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智能制造技术总结范文1
1智能机床定义
结合机床、国内外的研究情况以及自身在智能机床方面的研究成果，给出狭义和广义的智能机床定义如下。狭义智能机床的定义：对其加工制造过程能够智能辅助决策、自动感知、智能监测、智能调节和智能维护的机床，从而支持加工制造过程的高效、优质和低耗的多目标优化运行。广义智能机床的定义：以人为中心、机器协助，通过自动感知、智能决策以及智能执行方式，将固体材料，经由一动力源推动，以物理的、化学的或其他方法作成形加工的机械，及其以一定方式各类智能功能组合支持所在制造系统高效、优质和低碳等多目标优化运行的加工机械。狭义智能机床定义强调的是单机所具有智能功能和对加工过程多目标优化的支持性，而广义智能机床定义强调的是在以人为中心、人机协调的宗旨下，机床以及一定方式组合的加工设备或生产线所具有智能功能和对制造系统多目标优化运行的支持性。
2智能技术特征
(1)人计机的协同性。人在生产活动中是非常活跃的和具有巨大灵活性的因素，智能机床研究开发和应用中应以人为中心，人、计算机和机械以及各类软件系统共处在一个系统中，互相独立，发挥着各自特长，取长补短，协同工作从而使整个系统达到最佳效益。(2)整体与局部的协调性。一方面，智能机床的各智能功能部件、数控系统、各类执行机构以及各类控制软件从局部上相互配合，协调完成各类工作，实现智能机床上的局部协调；另一方面，在局部协调的基础上，人和机床装备(包括软件和硬件)在路甬祥等提出的包括人的头脑(智慧、经验和技能等)、智能计算机系统的知识库和一般数据库等构成信息库[57]支撑下，实现智能机床整体上的协调。(3)智能的恰当性与无止性。一方面，由于技术的限制以及人们对机床智能化水平的要求和认识的不同，机床本身的智能化水平的高低是不同，机床在特定时期以及特定应用领域其智能化水平是一定的，只要能恰当的满足用户的需要就认为是智能机床；另一方面，随着技术的发展和人们对机床智能化的要求和认识的不断提高，从智能机床的发展的角度来看，其智能化水平是无止尽提高的。(4)自学习及其能力持续提高性。现实的生产加工过程千差万别，智能机床的智能体现的重要方面之一是在不确定环境下，通过分析已有的案例和人脑的智慧的形式化表达，自学习相关控制和决策算法，并在实际工作中不断提升这种能力。(5)自治与集中的统一性。一方面，根据加工任务以及自身具有集自主检测、智能诊断、自我优化加工行为、智能监控为一体的执行能力，智能机床可独立完成加工任务，出现故障时可自我修复，同时不断总结和分析发生在自身上的各种事件和经验教训，不断提高自身的智能化水平；另一方面，为满足服务性制造的需要和更好地提高机床的智能化水平，智能机床应具有能集中管控的能力，以使机床不仅能通过自学提高智能化水平，通过共享方式还能运用同类机床所获取到的经过提炼的知识来提高自己，同时，通过远程的监控和维护维修提供其利用率。(6)结构的开放性和可扩展性。技术是不断发展的，客户的要求是不断变化的，机床的智能也是无止境。为满足客户的需要和适应技术的发展，设计开发的智能机床在结构上应该是开放的，其各类接口系统(包括软硬件)应是对各供应商是开放的，同时，随时可根据新的需要，配置各种功能部件和软件。(7)制造和加工的绿色性。为满足低碳制造和可持续发展的需要，对于制造厂家，要求设计制造智能机床时保证其绿色性，同时保证生产出的产品本身是绿色的，对于用户厂家，应保证其加工使用过程的绿色性。(8)智能的贯穿性。在智能机床设计、制造、使用、再制造和报废的全生命周期过程中，应充分体现其智能性，实现其智能化的设计、智能化的制造、智能化的加工、智能化的再制造和智能化的报废。
3智能功能特征
对于不同的类型，智能机床就其功能本身千差万别，同时如第2.2节中提到的其智能功能应是恰当和无止境的，是在不断变化的，但从本质来说，其智能功能特征应具有一个中心三类基本功能所能概括的特征。(1)一个中心——以人为中心的人、计、机动态交互功能。在智能机床中，人、计算机与机床(机床机械和电气部分)之间及时地信息传递与反馈、配合和结合是实现超过普通机床制造能力和智力的关键，因此，智能机床中的人、计、机动态交互功能是其重要功能特征之一。其动态交互功能应具有支撑三类基本功能完成的作用。在智能机床中，人是一个最不确定的因素，需要采用语音提示、自然语言识别、人工智能、粗糙集和模糊集等理论和技术，建立一个具有超鲁棒性[57]以及人、计、机高度耦合和融合的动态交互界面，保证机床高效、优质和低耗的运行。(2)三类基本功能。1)执行智能功能。在加工任务执行时，应具有集自主检测、智能诊断、自我优化加工行为、远程智能监控为一体的执行能力，总结和分析智能机床的各种执行智能功能需求。2)准备智能功能。在加工任务准备时，应具有在不确定变化环境中自主规划工艺参数、编制加工代码、确定控制逻辑等最佳行为策略能力。3)维护智能功能。在机床维护时，具有自主故障检测和智能维修维护以及远程智能维护，同时具有自学习和共享学习的能力，其中故障检测和维修维护功能见表3，知识智能维护功能见表4。上述功能之间是相互作用，相互支撑的。
结论
智能制造技术总结范文2
随着我国低成本人力资源难以为继和科学技术水平的不断发展，自动化和智能化制造必然要成为现代制造业的重要发展方向，智能模具也必将随之快速发展。用智能模具生产产品可使产品质量和生产效率进一步提高，更加节材、实现自动化生产和绿色制造。因此，智能模具虽然目前总量还不多，但却代表着模具技术新的发展方向，在行业产品结构调整和发展方式转变方面将会起到越来越重要的作用。智能模具发展好了，必然会对促进整个模具行业水平的快速提升起到有力的带动作用，因而，在行业发展中优先发展智能模具尤为必要。
专家总结了为新兴战略性产业服务的智能化模具：为节能环保产业服务的节能环保型模具。
这类模具主要有为汽车节能减排轻量化服务的模具、通过注塑参数及模内流动状态等智能控制手段制造的高光无痕及模内装配装饰模具、叠层模具和旋转模具、多色多料注塑模具、多层共挤复合模具、多功能复合高效模具、LED新光源配套模具和高效节能电机矽钢片冲压模具等。
为新一代信息技术产业服务的具有传感等功能的精密、超精密模具。这类模具主要有大规模集成电路引线框架精密多工位级进模、多腔多注射头引线框架精密橡塑封装模具、电子元器件和接插件高精密高速多工位级进模、新一代电子元器件高效多列精密多工位级进模和多功能复合高效成形模、新一代电子产品塑料零件智能成形模具、高精密多层导光板模具和物联网传感器超精密模具等。
为生物产业服务的医疗器械精密超精密模具。这类模具主要为通过塑料注塑参数及模内流动状态等智能控制手段制造精密超精密医疗器械注塑模具、生物及医疗产业尖端元件金属(不锈钢等)粉末注射模、生物芯片模具等。
为“高端装备制造产业”服务的智能化模具。这类模具主要有为大型数控成形冲压设备配套的大型精密冲压模具、为重型锻压设备配套的精密锻压模具、为清洁高效铸造设备配套的大型温控精密铸造模具、为非金属成型设备配套的大型精密塑料模具和高等级子午线轮胎及巨型工程胎模具、为大型数控折弯机和智能折弯机配套的大型精密数控可调试无压痕折弯模和智能折弯模具、航空航天及国防工业特殊材料成形模具及快速模具、用于航空航天及国防工业的特殊铸锻模具和特种有色金属冲压模具、动车组齿轮箱模具和超高速(>300公里/小时)精密轴承模具、军工产品的光学非球面镜片和特种镜片成形模具、塑料金属等材料超薄超精和微特零件的成形模具、为高端制造服务的金属和非金属材料快速高效智能成形模具等。
智能制造技术总结范文3
关键词 岗位职业能力 课程体系架构 智能控制技术
0 引言
随着德国工业4.0技术的问世和《中国制造2025》的目标，越来越多的智能控制技术代替了传统的过程控制技术，进入到各种过程行业（如化工，制药、造纸、环保等）中。目前浙江省过程控制行业不断发展壮大，自动化相关人才需求很大，企业希望得到的专业技术人才不仅仅能拥有自动化相关的专业技能，还要有包括创新能力、逻辑分析能力、良好沟通协调能力的综合性人才。在现代先进技术和新型人才需求的驱使下，为了更好地适应社会岗位的需求变化，立足地方经济发展，在市场需求下，必须更新高等职业教育理念，转变教学思路，对高职自动化类的课程体系进行改革和优化。
本文首先通过企业调研、毕业生走访及专家指导，归纳出职业方向并分析现代企业所需的岗位技能需求；其次，根据各个岗位群的职业技能需求，改进岗位职业能力；最后，根据改进的岗位职业能力，优化课程体系并构建有效合理的高职工业过程自动化专业课程体系。
1 高职工业过程自动化专业岗位能力分析
1.1 高职工业过程自动化专业岗位分析
为了确定本专业人才的专业定位，对10余家企业、100多名毕业生进行了调研分析。由于就业岗位种类繁多且就业单位数目较大，因此，将工业过程自动化专业相关的职业分为4个职业方向，包括：过程控制方向、智能控制技术方向、仪器仪表检测与维修方向、自动化产品营销方向。通过职业方向，给出岗位技能需求。具体的专业定位如表1所示：
从表1可以看到，工业过程自动化专业的高职学生在过程控制类、智能控制、仪器仪表检测与维修行业有比较广泛的就业空间。为了提升过程控制行业的智能化水平，越来越多的行业和企业在实际生产过程中利用智能控制技术，来提高产品供应和生产的效率。因此，为了适应先进科技和现代企业发展，对以往适应于传统生产过程的岗位技能需求进行改进，加入了适合于现代智能控制行业的岗位技能需求。
1.2 高职工业自动化专业职业能力分析
通过对工业过程自动化行业和岗位技能的深入分析，并结合企业专家、高校及科研院所专家、技术骨干、专业教师对高职工业过程自动化专业学生的职业能力培养方案的意见，给出了与工业过程自动化技术专业各岗位相适应的职业能力。如表2所示。首先，根据这4个职业方向细分为4种岗位群：自动化控制系统的安装调试与维护岗位、智能制造与控制技术岗位、仪表检测与维护岗位以及自动化设备营销岗位，再依据不同的岗位群，分别给出对应的岗位职业能力。
2 高职工业过程自动化专业课程体系构建
在专业教学指导委员会专家的指导下，对改进的工业过程自动化技术岗位职业能力进行分析，进而对原有的工业过程自动化技术专业课程体系进行优化和改革，使得新构建的课程体系能适应企业发展的需要。在文献[1]的课程体系架构上进行改进，新的课程体系架构如图1所示。
改进后的工业自动化技术专业课程体系架构，不仅保留了原有课程体系架构的优点，也在原有课程体系架构的基础上有了较大的改进。现将改进后的工业自动化技术专业课程体系架构特点总结如下：
（1）整个课程体系架构由“职业方向”出发，确定对应的“岗位群”，再由“岗位群”生发出对应的岗位能力，包括：基本的素质能力、职业基础能力以及职业核心能力，最后确立对应的课程体系。基本的素质能力由通识类课程和综合素质来体现，职业基础能力由专业基础课程来实现，职业核心能力由职业理论课程、职业实践课程和技术服务课程共同完成。把专业竞赛和职业资格证书的考核作为职业拓展能力的培养载体。
（2）首次提出以“职业方向”来确定课程设置。高职院校课程设置是以就业为导向的，因此，课程的建立和设置要适应职业的需要和发展。在众多工业自动化企业岗位中筛选归类出具有代表性的典型职业方向，一方面利于学生对未来就业岗位有清晰的概念，知道“要做什么”；另一方面，有利于专业教师明确地建立课程体系。因此，通过考察相应行业企业的人才需求以及工业自动化技术专业学生的就业范围和就业趋势，制定出了与其相适应的4 个职业方向，分别是：过程控制类、智能制造与控制技术类、仪器仪表检测与维护类以及技术经济类。
（3）在原有课程体系的基础上，加入“智能控制技术”类课程。目前，各大国家纷纷提出制造业国家战略。面对各国的战略举措和全球制造业竞争格局的重大调整，中国也出台了《中国制造2025》，明确提出将智能制造和控制技术作为两化深度融合的主攻方向。王晓明在经济日报《从三个维度认识“智能制造”》中提出，“智能制造”整合了物联网、云计算、大数据等新一代信息技术，由集中式控制转向分散式增强型控制，并通过物联网与互联网的融合，实现智能化。可以说，智能制造和控制技术是制造业发展的必然趋势，也是工业自动化水平的最高体现。现如今，智能控制技术已经在过程行业有了越来越多的应用，比如：离散制造行业的智能仓储和智能物流系统，工业现场的智能巡检系统，RFID射频识别系统。由于智能制造和控制技术需要利用先进的自动控制技术来实现智能化，因此，为了适应现阶段行业企业的人才需求，把“智能控制技术”作为工业过程自动化技术专业一个非常重要的职业方向。要将与“智能控制技术”相关的理论知识和实验实训加入到课程体系架构中，并特别加入“小型智能工厂”作为“智能控制技术”的实训基地来强化学生的实践能力。
智能制造技术总结范文4
［关键词］课程体系建设；职业（行业）标准；智能焊接技术
随着“中国制造2025”的持续深入推进，以轨道交通、工程机械为典型代表的焊接制造行业机器人焊接比重不断提升，进而对智能焊接专业人才需求大大增加，因此，探索如何培养高素质技术技能型智能焊接人才非常必要。目前，我国已形成涵盖大专、本科、研究生等多层次的焊接高等教育体系，如何确立高职智能焊接人才培养规格、课程体系结构，课程教学内容如何与职业（行业）标准相融合，使该类型的人才培养满足智能焊接制造的需求，支撑行业的转型升级，其意义重大[1]。本文以智能焊接技术专业为载体，探索了职业标准、行业标准与专业教学标准对接的路径，形成了职业（行业）标准对接专业课程体系建设的经验和方法。通过职业标准融入专业课程体系的重构和人才培养方案的修订，探索人才培养的新模式。同时通过对智能焊接专业技术岗位（群）工作任务及职业能力分析，科学确定专业人才培养目标和人才培养规格，创新职业院校课程标准和职业技能标准对接的课程建设理念，综合优化专业的课程设置和教学内容，实现学历教育与技能等级教育的深度融合。研究结果为其他专业（群）课程体系建设和课程及教材的开发提供借鉴。
一、建设目标
通过对专业岗位（群）典型工作任务及职业能力的分析，明确智能焊接技术专业必备的专业知识和核心技能，理清职业标准和行业标准融入课程内容的途径和方法，开展智能焊接技术专业对接职业（行业）标准的课程体系建设与实践，探索职业标准、行业标准与专业教学标准对接的路径，形成职业（行业）标准对接专业课程体系建设的经验和方法；同时以GB/150等国内标准和ISO15609、EN287、ISO9606、ASME等与焊接领域相关的国际标准等为突破口，重构课程体系基础技能模块，理清轨道交通、工程机械等焊接制造行业的智能焊接从业人员应具备的知识、能力和素质，逐步把机器人焊接相关标准GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732等融入机器人焊接高端模块，形成以岗位为主导、标准为主线的“一高两基”课程体系和核心课程建设思路。创新职业院校课程标准和职业技能标准对接的课程建设理念，总结课程体系建设的内在规律及建设方法、途径和实施策略，形成可复制、可推广的课程体系建设模式，为其他专业（群）课程体系建设与课程开发提供借鉴和参考。
二、建设思路
通过对包括轨道交通、工程机械在内的焊接制造行业的调研，解决专业定位问题；按照GB/T29824（工业机器人用户编程指令）、GB/T19867.4（激光焊接工艺规程）、CWA1.5（弧焊机器人从业人员资格认证规范）、ISO10218（机器人与机器人装置）、ISO14732（金属材料机械化和自动化焊接操作工技能评定）、ISO15609（国际焊接工艺规程及评定）、ISO9606（国际焊工资格认证标准）等国内外标准要求，解决典型工作岗位及其能力要求的问题。基于机器人弧焊操作员、机器人激光焊接操作员等新岗位的人才需求，按照手工焊接技术—焊接工艺技术—机器人焊接技术的技术升级路径，借鉴工作过程系统化课程开发理论，协同典型企业（中车集团、迪森〈常州〉锅炉有限公司等），重构“智能焊接高端技术技能课程模块（一高）、焊接操作基础技能课程模块、焊接工艺基础技能课程模块（两基）”的“一高两基”课程体系。具体为：根据《焊工国家职业技能标准》、TSGZ6002《特种设备焊接操作人员考核细则》、EN287（国际焊工资格考试）标准要求，把以持证项目为教学内容的技能类课程作为专业课程体系的基础结构（基础技能课程模块）[2]，根据ISO15609等标准要求，将焊接工艺编制、产品质量检验和现场生产管理作为专业课程体系的工艺结构（焊接工艺基础技能课程模块），根据GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732标准要求，以机器人焊接操作、编程、工艺以及质量检验作为课程体系的高端结构（智能焊接高端技术技能课程模块）。校企共同制订课程标准，重组课程教学内容，重整课程项目，解决教学内容更新以对接产业升级对人才需求升级的问题。根据国内外标准和职业资格要求，将符合轨道交通、工程机械等焊接制造的焊工持证项目作为课程主体内容，以焊接方法为主线，由易到难排序教学内容，解决技能类课程建设问题；按照轨道交通、工程机械等焊接制造标准、工艺流程，设计培养学生工艺评定、工艺编制、质量检验和现场生产管理能力的教学项目，解决技术类课程开发问题。校企行合作，按照TSGZ6002、CWA1.5、ISO14732的要求，建设集特种设备焊工培训考核，机器人弧焊操作员培训考核，国际焊工培训考核以及技术服务于一体的智能焊接实训平台，产教深度融合，时刻保持教学内容与生产需求对接，解决专业教育与行业需求一致性问题。
三、建设路径与方法
1.对相关专业课程体系建设及焊接专业对接职业（行业）标准的课程体系建设等方面进行回顾和梳理，分析本研究所需的理论支撑以及在本研究中的具体运用[3]，在此基础上明确本研究的研究内容、思路和方法。2.从智能焊接专业人才需求现状和专业（群）的人才培养现状分析，开展广泛的职业岗位调研，进行岗位（群）工作任务及职业能力分析，梳理本专业的职业岗位能力，明确智能焊接专业人才必备的专业知识和核心技能，将本专业的职业技能面向培养目标、培养规格等专业人才培养关键要素，结合区域经济发展对职业人才的具体岗位需求，进行综合梳理和科学定位，以高技术技能人才的育训并重新理念，将职业（行业）标准贯通，综合优化专业的课程设置和教学内容，实现学历教育与技能等级教育的深度融合。3.从智能焊接专业课程体系建设实际出发，理清职业标准和行业标准融入课程内容的路径和方法，探索职业标准和行业标准与专业教学标准对接的途径和实施策略，开展课程体系与教学内容建设。以《焊工国家职业技能标准》为基础，将ISO9606、EN287等国内外标准融入，培养手工焊接技能扎实的学生，并结合“1+X”技能等级标准、机器人焊接相关行业资格标准、国际标准进行专业课程体系建设、课程开发和教材建设，培养能进行机器人焊接操作、能进行机器人焊接编程、能制订机器人焊接工艺以及能进行机器人焊接质量检验的“四能”智能焊接人才，使人才培养更具有职业特征，更能做到与产业需求相一致。4.基于实证研究的结果，通过智能焊接技术专业对接职业（行业）标准的课程体系建设与实践，探索职业标准、行业标准与专业教学标准对接的路径，总结课程体系建设的内在规律及建设方法、途径和实施策略，形成可复制、可推广的经验，为其他专业（群）课程体系建设和实际应用提供借鉴。
四、建设成效
1.创新了职业标准融入课程体系的途径和方法，构建了“一高两基”专业课程体系。根据TSGZ6002、EN287标准要求，把以持证项目为教学内容的传统手工技能类课程作为专业课程体系的基础结构（基础技能课程模块），根据ISO15609等标准要求，以焊接工艺编制、产品质量检验和现场生产管理作为专业课程体系的工艺结构（焊接工艺基础技能课程模块），根据GB/T19867.4、CWA1.5、ISO14732标准要求，以机器人焊接操作、编程、工艺以及质量检验作为课程体系的高端结构（智能焊接高端技术技能课程模块），构建“一高两基”的专业课程体系，满足焊接制造岗位对从业者手工焊接能力、机器人焊接能力以及焊接工艺制订能力的需求。（见文末图2）2.创新了以标准为主线的课程开发模式，建设优质“项目化”课程和教材。以轨道交通、工程机械等焊接制造行业标准要求为主线，根据焊接方法的分类特征，按照持证项目技能等级，从简单的平焊到复杂的全位置焊，再到机器人编程及焊接递进，开发技能类课程；根据技术类岗位能力需求，以典型生产案例为载体，设计教学项目，并把能力要求分担到多门课程中，开发技术类课程，校企合作建设教学做一体化教材。3.创新职业标准和行业标准相结合的实训中心建设模式，打造“多位一体”实训平台。省产教深度融合智能焊接实训平台包含省人社厅认定的焊工高级技师统一鉴定机构、省市场监督管理局认定的特种设备焊工考试中心，与中国焊接协会共建的全国机器人焊接培训基地，与德国手工业协会共建的中德国际焊接技术培训考试中心。作为第三方培训与鉴定机构，为企业进行焊工培训及考核，同时利用平台资源集聚优势，更有利于校企合作，提高教学团队对标准的理解与应用，为教学内容的持续更新提供条件。
五、结语
智能焊接技术专业经过几年的改革探索与实践，形成了职业（行业）标准对接专业课程体系建设的经验和方法，探索了职业标准、行业标准与专业教学标准对接的路径。创新了职业标准融入课程体系的途径和方法，构建了“一高两基”专业课程体系，满足了焊接制造岗位对从业者手工焊接能力、机器人焊接能力以及焊接工艺编制能力的需求；创新了以标准为主线的课程开发模式，建设了一批优质“项目化”课程和教材；创新了职业标准和行业标准相结合的实训中心建设模式，打造了“多位一体”实训平台。同时通过对智能焊接专业技术岗位（群）工作任务及职业能力分析，科学确定专业人才培养目标和人才培养规格，创新了职业院校课程标准和职业技能标准对接的课程建设理念，总结了课程体系建设的内在规律及建设方法、途径和实施策略，形成了可复制、可应用、可推广的经验。同时教学中采用行动导向教学法与任务驱动教学法相结合组织教学，体现“以学生为主”“理实一体”“学中做、做中学”的理念，使学生获得与企业相似工作岗位要求相一致的职业能力，教学质量显著提升，培养的人才深受用人单位的好评。
参考文献：
［1］胡秋.基于一体化教学过程技工院校焊接专业课程体系建设的研究［J］.现代职业教育，2020（6）：128-129.
［2］姜泽东，史维琴，陈保国.特种设备制造标准融入焊接专业课程建设的探索与实践［J］.科技信息，2013（15）.
智能制造技术总结范文5
随着信息技术与工业技术的高度融合，网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型，在制造领域，这种资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络―实体物理系统”（Cyber-physical Systems，CPS）被德国人定义为“工业4.0”。
同时，德国联邦教研部与联邦经济技术部也于2013年将工业4.0项目纳入了《德国2020高技术战略》的十大未来项目中。德国机械及制造商协会（VDMA）等协会还合作设立了“工业4.0平台”。
接着，德国电气电子和信息技术协会于2013年12月工业4.0标准化路线图，同年召开的汉诺威工业博览会的主题“融合的工业――下一步”则很好地契合了德国自2013年以来力推的创新概念――工业4.0。德国总理默克尔则将工业4.0称作“一座里程碑”。
在这个宏大概念的背后，有着德国政府、德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司以及众多中小企业等德国学术界和产业界的合作与支持，德国政府甚至提供了2亿欧元的资金支持。
作为未来生产的代表性概念之一，德国政府提出的工业4.0计划被理解为第四次工业革命，它意在升级工业体系，形成“智能制造”的未来。工业4.0强调两大主题：一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用。由此可见，工业4.0并不陌生，当前智能化、信息化、绿色生产已经将制造业推到变革的门槛，工业4.0只是临门一脚。
德国工业4.0战略的主要内容
赛迪智库工业经济所副所长刘春长将德国工业4.0的核心内容总结为：建设一个网络（信息物理系统）、研究两大主题（智能工厂、智能生产）、实现三大集成（横向集成、纵向集成与端对端集成）、推进三大转变。
一是建设一大网络，即信息物理系统（CPS）。CPS的核心思想是强调虚拟网络世界与实体物理系统的融合。换言之，即强调制造业在数据分析基础上的转型。进一步讲，CPS的主要特征可以用“6C”来定义，即Connection（连接）、Cloud（云储存）、Cyber（虚拟网络）、Content（内容）、Community（社群）、Customization（定制化）。CPS可以将资源、信息、物体以及人员紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。
二是研究两大主题，即智能工厂与智能生产。实现工业4.0的核心是智能工厂与智能生产。作为目标核心载体的智能工厂，即分散的、具备一定智能化的生产设备，在实现了数据交互之后，能够形成高度智能化的有机体，实现网络化、分布式的生产设施;智能生产的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程。
未来智能工厂与智能生产的实现意味着，较之传统生产模式，新的生产方式将大幅提高资源利用率，产品生产过程中的实时图像显示使得虚拟生产变为可能，从而减少材料浪费;个性化定制将成为可能并且生产速度大幅提高。
三是实现三大集成。即价值链上企业间的横向集成、网络化制造系统的纵向集成以及端对端工程数字化集成。
在生产、自动化工程以及IT领域，价值链上企业间的横向集成是指将使用于不同生产阶段及商业规划过程的IT系统集成在一起，这包括发生在公司内部以及不同公司之间的材料、能源以及信息的交换（比如入站物流、生产过程、出站物流、市场营销），横向集成的目的是提供端对端的解决方案。
与此相对应，网络化制造系统的纵向集成是指将处于不同层级的IT系统进行集成（如执行器和传感器、控制、生产管理、制造和企业规划执行等不同层面），其目的同样是提供一种端对端的解决方案。
端对端工程数字化集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端实现数字化的前提下所实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合，这将在最大限度上实现个性化定制。在此模式下，客户从产品设计阶段就参与到整条生产链，并贯穿加工制造、销售物流等环节，可实现随时参与和决策并自由配置各个功能组件。
四是促进三个转变。（1）实现生产由集中向分散的转变，规模效应不再是工业生产的关键因素，工业生产的基本模式将由集中式控制向分散式增强型控制转变。（2）实现产品由大规模趋同性生产向规模化定制生产转变，未来产品都将完全按照个人意愿进行生产，极端情况下，将成为自动化、个性化的单件制造。（3）实现由客户导向向客户全程参与的转变，客户不仅出现在生产流程的两端，而是广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。
总之，德国工业4.0的核心，就是利用信息通信技术把产品、机器、资源和人有机结合在一起，通过信息通信技术建立一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。在此模式中，CPS系统将推动生产对象直接或借助互联网通过M2M（machine-to-machine，机器对机器）通信自主实现信息交换、运转和互相操控;智能工厂能够自行运转，产品与机器可以相互交流，机器可以自组织生产，供应链将自动化协同，产业链分工将被重组，创造新价值的过程将发生改变。
相对于刘春长的精简总结，工业和信息化部电子信息司副司长、中国信息化百人会成员安筱鹏则从互联、数据、创新等多个维度来阐述他对工业4.0的理解。
工业4.0是互联
工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连接在一起。工业4.0适应了万物互联的发展趋势，将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统（CPS）形成一个智能网络，使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间以及数字世界和物理世界之间能够互联，使得机器、工作部件、系统以及人类会通过网络持续地保持数字信息的交流。
具体来说，又包括生产设备之间的互联、设备和产品的互联、虚拟和现实的互联、万物互联网。
首先是生产和设备之间的互联。从工业2.0到工业3.0时代的重要标志是，单机智能设备的广泛普及。工业4.0工作组把1969年第一台可编程逻辑控制器Modicon084的使用作为工业3.0的起点，其核心是各种数控机床、工业机器人自动化设备在生产环节的推广，我们可以把它理解为单机设备智能化水平不断提升并广泛普及推广。
工业4.0的核心是单机智能设备的互联，不同类型和功能的智能单机设备的互联组成智能生产线，不同的智能生产线间的互联组成智能车间，智能车间的互联组成智能工厂，不同地域、行业、企业的智能工厂的互联组成一个制造能力无所不在的智能制造系统，这些单机智能设备、智能生产线、智能车间及智能工厂可以自由地、动态地组合，以满足不断变化的制造需求，这是工业4.0区别于工业3.0的重要特征。
其次是设备和产品的互联。正如德国总理默克尔在2014年汉诺威工博会上所讲的，工业4.0的意味着智能工厂能够自行运转，零件与机器可以进行交流。由于产品和生产设备之间能够通信，使得产品能理解制造的细节以及自己将被如何使用。同时，它们能协助生产过程，回答诸如“我是什么时候被制造的”“哪组参数应该被用来处理我”“我应该被传送到哪”等问题。
再次是虚拟和现实的互联。信息物理系统（CPS）是工业4.0的核心，它通过将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、控制、远程协调和自治五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。信息物理系统（CPS）可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境，是实现设备、产品、人协调互动的基础。智能制造的核心在于实现机器智能和人类智能协，实现生产过程的自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复。
最后是万物互联。信息技术发展的终极目标是实现无所不在的连接，所有产品都将成为一个网络终端。万物互联就是人、物、数据和程序通过互联网连接在一起，实现人类社会所有人和人、人和物以及物和物之间的互联，重构整个社会的生产工具、生产方式和生活场景。人们能够以多种方式通过社交网络连接到互联网，基于感知、传输、处理的各类人造物将成为网络的终端，人、物、数据在网络环境下进行流程再造，基于物理世界感知和人互的在线化、实时化的数据与智能处理改变着我们对外部世界的响应模式。
工业4.0是数据
德国机械设备制造业协会及SAP的专家在交流时都提出，工业4.0的核心就是数据。SAP高级副总裁柯曼说，企业数据分析就像汽车的后视镜，开车没有后视镜就没有安全感，但更重要的是车的前挡风玻璃――对实时数据的精准分析。
从工业1.0、2.0、3.0演进的角度来看，这一认识不无道理，数据是区别于传统工业生产体系的本质特征。在工业4.0时代，制造企业的数据将会呈现爆炸式增长态势。
随着信息物理系统（CPS）的推广、智能装备和终端的普及以及各种各样传感器的使用，将会带来无所不在的感知和无所不在的连接，所有的生产装备、感知设备、联网终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据，这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期，是工业4.0和制造革命的基石。
具体说来，数据又可分为产品数据、运营数据、价值链数据和外部数据。
首先是产品数据。包括设计、建模、工艺、加工、测试、维护、产品结构、零部件配置关系、变更记录等数据。产品的各种数据被记录、传输、处理和加工，使得产品全生命周期管理成为可能，也为满足个性化的产品需求提供了条件。（1）外部设备将不再是记录产品数据的主要手段，内嵌在产品中的传感器将会获取更多的、实时的产品数据，使得产品管理能够贯穿需求、设计、生产、销售、售后到淘汰报废的全部生命历程。（2）企业与消费者之间的交互和交易行为也将产生大量数据，挖掘和分析这些数据，能够帮助消费者参与到产品的需求分析和产品设计、柔性加工等创新活动中。
其次是运营数据。包括组织结构、业务管理、生产设备、市场营销、质量控制、生产、采购、库存、目标计划、电子商务等数据。工业生产过程的无所不在的传感、连接，带来了无所不在的数据，这些数据会创新企业的研发、生产、运营、营销和管理方式。生产线、生产设备的数据可以用于对设备本身进行实时监控，同时生产所产生的数据反馈至生产过程中，使得工业控制和管理最优化。
通过对采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据采集和分析，将带来效率的大幅提升和成本的大幅下降，并将极大地减少库存，改进和优化供应链。利用销售数据、供应商数据的变化，可以动态调整优化生产、库存的节奏和规模。此外，基于实时感知的能源管理系统，能够在生产过程中不断实时优化能源效率。
再次是价值链数据。包括客户、供应商、合作伙伴等数据。企业在当前全球化的经济环境中参与竞争，需要全面地了解技术开发、生产作业、采购销售、服务、内外部后勤等环节的竞争力要素。
大数据技术的发展和应用，使得价值链上各环节数据和信息能够被深入分析和挖掘，为企业管理者和参与者提供看待价值链的全新视角，使得企业有机会把价值链上更多的环节转化为企业的战略优势。例如，汽车公司大数据提前预测到哪些人会购买特定型号的汽车，从而实现目标客户的响应率提高了15%至20%，客户忠诚度提高7%。
最后是外部数据。包括经济运行、行业、市场、竞争对手等数据。为了应对外部环境变化所带来的风险，企业必须充分掌握外部环境的发展现状以增强自身的应变能力。大数据分析技术在宏观经济分析、行业市场调研中得到了越来越广泛的应用，已经成为企业提升管理决策和市场应变能力的重要手段。少数领先的企业已经通过为包括从高管到营销甚至车间工人在内的员工提供信息、技能和工具，引导员工更好、更及时地在“影响点”做出决策。
工业4.0是创新
工业4.0的实施过程实际上就是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新将会层出不穷。
第一是技术创新。未来工业4.0的技术创新在三条轨道上进行，一是新型传感器、集成电路、人工智能、移动互联、大数据在信息技术创新体系中不断演进，并为新技术在其他行业的不断融合渗透奠定技术基础。二是传统工业在信息化创新环境中，不断优化创新流程、创新手段和创新模式，在既有的技术路线上不断演进。三是传统工业与信息技术的融合发展，它既包括信息物理空间（CPS）、智能工厂整体解决方案等一系列综合集成技术，也包括集成工业软硬件的各种嵌入式系统、虚拟制造、工业应用电子等单项技术突破。
第二是产品创新。信息通信技术不断融入工业装备中，推动着工业产品向数字化、智能化方向发展，使产品结构不断优化升级。一方面，传统的汽车、船舶、家居的智能化创新步伐加快，如汽车正进入“全面感知+可靠通信+智能驾驶”的新时代，万物互联（IOE）时代正在到来。另一方面，制造装备从单机智能化向智能生产线、智能车间到智能工厂演进，提供工厂级的系统化、集成化、成套化的生产装备成为产品创新的重要方向。
第三是模式创新。工业4.0将发展出全新的生产模式、商业模式。在生产模式层面，工业4.0对传统工业提出了新的挑战，要求从过去的“人脑分析判断+机器生产制造”的方式转变为“机器分析判断+机器生产制造”的方式，基于信息物理系统（CPS）的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革。
在商业模式层面，工业4.0的“网络化制造”“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等特征，也使得它追求新的商业模式以率先满足动态的商业网络而非单个公司，网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理等新型智能制造模式将加速构建产业竞争新优势。
第四是业态创新。伴随信息等技术升级应用，从现有产业领域中衍生叠加出的新环节新活动，将会发展成为新的业态。进一步来讲，在新市场需求的拉动下，将会形成引发产业体系重大变革的产业。就目前来看，工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点。制造与服务融合的趋势，使得全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等加速重构产业价值链的新体系。
第五是组织创新。在工业4.0时代，很多企业将会利用信息技术手段和现代管理理念，进行业务流程重组和企业组织再造，现有的组织体系将会被改变，符合智能制造要求的组织模式将会出现。基于信息物理系统（CPS）的智能工厂将会加快普及，进一步推动企业业务流程的优化和再造。
企业组织管理创新，也是两化融合管理体系标准的重要内容，两化融合管理体系的九大原则、四大核心要素、四个管理域中都涉及如何围绕企业获取可续的竞争优势，不断优化企业的业务流程和组织架构。
从实践的角度来看，国内企业在组织创新方面做了很多积极探索，张瑞敏提出企业无边界、组织无领导、供应链无中心等新的管理理念;任正非提出让听见炮火的人指挥战斗，作战的基本单元要从师一级缩小到旅、团、营、连，一直到班，以后的战争是“班长的战争”。
工业4.0的目标
智能制造技术总结范文6
关键词： 计算机辅助工艺设计；单元；特征技术；三维
中图分类号：TB4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）07-0028-01
0引言
计算机辅助工艺过程设计（简称CAPP）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。当前科学技术飞速发展，产品更新换代频繁，多品种、小批量的生产模式已占主导地位，传统的工艺设计方法已不能适应造业的需要。基于三维模型的产品建模与分析技术越来越引起企业重视，针对系列产品或新产品的基于3D的参数化工艺设计模型，可以对零部件进行快速准确的工艺设计，如定位、装夹规划、工序图生成、NC程序生成、工装设计等，是柔性制造环境下CAPP的发展趋势。
1技术现状
在设计方法上，CAPP经历了检索式、派生式、创成式以及混合式系统，相比较而言，混合式CAPP系统较为实用。20世纪50年代人工智能AI的发展促进了智能式CAPP的发展。围绕知识库和推理机组织的专家系统是智能式CAPP的核心[1]。随着先进制造技术的发展，人们对CAPP系统也有了新的认识，其发展呈现出集成化、系统化、智能化、标准化等特点。
2柔性参数化三维CAPP系统功能与建模
柔性制造模式下参数化三维CAPP所包括的四个功能：装夹规划；工序规划；尺寸链计算和工艺模型评价[2]，与传统CAPP相比柔性参数化三维CAPP在功能上具有以下特点：
2.1 工序规划功能日益突出强大产品的拓扑结构确定后，改变几何参数时，相对应的装夹方案变化较小，而工序规划中的内容则变化较大。工序规划中的数控编程技术（刀具选择、路径规划、切削参数的选取）成为主要工作内容，编程质量直接影响着制造周期和成本。
2.2 特征技术成为柔性制造模式下实现CAPP的重要途径多品种小批量制造环境下，使得传统CAPP技术难以实现快捷统一的装夹规划，而传统的CAPP技术又着重于检索和派生技术，内容集中在工序图的生成，无法为企业提供实用的推理和决策功能，成为制造过程中的瓶颈。特征技术的出现为实现CAPP技术的柔性化提供可能，特征被分为总体特征、制造特征、主特征和载体特征，通过特征分类与设计特征自动识别技术，以及设计特征到工艺特征的映射技术[3]，实现基于特征的柔性CAPP技术。
3柔性参数化三维CAPP系统结构与特点
柔性制造模式下CAPP系统以商品化CAD/CAM环境为开发平台，建立了集成的零件工艺信息模型和丰富的制造特征库，综合利用各种工艺设计方法。采用XML技术实现对制造资源、工艺数据和工艺知识的描述，并采用面向对象的思想设计数据库以方便管理,完善地实现数据、知识的动态更新。
3.1 基于特征技术的信息集成在三维CAD平台上提供三维标准件库、设计特征库，在产品的几何层与零件层增加特征层，将几何形状特征和设计约束特征通过特征映射成工艺特征，基于特征加工知识进行辅助工艺决策，再经过基于特征的数控编程技术实现快速制造。同时建立三维的工艺装备库，并生成三维工序简图，不仅实现可视化装夹规划，而且实现自动化工序规划。
3.2 基于知识描述的智能工艺设计在知识表达上可采用面向对象的方法，混合式知识表达模型，以及各种模糊知识的表示。在推理方面，人工智能中的神经网络的发展对于知识自学习和联想记忆有很大进展，不精确推理也有所应用。在系统结构方面，出现知识系统，分布式系统，多层次系统等。在决策方法上，基于Agent的智能决策技术，分级规划的决策方法等，从强调工艺决策的自动化转变到注重工艺基本数据结构及基本设计功能，开发重点从注重工艺过程的自动生成，转向整个产品工艺设计的辅助工具。
3.3 工艺设计过程管理标准化每个制造企业的生产技术和产品类型是不同的，在应用CAPP的过程会产生各自特点的制造资源、流程控制、工艺数据和报表，但是其工艺设计过程则是相似的，可分为任务分配、工艺设计、工艺签审和工艺归档四个阶段[4]，用户类型也可分为工艺设计员、工艺组长、译审员、质保员、车间主任和系统管理员等，签审路线也是明确的，便于在PDM中实施角色和流程的规范管理。
4总结
随着国际市场的开放和一体化，先进制造模式是制造企业创造效益的新途径，在多品种小批量的制造环境下，柔性参数化三维CAPP系统是适应产品多样化的新技术途径，有助于制造业发挥先进制造模式的技术优势，也代表了CAPP系统发展的趋势。
参考文献：
[1]刘艳斌，赵海兵.基于3D-CAPP技术及其发展研究[J].机械制造，2006年09期：14-16.
[2]章万国，蔡力钢.基于三维的定量化CAPP及其关键技术研究[J].中国机械工程，2003年22期：1926-1929.
