智能制造是制造業(yè)正迎來的一次歷史性變革,將重塑全球產業(yè)競爭格局,世界主要國家和地區(qū)紛紛加緊布局、加快發(fā)展智能制造。

先進制造并不等同于智能制造各種不同的用于描述目前技術變革的術語造成了相當大的混亂。“先進制造”這個表述經常被用來代替“智能制造”。例如,經濟合作與發(fā)展組織(OECD)對先進制造的官方定義——“先進制造技術被定義為在設計、制造或操作產品過程中使用了計算機控制或微電子設備”——在一定程度上等同于智能制造。還有人使用這一概念來形容生產高技術產品的制造行業(yè)。美國總統(tǒng)科技顧問委員會(PCAST)將先進制造定義為“基于信息協(xié)同、自動化、計算、軟件、傳感、網絡,和/或使用尖端先進材料和物理及生物領域科技的新原理的一系列活動。這既包括現(xiàn)有產品的新制造方法,也包括了新的先進技術發(fā)展出的新產品的制造”。在本質上,先進制造包括兩方面的概念:先進產品的制造,以及先進的、基于信息通信技術的生產過程。而智能制造則主要指的是后者。

智能制造是指信息技術在現(xiàn)代制造生產過程的各個方面的應用
事實上,智能制造具體指的是現(xiàn)代生產制造過程的各個環(huán)節(jié)中信息技術的應用過程——從產品的設計、生產和應用的方式,到具體生產相關的機器設備的連接和驅動方式,以及中間產品如何經過整個供應鏈裝配到最終產品上。智能制造將信息技術應用在整個制造過程,以達到提高生產效率、節(jié)省成本、降低能耗,以及向購買者提供創(chuàng)新和定制化產品的目標。為了明確定義,美國第114屆國會上有議案提出了可行的、正式的智能制造定義,并將其作為《2016年北美能源安全和基礎設施法案》(S.2012)的一部分。法案中定義智能制造如下:在信息、自動化、監(jiān)測、計算、傳感、建模和網絡方面的先進技術:1、數(shù)字模擬制造生產線、計算機操控的制造設備、生產線狀態(tài)的監(jiān)控和交互、全生產過程中能源消耗和效率的管理及優(yōu)化。2、廠房能源效率的建模、模擬和優(yōu)化。3、監(jiān)測和優(yōu)化建筑的節(jié)能性能。4、產品能源效率及可持續(xù)化性能的建模、模擬和優(yōu)化,包括使用數(shù)字模型和增材制造加強產品的設計。5、將制造產品連入網絡以監(jiān)控和優(yōu)化網絡性能,包括自動化網絡操作。6、供應鏈網絡的數(shù)字化連接。
制造業(yè)一直面對著物質和信息兩方面的挑戰(zhàn)
然而,很多人認為制造只涉及到“原子”——也就是操縱物理材料生產實物產品。但制造還涉及到了“比特”——零件在哪里、機器運行的效率怎么樣、如何來控制機器以及如何預見產品的外觀和功能。換句話說,制造業(yè)一直面對的是物質和信息兩方面的挑戰(zhàn)(事實上,制造商應當盡量爭取用信息方面的改進來替代物質方面的改進,并且盡可能地接近最終客戶)。直到這一批信息和通信技術(軟件、數(shù)據(jù)分析、無處不在的無線信息傳輸、傳感等)的突破,制造業(yè)才開始有能力充分解決信息方面的挑戰(zhàn)。從這個意義上來講,正如一些純信息活動(如旅游代理商、財務、會計等)被信息和通信技術改變一樣,制造業(yè)也開始迎來轉變。從本質上講,智能制造就是將制造-生產-使用的各個環(huán)節(jié)的信息同制造相結合。正如Autodesk公司的資深設計、制造行業(yè)戰(zhàn)略專家Diego Tamburini所說:完全無法想象一個設計水平低下、高油耗、不環(huán)保的車輛本身是通過最高效的制造流程生產出來的。然而智能制造并不是單一技術和因素組成的:智能制造必須包括產品從設計(包括能量利用以及操作方面的構思)到產品系統(tǒng)運行效率,再到產品應用的智能程度和可持續(xù)性等整個產品生命周期中的連續(xù)過程的優(yōu)化。
政策制定者應當了解智能制造的四個層級
美國制造技術協(xié)會 (AMT) 的技術副主席Tim Shinbara表示,政策制定者應當了解智能制造的四個層級。第一層級,是智能機器本身,通過加裝傳感器的方式使用于成型、剪切、鍛造、沖壓的各種特定機器形成信息流并融入工業(yè)互聯(lián)網。第二層級,是數(shù)字線程通過工藝鏈的聯(lián)接,將分散于獨立機器之間的信息實現(xiàn)跨車間的信息流整合(創(chuàng)建出覆蓋整個企業(yè)范圍的制造系統(tǒng))。這表示原本彼此獨立的工藝鏈通過信息和通信技術的整合構成企業(yè)整體的制造生產體系。第三層級,要在這個龐大的“制造信息”體系中通過數(shù)據(jù)分析來優(yōu)化制程,并通過迭代的方式設計智能化產品。第四層級,則是智能化的CEO或者高管,在建立了企業(yè)信息系統(tǒng)和部門的基礎上被授權對生產水平、生產地點、生產設置等實施優(yōu)化和實時決策。
事實上,智能制造具體指的是現(xiàn)代生產制造過程的各個環(huán)節(jié)中信息技術的應用過程——從產品的設計、生產和應用的方式,到具體生產相關的機器設備的連接和驅動方式,以及中間產品如何經過整個供應鏈裝配到最終產品上。智能制造將信息技術應用在整個制造過程,以達到提高生產效率、節(jié)省成本、降低能耗,以及向購買者提供創(chuàng)新和定制化產品的目標。為了明確定義,美國第114屆國會上有議案提出了可行的、正式的智能制造定義,并將其作為《2016年北美能源安全和基礎設施法案》(S.2012)的一部分。法案中定義智能制造如下:在信息、自動化、監(jiān)測、計算、傳感、建模和網絡方面的先進技術:1、數(shù)字模擬制造生產線、計算機操控的制造設備、生產線狀態(tài)的監(jiān)控和交互、全生產過程中能源消耗和效率的管理及優(yōu)化。2、廠房能源效率的建模、模擬和優(yōu)化。3、監(jiān)測和優(yōu)化建筑的節(jié)能性能。4、產品能源效率及可持續(xù)化性能的建模、模擬和優(yōu)化,包括使用數(shù)字模型和增材制造加強產品的設計。5、將制造產品連入網絡以監(jiān)控和優(yōu)化網絡性能,包括自動化網絡操作。6、供應鏈網絡的數(shù)字化連接。
制造業(yè)一直面對著物質和信息兩方面的挑戰(zhàn)
然而,很多人認為制造只涉及到“原子”——也就是操縱物理材料生產實物產品。但制造還涉及到了“比特”——零件在哪里、機器運行的效率怎么樣、如何來控制機器以及如何預見產品的外觀和功能。換句話說,制造業(yè)一直面對的是物質和信息兩方面的挑戰(zhàn)(事實上,制造商應當盡量爭取用信息方面的改進來替代物質方面的改進,并且盡可能地接近最終客戶)。直到這一批信息和通信技術(軟件、數(shù)據(jù)分析、無處不在的無線信息傳輸、傳感等)的突破,制造業(yè)才開始有能力充分解決信息方面的挑戰(zhàn)。從這個意義上來講,正如一些純信息活動(如旅游代理商、財務、會計等)被信息和通信技術改變一樣,制造業(yè)也開始迎來轉變。從本質上講,智能制造就是將制造-生產-使用的各個環(huán)節(jié)的信息同制造相結合。正如Autodesk公司的資深設計、制造行業(yè)戰(zhàn)略專家Diego Tamburini所說:完全無法想象一個設計水平低下、高油耗、不環(huán)保的車輛本身是通過最高效的制造流程生產出來的。然而智能制造并不是單一技術和因素組成的:智能制造必須包括產品從設計(包括能量利用以及操作方面的構思)到產品系統(tǒng)運行效率,再到產品應用的智能程度和可持續(xù)性等整個產品生命周期中的連續(xù)過程的優(yōu)化。
政策制定者應當了解智能制造的四個層級
美國制造技術協(xié)會 (AMT) 的技術副主席Tim Shinbara表示,政策制定者應當了解智能制造的四個層級。第一層級,是智能機器本身,通過加裝傳感器的方式使用于成型、剪切、鍛造、沖壓的各種特定機器形成信息流并融入工業(yè)互聯(lián)網。第二層級,是數(shù)字線程通過工藝鏈的聯(lián)接,將分散于獨立機器之間的信息實現(xiàn)跨車間的信息流整合(創(chuàng)建出覆蓋整個企業(yè)范圍的制造系統(tǒng))。這表示原本彼此獨立的工藝鏈通過信息和通信技術的整合構成企業(yè)整體的制造生產體系。第三層級,要在這個龐大的“制造信息”體系中通過數(shù)據(jù)分析來優(yōu)化制程,并通過迭代的方式設計智能化產品。第四層級,則是智能化的CEO或者高管,在建立了企業(yè)信息系統(tǒng)和部門的基礎上被授權對生產水平、生產地點、生產設置等實施優(yōu)化和實時決策。
