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图2-4 CPS综合研究议程
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3.“智能工厂”计划
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“智能工厂”计划是一个独立的制造演示验证与研究平台，在一个现实的工业生产环境中测试、开发创新的信息、通信技术及其应用。“智能工厂”计划旨在将工厂自动化与复杂的信息技术集成，日常生活中的消费电子设备和应用将在工业中拓展传统的加工方法，让未来工厂的运行变得更柔性、更高效。
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“智能工厂”计划由欧盟、德国教育与研究部机构等共同发起，参与者包括弗劳恩霍夫研究所以及西门子、博世、FESTO、哈挺、约翰·迪尔、思科等知名企业。“智能工厂”位于凯泽斯劳滕的德国人工智能研究中心，在这些工厂中，以直观和可接近的方式演示着“工业4.0”的关键方面。该计划的中央研究和验证平台是一个混合式验证工厂，可以从一件到批量地生产定制化产品，其中，功能电气组件柔性联网，无线通信系统运行在系统内和全部控制层级中。
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（1）愿景
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在全球化竞争、创新和产品生命周期缩短、定制化的背景下，制造商必须将工厂系统设计得更具柔性和适应性。现代信息和通信技术带来了机遇，如无线传感器网络、语义产品记忆、移动交互和泛在网络接入。随着泛在计算和物联网的普及，现代工厂正在朝智能环境发展，虚拟世界与现实世界间的鸿沟越来越小。
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通过CPS将虚拟世界与现实世界融合，以及随之而来的技术过程与商业过程的交融也通过“智能工厂”概念得到了最好的诠释。在生产系统中部署CPS是智能工厂的本源，智能工厂的产品、资源和工艺都由CPS表征，与经典生产系统相比，它随时都具备质量、时间、资源和成本优势。智能工厂根据可持续的和以服务为导向的商业实践来设计，支持适应性、柔性、自适应能力、学习特性、容错性以及风险管理。
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通过基于CPS的生产系统柔性网络，高级自动化在智能工厂中成为标准，实时响应的柔性生产系统可以让生产过程得到根本优化，生产可以根据自适应、自组织生产单元的全球网络实现优化。这在创新、成本和时间节省方面是一次生产革命，也建立了一个自下而上的生产价值创造模型，其联网能力能创造新的和更多的市场机遇。工业4.0智能工厂流水线如图2-5所示。
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图2-5 工业4.0智能工厂流水线
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（2）物联工厂
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“智能工厂”的内核其实就是基于物联网的“物联工厂”。日常环境的物联网正在转变为工厂环境的“物联工厂”，“物联工厂”概念的内核包括物联网基础技术、结构柔性、内容集成、语义描述、全局标准化参考架构，精益技术和精益信息贯穿其中。物联工厂主要涉及3个方面：架构、信息管理、用户支持。
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架构。新智能现场设备的加入和分散自动化的提升对减少集成工作方法提出了需求。基于以服务为导向的架构（SOA）的方法是一个强有力的将功能软件模块与大型IT系统集成的分散式方法，对自动化技术的软件架构是一个很好的补充，包括机电一体化功能集成和智能现场设备。研究主题包括从商务软件到自动化领域的架构转换、方法、协议和工具，以及工业现场设备中即插即用原则的实现。研究重点有以下两个：通过即插即用技术实现设备集成；自动化中的以服务为导向的架构（SOA-AT）。
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信息管理。在生产环境中互联的设备能顺利执行功能以及自主行动的一个必要条件是，对数据和信息环境的清晰表达。自动化“金字塔”的所有层级都会产生大量数据和信息，它们都与各自的机器、工厂和设施连接，并且从外部不可见。由于基于生产的数据和信息的语义注释是可视的、依环境提供的，这种对环境敏感的自动化增加了工厂的柔性以及效率。研究重点有3个：物联工厂中语义技术的重要性及其使用；通过对环境敏感的自动化达到生产环境中柔性的新维度；工厂系统中用于优化工艺的空间环境信息的使用架构。
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用户支持。在物联工厂中，关注点是人员。未来的技术系统必须使自己适应人的能力，即useware工程（根据人的能力和需求进行技术设计），从信息学到工厂自动化领域的方法和工具都需要用到基于模型的用户界面。这些模型、方法、工具的应用还包括工厂环境内的机器移动操作和泛在用户支持。研究重点有4个：基于模型的用户界面开发、由人机交互图像驱动的用户界面的术语适配、与工业现场设备进行基于直观任务的通信、工厂环境中的泛在用户支持。
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智慧工厂：中国制造业探索实践 [:1704011770]
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智慧工厂：中国制造业探索实践 2.3.4 美国“智能制造领导力联盟”计划
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“智能制造领导力联盟”（SMLC）负责的“智能制造”计划是“智能美国”计划的一部分，在美国国家制造创新网络的数字设计与制造创新机构成立之前，SMLC是美国唯一的由政府、工业界、学术界、研究机构、协会组建的智能制造研发促进机构。SMLC提出的相关路线图和行动计划反映了美国智能制造发展的典型路线。
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1.计划概述
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SMLC是致力于构建开放共享的智能制造平台、突破“智能制造系统”开发与部署难题的非盈利组织。计划成员包括通用动力、通用电气、通用汽车、美国铝业公司、美国能源部、美国国家标准与技术研究院、美国国家科学基金、美国制造技术协会、美国机械工程协会等。“智能制造”与“轻巧成形技术”等均是“智能美国”计划的一部分。
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SMLC的目标是构建一个基于云的、开放式架构的软件平台，集成了现有的和未来的工厂级数据、仿真、系统，并策划业务的实时行动。在这个智能制造平台上，智能制造系统将制造智能数据实时地集成到整个工厂和供应链中，包括设计、工程、计划和生产中。在面向多层数据管理与建模的生产运营中，集成智能制造系统时需要实现所有层级的实时动态界面连接。制造生态系统中的多层数据管理如图2-6所示。
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2008年，在美国国家科学基金的资助下，SMLC的工作组会议发布了“智能流程制造”（SPM）路线图，针对SPM的愿景提出了5条路线。2010年，面向21世纪的智能制造，SMLC的工作组会议提出了“智能制造企业（联盟）”愿景，以及行动计划。路线图和行动计划描绘了美国在未来实施智能制造的蓝图。
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2.要点分析
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SMLC是为数不多的给出了“智能制造”定义的组织，而且提出了若干关键技术，具体包括：联网的传感器、数据互用性、多尺度动态建模与仿真、智能自动化、可扩展的多层级信息安全。SMLC组织制订的“智能流程制造”路线图和“智能制造企业（联盟）”行动计划就围绕这些关键技术，确定了集成的发展路线。