关于工业4.0与智能制造发展的探讨

摘要：随着德国工业4.0（第四次工业革命）概念的提出，物联网、工业互联网、大数据、云计算等技术的不断创新发展，以及信息技术、通信技术与制造业领域的技术融合，新轮技术革命正在以前所未有的广度和深度，推动着制造业生产方式和发展模式的变革。智能制造将是未来制造业的发展方向，是制造过程智能化、生产模式智能化和经营模式智能化的有机统一。本文将从以下几个方面来进行探讨。

关键词：制造业的发展;工业4.0的意义;智能制造;智能制造技术IMT;智能制造系统IMS

一、制造业的发展

制造业是国民经济的基础工业，是影响国家发展水平的决定性因素之一。自瓦特发明蒸汽机以来，制造业已经历了机械化、电气化、自动化三次技术革命，每一次技术革命都有显著的特点。如今，人类社会的制造业已从机械化全面迈向智能化、个性化，“私人订制”式工业生产将成为最新一次技术革命的主要标志。

（一）机械化发展阶段

1760-1860年间制造业处于机械化生产阶段，瓦特发明蒸汽机标志着第一次工业革命的到来，揭开了近代工业化大生产的序幕，水力和蒸汽机的发明使机器生产代替手工劳动，社会经济基础从农业向以机械制造为主的工业转移。

（二）电气化发展阶段

1861-1950年制造业进入电气化发展阶段，发电机和电动机的发明，标志着电气时代的到来。电力技术的广泛应用，极大地推动化工、钢铁、内燃机等相关领域科学技术的迅速发展。采用电力驱动的大规模生产，产品零部件生产与装配环节的成功分离，开创了产品批量生产的新规模。

（三）自动化发展阶段

1951-2010年制造化进入自动化发展阶段，电子计算机与信息技术的广泛应用，使得机器逐渐代替人类作业。各类机械产品与计算机信息技术的结合带来了机械自动化水平的空前发展，如工业机器人、数控装置等的技术水平都得到了极大的提高。

（四）智能化发展阶段

2011年至今制造业处于智能化发展阶段，随着网络和智能化的发展，制造业逐步实现制造的智能化、个性化和集成化。

二、工业4.0的意义

（一）工业4.0的社会背景

（1）老龄化社会带来的劳动力减少。

（2）资源匮乏，能效仍需提升。

（3）产业转移带来的国内制造业空心化。

（4）发展中国家技术实力不断增强。

（5）经济全球化中，需要对市场做出快速响应。

（6）需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产。

（7）保持制造业国际领先地位所需的标准化。

（8）制造业占据全国GDP的25%、出口总额的60%，影响极大。

（二）工业4.0的优势

（1）工业4.0的核心

工业4.0的核心是连接，把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连接在一起。“工业4.0”适应了万物互联的发展趨势，将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统（CPS） 形成一个智能网络，使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间以及数字世界和物理世界之间能够互联，使得机器、工作部件、系统以及人类会通过网络持续地保持数字信息的交流。

（2）工业4.0的集成化

将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。集成是德国工业4.0的关键词，也是长期以来中国推动两化融合的关键词。

（3） 工业4.0的创新性

在“工业4.0”时代，物联网和（服）务联网将渗透到工业的各个环节，形成高度灵活、个性化、智能化的产品与服务的生产模式，推动生产方式向大规模定制、服务型制造、创新驱动转变。工业4.0将实现生产智能化、设备智能化、能源管理智能化、供应链管理智能化。

通过“工业4.0”可以实现劳动生产率大幅提高，产品创新速度加快，满足个性化需求，减少能耗，提高产品质量和附加值大幅，增强企业核心竞争力显著;可以建立起高度协作的创新服务体系，提高整个行业的资源配置和运行效率;

三、智能制造的概述

智能制造（Intelligent Manufacturing， IM）简称智造，源于人工智能的研究成果，是一种由智能机器和人类专家期同组成的人机体化智能系统。该系统在制造过程中可以进行诸如分析、推理、判断、构思和决策等智能活动，同时基于人与智能机器的合作，扩大、延伸并部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。智能制造更新了自动化制造的概念，使其向柔性化、智能化和高度集成化扩展。

智能制造包括智能制造技术（Intelligent Manufacturing

Technology， IMT）与智能制造系统（Intelligent Manufacturing

System， IMS）。

（一）智能制造技术（IMT）

智能制造技术是指一种利用计算 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融合，使其贯穿应用于制造企业的各个子系统（如经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造、装配、质量保证和市场销售等）的先进制造技术。该技术能够实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化，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，从而极大地提高生产效率。

（二）智能制造系统（IMS）

智能制造系统是一种由部分或全部具有一定 自主性和合作性的智能制造单元组成的、在制造活动全过程中表现出相当智能行为的制造系统。其最主要的特征在于工作过程中对知识的获取、表达与使用。

参考文献：

[1]李杰工业大数据[M]北京：机械工业出版。

[2]佚名.工程机械智能制造升级，机器人时代来临[J].机械，2014 （5）。

[3]张洁，吕佑龙.智能制造的现状与发展趋势[J].高科技与产业化，2015。

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