智能制造一直是業界關注的熱點。那么，智能制造究竟是什么?又包含哪些范疇呢?今天，我們就站在制造企業的角度，來系統地分析一下智能制造的這些問題。雖然關于智能制造的定義尚不唯一，但可以肯定的是，智能制造的“制造”二字，是廣義的，指的是“manufacturing”，而絕不僅僅是指生產(Production)。

目前，行業內與智能制造相關的概念很多，列舉如下：

數字化制造(Digital Manufacturing)

這是一種軟件技術，指的是通過仿真軟件對產品的加工與裝備過程，以及車間的設備布局、物流、人機工程等進行仿真，目前主要的軟件包括西門子的Tecnomatix和達索系統的Delmia。在CIMdata對PLM的定義中，DM屬于其中一個領域。

數字化工廠(Digital Factory)

數字化工廠指的是從產品研發、工藝、制造、質量和內部物流等與產品制造價值鏈相關的各個環節都基于數字化軟件和自動化系統進行支撐，能夠實現實時的數據采集和分析。這個概念西門子采用較多，西門子有一個數字化工廠集團，專門提供相關的產品和解決方案。

智能工廠(Smart Factory)

智能工廠目前沒有統一一致的定義。按照業務流程專家Scheer教授的觀點，工業4.0的最底層叫做Real time smart factory。我認為，智能工廠相對于數字化工廠而言，主要強調生產數據、計量數據、質量數據的采集的自動化，不需要人工錄入信息，能夠實現對采集數據的實時分析，實現PDCA循環。SAP有一個MII系統(制造集成與智能)，可以實現對工廠數據的多維度分析。

關于智能制造，其內涵是實現整個制造業價值鏈的智能化和創新，是信息化與工業化深度融合的進一步提升。智能制造融合了信息技術、先進制造技術、自動化技術和人工智能技術。目前智能制造的“智能”還處于Smart的層次，智能制造系統具有數據采集、數據處理、數據分析的能力，能夠準確執行指令，能夠實現閉環反饋;而智能制造的趨勢是真正實現“Intelligent”，智能制造系統能夠實現自主學習、自主決策，不斷優化。

在智能制造的關鍵技術當中，智能產品與智能服務可以幫助企業帶來商業模式的創新；智能裝備、智能產線、智能車間到智能工廠，可以幫助企業實現生產模式的創新；智能研發、智能管理、智能物流與供應鏈則可以幫助企業實現運營模式的創新；而智能決策則可以幫助企業實現科學決策。智能制造的十項技術之間是息息相關的，制造企業應當漸進式、理性地推進這十項智能技術的應用。以下對這些技術一一進行解讀。

1、智能產品(Smart Product)：

智能產品通常包括機械、電氣和嵌入式軟件，具有記憶、感知、計算和傳輸功能。典型的智能產品包括智能手機、智能可穿戴設備、無人機、智能汽車、智能家電、智能售貨機等。企業應該思考如何在產品上加入智能化的單元，提升產品的附加值。比如在工程機械上添加傳感器，可以對產品進行定位和關鍵零部件的狀態監測，為實現智能服務打下基礎。

2、智能服務(Smart Service)：

基于傳感器和物聯網(IoT)，可以感知產品的狀態，從而進行預防性維修維護，及時幫助客戶更換備品備件，甚至可以通過了解產品運行的狀態，幫助客戶帶來商業機會。還可以采集產品運營的大數據，輔助企業進行市場營銷的決策。此外，企業通過開發面向客戶服務的APP，也是一種智能服務的手段，可以針對企業購買的產品提供有針對性的服務，從而鎖定用戶，開展服務營銷。

3、智能裝備(Smart Equipment)：

制造裝備經歷了機械裝備到數控裝備，目前正在逐步發展為智能裝備。智能裝備具有檢測功能，可以實現在機檢測，從而補償加工誤差，提高加工精度，還可以對熱變形進行補償。以往一些精密裝備對環境的要求很高，現在由于有了閉環的檢測與補償，可以降低對環境的要求。

例如：DMG MORI(德瑪吉森精機)推出最新的復合加工中心LaserTec65已經融合了增材制造和切削加工(減材制造)，可以通過激光堆焊的增材制造工藝快速制造毛坯。Trumpf(通快集團)的激光切割加工中心可以實現三維切割，多臺激光加工中心可以共享激光源，這些都屬于智能裝備。對于工業機器人，如果是單純按照固定指令執行噴涂、搬運、焊接等工藝的機器人，還不能稱為智能裝備。但是如果具有了機器視覺，能夠準確識別工件，或者自主進行裝配，自動避讓工人等功能，甚至可以實現人機協作，就屬于智能裝備。例如：ABB推出的雙臂機器人YUMI，就是智能型工業機器人的典范。隨著復合材料的廣泛應用，復合材料加工與裝配的智能裝備具有廣闊的市場需求。

4、智能產線(Smart Production line)：

目前，很多企業的技術改造重點，就是建立自動化生產線、裝配線和檢測線。美國波音公司的飛機總裝廠已建立了U型的脈動式總裝線。自動化生產線可以分為剛性自動化生產線和柔性自動化生產線，柔性自動化生產線一般建立了緩沖。為了提高生產效率，工業機器人、吊掛系統在自動化生產線上應用越來越廣泛。目前，很多汽車整車廠已實現了混流生產，在一條裝配線上可以同時裝配多種車型。

而智能產線在我國制造企業的應用還處于起步階段，但必然是發展的方向。智能產線的特點是：在生產和裝配的過程中，能夠通過傳感器或RFID自動進行數據采集，并通過電子看板顯示實時的生產狀態;能夠通過機器視覺和多種傳感器進行質量檢測，自動剔除不合格品，并對采集的質量數據進行SPC分析，找出質量問題的成因;能夠支持多種相似產品的混線生產和裝配，靈活調整工藝，適應小批量、多品種的生產模式;具有柔性，如果生產線上有設備出現故障，能夠調整到其他設備生產;針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示。實際上，西門子成都電子工廠的總裝線已經達到了智能產線的水平。

5、智能車間(Smart workshop)：

無論什么制造行業，制造執行系統(MES)成為企業的必然選擇。目前，中國的MES市場非常熱門，國際大牌的自動化廠商西門子、羅克韋爾、GE、施耐德電氣有MES軟件平臺等，國內的浙大中控、和利時、易往、明基逐鹿、艾普工華、華鐵海興、鑫海智橋等廠商也非常活躍。此外，先進生產排程(APS)系統也已經進入了制造企業選型的視野，開始了初步實踐，實現基于實際產能約束的排產。

對于藥品、食品等行業，國家有強制性的追溯要求，需要通過GMP等行業認證，因此推進MES更加緊迫。前文提到的數字化制造(DM)技術也是智能車間的支撐工具，可以幫助企業在建設新廠房時，根據設計的產能科學進行設備布局，提升物流效率，提高工人工作的舒適程度。

對于機械制造企業，可以通過DNC技術實現設備狀態信息和加工代碼的上傳下達，目前已有成熟的產品，例如蘭光創新、蓋勒普和英迪致遠等。另外，實現車間的無紙化，也是智能車間的重要標志，企業可以應用三維輕量化技術，將設計和工藝文檔傳遞到工位。

此外，智能車間還有一個典型應用，就是視頻監控系統不僅記錄視頻，還可以對車間的環境，人員行為進行監控、識別與報警。例如，有工人沒有帶安全帽，進入了不允許進入的區域，或者倒地，都可以自動報警。這方面，三星已經有了成功實踐。此外，智能車間應當在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業安全(包括工業自動化系統的安全、生產環境的安全和人員安全)等方面達到智能化水平。

6、智能工廠(Smart Factory)：

一個工廠通常由多個車間組成，大型企業有多個工廠。前文已經提到了智能工廠與數字化工廠的區別，一個普遍的共識是，僅僅有自動化生產線和一大堆機器人，并不是智能工廠。作為智能工廠，不僅生產過程應實現自動化、透明化、可視化、精益化，同時，產品檢測、質量檢驗和分析、生產物流也應當與生產過程實現閉環集成。

例如，三星開展了移動工廠(Mobile plant)的實踐，工人可以通過智能手機查詢工單，可以開視頻會議，維修人員碰到疑難問題，可以通過手機視頻尋求專家解答，還給智能手機配備了RFID和條碼掃描的接口，這也是一個智能工廠的創新實踐。智能工廠還應當重視利用智能的檢測儀器，檢測結果直接進入信息系統，無需人工干預。而展望未來，AR(Augmented Reality，增強現實)技術也將在智能工廠大顯身手。

最近，美國GE公司宣布將工業互聯網平臺Predix開放。Predix實際上就是智能工廠的一個集成化的開發平臺，GE力圖搶占“工業操作系統”的陣地，成為智能工廠領域的“微軟”。而思科公司提出萬物互聯(Internet of Everything,IOE)理念、技術和解決方案，也可以支撐智能服務和智能工廠。

7、智能研發(Smart R&D)：

企業要開發智能產品，需要機電軟多學科的協同配合;要縮短產品研發周期，需要深入應用仿真技術，建立虛擬數字化樣機，實現多學科仿真，通過仿真減少實物試驗;需要貫徹標準化、系列化、模塊化的思想，以支持大批量客戶定制或產品個性化定制;需要將仿真技術與試驗管理結合起來，以提高仿真結果的置信度。流程制造企業已開始應用PLM系統實現工藝管理和配方管理，LIMS(實驗室信息管理系統)系統比較廣泛。

另外，汽車整車企業和設計公司廣泛應用Cave技術，利用虛擬現實技術輔助產品研發，也是一個智能研發技術。全球PLM領導廠商之一，達索系統公司提出了三維體驗(3D Experience)的理念，在VR和AR方面提供了解決方案。仿真巨頭ANSYS在多學科仿真技術方面已有很大突破，而仿真領域的先驅MSC.Software2014年發布了APEX，將CAD和CAE實現了融合，易學易用性得到極大提升。安世亞太最近提出工業再設計的理念，將仿真技術與精密制造緊密結合，可以將以為需要多個零件分散制造融合為一個復雜零件，從而提升了零件的工藝性能，降低了零件的重量。

8、智能管理(Smart Management)：

制造企業核心的運營管理系統還包括人力資產管理系統(HCM)、客戶關系管理系統(CRM)、企業資產管理系統(EAM)、能源管理系統(EMS)、供應商關系管理系統(SRM)、企業門戶(EP)、業務流程管理系統(BPM)等，國內企業也把辦公自動化(OA)作為一個核心信息系統。為了統一管理企業的核心主數據，近年來主數據管理(MDM)也在大型企業開始部署應用。實現智能管理和智能決策，最重要的條件是基礎數據準確和主要信息系統無縫集成。

智能管理主要體現在與移動應用、云計算和電子商務的結合。例如，移動版的CRM系統可以自動根據位置服務確定銷售人員是否按計劃拜訪了特定客戶;許多消費品制造企業實現了全渠道營銷，實現了多個網店系統與ERP系統的無縫集成，從而實現自動派單。

到目前為止，SAAS(軟件即服務)模式的軟件應用最成功的領域是CRM，Salesforce無疑是領導者，國內的Xtools和八百客也發展得不錯。此外，人力資源領域也是社交網絡和云模式的重要領域，繼美國的Linkedin(領英)之后，我國的陌陌、拉勾網等社交平臺也已開始提供人力資源招聘服務，我國制造企業已經開始應用基于公有云的人力資源招聘、績效和人才管理系統。例如廣東生益科技就應用了SAP的Successfactors軟件，完全基于公有云。

9、智能物流與供應鏈(Smart logistics and SCM)：

實現智能物流與供應鏈的關鍵技術包括自動識別技術，例如RFID或條碼、GIS/GPS定位、電子商務、EDI(電子數據交換)，以及供應鏈協同計劃與優化技術。其中，EDI技術是企業間信息集成(B2B Integration)的必備手段，然而我國企業對EDI的重視程度非常不夠。EDI技術最重要的價值，就是可以實現供應鏈上下游企業之間，通過信息系統之間的通訊，實現整個交易過程無需人工干預、而且不可抵賴。

歷經多年發展，主流的EDI技術已經是基于互聯網來傳輸數據，而我國很多大型企業建立的供應商門戶，實際上只是一種Web EDI，不能夠與供應商的信息系統集成，供應商只能手工查詢。而供應鏈協同計劃與優化是智能供應鏈最核心的技術，可以實現供應鏈同步化，真正消除供應鏈的牛鞭效應，幫助企業及時應對市場波動。JDA公司是該領域的領導廠商，IBM也有優秀的解決方案。而三星已實現了供應鏈同步化。

10、智能決策(Smart Decision Making)：

企業在運營過程中，產生了大量的數據。一方面是來自各個業務部門和業務系統產生的核心業務數據，比如與合同、回款、費用、庫存、現金、產品、客戶、投資、設備、產量、交貨期等數據，這些數據一般是結構化的數據，可以進行多維度的分析和預測，這就是BI(Business Intelligence，業務智能)技術的范疇，也被稱為管理駕駛艙或決策支持系統。

同時，企業可以應用這些數據提煉出企業的KPI，并與預設的目標進行對比。從技術角度來看，內存計算是BI的重要支撐。SAP HANA和QlikView軟件在這方面已經先行一步。BI軟件的另一個趨勢是移動BI，支持在智能手機和PAD上進行分析和應用，而要提升移動BI的應用效果，基于云服務無疑是必由之路。