智能制造研究分析汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇智能制造研究分析范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

中图分类号：F406．14 文献标志码：A 文章编号：1673－291X（2008）02－0031－03

一、引言

制造业作为国民经济的顶梁柱，其发展规模和技术水平是衡量一国综合实力和现代化程度的主要标准。诸如美国、日本、德国这样的经济强国都无不得益于其先进的制造业。而中国，则因其人力成本低、技术落后而成为“世界制造工厂”。改革开放以来，我国制造业虽然已有较大发展，但与发达国家相比差距较大，这主要表现为我国制造业生产技术特别是关键技术主要依靠国外的状况仍未得到根本改变，一方面自主研发能力薄弱，缺少自主知识产权的高新技术；另一方面，对国外先进技术的消化、吸收、创新不足。目前，我们进口的产品占到外贸出口总额的近50％，集成电路95％要进口，轿车制造装备、数控机床、纺织机械70％依赖进口。我们出口的是中低端产品，即使少数高新技术产品也是劳动密集型的或者是来料加工型，经济附加值比较低，而进口的是高新技术产品，成本高昂。近日，少数媒体就借“中国玩具被召回事件”对“中国制造”进行恶意炒作，迫使商务部多次出面澄清。要改变这种被动局面，我们必须从技术创新角度入手，加大自主研发力度，提高企业自主创新能力。

二、评价体系的构建与数据选取

（一）构建评价指标体系

本文选取如下14个指标：（1）开展自主创新的企业所占比重（％）（A1）；（2）R＆D人员数（人）（A2）；（3）R＆D经费（万元）（A3）；（4）R＆D经费投入强度（A4）；（5）R＆D项目数（项）（A5）；（6）R＆D项目人员（人）（A6）；（7）R＆D项目经费（万元）（A7）；（8）新产品产值（亿元）（A8）；（9）新产品销售收入（亿元）（A9）；（10）专利申请量（件）（A10）；（11）发明专利（件）（A11）；（12）发明专利拥有量（件）（A12）；（13）引进技术支出（万元）（A13）；（14）消化吸收经费支出（万元）（A14）。各指标内单位一致，选取2006年的相关统计数据。

（二）评价方法和数据选取

采用SPSS13．0统计分析软件，利用主成分分析法的降维思想从众多影响因素中提取具有实际意义的主要因子，较大部分（85％以上）的反映原有指标体系包含的信息，并同时确定各主要因子的影响权重，最后得出综合得分，比较准确和客观地反映我国制造业的自主创新能力。本文数据选取我国制造业大中型企业2006年相关统计数据。

三、数据处理

（一）模型检验

该模型Bartlett值＝1123．62，P＜0．0001，适合作主成分分析；KMO值＝0．728＞0．6，信度较好。

（二）数据标准化

利用SPSS13．0自有数据标准化功能，得出标准化的指标数据。

（三）建立模型求综合得分

对模型取特征值大于1，得方差贡献表和因子负荷矩阵。分别见下页表1和表2。

四、结论分析

根据综合得分和排名，我们发现，目前我国的制造业下属各行业自主创新能力存在较大差异，有8个子行业（前八名）处于行业内平均水平之上，并且自主创新能力优势明显。而其余21个子行业低于平均水平，但差异性不大。按照本文观点，我们将其分为三大层次，第一个层次（1－8名），处于该层次上的企业多属装备制造业、信息产业等支撑国民经济发展的重工业或新兴行业，这类企业通常规模较大，实力比较雄厚，对技术创新要求比较高，因此研发投入比较大；同时，国家近年来对该类企业的发展相对比较重视，这也为其研发活动提供了一个良好的宏观环境。以上分析共同决定了这类企业走在自主创新的最前列。这说明我国的“建设创新型国家”战略取得初步成效，需要进一步扶持和优化。第二个层次（9－19名），这个层次上的企业多属医药、化学制品等加工工业，它们对新技术的要求不是很迫切，其创新主要体现在工艺、流程上。这类企业对生产成本比较重视，因而在科技研发活动上投入不足，自主创新能力相对较弱。第三个层次（20－29名），这个层次的企业多属食品加工、纺织、艺术品等传统行业。这类企业创新活动很少，多为中小型民营企业甚至手工作坊，这种现状一方面它们对新技术的需求不明显，缺少创新规划。另一方面，企业主本身素质不高，自主创新意识薄弱。

针对以上症结，本文认为应该从以下方面着手，提升我国制造业自主创新能力，建设创新型经济强国。

第一，大力推进人才兴国战略。人才是创新的载体，全方位的培养科技人才对我国高等教育提出了更高的要求。我们相信，只有科技才能兴国，只有人才，才能使技术不断进步。

第二，完善创新机制，营造创新氛围。我国现有创新机制欠合理，产、学、研之间信息流通不顺畅，未能实现有效运转，当前，高校中拥有的大量科研资源不能得到有效运用，校企脱节严重，这既不利于社会型人才培养，也不利于研究成果市场化、产业化。

第三，全面实施创新战略，提升整体创新能力。没有政策的正确指引，产业就不可能兴旺，对于我国制造业自主创新能力普遍偏低的现状，除了装备制造业、信息产业等高新技术产业，对于加工工业及其传统工业也应给予足够的扶持和重视。在加入世贸组织的背景下，每个行业都要参与世界性的市场竞争，没有技术创新，就没有企业的生命力。

第四，增强自主创新意识，加大研发投入比重，有效管理创新资源。我国市场经济起步较晚，要全面实现与国际市场接轨还需假以时日，企业对竞争和创新的意识比较薄弱，很大程度上影响了企业创新活动的开展。在研发投入方面，我国制造业与发达国家相比还有很大差距，2005年，我国制造业大中企业研发投入比重仅为0．7％，而发达国家这一数据为2．5％～4．0％。另外，在我国科研经费使用不合理现象普遍存在，相关部门对创新活动缺乏有效的跟踪管理，相互借鉴抄袭、“张冠李戴”现象比较严重，创新成果质量不高，造成创新资源的巨大浪费。

参考文献：

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[6] 张华胜．中国制造业技术创新能力分析[J]．中国软科学，2006，（4）：15－23．

篇（2）

骨痹颗粒复方是由桑寄生、骨碎补、千年健、牛膝、鸡血藤、油松节、土鳖虫等组成的纯中药制剂，临床上用来治疗老年性关节炎具有很好的效果。喷雾干燥是骨痹颗粒制备工艺的重要工序。中药粉体的吸湿性一直是喷雾干燥领域研究的重点，但其研究内容多为考察不同制剂辅料[1]，以及粉体表面改性技术对中药粉体吸湿性的影响[2]。本文以骨痹颗粒复方为实验体系，通过考察不同工艺条件下喷雾干燥样品含水量与吸湿性能，建立吸湿过程动力学模型，结合扫描电镜技术，分析相关吸湿机制，为中药喷雾干燥工艺优化研究提供一种新的方法。

1 材料

BUCHI B-290小型喷雾干燥机（瑞士布奇公司）；S4800扫描电镜（日本日立公司） ；Waters2695高效液相色谱仪，Waters2998光电二极管阵列检测器（美国沃特世公司）；RE52AA旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器厂）；SK8200H超声波清洗器（上海科导超声仪器有限公司）；754型紫外分光光度仪（上海光谱仪器有限公司）；赛多利斯MA30快速红外水分测定仪（德国赛多利斯有限公司）；GQ105管式离心机（上海市离心机械研究所）；岛津AUW120D电子天平（日本岛津公司）。

川续断（产地东北，批号111026）；怀牛膝（产地贵州，批号111026）；骨碎补（产地贵州，批号111026）；千年健（产地广东，批号111026）；鸡血藤（产地广西，批号111026）；土鳖虫（产地安徽，批号111026）；桑寄生（产地广西，批号111026）；油松节（产地安徽，批号111026）均购自亳州市中药材饮片厂，经本校吴启南教授鉴定，均符合2010年版《中国药典》（二部）要求。

2 方法

2.1 骨痹颗粒水提液的制备

按如下处方：川续断（25 g）、怀牛膝（15 g）、骨碎补（15 g）、千年健（15 g）、鸡血藤（25 g）、土鳖虫（10 g）、桑寄生（25 g）、油松节（15 g）称取总处方量145 g水煎煮2次，每次10倍量水。水提液经过4层纱布过滤得滤过液，旋转蒸发浓缩到相对密度为1.05 g・mL-1备用。

2.2 喷雾干燥工艺考察因素及其水平的确定

中药提取液的喷雾干燥工艺研究，一般以进出、口温度，空气流量，雾化压力，送料速度，送料密度及喷雾辅料为考察因素[3-6]。根据预实验并结合有关文献，本实验中选择进口温度（A）、送料密度（B）、送料速度（C）、空气流量（D）4个因素进行考察。为了确定各因素水平的考察范围，进行了如下单因素实验。

2.2.1 进口温度对喷雾干燥的影响 控制送料密度为1.01 g・mL-1，送料速度为15 mL・min-1，空气流量40 m3・h-1，选取进口温度分别为110，120，150，180，200 ℃，分析进口温度对喷雾干燥过程的影响。实验发现进口温度为110 ℃与200 ℃时均出现了黏壁现象。为了使客观存在的差异明显，在考察温度的影响时选择了120，180 ℃这2个水平。

2.2.2 送料密度对喷雾干燥的影响 控制进口温度为150 ℃，送料速度为15 mL・min-1，空气流量为40 m3・h-1，选取送料密度分别为1.01，1.03，1.05，1.10 g・mL-1，分析送料密度对喷雾干燥过程的影响。结果显示，送料密度为1.10 g・mL-1时物料过浓，在喷雾干燥过程中会发生喷头堵塞的情况。与上同理，送料密度选择了1.01，1.05 g・mL-1这2个水平。

2.2.3 送料速度对喷雾干燥的影响 控制进口温度为150 ℃，空气流量为40 m3・h-1，送料密度为1.01 g・mL-1，选取送料速度分别为5，10，15，20，30 mL・min-1分析送料速度对喷雾干燥过程的影响。实验发现送料速度为30 mL・min-1时，出口温度为48 ℃，粉末黏附在喷雾干燥室内壁上；而送料速度为5 mL・min-1时虽然干燥完全，但是喷干效率较低。送料速度选择了10，20 mL・min-1这2个水平。

2.2.4 空气流量对喷雾干燥的影响 控制进口温度为150 ℃，送料密度为40 m3・h-1，送料速度为15 mL・min-1，选取空气流量分别为20，30，40，50，60 m3・h-1分析空气流量对对喷雾干燥过程的影响，实验发现空气流量为20 m3・h-1时物料完全粘附在内壁。而在其他条件下均正常，但空气流量在60 m3・h-1时喷干用氮气使用过快，使空气流量无法始终保持在高流量，会出现无法准确控制条件的情况。于是空气流量选择了30，50 m3・h-1这2个水平。

综上所述，选择进口温度（120，180 ℃）；进样密度（1.01，1.05 g・mL-1）；送料速度（10，20 mL・min-1）；空气流量（30，50 m3・h-1）进行以下实验。

2.3 喷雾干燥实验设计

以上述因素水平设计平行比较实验，控制除考察因素以外的条件保持一致，考察不同喷雾干燥因素对粉体含水量与平衡吸湿量的影响。

2.4 粉体含水量与吸湿性的测定

2.4.1 含水量测定 样品在喷雾干燥完成后，立即采用赛多利斯MA30快速红外水分测定仪测定水分含量。

2.4.2 粉体的吸湿性测定 中药粉体的吸湿性能往往采用平衡吸湿量表征，但平衡吸湿量所代表的是物料达到吸湿平衡时的含水量[7]。有些物料虽然平衡吸湿量很大，吸湿过程却很缓慢；而有些物料在一定短时间内吸湿量猛增，之后却增长缓慢。所以平衡吸湿量只能衡量吸湿终点物料的特性，而不能反映物料吸湿过程的速度特征。为表征物料吸湿速率，本研究参考文献[8]，引入吸湿率-时间曲线以及吸湿初速度、吸湿速度、吸湿加速度等参数。以冀能较全面的表征中药喷干粉的吸湿行为。

平衡吸湿量测定方法：取样品约300 mg，精密称量，平摊于称量瓶中，厚度不超过5 mm，开盖置于干燥器中48 h脱湿平衡。精密称重后置于25 ℃，相对湿度75%的恒温恒湿箱中，每隔一定时间测定，计算吸湿增重，一直维持24 h。

喷雾干燥样品吸湿率-时间曲线的绘制：计算吸湿率，以吸湿率为纵坐标，时间为横坐标，绘制吸湿率-时间曲线。吸湿率=（吸湿后样品质量-吸湿前样品质量）/吸湿前样品质量×100%。

吸湿过程动力学分析：粉体吸湿过程数据一般可用多项式方程进行拟合，对喷雾干燥各样品的吸湿曲线数据进行回归拟合，可得到如下吸湿方程[9]。

由方程（1）～（3）求算各样品的吸湿初速度、吸湿平衡时间、吸湿速度与吸湿加速度。

2.5 微粒的形貌观察

取不同条件下制备的喷雾干燥粉末少许，固定于电镜样品台导电胶上喷金，然后在真空条件下进行成像观察。

3 结果与讨论

3.1 吸湿曲线的绘制与吸湿过程速度方程的计算与比较

骨痹颗粒喷雾干燥实验结果见表1。

为了表征不同喷雾干燥条件下粉末的吸湿特征，按照表3的拟合方程以2.4.2项下方法进行了数学计算，得到各组不同条件喷干粉末的吸湿初速度与吸湿平衡时间数据，见表4。按照表3的吸湿速度方程绘制出了吸湿速度变化曲线，见图1。

由表3，4中的数据可知，D2组的吸湿初速度最大，B2组的吸湿初速度最小，D2组的吸湿平衡时间最短，A1组的吸湿平衡时间最长。由表4中可知，吸湿加速度也不像文献[10]报导的维持在一个恒定的值，以A2组为例，由它的一元二次方程可知其吸湿加速度曲线呈“抛物线”型。即吸湿过程不是一个匀减速过程。由图1可知，同一组的喷干粉末吸湿速度变化情况也不一样。此处要说明的是，4组实验中均出现了吸湿速度变为负值的情况，作者推测这种情况基本排除实验误差的情况，原因可能是物料的吸湿性能由化学组成和物理性质共同决定，随着吸湿过程的进行，中药出现液化的情况，颗粒的物理结构渐渐消失，便会释放出一部分水分。由此可见不同喷雾干燥条件下，化学组成相同的喷雾干燥粉体的吸湿过程存在较大差异。中药喷干粉体的吸湿过程相对复杂，里面可能包含着很多相互影响的作用，其中的具体机制待进一步探究。

3.2 粉体微观形貌分析

按2.5项下方法，获取喷雾干燥粉末不同样品微粒的的扫描电镜图见图2。

温度下，均出现了较强程度的黏连，结合前面的含水量测定结果分析，认为过低的的进口温度与过高的进口温度均不利于喷雾干燥的进行，过低的进口温度导致含水量过高，而这诱导了粉末的黏性产生；过高的进口温度使粉末的含水量过低，不仅粉末吸湿活性更强，且粉末易于团聚也会加剧粉末的黏连。不同的进料密度下粉体的粒径出现了明显的差异，送料密度为1.01 g・mL-1，粉体的粒径在1～3 μm；而送料密度为1.05 g・mL-1，大部分粉体粒径都集中在6 μm左右。不同送料速度下的喷干粉体的形态与粒径未见明显差异。不同空气流速的粉体粒径也出现了明显差异，空气流速30 m3・h-1中大颗粒的数量明显多，粒径集中在4～10 μm；而空气流速50 m3・h-1粒径明显偏小，大部分集中在1～2 μm。另外实验也发现，除了120，180 ℃时粉末发生严重黏连之外，其他各组的粉末均呈现出了较优的球状，一般认为球形颗粒具有更好的粉体学性质，这也说明了骨痹颗粒的喷雾干燥温度控制在150 ℃左右较为适宜。

3.3 关于吸湿机制的若干分析

整个吸湿过程的主要影响因素有两大类：一类是制剂原料的物理特性，如制剂原料的孔隙率、含水量，粒径[11]、粒子的表面性质[12]等；另一类则是由制剂原料的化学特性，如化学基团所决定的制剂原料与水分子之间的吸引力。从本文的实验结果来看，喷雾干燥条件的不同，造成了粉体物理性质，如含水量、粒径等的差异，而这些差异也确实带来了粉体吸湿性能上的不同。

吸附理论[13]认为制剂原料吸湿的主要动力是水的扩散，环境中的水分子吸附于制剂原料表面，随着水分子浓度的增大，内外压差促使水分逐步向内部渗透。因而，中药的吸湿行为可以描述为水分子向内部扩散的一个过程，而此过程可以用FICK′s定理来描述[14]。dw/dt=-DA（dc/dx），式中，w为t时浸膏表面含水量，dw/dt为扩散速度，A为扩散面积，dc/dx为浓度梯度，dc代表表面的水分子浓度，dx表示扩散间距。“-”表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散物质由高浓度区向低浓度区扩散，D为扩散系数（其受多方面因素影响，如温度）。

由FICK′s定律可知，扩散面积、扩散系数、浓度梯度越大，水分的扩散速度越快，也就是吸湿性越强，反之则越弱。所以吸湿曲线的分析结果可以结合图2和FICK′s定理来得到合理的解释。

图2显示，由于温度较高，A2组粉末的含水量更低，其表面的活性基团具有更强的吸水活力。所以其在短时间内可以吸附大量的水，具有更高的吸湿初速度10.412 0 g・h-1。当表面吸附一定的水后，由于A2组粉末内部的含水量（2.66%）也很低，造成了内外大的浓度梯度，所以吸湿速度也较A1组更快（由图1中A图可以看出）。但随着内部水分的越来越多，内外水分子浓度梯度的减小，其吸湿速度也急剧减缓。而120 ℃粉末由于内外的含水量（6.79%）均要高，所以无论是外部的吸水速度还是水分向粉体内部扩散的速度都要慢，造成了总体吸湿过程的缓慢，吸湿平衡时间也更长为13.55 h。

图2中B2组的粉体粒径要比B1组明显大，可见相同质量的粉体，B1组的比表面积要比B2组大。由FICK′s定律可知，B1组的扩散初速度与扩散速度要比B2组快。所以B1达到吸湿平衡的时间也更短。这与表4和图1中B图的结果相符。在实验中发现随着实验过程的进行，粉体B1出现了部分液化的现象。其原因可能是随着吸水过程快速进行，诱导了粉体之间的黏性增大，导致粉体之间互相粘附，见图3。而此过程带来的影响是扩散表面积减小，扩散速度变慢。与此同时，也伴随着浓度差的影响，即随着水分扩散的进行，粉体内外的水分浓度差快速减小，进而导致扩散速度的进一步变慢。图2中D1、D2也可以通过上述原理来解释，在此不重复说明。

C1，C2图中粉体粒径未见明显差异，可见进样速度不同对粉体粒径的影响不大。由表2知，C1组粉体含水量为3.97%，C2组含水量为4.73%，可见含水量的差异也不大。由表2，3可发现，2组喷干粉末的吸湿拟合曲线很相似，每个时间点的吸湿率也相差较小。C1，C2 2组的上述结果再一次提示了粉体的粒径差异和含水量是影响粉体吸湿性的主要因素。

综上所述，根据实验结果，在本研究的实验体系中，可得较佳工艺条件为进口温度150 ℃，进料密度1.05 g・mL-1，进料速度20 mL・min-1，空气流速30 m3・h-1。在此综合条件下，得到的粉体具有较优的形态特征，并且具有较优的吸湿动力学过程，包括较小的吸湿速度，与较长的吸湿平衡时间。

4 结论

本文以骨痹颗粒水提液为模型体系考察了喷雾干燥条件对粉体的含水量与平衡吸湿量的影响。研究发现，喷雾干燥诸多工艺条件中，送料密度和空气流量对粉体的吸湿性影响较大，这对探索中药物料复杂体系喷雾干燥作用机制，指导实际生产具有参考意义。本研究所采用的研究方法与考察指标，亦可为评价中药物料改性条件提供借鉴。

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Research about effect of spray drying conditions on hygroscopicity of spray

dry powder of Gubi compound′s water extract and its mechanism

ZONG Jie1，2，SHAO Qi2，ZHANG Hong-qing2，PAN Yong-lan1，2，ZHU Hua-xu1，2*，GUO Li-wei1，2*

（1. College of Pharmacy，Nanjing University of Traditional Chinese Medicine，Nanjing 210023，China；

2. Key Laboratory of Chinese Herbal Compound Separation，Nanjing 210023，China）

篇（3）

1智能制造简介

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）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，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。以智能制造技术（Intelligent Manufacturing Technology，IMT）为基础组成的系统叫做智能制造系统（Intelligent Manufacturing System，IMS），它具有以下特征:

①具有获取信息并以此来决定自身行为的能力。要具有获取信息并以此来决定自身行为的能力，也就是需要智能系统对信息具有一定的分辨能力，这要求系统的模型必须建立在相应的知识库上，系统运用知识库来决定自身行为。

②实现人机一体化。实现人机一体化就是使人和智能机器在制造过程中相互协作，在此系统中不能把人间单的当作操作者来看待，要意识到此时人和智能机器是平等的，可以认为他们是为了完成某些项工作而进行合作的两个个体，他们需要做的就是运用各自的特长来完成任务。

③拥有学习能力和自我维护能力。产品制造是在不断发展和变化的，因此在制造过程中所需要的知识也不断的增加，同时在运行过程中不可避免的会出现故障，为了更好的适应社会对产品制造的要求，需要智能制造系统拥有学习能力和自我维护能力。

智能制造在现代制造业中应用广泛，主要包含产品智能设计、加工过程智能监控、产品在线智能测量、机器故障智能诊断、制造系统的知识处理与信息处理、制造系统的智能运行管理与决策等方面。

2智能制造在中国制造业的应用现状及发展趋势

2.1国内外智能制造的发展状况

自20世纪80年代智能制造提出以来，世界各国都对智能制造系统进行了各种研究，首先是对智能制造技术的研究，然后为了满足经济全球化和社会产品需求的变化智能制造技术集成应用的环境——智能制造系统被提出。智能制造系统是1989年由日本提出的，随后还于1994年启动了先进制造国际合作项目，包括了公司集成和全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等[1]。近年来，各国除了对智能制造基础技术进行研究外，更多的是进行国际间的合作研究。 　在我国对智能制造的研究也早在上世纪八十年代末就已开始。在最初的研究中在智能制造技术方面取得了一些成果，而进入21世纪以来的十年当中智能制造在我国迅速发展，在许多重点项目方面取得成果，智能制造产业也初具规模。总的来说我国在智能制造方面的发展是不错的，近年来国家和各大制造企业对智能制造的发展也越来越重视，越来越多的研究项目成立，研究资金也大幅增长。

2.2智能制造在我国的发展趋势

在我国制造业未来的发展中，智能制造必将扮演更加重要的角色。我国必将由制造大国向制造强国转变，这就要求我国制造业由粗放型向集约型转化，这就要求我们必须控制能源消耗的增长，而通过智能制造系统能够更加充分的利用原材料，有助于我国制造业向集约型转化。要发展好智能制造，我们首要的任务是尽快建立起智能制造的理论体系，理论体系是整个智能制造的基础，也是全面发展智能制造的前提。在建立理论体系的同时技术体系也要相应的建立起来，智能制造系统是以智能制造技术为基础建立起来的，它以智能制造技术为基石。最后，结合我国制造业实际情况，建立符合我国制造业发展需要的特色智能制造系统。

3结语

篇（4）

机电一体化又称机械电子学(Mechatronics，由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成)。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，它的发展使冷冰冰的机器有了人性化和智能化。如今的现代化企业已经进入了崭新的智能制造时代。

一、智能制造的概念

智能制造应当包含智能制造技术(IMT)和智能制造系统(IMS)。因本文不涉及智能制造技术本身，只侧重于论述制造模式，所以重点讨论智能制造系统。智能制造技术是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动，并将这些智能活动与智能机器有机地融合起来，将其贯穿应用于整个制造企业的各个子系统，以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化，从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动，并对制造业专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产效率的先进制造技术。智能制造系统是指基于IMT，利用计算机综合应用人工智能技术、智能制造机器、技术、材料技术、现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、并行工程、生命科学和系统工程理论与方法，在国际标准化和互换性的基础上，使整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化，并使制造系统形成由网络集成的、高度自动化的一种制造系统。

IMS是智能技术集成应用的环境，也是智能制造模式展现的载体。IMS理念建立在自组织、分布自治和社会生态学机制上，目的是通过设备柔性和计算机人工智能控制，自动地完成设计、加工、控制管理过程，旨在解决适应高度变化的环境制造的有效性。由于智能制造模式突出了知识在制造活动中的价值地位，而知识经济又是继工业经济后的主体经济形式，所以智能制造就成为影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。

二、智能制造系统的特点

IMS具有以下几个特征:

一是自组织能力，二是自律能力，三是自学习和自维护能力，四是整个制造系统的智能集成，五是人机一体化智能系统，六是虚拟现实。

综上所述，可以看出IMS作为一种模式，它是集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身，并不断向纵深发展的先进制造系统。

三、智能制造的支撑技术

人工智能技术；

并行工程；

虚拟制造技术；

信息网络技术。

四、智能制造主要研究内容及目标

1.智能制造主要研究内容

（1）智能制造理论和系统设计技术；

（2）智能制造单元技术的集成；

（3）智能机器的设计。

2.智能制造主要研究目标

（1）整个制造过程的全面智能化，在实际制造系统中，以机器智能取代人的部分脑力劳动作为主要目标，强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力。

（2）信息和制造智能的集成与共享，强调智能型的集成自动化。

五、智能制造的发展简况

1.国外发展简况

自20世纪80年代美国提出IMS概念以来，IMS一直受到众多国家的重视和关注。日本、美国、加拿大、澳大利亚、瑞士和欧洲自由贸易协定国在1991年1月联合开展了由日本首先于1990年4月提出的为期10年的IMS国际合作计划。

2.国内发展简况

我国20世纪80年代末也将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题，已在专家系统、模式识别、机器人方面取得了一批成果。1993年，中国国家自然科学基金委员会重点项目“智能制造技术基础的研究”获准设立，1994年开始实施，由华中理工大学、南京航空航天大学、西安交通大学和清华大学联合承担。研究内容为IMS基础理论、智能化单元技术、智能机器等。至今，已取得了不少可喜的研究成果。

篇（5）

一、高端智能制造业概述

高端智能制造业中包含了传统行业与新兴行业，在制造工艺方面充分引入现代智能技术，产品质量得到提升的同时在质量上也有很大的进步。辽宁地区传统行业中的高端智能制造业所占有比例比较大，在新型行业中仍然处于发展阶段。高端智能所体现的层面也有很大差异性，比较常见的是技术层面的高端创新，增大了对创新技术的应用比例，其次是在价值方面体现的高端智能，通过产品创新设计，在原有功能基础上增加了操作的智能比例，更符合商品的市场需求。由此可见辽宁开展高端智能制造业规划发展是一项长期项目，对辽宁地区的经济发展也有很强的持续促进作用。

二、辽宁高端智能制造业的发展现状分析

（一）发展具有绝对性优势

辽宁地区制造产业基础资源丰富，属于国家重点规划发展的重工业基地，在制造行业中的发展经验也十分丰富，因此与其他区域相比较更具有发展优势。尤其是重工业配电机械的生产制造，具有多项自主研究专利，在全国范围内也名列设计创新前茅。高端智能领域的制造发展在我国起步较晚，辽宁地区也率先进入到高端智能产品的研究行列中，拥有丰富的传统模式重工业制造经验，向高端智能转型自然也可以节省时间。统计辽宁占据全国前10位的制造产业共有58类，其中也包含了计算机等高端智能化产业，由此可见在开展高端智能制造领域中拥有绝对性的优势，但想要达到高端智能产业的全国领导性地位，仍然需要从根本上进行转型。

（二）高端智能制造业劣势分析

虽然制造产业的规模大，但在生产能力以及经济获利能力上并不相匹配，存在着规模大能力弱的现象。同时辽宁地区的工业发展习惯以密集劳动力来提升生产加工能力，这一点与高端智能产业存在理念上的冲突。虽然从表面分析辽宁的制造业经济收益在不断的增长，但密集劳动型的产业在技能创新上存在落后的现象，经济收益进步也是以劳动成本低为前提的，这样的经济体系建立后并不牢固，受高端智能生产冲击影响严重，想要实现高端智能制造业的全面发展，需要从根源上转变这一模式，大规模逐渐过渡到高精准，采用先进的技术方法来提升产量与经济收益，这样的发展计划才是长远可行的，并且能够帮助解决传统产业中所存在的问题。这种落后的发展模式对吸引外商投资也造成了极大的阻碍，下面是统计2009～2013年辽宁吸引外商直接投资的项目数量变化表格。

通过观察上述表格可以发现辽宁地区在高端智能制造业的外商直接投资项目数量上是逐年递减的，造成这一现象的原因与产业发展结构有直接关系，也就是上述文章分析的劳动生产形成原因。

（三）高端智能制造业发展机遇

经济全球化对各省份工业影响严重，对传统产业带来冲击的同时，全面接轨国际先进技术也为企业带来了全新的发展机遇。辽宁省如果能够紧跟潮流，抓住这次机遇在发展理念上做出转变，创造适合高端智能制造业发展的环境，在发展成果上会取得更大的进展。全球化科技发展浪潮所带来的机遇比较显著，大量的国外科技企业在转移过程中会选择国内的承接地，而辽宁省属于国内著名的制造业发展区自然被选择的机遇也是相对比较大的，辽宁工业产区适当的调整自身模式，必然可以获得更多的机遇。其次是金融危机环境下所带来的机遇，此时的机遇与冲击是并存的，受金融危机影响一些外国的高端智能制造产业竞争能力被大大削弱，正为辽宁地区的新兴企业创造了机会。一些高端生产设备的采购成本也因此而下降，专业领域人才也会重新考虑发展平台，为辽宁地区所开展的高端智能制造领域突破性发展创造有利基础环境。

三、辽宁高端智能制造业的发展策略

（一）从制度层面入手，建立适宜高端智能制造业发展的市场环境

市场氛围营造需要政府采取干扰措施，对现有的制度体系进行探讨，重点解决落实过程中所遇到的问题，通过这种方法也能促进企业更合理的利用资源，实现高端智能产业的资源优化利用。制定符合高端智能制造业发展需求的市场环境体系，市场公平环境的维护也十分重要，一些刚刚起步的产业在竞争能力上相对较弱，只有在公平的环境中才能够得到稳定发展。加大民营企业的扶持力度，这样可以帮助更好的协调现场工作环境，从根源上解决国营企业市场活性不足的问题。制定清晰的市场竞争制度，有利于市场环境下不同规模企业共同发展进步，政府要加大力度对私有财产的保护力度，发挥宏观调控作用，在如此的制度市场环境下才是最适合辽宁高端智能制造业发展的。政府对企业扶持同时也要考虑是否会造成企业的依赖性，要培养企业的自主创新能力，这样才能更快适应市场竞争环境，实现企业在高端智能制造领域上突破性的发展。

（二）转变发展模式，增强自主创新能力和竞争力

高端智能领域与常规的工业生产制造领域不同，决定企业发展前景的关键性因素是科技创新，传统工业制造中仅仅依靠提升劳动力生产量来实现经济收益增长，缺乏自主创新很难在高端智能领域占据有利位置，还会造成同行业之间的竞争能力下降。广州省在高端智能领域中的发展十分迅速，同时也吸引了大量外商直接投资，原因在于注重企业自主创新，企业都具有同行业中独特的竞争吸引因素，在此基础上所开展的规模扩大也更稳定，具有长期发展的潜质。辽宁高端智能制造业发展也应当充分借鉴这一模式，对传统的发展模式做出转变，注重企业经营理念创新，同时加大自主研发力度，在这样的工作模式下，企业的管理资源也能够得到高效利用，在同行业中更具备竞争优势，实现辽宁省智能工业的全面发展。自主创新能力是竞争能力提升的基础，企业在转型初期可能还不具备相关方面的能力，但经过一段时间的经验总结与技术积累，要逐渐向自出创新研发方面转型，更好的适应综合市场环境，达到预期的发展建设目标。

（三）鼓励中小企I发展，培育知名品牌，进而建立创新型产业集群

大型企业虽然在综合能力上比较突出，但仅仅依靠发展大型企业会造成辽宁高端智能制造业发展后劲不足，甚至还会造成市场垄断现象。针对这一问题，有效解决措施是扶持中小型企业，鼓励民营形式的高端智能制造企业发展，这样可以在市场环境中引入竞争，对国营企业发展也能起到激励作用。培育辽宁地区知名的高端智能制造品牌也是十分必要的，通过这种方法来吸引更多的外商选择投资，同时品牌形成后在市场环境中也更具有竞争能力，会有更多的消费者认可，为企业发展带来更多的经济效益。企业既要保障各自的自主创新研究体系，同时在经营发展过程中相互配合交流也是十分重要的，通过这种方法有利于企业做出更准确的自身定位。创新型产业集群的建立需要政府做出控制，建立公共企业交流平台，对平台的维护也要定期进行，确保其中所提供的信息与市场实际情况保持一致，这样也能够协调好发展资源利用问题。辽宁高端智能制造业发展要放眼世界标准，在生产制造技术与企业管理上与国际接轨，成为我国的智能制造业领导企业。增添新活力更要结合市场宏观环境来进行，开展高端智能制造业发展同时也要注重对传统工业的保护，以免影响到工人的就业生存，这样的配合发展模式才能更长远发展，达到企业的需求标准。

高端智能制造业是现阶段制造业的核心和基础，而高端智能制造业是高端智能制造业中技术含量高、附加值高和占据产业链核心部位的高端智能制造业。技术创新是高端智能制造业发展的关键性推动力，技术结构升级与高端智能制造业内部结构升级具有高度的耦合性。高端智能制造业是辽宁省重点发展的战略新兴产业之一。经过多年的发展，辽宁已经形成航空产业、轨道交通装备业、海洋工程装备以及智能制造装备四个细分领域内的行业领军企业，和以沈阳、大连为核心，以鞍山、抚顺、铁岭等为辅的高端智能制造业集群区域。通过这种全面发展规划的落实，对促进辽宁制造业进步也有很大的帮助。

参考文献：

[1]于新东，牛少凤，于洋.培育发展战略性新兴产业的背景分析、国际比较与对策研究[J].经济研究参考，2011（16）.

篇（6）

0引言

中国对智能制造和产业自动化升级的需求，催生了巨大的机器人市场。然而作为新兴智能装备制造业的机器人产业，计量标准体系的缺失，可能令机器人产业难以走入良性循环，进而影响我国智能制造产业的发展。世界领先的工业机器人制造商ABB公司质保及校准部经理Peter Fixell认为：“一台真正好的工业机器人，应该在其整个生命周期内都会保持良好的精度……”。然而在中国，一直是国外机器人的天下。因此，尽快制定我国具有自主知识产权的机器人基础标准和计量检测体系，打破国际技术性贸易壁垒并实现与国际标准接轨，为推进机器人产品走向市场奠定基础，对推动中国制造抢占高端制造业市场具有重要意义。

1智能制造的发展现状

智能制造源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基础，后者是指获取和运用知识求解的能力。智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库，具有自学习功能，还有搜集与理解环境信息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。

早在2011年，美国就率先了国家先进制造伙伴计划，重点关注和支持智能化技术和智能制造。德国作为全球制造业中最具竞争力的国家之一，也于2013年了工业4.0战略。其他制造业区域如欧盟、日本、韩国也纷纷了与智能制造相关的国家机器人发展战略。可见当前，新一轮工业革命已成为世界各国战略布局的主要方向，发达国家和地区纷纷把智能制造和机器人作为国家战略，抢占智能制造技术和市场的制高点。以机器人、智能制造为代表的“工业4.0”时代已悄然来临。我国经过多年的高速发展之后，已进入经济发展的新时代，目前是在由制造业大国向制造业强国迈进的关键时期。

中国工程院院士卢秉恒就中国制造业的发展提到了支撑智能制造的三大技术：机器人、智能装备、3D打印机，其中机器人技术是助推智能制造的关键之一。与此同时，自2013年起连续三年时间内，我国已提前步入机器人时代，产业急速井喷，目前已然成为世界第一大机器人市场。

然而，我国的机器人产业大而不强。首先，我国的装备制造业中，关键零部件自给率低，如目前80%的集成电路芯片制造装备还严重依赖进口，更别说高性能传感器、先进材料以及高速精密轴承等。

其次，我国装备制造业中先进技术对外依赖度高，精密测量技术、智能控制技术、智能化嵌入式软件、机器视觉都非常缺乏。新型传感器的感知技术、在线分析技术、大功率变频技术等构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术主要依赖进口。

这些电路芯片、先进传感器、精密测量和控制技术都是机器人产业、智能制造的基础。机器人的材料、关键零部件到整机、装备到系统集成，都需要进行测试，才能检验其是否满足性能的要求。伴随着机器人产业的发展，作为直接关联的传感器、仪器仪表和计量测试行业，成为未来的重点发展方向。

2计量科学是智能制造能力提升的保障

2016年是国家“十三五”规划开局之年，也是“十三五”规划的政策落地年。为推动中国传统制造业转型升级和可持续发展，加快智能制造技术与装备创新发展和产业化，不单政府在积极制定政策助力中国制造协同创新发展，高校、研究院所、企业等机构也自发组织产业协会和联盟，期望通过机器人技术推动制造业实现跨越发展，最终实现我国从“制造大国”向“制造强国”迈进。

在各类国家创新能力的驱动和评价模型中，很少提及计量和质检工作，但是计量质检水平却又被确认为国家竞争力和国家综合国力的最直接的体现。这说明计量和质检工作对促进国家创新能力的系统性作用的研究和认识还十分欠缺。以机器人技术中的传感器为例：对于机器人来说，传感器必不可少，同时，机器人对传感器有非常严格的要求，主要表现为准确度高、可靠性强、稳定性好；电磁干扰、强机械振动、灰尘和油垢等恶劣气候环境和机械环境下抗干扰能力也非常关键；最后就是整机性能和安全、噪声、储能和易于校准。

此外，复杂的几何量测量也是智能制造的核心关键。只有几何量测量仪器结合智能制造中工业机器人，形成智能制造的全方位感知系统，才能促进制造过程中的智能化，为真正形成智能制造打下坚实的基础。然而，我们也要清楚地意识到，目前几何量仪器自动化程度极低，还不能形成网络化，难以在测量现场形成测量数据。

伴随着智能制造的快速发展，计量科学家也在努力研究新的非接触测量技术、在线测量技术、自动测量技术，使其能满足智能制造的高准确度需求。在“2014中国仪器仪表学术产业大会”上，学术界和工业界一致将“智能制造”作为当下的最重要的议题，指出传统仪器仪表行业应借助“智能制造”寻求新的突破。而我国质检和计量部门也在积极寻求和高校、研究院所合作，以期在智能装备制造产业发展中牢牢占据科技领先地位，表1为近年来寻求技术合作的情况。

从表1可以看出，地方政府、高校已经开始围绕战略性新兴产业开始了“政产学研”的合作，充分发挥科研机构、高等院校科研优势，有效提升质检技术机构服务能力，而且积极开展这些合作的省份均是我国机器人产业集群区，或者是经济发达、对外开放程度高、高校云集以及老重工业基地。这些监督、检验和测试中心的成立，对于未来加强我国机器人产品质量监督、相关测量仪器的准确度，提升智能制造产业质量水平有着重要的意义。

3计量科学和智能制造共同助力“中国制造2025”

地方政府在积极推进这项工作的开展，中央政府部门如科技部、发改委也都开始从顶层开始支持我国智能制造、计量科学的发展。2016年科技部会同国家质检监督检验检疫总局等13个部门，制定了国家重点研发计划《国家质量基础的共性技术研究与应用》重点专项实施方案。该方案聚焦产业转型升级、保障和改善民生、提升国际竞争力等国家重大需求。此项重点研发计划的实施，其中涉及了多处先进制造和智能制造方面的重点支持方向，如表2所示。

这里提到的国家质量基础（Nation Quality Infrastructure，NQI），是由计量、标准、合格评定（检验检测和认证认可）共同构成。这个概念是基于联合国工业发展组织和国际标准化组织在总结质量领域100多年实践经验而提出的，被国际公认是提升质量竞争能力的基石，更是保障国民经济有序运行的技术规则、促进科技创新的重要技术平台、提升国际竞争力的重要技术手段。

而对于测量仪器和高端设备来说，提升我国科学仪器设备的自主创新能力和装备水平也是当前的重中之重。国家科技计划管理部际联席会还设计了《重大科学仪器设备开发》专项来进行重点支持，以形成具有自主知识产权、“结实耐用”和功能丰富的重大科学仪器设备产品，并进一步服务科学研究和经济社会发展。

在《重大科学仪器设备开发》专项的申报指南中，提到“传感器”有29处，可见，《重大科学仪器设备开发》和《国家质量基础的共性技术研究与应用》两个重点专项对于未来我国的智能制造、高端计量仪器的研究有着非常大的支持力度。

篇（7）

中图分类号： TH-39 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）29-160-2

0 引言

随着科学技术的不断进步，机电一体化也得到了快速的发展，并且其生产应用范围逐步扩大，机电一体化技术已经成为工业化发展的动力。机电一体化技术实现了电子与机械的紧密结合，从而实现了对机械设备的智能化控制和管理，这也是智能制造的构成基础。在实际的生产制造中，智能制造基本上包含两方面的内容，一是智能制造系统，另一个是智能制造技术。智能制造已经成为社会工业化发展的主体，使工业生产更加的智能化、人性化，可以准确控制生产过程。而智能制造的发展离不开机电一体化技术，加强机电一体化技术在智能制造中的研究具有重要的现实意义。

1 智能制造概述

从目前的社会发展来看是，智能制造主要包含两方面的内容：一是智能制造技术（IMT）。主要指的是，技术人员借助计算机模拟系统，从而实现对某一系统的分析、决策等，节省了大量的人力和物力，研究人员只需通过计算机系统就可以实现系统的分析，有效保证了研发的可靠性，同时也保证了生产的实效性。二是智能制造系统（IMS）。可以简单地理解为人机一体化智能系统，由智能机器人和人类专家共同组成。它在应用的过程中，以计算机为主要工具，借助人类专家进行分析、构思以及决策等智能活动，代替制造工程中人力脑力活动。智能制造系统是智能制造技术的延伸，是集网络化、自动化技术于一体的制造系统，使整个子系统实现智能化运转。这也是本文应用研究的重点。

智能制造系统一方面是集成应用的主要场所，另一方面也是智能制造模式展现的主要载体。智能制造系统主要是基于社会生态学的根基上，借助计算机并通过人工智能的控制，从而实现设计、加工以及控制管理等各个阶段，该系统在高度变化较为显著的环境中较为适用。在智能制造模式中对知识体系的注重程度较高，知识经济也是新兴经济的主导模式，因此智能制造将引领未来社会制造业的潮流，成为发展的必然趋势与目标。

2 机电一体化技术的发展概况

机电一体化技术研究的时间比较长，在发展的初期人们并没有实现电子技术与机械技术的融合，还将其视为分裂的个体，主要是要靠电子技术在机械工业中的应用，来提高机械生产效率，提升产品质量。但是，在当时的发展阶段，机械工业与电子没有融合，还是独立的个体存在于机械生产中，使得其发展水平并没有达到预期的目的，应用范围也不大，该技术没有得到充分的发展。而随着计算机技术、信息技术等的发展，机电一体化又焕发了新的活力，在生产中得到广泛的应用，其在智能制造中的应用更是促进了整个机械行业的发展，使生产管理工作更加的智能化、自动化，为生产工作的开展提供了更加便捷的服务。

机电一体化囊括了多种技术，并且不断更新技术内容，保持技术的先进性。机电一体化技术借助电子技术，以人工智能的方式，借助计算机系统，从而实现对机械设备的自动化控制，使生产更加的便捷、高效。并且随着网络技术的出现和普及，出现了很多跨地域生产活动，这主要是借助远程操控系统实现的。机电一体化技术的应用，解决了很多生产中的难题，使生产活动更加规范化、自动化、规模化。

3 机电一体化技术在企业智能制造中的发展与应用

3.1 传感技术的应用

传感技术是机电一体化技术中的一个重要技术之一，由于其具有较高的精准性与敏捷性，可最大限度地免受来自外界其他信号对设备的影响，若将其应用于智能生产中则将会发挥巨大的作用，而普通的传感器则效果不显著，若要使用还需构建相对应的传感器网络系统，这样才能实现信息之间的对接与传输，并借助计算机将所收集到的信息进行整合与分析，从而使整个生产过程得以有效控制。纵观当前各大生产制造中所使用的传感器，我们发现其主要使用的是光纤电缆传感器，并使用标准化的接口，这样可大大降低设计的难度与标准，在一定程度上也可节约一定的成本。

3.2 数控生产中的应用

在我国机电一体化最早应用在数控加工技术中，对提升我国机械制造水平方面发挥了重要作用。机械制造业的发展水平直接关系到我国的工业化水平，将机电一体化技术应用到数控制造中，在提升机械加工精度以及机械加工效率方面发挥了重要的作用。数控生产的价值主要体现在加工精度上，所以数控生产对智能控制系统要求十分严格。目前数控机床中的智能控制系统基本上采用CPU和总主线模式。该模式利用在线诊断技术和智能控制技术，实行三维仿真，模拟数控技术加工的整个工程，为数控机床的实际操作提供重要的依据。

3.3 自动生产线与自动机械的应用

目前许多大规模生产企业基本上都采用了自动化生产线和自动生产机械。该技术主要是借助电子技术中的光电控制系统以及人机界面控制装置，从而对生产流程实现全面的控制。自动生产线与自动机械应用的范围十分的广泛，例如在电脑、手机等都已经实现了自动化生产线。智能制造企业在生产的过程中融合柔性制造系统（图1所示），主要利用计算机控制系统对生产设备进行有序的融合，即数控设备、计算机设备等生产要素实行一体化管理，从而实现集约化、网络化生产。

3.4 工业智能机器人

工业智能机器人是当前机电一体化技术在智能制造中最先进的应用，并且结合了多种先进技术，是人工智能技术、仿生学还有计算机系统等众多学科相互作用的新型成果。机器人是当期科学技术的研究重点，智能机器人技术是控制论、传感技术以及信息技术等综合体，我国在其研究上已经取得了一定的成绩，并且在生产行业中已经得到应用。工业智能机器人的出现，在提高产品质量，增加产量以及减轻员工劳动强度方面发挥重要作用。工业智能机器人在应用的过程中具有明显的优点：一是能够有效甄别信息资料；二是可快速地完成较为复杂的工作流程；三是生产的精准度高，可应用于军事生产制造中，受到社会各界的认可。

4 结束语

综上所述，智能制造是工业生产行业的主要发展趋势，实现了工业生产的自动化、智能化管理，有效提升了工业生产效率和产品质量，为企业创造更多的经济效益和社会价值。机电一体化是智能制造实现的重要技术条件，其运用水平也直接关系到智能制造功能的实现。因此一定要注重机电一体化技术在智能制造中的应用，促进智能制造更好的发展。

参 考 文 献

[1] 林少锐.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].科技资讯，2015（14）：92-92，94.

篇（8）

李伯虎认为大数据是智能制造的战略资源，大数据的感知、采集、存储、通信、分析、可视化等技术都是智能制造技术的一部分。

因此，要想提升大数据在云制造中的应用率，大数据发展一定要和制造业技术深度融合，同时要和信息通信技术发展深度融合。“所以，我的观点是‘互联网+人工智能+制造’，这个时代正在到来。我们现在把大数据当做智能制造核心支撑中的很重要的组成部分，从感知、采集开始，到存储、通信、分析、可视化，把大数据和信息技术、人工智能技术结合起来进行研究。” 李伯虎说。

同时，李伯虎强调，大数据在智能制造的发展必须要和应用结合，不清楚制造业的特性和制造产品的行业特性，就会连采集什么样的数据都不清楚。采集的目的不是为了采集，而是为了改进制造流程，因此要对模型、算法等有一定基础的理解才可以顺利完成大数据的采集和应用。

技术、产业、应用协调发展

篇（9）

制造业；智能制造；微笑曲线；智能化

中图分类号：F27

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.15.028

1 前言

制造业是我国产业的重要组成部分，也是影响我国竞争优势的关键，长期以来制造业对我国就业和经济的发展做出了巨大贡献。但是中国制造业“大而不强、快而不优、制而不创”，长期处于产业价值链条的底端，并没有形成我国对外贸易的核心竞争力。2012年以来我国劳动人口供给逐年减少和老龄化人口逐年增多，国内劳动力成本上升，与此同时西方发达国家实行再工业化战略导致大量外企回归母国，我国制造业面临前所未有的严峻挑战。发展智能制造不仅是产业升级的突破口，也是打造我国制造业国际竞争力的关键。2015年5月，由中国工程院启动的“中国制造2025”强国战略正式提出，智能制造作为“中国制造2025”的主攻方向，引起国内学者的积极研究。王钦等对智能制造的切入点和架构进行了研究，认为应从客户切入并打造智能制造的生态圈，冷单等通过对我国智能制造的案例进行研究，提出我国智能装备产业存在的问题及发展路径，对智能制造的发展具有很大的指导作用。文章运用微笑曲线理论，以制造业为例分析智能制造发展的有效途径。

2 微笑曲线理论

微笑曲线理论最早由施振荣先生提出，又名施氏“产业微笑曲线”，旨在为台湾各产业发展指出努力的方向。微笑曲线如下图所示，呈微笑嘴型曲线，纵轴代表价值从低到高，横轴代表产品从研发到售后的整个周期过程。如果把微笑曲线当成是函数曲线，那么曲线在横轴的积分面积则是价值的总额，从图中可以看出在产品研发阶段的积分面积和产品销售与服务阶段的积分面积最大，面积大意味着利润大，而生产与组装阶段积分面积小，利润薄弱。启示制造业只有走高附加值产业链路线，才能获得较高的利润。

3 智能制造发展现状及存在问题

3.1 智能化水平低

我国目前仅有10%的国有大型企业拥有智能装备，如海尔采用精密传动装置，中石油采用石化智能成套设备等。90%的中小民营企业智能化水平低，智能化的高成本在很大程度上阻碍了企业实现智能化的进程。制造业以劳动密集型和资源密集型的加工贸易和组装为主，依靠低廉的劳动力赚取微薄利润。

3.2 智能制造产业初步形成

2012年，智能装备产业实现规模化并实现11052.9亿元主营业务收入，年均增长30.6%，顺利完成《智能制造装备产业“十二五”发展规划》目标；其中仪表仪器，食品包装，工程机械等装备产业已经进入标准产业化阶段。智能制造产业集聚特征明显，目前已经基本形成长江三角洲，珠江三角洲和京津冀地区产业集群化分布格局，根据当地产业特色和科技基础，已经培养出一批特色鲜明的产业集群。如珠江三角洲拥有智能化纺织成套装备产业，京津冀地区有电池产业集聚区域。

3.3 重点领域人才供给滞后

《中国制造2025》将主攻以下十大重点领域，信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械。每个领域都需要大量科学研究人员和创新型人才。根据中国人力资源市场信息监测中心2015年数据显示，这九大领域搞技术人员求人倍率均大于3，相关领域人才严重短缺。

4 启示与建议

我国制造业长期处于价值链低端，主要依靠价格优势来占领国内外市场，面对生产上升的压力，低价格竞争难以维续，智能制造既是制造业的一次发展机遇也是挑战。如何进行技术革新和产业价值链升级是制造业的难题，迎接智能制造浪潮实现竞争力的提升是机遇，文章就微笑曲线理论启示提出如下建议：

4.1 加强人才储备，推动劳动力结构升级

智能制造促使制造业向高附加值产业链上升，产品研发和服务型人才储备是关键。一方面可以通过充分发挥高等院校和职业学校的基础性作用对新生劳动力教育，培养高技术研发人才和服务型人才，另一方面通过对制造业生产端劳动力进行在职培训，培育本土制造业技能人才，促使劳动力从生产领域向服务领域流动，促进劳动力结构升级。

4.2 政府加强政策引导，鼓励企业创新

针对智能制造制定统一的创新规划和合理的产业政策，通过政策资金等方式支持制造业企业采用新技术、新设备、新工艺，鼓励企业进行自主创新，加强校企合作联合培养人才和技术研发。完善专利制度和专利保护立法，优化创新环境和加大创新技术保护，形成尊重创新和人才的良好社会风向。

4.3 优先发展智能装备制造业

装备制造业是生产制造装备的产业，智能装备制造业的优先发展可以率先实现制造业智能化，提高生产效率和节约劳动力成本，德国工业4.0优先发展装备制造业是我国实现《中国制造2025》的活版教科书。

参考文献

[1]王钦，张a.“中国制造2025”实施的切入点与架构[J].中州学刊，2015，（10）：32-37.

篇（10）

杜宝瑞等（2015）[2]分析了智能工厂的基本特征和框架体系，认为智能工厂与传统数字化工厂、自动化工厂相比，具有制造系统集成化、决策过程智能化、加工过程自动化、服务过程主动化的特点，其框架体系由智能决策与管理系统、企业数字化制造平台以及智能制造车间构成，并阐述了这三个关键组成部分的基本构成。张益等（2016）[3]提出了基于资源域、服务域和组织域的智慧工厂概念参考模型，搭建了智慧工厂参考层级架构。李利民等（2016）[4]结合汾西重工“十二五”两化融合建设，提出了高端装备制造业智能工厂架构、建设目标和思路。张祖国（2016）[5]基于从研发创新到产品运维的全制造服务生命周期迭代过程，构造了智能工厂系统结构参考模型。杨春立（2016）[6]介绍了智能工厂内涵和建设重点、智能工厂主要建设模式、智能工厂发展重点环节等。智能工厂建设成为现今的热点，且国内学者也对其进行了广泛的研究，并从不同角度提出了智能工厂模型，但均偏技术层面。同时，目前对于智能工厂的建设还存在概念不清、架构模糊等现状，很多企业也只是盲目跟风，绝大多数企业还处在部分使用应用软件的阶段，少数企业实现信息集成，极少数企业能够达到智能工厂的水平。因而，本文从应用层面出发，构建智能工厂参考架构，以期为不同细分领域细分行业的智能工厂建设和实施提供参考。 

2 智能工厂建设 

基于《中国制造2025》的战略目标，企业智能工厂建设的总体目标为：在生产制造的各个环节应用智能制造技术，完美融合智能装备，建立企业智能化管理平台，基于全价值链实现产品全生命周期的数字化应用，以相关车间为试点进行智能车间建设，创新驱动，两化深度融合，建成以降低成本、缩短研发周期、提升产品质量和生产效率为核心的全价值链的智能工厂。 

2.1 智能工厂内涵及基本框架 

智能工厂是践行智能制造模式的重要载体和集中体现，交叉深度融合数字技术、新一代信息技术、智能技术与制造技术，是以客户的产品数据、优化的工艺流程、协调的生产装备为核心，实时获取工厂相关信息；以制造工艺流程和参数指令、智能装备和生产线、自动化物料配送系统的集成，实现面向产品规划、设计、制造、检测和服务等产品全生命周期各个环节的动态整合与优化的一种先进的综合制造模式，旨在提高工厂的运行效率，快速响应市场、满足客户的个性化需求，高效、优质、柔性、清洁、安全、敏捷地制造产品，推动企业各系统的无缝集成，实现产业结构调整和优化。 

智能工厂的技术特征主要包括：（1）采用智能化设计手段和先进的信息化研发设计平台，实现产品性能与工艺的三维模拟与仿真优化，形成工艺数据库和知识库，实现产品研发设计的数字化智能化。（2）具有能自动完成产品制造过程，且能与互联网进行集成实现网络协同制造的智能生产线。（3）具有即插即用的软件集成平台，可对各种规模的生产线或整个工厂的运行进行模拟仿真以及优化。（4）设备联网进行实时数据采集，实现智能调度、制造信息全过程跟踪以及产品质量跟踪追溯。（5）实现产品全生命周期管理（PLM）、制造执行系统（MES）、企业资源计划（ERP）的集成应用和综合管控，建立统一的信息管理平台。 

根据智能工厂内涵及技术特征表述，描绘了智能工厂的基本框架，如图1所示。 

智能工厂基本框架具备智能工厂的四个特性：生产智能、过程智能、设计智能和管理智能，集成先进制造技术、数字技术、信息技术和智能技术。在实际生产中，工厂拥有众多加工装备、生产线、车间等，这些加工装备是具有感知、分析、推理、决策、控制功能的智能制造装备，如数控加工中心、高档数控机床、智能仪器仪表与试验设备、工业机器人等智能专用装备等；工厂部署的生产线属于自动化或智能化生产线，主要通过系统来操作运行，无需人工操作。智能化装备和生产线以及建设的智能车间能为制造过程提供生产所需的基础设施和制造资源。在实际生产之前，基于历史加工数据和制造信息对整个生产制造流程进行全面的仿真、模拟，然后通过生产线智能管控系统向实体工厂输出工艺、参数以及加工指令，通过工厂中部署的智能装备、自动化生产线和智能车间进行智能化生产。进行设备联网，用于工况感知和实时获取生產数据，实现数据的自动采集和人机交互等功能。与此同时，生产线智能管控系统通过生产资源管控、质量控制等对制造过程进行实时监控、调整、优化，以使制造流程达到最优水平。

       　2.2 智能工厂参考架构 

面对制造模式的智能化转型升级，智能制造的本质仍是关注智能机器与人在生产过程中的深度融合，旨在使机器具备自动识别、计算分析、构思推理、主动服务以及决策判断等能力，建设机器与人完美契合的智能工厂。智能工厂建设需要进行顶层设计，而顶层设计的方法论就是设计参考架构。以智能工厂的内涵、技术特征、基本框架为基础，本文定义的参考架构是从工业软件层面出发，并将其应用在工厂实际生产环节中，两者相结合以完成生产任务的架构。这一参考架构使应用软件和工厂生产之间的协作得到实现，并可以指导以智能工厂建设为需求的应用项目，支持制造型企业业务运营和业务创新，构建核心竞争力。智能工厂参考架构如图2所示。 

2.2.1 参考架构体系 

智能工厂架构体系分为五层，每层分工不同，各有侧重，而又紧密集成，形成上下交互的整体架构。 

（1）企业层：基于管理理念、生产模型、标准规范、优化的业务流程，结合行业相关应用，进行智能工厂整体规划，建立企业管理信息系统。 

（2）运营层：整合企业信息管理系统，包括供应链管理（SCM）、企业资源计划（ERP）以及客户关系管理（CRM），三者有效结合，相互支持相关依赖，形成一个完整的闭环发挥整体效用，帮助企业改善运营效率，提升管理水平。 

（3）执行层：智能化生产系统及过程是涵盖智能工厂的核心，就是对生产过程的智能管控，即制造执行系统MES。以MES作为生产执行层，处于中间桥梁作用，连接上下层级，使整体架构互融互通，起到了支撑整个架构的枝干作用。智能工厂建设必须从全局出发，以MES系统为核心，考虑生产的各个方面，随时获取实时数据，最大限度地提升企业的生产效率和管理水平。 

（4）过程层：实现产品全生命周期管理，贯穿产品的产能规划、产品设计、工艺设计、制造运行、检测及服务过程，实现价值链端到端的数字化流程优化和集成。 

（5）支撑层：利用智能制造技术如工业物联网、工业大数据、云计算等，配备智能装备和生产线实现数据采集和人机交互等功能，加之嵌入式应用系统和远程服务，为企业层、运营层、执行层和过程层的部署和管理提供基础能力。 

企业层、运营层、执行层、过程层以工业软件应用为组成，依托于IT支撑，集云计算、大数据、智能装备、信息安全于一体，全局考虑，有效地对整个智能工厂建设进行规划。搭建一个软硬件结合，多系统相互集成、协调的完整的智能工厂架构体系。 

2.2.2 参考架构特点 

（1）高度集成的智能工厂管控平台。建立高度集成的智能工厂管控平台，通过梳理、优化业务流程，利用新一代信息技术，建立信息集成平台，支持制造资源的优化配置、供需双方的快速匹配，提高制造效率，全面实现信息化管理，建成快捷、高效的信息化综合管理系统。管控平台以数据中心进行展示，是智能工厂最高的指挥控制中心，可以将工厂的机器设备、工装模具、产品物料、人员状态、物流输送、生产运营等信息直观地在大屏幕上显示。具体包括工厂及车间的整体规划布局；设备运行状态监控及进度；产品的三维模型、动态仿真和工艺展示；生产计划跟踪和展示；产品质量统计分析；库存信息统计等。 

（2）以数据为核心，实现互联感知。基于硬件、软件、网络和工业云（新四基：一软、一硬、一网络、一平台）等一系列工业技术和信息技术构建起的智能系统其最终目的是实现资源优化配置。实现这一目标的关键要以数据为核心，并实现它的自动流动。实现数据的自动流动具体来说需要经过四个环节，分别是：感知、分析、决策、执行。大量蕴含在工厂物理设备中的隐性数据经过感知被转化为显性数据，进而能够通过信息技术手段进行分析，将显性数据转化为有价值的信息。各层级系统的信息经过集中处理形成对外部变化的科学决策，并将信息进一步转化为知识。最后以更为优化的数据作用到工厂物理层，构成一次数据的闭环流动如图3所示。 

感知。是各类数据获取。工厂的在生产制造过程中产生了大量数据。包括了物理尺寸、运行原理、环境温湿度、机子转速、液体流速等。感知是指通过物联网技术将各类数据通过传感器的手段采集到信息系统，使得数据可视化，将来数据从隐性数据变为显性数据。这个环节是对数据的初始化加工，是形成数据自动流动的起点。 

分析。是对显性数据的加工。将“感知”阶段的数据通过清洗、建模、算法等手段赋予数据之间的关联关系的过程。通过数据挖掘技术、机器学习技术等数据分析处理技术将感知得来的信息进行进一步分析，给予数据不断地赋值，将显性数据通过一系列技术手段变为可被直接使用信息。 

决策。是对信息的判断和深加工。将“分析”阶段的信息通过不断地积累和深加工形成最优知识库的过程。通过上一阶段对各个层次数据不断的开发利用，将形成不同层次、不同系统、不同领域的各类信息，通过对各类信息的综合决策（历史积累、现实评估和未来预测），形成最优方案，不断迭代和反复优化智能工厂所需的知识库。 

执行。是对决策的实现。将“决策”形成的知识库通过数据的形式作用与智能工厂的物理设备的过程。通过信息技术手段知识库形成的最优决策转换成可被物理设备接受的数据命令，实现智能工厂的精准执行。使得智能工厂的设备运行更加可靠，资源调度更加合理，最终实现工厂效率的提升。 

因此，基于数据自动流动的感知、分析、决策和执行，解决智能工厂生产制造过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化。 

3 结语 

近年来制造业面临着诸多的挑战和压力，竞争力不断加剧，如加快投入市场的速度，越来越短的产品生命周期，复杂的产品和生产流程，个性化、多样化的生产模式，价值链协同和可持续发展等，智能制造的出现，将为各制造企业解决现有问题、实现创新驱动转型提供了一条全新的发展思路和技术途径。智能工厂建设作为智能制造发展的载体，是当前制造业的发展愿景，也是正在积极努力的重点方向。但对于智能工厂，既没有统一的定义、统一的衡量标准、统一的框架，也没有固化的参考架构，因此，如何建设与企业战略规划一致且符合企业自身实际应用需求的智能工厂是亟需在实践中思索和探讨的。总之，各制造企业应遵循智能制造的基本思路，统筹布局智能制造规划，确定智能制造模式业态以及智能工厂实施路径和实施计划，全面提升制造业整体水平。 

参考文献 

[1]制造强国战略研究项目组.制造强国[M].北京：电子工业出版社，2015. 

[2]杜宝瑞，王勃，赵璐，等.航空智能工厂的基本特征与框架体系[J].航空制造技术，2015， （8）：26-31. 

[3]张益，冯毅萍，荣冈.智慧工厂的参考模型与关键技术[J].计算机集成制造系统， 2016.06，22（1）：1-12.