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智能制造之路：数字化工厂 [:1704014156]
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智能制造之路：数字化工厂 1.4 智能制造的内涵与特征
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智能制造始于20世纪80年代人工智能在制造业领域中的应用，发展于20世纪90年代智能制造技术和智能制造系统的提出，成熟于21世纪基于信息技术的“Intelligent Manufacturing（智能制造）”的发展。它将智能技术、网络技术和制造技术等应用于产品管理和服务的全过程中，并能在产品的制造过程中分析、推理、感知等，满足产品的动态需求。它也改变了制造业中的生产方式、人机关系和商业模式，因此，智能制造不是简单的技术突破，也不是简单的传统产业改造，而是通信技术和制造业的深度融合、创新集成。
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1.4.1 国内外对智能制造定义、内涵和特征的理解
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1.美国
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（1）定义
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2011年6月，美国智能制造领导联盟（Smart Manufacturing Leadership Coalition，SMLC）发表了《实施21世纪智能制造》报告，指出智能制造是先进智能系统强化应用、新产品快速制造、产品需求动态响应，以及工业生产和供应链网络实时优化的制造。其核心技术是网络化传感器、数据互操作性、多尺度动态建模与仿真、智能自动化以及可扩展的多层次网络安全。融合从工厂到供应链的所有制造，并使得对固定资产、过程和资源的虚拟追踪横跨整个产品的生命周期。结果将是在一个柔性的、敏捷的、创新的制造环境中，优化性能和效率，并且使业务与制造过程有效地串联在一起。美国智能制造企业的框架如图1-8所示。
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图1-8 美国智能制造企业的框架
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2014年2月，美国国防部牵头成立了“数字制造与设计创新机构”（简称“数字制造”，Digital Manufacturing）；2014年12月，美国能源部宣布牵头筹建“清洁能源制造创新机构之智能制造”（简称“智能制造”，Smart Manufacturing）。两个部门针对不同的侧重点对智能制造技术及内涵展开研究。
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2014年12月，美国政府建立了国家制造创新网络中的第8个创新机构，即“智能制造创新研究院”，该研究院由能源部牵头组织建设，能源部给智能制造下的定义是：智能制造是先进传感、仪器、监测、控制和过程优化的技术和实践的组合，它们将信息和通信技术与制造环境融合在一起，实现工厂和企业中能量、生产率、成本的实时管理。智能制造需要实现的目标有4个：产品的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一、价值链同步。
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（2）内涵
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从智能制造创新研究部门对智能制造给出的定义和智能制造要实现的目标来看，传感技术、测试技术、信息技术、数控技术、数据库技术、数据采集与处理技术、互联网技术、人工智能技术、生产管理等与产品生产全生命周期相关的先进技术均是智能制造的技术内涵。智能制造以智能工厂的形式呈现。
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数字制造部门对智能制造发展的侧重点是通过基于计算机的集成系统（由仿真、三维可视化、分析学和各类协同工具组成）将设计、制造、保障和报废系统的要求进行连接，完善整条全生命周期与价值链的“数字线”。在实施设计时，综合利用智能传感器、控制器和软件来提升保障性，同时考虑系统的安全性。
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智能制造部门对智能制造发展的侧重点是将其用于高能效制造工艺的耐用传感器、控制和性能优化算法、高逼真建模与仿真技术，将其用于技术集成的开源平台——集成所有制造过程中的清洁能源和高能效应用、能量优化的控制与决策支持、原料和运行资源等。“智能制造”特别关注以一种环保和优化生产率的方式，降低选定制造工艺的能耗。总目标是减少生命周期能源使用，增加能源生产率，提升地区经济、就业以及本土生产，保障美国制造的竞争力。
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综合数字制造部门和智能制造部门对智能制造概念的理解及应用情况，可用图1-9来进行表示。
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图1-9 美国提出的“智能制造”概念
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除了美国政府部门外，美国企业、学术界也对智能制造内涵做了深入的研究，其中影响最大的是近期的“第三次工业革命”与“工业互联网”概念。
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第三次工业革命 1994年，美国未来学家杰里米·里夫金首次提出“第三次工业革命”，并在2011年出版的专著《第三次工业革命》中系统阐述了“第三次工业革命”的概念。所谓“第三次工业革命”的核心内容就是借助互联网、新存储等技术，开发、搜集、应用可再生能源，其关键词是“向可再生能源转型”以及节能、低碳、绿色经济、可持续发展。杰里米·里夫金指出第三次工业革命是新能源技术和新通信技术的出现以及新能源和新通信技术融合的技术革命。并根据“第三次工业革命”的内涵提出了“五大支柱”说，即：
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·向可再生能源转型；
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·将建筑物转化为微型发电厂，以便就地搜集可再生能源；
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·在每一栋建筑物及基础设施中使用氢和其他存储技术，以存储间歇式能源；
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·利用互联网技术将每一大洲的电力网转化为能源共享网络，其工作原理类似于互联网；
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·将运输工具转变为插电式以及燃料电池动力车。