J].机电工程，2014，31（8）：959-962.

[2]张曙.智能制造与未来制造[J].现代制造，2014（1）：24－25．