第2章 智能制造的技术体系

新一轮科技革命，特别是移动互联网、大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术的普及，带动几乎所有领域发生了以绿色、智能、服务化、网络化为特征的群体性技术革命[1]。产品和制造技术更加复杂，出现了全球化、智能化、服务化、协同化发展趋势[2]。生产组织方式（生产模式）转变为运用全球资源的智能制造模式[3]，在企业内部以数据为中心实现预测型生产系统，如订单和成本预测等；产品模式向智能产品与服务系统演变[4]，以智能产品为承载，融合全流程的服务管理和全生命周期的数据管理，为客户提供硬件、网络和软件服务的整体或个性化解决方案，如租赁服务；商业模式向服务型制造演变[5，6]，可以由制造企业之间分工合作完成制造过程，相互之间提供制造服务，如外包等，也可以将制造环节的生产性服务独立出来，建立以生产性服务为经营核心的企业，在产品生命周期内为制造企业和最终消费者提供服务，如运营、维护服务；在产品和服务的全球化开发、生产、运营和维护过程中多主体紧密协作，价值链从企业为客户提供产品向提供个性化产品和服务转变[6]，在提供服务的过程中以自组织方式整合企业内部、合作伙伴、用户、领域专家、云平台服务商、竞争企业等各类服务资源和智慧要素，协同为客户创造价值。

在智能互联时代，基于信息物理系统(CPS)的德国“工业4.0”与美国工业互联网的核心要义是传统制造业利用物联网(Internet of Things，IoT)和大数据分析(big data analytics)进行的智能化转型[7，8]。随着新一代信息技术的持续渗透以及大数据技术的推广应用，我国政府也适时地提出了“中国制造2025”战略、“互联网＋”行动计划和“新一代人工智能发展规划”等战略规划，必将驱动中国制造在生产模式上向智能制造演变、在商业模式上向服务型制造演变，价值链从为客户提供产品转变为为客户提供个性化和智能化的产品和服务。

智能制造是指将移动互联网、物联网、新一代人工智能、云计算、工业互联网和大数据等新一代信息技术，与设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节融合起来的先进制造过程、系统与模式的总称。智能制造关注信息技术与制造技术的深度融合。

在智能制造模式下，原来的基础材料、基础工艺和基础零部件等制造基础将转变为传感器、大数据和软件等内容，制造企业拥有丰富的设备实时运行状态、运营环境状态、业务运营状态、人员状态、社交网络数据以及客户反馈数据等大数据信息，通过对这些数据的分析和挖掘可以了解问题产生的过程、造成的影响和解决的方式，这些信息被抽象化建模后转化成知识，再利用知识去认识、解决和避免问题，实现智能生产与决策。这样，智能制造模式将改变“传统以库存管理为基础的制造运作管理理论”为“基于大数据的智能化服务型制造”，在这种条件下，知识成为服务型制造企业运作的基础，数据作为产生知识的主要途径，将成为企业的核心资产。

本章在介绍当前“工业4.0”、“工业互联网”和“中国制造2025”等智能制造观的基础上，探讨新一代信息技术环境中智能制造技术、智能工厂的体系结构和智能企业网络化协同制造框架。