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与智能制造相关的概念很多，列举如下：

数字化制造（Digital Manufacturing）

这是一种软件技术，指的是通过仿真软件对产品的加工与装备过程，以及车间的设备布局、物流、人机工程等进行仿真，目前主要的软件包括西门子的Tecnomatix和达索系统的Delmia。在CIMdata对PLM的定义中，DM属于其中一个领域。

数字化工厂（Digital Factory）

数字化工厂指的是从产品研发、工艺、制造、质量和内部物流等与产品制造价值链相关的各个环节都基于数字化软件和自动化系统进行支撑，能够实现实时的数据采集和分析。这个概念西门子采用较多，西门子有一个数字化工厂集团，专门提供相关的产品和解决方案。

西门子成都电子工厂也被称为数字化工厂，该工厂已经广泛应用了RFID、机器视觉，实现了工控产品的混流生产。数字化工厂一个重要的标志，是需要MES（制造执行系统）软件、WMS（仓储管理系统）软件的支撑。

智能工厂（Smart Factory）

智能工厂目前没有统一一致的定义。按照业务流程专家Scheer教授的观点，工业4.0的最底层叫做Real time smart factory。我认为，智能工厂相对于数字化工厂而言，主要强调生产数据、计量数据、质量数据的采集的自动化，不需要人工录入信息，能够实现对采集数据的实时分析，实现PDCA循环。SAP有一个MII系统（制造集成与智能），可以实现对工厂数据的多维度分析。

 

▲业务流程管理专家Scheer教授对智能工厂的解读

 

关于智能制造，我认为其内涵是实现整个制造业价值链的智能化和创新，是信息化与工业化深度融合的进一步提升。智能制造融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术和人工智能技术。智能制造包括开发智能产品；应用智能装备；自底向上建立智能产线，构建智能车间，打造智能工厂；践行智能研发；形成智能物流和供应链体系；开展智能管理；推进智能服务；最终实现智能决策。目前智能制造的“智能”还处于Smart的层次，智能制造系统具有数据采集、数据处理、数据分析的能力，能够准确执行指令，能够实现闭环反馈；而智能制造的趋势是真正实现“Intelligent”，智能制造系统能够实现自主学习、自主决策，不断优化。

在智能制造的关键技术当中，智能产品与智能服务可以帮助企业带来商业模式的创新；智能装备、智能产线、智能车间到智能工厂，可以帮助企业实现生产模式的创新；智能研发、智能管理、智能物流与供应链则可以帮助企业实现运营模式的创新；而智能决策则可以帮助企业实现科学决策。智能制造的十项技术之间是息息相关的，制造企业应当渐进式、理性地推进这十项智能技术的应用。以下对这些技术一一进行解读。

 

1. 智能产品（Smart Product）：

智能产品通常包括机械、电气和嵌入式软件，具有记忆、感知、计算和传输功能。典型的智能产品包括智能手机、智能可穿戴设备、无人机、智能汽车、智能家电、智能售货机等，包括很多智能硬件产品。智能装备也是一种智能产品。企业应该思考如何在产品上加入智能化的单元，提升产品的附加值。比如在工程机械上添加传感器，可以对产品进行定位和关键零部件的状态监测，为实现智能服务打下基础。

 

2. 智能服务（Smart Service）：

基于传感器和物联网（IoT），可以感知产品的状态，从而进行预防性维修维护，及时帮助客户更换备品备件，甚至可以通过了解产品运行的状态，帮助客户带来商业机会。还可以采集产品运营的大数据，辅助企业进行市场营销的决策。此外，企业通过开发面向客户服务的APP，也是一种智能服务的手段，可以针对企业购买的产品提供有针对性的服务，从而锁定用户，开展服务营销。

 

全球PLM领导厂商之一，美国PTC公司斥巨资进军物联网和服务生命周期管理领域，成为智能服务领域的领军企业之一。而智能服务最著名的案例，莫过于罗尔斯.罗伊斯将卖发动机转为卖飞行小时的服务。此外，个性化定制也属于一种智能服务。例如，国外一家公司叫做Yooshu的公司，提供个性化定制服务，专门制作符合客户双脚形状的个性化沙滩鞋。

 

3. 智能装备（Smart Equipment）：

制造装备经历了机械装备到数控装备，目前正在逐步发展为智能装备。智能装备具有检测功能，可以实现在机检测，从而补偿加工误差，提高加工精度，还可以对热变形进行补偿。以往一些精密装备对环境的要求很高，现在由于有了闭环的检测与补偿，可以降低对环境的要求。智能装备一个最基本的要求，就是要提供开放的数据接口，能够支持设备联网，国外叫做M2M（机器与机器互联）。三维打印机本质上是一种数控装备，还不是智能装备。

 

日本MAZAK的智能机床配备了针对加工热变位、切削震动、机床干涉、主轴监测、维护保养、工作台动态平衡性及语音导航等智能化功能，可以自行监控机床运转状态，并进行自主反馈，从而大幅度提高机床运行效率及安全性。典型的智能制造装备还融合了自动化上下料的装备，一些装备制造企业还提供专用的CAM软件，例如HOMAG(豪迈)集团的木工加工中心。

 

DMG MORI（德玛吉森精机）推出最新的复合加工中心LaserTec65已经融合了增材制造和切削加工（减材制造），可以通过激光堆焊的增材制造工艺快速制造毛坯。Trumpf(通快集团)的激光切割加工中心可以实现三维切割，多台激光加工中心可以共享激光源。这些都属于智能装备。对于工业机器人，如果是单纯按照固定指令执行喷涂、搬运、焊接等工艺的机器人，还不能称为智能装备。但是如果具有了机器视觉，能够准确识别工件，或者自主进行装配，自动避让工人等功能，甚至可以实现人机协作，就属于智能装备。例如，ABB推出的双臂机器人YUMI，就是智能型工业机器人的典范。随着复合材料的广泛应用，复合材料加工与装配的智能装备具有广阔的市场需求。

 

 

华中科技大学李德群院士在成形模拟的基础上将工艺参数自动设置、自适应注射等智能技术应用到注射机上，提出了在线反演的注射速度平滑优化、工艺曲线的二级闭环控制等方法，成功开发出智能型注射机。其智能型注射机能耗低于我国及欧洲最高能耗标准，响应时间、位置精度等关键指标均达到国际先进水平，显著提高了注塑产品的重复精度、良品比例和生产自动化程度。李德群院士介绍，这种智能注射机内置了人工智能算法，具备机器学习能力，通过三次试验就可以准确找到最合适的注射参数，确保产品质量。这种设备已经不仅是Smart，而且具有了Intelligence。

目前，智能产线在我国制造企业的应用还处于起步阶段，但必然是发展的方向。智能产线的特点是：在生产和装配的过程中，能够通过传感器或RFID自动进行数据采集，并通过电子看板显示实时的生产状态；能够通过机器视觉和多种传感器进行质量检测，自动剔除不合格品，并对采集的质量数据进行SPC分析，找出质量问题的成因；能够支持多种相似产品的混线生产和装配，灵活调整工艺，适应小批量、多品种的生产模式；具有柔性，如果生产线上有设备出现故障，能够调整到其他设备生产；针对人工操作的工位，能够给予智能的提示。实际上，我认为西门子成都电子工厂的总装线已经达到了智能产线的水平。

目前，中国的MES市场非常热门，国际大牌的自动化厂商西门子、罗克韦尔、GE、施耐德电气有MES软件平台，管理软件巨头SAP、ORACLE、EPICOR提供MES软件，德国的MPDV、PSI，国内的浙大中控、和利时、易往、明基逐鹿、艾普工华、元工国际、兰光创新、广州速威、武汉佰思杰、华铁海兴、鑫海智桥等厂商也非常活跃。此外，先进生产排程（APS）系统也已经进入了制造企业选型的视野，开始了初步实践，实现基于实际产能约束的排产，主流厂商有日本的ASPROVA、德国的JobDISPO APS（兰光创新经销），国内的永凯、安达发、易普优等，元工国际也提供了APS解决方案。APS软件对设备产能、工时等基础数据的准确性要求非常高。

对于药品、食品等行业，国家有强制性的追溯要求，需要通过GMP等行业认证，因此推进MES更加紧迫。前文提到的数字化制造（DM）技术也是智能车间的支撑工具，可以帮助企业在建设新厂房时，根据设计的产能科学进行设备布局，提升物流效率，提高工人工作的舒适程度。

MES是一个车间级的综合管理系统，可以帮助企业显著提升设备利用率，提高产品质量，实现生产过程可追溯和上料防错，提高生产效率。需要强调指出的是，纯离散制造企业也可以应用MES系统，但是，MES系统的应用与企业的生产模式息息相关。如果纯离散的制造企业实施了MES之后，又改造为自动化或智能产线，那么MES系统可能会推倒重来。因此，企业进行MES应用需要慎之又慎。智能车间必须建立有线或无线的工厂网络，能够实现生产指令的自动下达和设备与产线信息的自动采集。

对于机械制造企业，可以通过DNC技术实现设备状态信息和加工代码的上传下达，目前已有成熟的产品，例如兰光创新、盖勒普和英迪致远等。另外，实现车间的无纸化，也是智能车间的重要标志，企业可以应用三维轻量化技术，将设计和工艺文档传递到工位。上海明匠智能公司开发了一个智能网关，可以将基于不同厂商通讯协议的生产现场数据转为OPC标准，解决了车间信息通讯的难题。元工国际联合亚控、航星、中科川思特和研华，推出了设备联网解决方案，一个平台可以联网PLC、CNC、机器人、仪表/传感器和工控/IT系统，统一组态监控和三维实况，并实现模拟生产。

有一项新兴技术可以将MES系统采集到的数据在虚拟的三维车间模型中实时地展现出来，不仅提供车间的VR（虚拟现实）环境，而且还可以显示设备的实际状态，实现虚实融合。西门子和PTC将这项技术作为Digital Twin的一个典型应用。德国PSI、武汉创景也拥有这类产品，天河软件帮助海尔胶州工厂实现了相关应用。

此外，智能车间还有一个典型应用，就是视频监控系统不仅记录视频，还可以对车间的环境，人员行为进行监控、识别与报警。例如，有工人没有带安全帽，进入了不允许进入的区域，或者倒地，都可以自动报警。这方面，三星已经有了成功实践。此外，智能车间应当在温度、湿度、洁净度的控制和工业安全（包括工业自动化系统的安全、生产环境的安全和人员安全）等方面达到智能化水平。

三星开展了移动工厂（mobiles plant）的实践，工人可以通过智能手机查询工单，可以开视频会议，维修人员碰到疑难问题，可以通过手机视频寻求专家解答，还给智能手机配备了RFID和条码扫描的接口，这也是一个智能工厂的创新实践。还有一些企业实现了刀具管理的智能化，通过在刀柄上植入RFID芯片，对刀具的全生命周期进行管理，从而提高刀具的使用寿命。智能工厂还应当重视利用智能的检测仪器，检测结果直接进入信息系统，无需人工干预。而展望未来，AR（Augmented Reality，增强现实）技术也将在智能工厂大显身手。工人带上AR眼镜，就可以“看到”需要操作的工作位置，例如，需要拧紧螺栓的地方，拧紧力矩OK，也会有相应提示，从而提高作业人员的工作效率。

汽车整车企业和设计公司广泛应用Cave技术，利用虚拟现实技术辅助产品研发，也是一个智能研发技术。全球PLM领导厂商之一，达索系统公司提出了三维体验（3D Experience）的理念，在VR和AR方面提供了解决方案。仿真巨头ANSYS在多学科仿真技术方面已有很大突破，而仿真领域的先驱MSC.Software2014年发布了APEX，将CAD和CAE实现了融合，易学易用性得到极大提升。安世亚太最近提出工业再设计的理念，将仿真技术与精密制造紧密结合，可以将以为需要多个零件分散制造融合为一个复杂零件，从而提升了零件的工艺性能，降低了零件的重量。

 

8. 智能管理（Smart Management）：

一谈到管理，大家都会想到ERP（企业资源计划）系统。记得在2003年，国内就曾经出现过ERP过时的说法，事实上时至今日，ERP仍然是制造企业实现现代化管理的基石。以销定产是ERP最基本的思想，MRP（物料需求计划）是ERP的核心。

 

制造企业核心的运营管理系统还包括人力资产管理系统（HCM）、客户关系管理系统（CRM）、企业资产管理系统（EAM）、能源管理系统（EMS）、供应商关系管理系统（SRM）、企业门户（EP）、业务流程管理系统（BPM）等，国内企业也把办公自动化（OA）作为一个核心信息系统。为了统一管理企业的核心主数据，近年来主数据管理（MDM）也在大型企业开始部署应用。实现智能管理和智能决策，最重要的条件是基础数据准确和主要信息系统无缝集成。

 

智能管理主要体现在与移动应用、云计算和电子商务的结合。例如，移动版的CRM系统可以自动根据位置服务确定销售人员是否按计划拜访了特定客户；许多消费品制造企业实现了全渠道营销，实现了多个网店系统与ERP系统的无缝集成，从而实现自动派单。此外，主流电梯制造企业纷纷研发了销售配置器软件系统，可以让销售人员根据客户的需求灵活地进行产品配置，快速进行报价，美国主流管理软件Epicor也包含了配置器功能。戴尔公司是基于互联网实现在线选配的先驱，宝马汽车也提供了在线选配的功能，海尔也开始了这方面的实践。业务流程管理（BPM）软件可以实现对业务流程进行建模，实现业务流程的可视化、模拟与优化，这也是一个典型的智能管理应用。

 

到目前为止，SAAS（软件即服务）模式的软件应用最成功的领域是CRM，Salesforce无疑是领导者，国内的Xtools和八百客也发展得不错，而最近国内的纷享销客、销售易更是风生水起，拿到多轮投资。阿里叮叮、微信企业号等也迅速发展了很多用户。此外，人力资源领域也是社交网络和云模式的重要领域，继美国的Linkedin（领英）之后，我国的陌陌、拉勾网等社交平台也已开始提供人力资源招聘服务，我国制造企业已经开始应用基于公有云的人力资源招聘、绩效和人才管理系统。例如广东生益科技就应用了SAP的Successfactors软件，完全基于公有云。

实现智能物流与供应链的关键技术包括自动识别技术，例如RFID或条码、GIS/GPS定位、电子商务、EDI（电子数据交换），以及供应链协同计划与优化技术。其中，EDI技术是企业间信息集成（B2B Integration）的必备手段，然而我国企业对EDI的重视程度非常不够。EDI技术最重要的价值，就是可以实现供应链上下游企业之间，通过信息系统之间的通讯，实现整个交易过程无需人工干预、而且不可抵赖。

历经多年发展，主流的EDI技术已经是基于互联网来传输数据，而我国很大大型企业建立的供应商门户，实际上只是一种Web EDI，不能够与供应商的信息系统集成，供应商只能手工查询。德国Seeburger公司的B2B Integration平台支持各种EDI标准，为欧洲最大的第三方供应链平台SupplyOn提供了基础平台，2015年秋季e-works的第三届德国工业4.0考察团曾前往Seeburger公司总部考察。供应链协同计划与优化是智能供应链最核心的技术，可以实现供应链同步化，真正消除供应链的牛鞭效应，帮助企业及时应对市场波动。JDA公司是该领域的领导厂商，IBM也有优秀的解决方案。三星已实现了供应链同步化。

本文提出十项智能技术，不是想定义更多的名词，而是希望便于制造企业理解和应用智能制造技术，根据自身的产品特点和生产模式，制定智能制造应用的规划与蓝图。一个优秀的制造企业，并不需要成为“十项全能”的冠军，实际上只有其中某几个方面做得很出色，就将成为一个具有差异化竞争优势的企业。同时，任何技术都只是使能工具，企业最终要在市场上成功，根本的原因在于能够发现和满足客户不断升级的需求，能够找寻到一片属于自己的蓝海。

 

在智能制造的大潮之下，信息化与自动化厂商的界限变得越来越模糊。很多国内外主流厂商致力于不断完善自身的智能制造整体解决方案。因此，国际市场上每年都有诸多并购。最近，西门子以将近10亿美金并购了流体仿真厂商CD-ADAPCO，以提供更加完整的CAE解决方案；达索系统并购MES厂商Apriso，供应链计划与优化软件Quntiq，从而可以实现工业4.0理念中的三个集成；几年前施耐德电气对Wonderware母公司Invensys的并购也体现出自动化与信息化融合的趋势。国内的CAXA、艾克斯特等主流PLM厂商也已将智能制造作为核心发展方向。

智能制造技术的内涵非常深远，实际上，云计算、大数据分析、电子商务、移动应用、物联网和企业社交网络、工业互联网（或产业互联网）等技术都属于智能制造的支撑技术或实现手段，可以说智能制造本身已经蕴含了互联网+制造业。同时，推进智能制造应当符合绿色制造的理念，实现绿色设计、绿色工艺、绿色包装，减少三废排放，建立环保节能的绿色工厂和绿色园区。实现智能制造的核心依然是数据和集成，基础数据要准确，信息系统之间，信息系统与自动化系统之间要实现深度集成。在智能制造的框架下，原有的制造业信息系统并没有过时，而是实现了升华。制造业信息化专家宁振波和赵敏老师提出了智能制造的二十字箴言：状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升，揭示了智能制造技术的发展方向。

最后强调，智能制造，现状是Smart Manufacturing，而未来是Intelligent Manufacturing。

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