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智能制造研究分析范文1
[關鍵詞] 噴霧干燥條件；吸濕性；含水量；吸濕率-時間曲線；吸濕速度
骨痹顆粒復方是由桑寄生、骨碎補、千年健、牛膝、雞血藤、油松節、土鱉蟲等組成的純中藥制劑，臨床上用來治療老年性關節炎具有很好的效果。噴霧干燥是骨痹顆粒制備工藝的重要工序。中藥粉體的吸濕性一直是噴霧干燥領域研究的重點，但其研究內容多為考察不同制劑輔料[1]，以及粉體表面改性技術對中藥粉體吸濕性的影響[2]。本文以骨痹顆粒復方為實驗體系，通過考察不同工藝條件下噴霧干燥樣品含水量與吸濕性能，建立吸濕過程動力學模型，結合掃描電鏡技術，分析相關吸濕機制，為中藥噴霧干燥工藝優化研究提供一種新的方法。
1 材料
BUCHI B-290小型噴霧干燥機（瑞士布奇公司）；S4800掃描電鏡（日本日立公司） ；Waters2695高效液相色譜儀，Waters2998光電二極管陣列檢測器（美國沃特世公司）；RE52AA旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠）；SK8200H超聲波清洗器（上?？茖С晝x器有限公司）；754型紫外分光光度儀（上海光譜儀器有限公司）；賽多利斯MA30快速紅外水分測定儀（德國賽多利斯有限公司）；GQ105管式離心機（上海市離心機械研究所）；島津AUW120D電子天平（日本島津公司）。
川續斷（產地東北，批號111026）；懷牛膝（產地貴州，批號111026）；骨碎補（產地貴州，批號111026）；千年健（產地廣東，批號111026）；雞血藤（產地廣西，批號111026）；土鱉蟲（產地安徽，批號111026）；桑寄生（產地廣西，批號111026）；油松節（產地安徽，批號111026）均購自亳州市中藥材飲片廠，經本校吳啟南教授鑒定，均符合2010年版《中國藥典》（二部）要求。
2 方法
2.1 骨痹顆粒水提液的制備
按如下處方：川續斷（25 g）、懷牛膝（15 g）、骨碎補（15 g）、千年?。?5 g）、雞血藤（25 g）、土鱉蟲（10 g）、桑寄生（25 g）、油松節（15 g）稱取總處方量145 g水煎煮2次，每次10倍量水。水提液經過4層紗布過濾得濾過液，旋轉蒸發濃縮到相對密度為1.05 g?mL-1備用。
2.2 噴霧干燥工藝考察因素及其水平的確定
中藥提取液的噴霧干燥工藝研究，一般以進出、口溫度，空氣流量，霧化壓力，送料速度，送料密度及噴霧輔料為考察因素[3-6]。根據預實驗并結合有關文獻，本實驗中選擇進口溫度（A）、送料密度（B）、送料速度（C）、空氣流量（D）4個因素進行考察。為了確定各因素水平的考察范圍，進行了如下單因素實驗。
2.2.1 進口溫度對噴霧干燥的影響 控制送料密度為1.01 g?mL-1，送料速度為15 mL?min-1，空氣流量40 m3?h-1，選取進口溫度分別為110，120，150，180，200 ℃，分析進口溫度對噴霧干燥過程的影響。實驗發現進口溫度為110 ℃與200 ℃時均出現了黏壁現象。為了使客觀存在的差異明顯，在考察溫度的影響時選擇了120，180 ℃這2個水平。
2.2.2 送料密度對噴霧干燥的影響 控制進口溫度為150 ℃，送料速度為15 mL?min-1，空氣流量為40 m3?h-1，選取送料密度分別為1.01，1.03，1.05，1.10 g?mL-1，分析送料密度對噴霧干燥過程的影響。結果顯示，送料密度為1.10 g?mL-1時物料過濃，在噴霧干燥過程中會發生噴頭堵塞的情況。與上同理，送料密度選擇了1.01，1.05 g?mL-1這2個水平。
2.2.3 送料速度對噴霧干燥的影響 控制進口溫度為150 ℃，空氣流量為40 m3?h-1，送料密度為1.01 g?mL-1，選取送料速度分別為5，10，15，20，30 mL?min-1分析送料速度對噴霧干燥過程的影響。實驗發現送料速度為30 mL?min-1時，出口溫度為48 ℃，粉末黏附在噴霧干燥室內壁上；而送料速度為5 mL?min-1時雖然干燥完全，但是噴干效率較低。送料速度選擇了10，20 mL?min-1這2個水平。
2.2.4 空氣流量對噴霧干燥的影響 控制進口溫度為150 ℃，送料密度為40 m3?h-1，送料速度為15 mL?min-1，選取空氣流量分別為20，30，40，50，60 m3?h-1分析空氣流量對對噴霧干燥過程的影響，實驗發現空氣流量為20 m3?h-1時物料完全粘附在內壁。而在其他條件下均正常，但空氣流量在60 m3?h-1時噴干用氮氣使用過快，使空氣流量無法始終保持在高流量，會出現無法準確控制條件的情況。于是空氣流量選擇了30，50 m3?h-1這2個水平。
綜上所述，選擇進口溫度（120，180 ℃）；進樣密度（1.01，1.05 g?mL-1）；送料速度（10，20 mL?min-1）；空氣流量（30，50 m3?h-1）進行以下實驗。
2.3 噴霧干燥實驗設計
以上述因素水平設計平行比較實驗，控制除考察因素以外的條件保持一致，考察不同噴霧干燥因素對粉體含水量與平衡吸濕量的影響。
2.4 粉體含水量與吸濕性的測定
2.4.1 含水量測定 樣品在噴霧干燥完成后，立即采用賽多利斯MA30快速紅外水分測定儀測定水分含量。
2.4.2 粉體的吸濕性測定 中藥粉體的吸濕性能往往采用平衡吸濕量表征，但平衡吸濕量所代表的是物料達到吸濕平衡時的含水量[7]。有些物料雖然平衡吸濕量很大，吸濕過程卻很緩慢；而有些物料在一定短時間內吸濕量猛增，之后卻增長緩慢。所以平衡吸濕量只能衡量吸濕終點物料的特性，而不能反映物料吸濕過程的速度特征。為表征物料吸濕速率，本研究參考文獻[8]，引入吸濕率-時間曲線以及吸濕初速度、吸濕速度、吸濕加速度等參數。以冀能較全面的表征中藥噴干粉的吸濕行為。
平衡吸濕量測定方法：取樣品約300 mg，精密稱量，平攤于稱量瓶中，厚度不超過5 mm，開蓋置于干燥器中48 h脫濕平衡。精密稱重后置于25 ℃，相對濕度75%的恒溫恒濕箱中，每隔一定時間測定，計算吸濕增重，一直維持24 h。
噴霧干燥樣品吸濕率-時間曲線的繪制：計算吸濕率，以吸濕率為縱坐標，時間為橫坐標，繪制吸濕率-時間曲線。吸濕率=（吸濕后樣品質量-吸濕前樣品質量）/吸濕前樣品質量×100%。
吸濕過程動力學分析：粉體吸濕過程數據一般可用多項式方程進行擬合，對噴霧干燥各樣品的吸濕曲線數據進行回歸擬合，可得到如下吸濕方程[9]。
由方程（1）～（3）求算各樣品的吸濕初速度、吸濕平衡時間、吸濕速度與吸濕加速度。
2.5 微粒的形貌觀察
取不同條件下制備的噴霧干燥粉末少許，固定于電鏡樣品臺導電膠上噴金，然后在真空條件下進行成像觀察。
3 結果與討論
3.1 吸濕曲線的繪制與吸濕過程速度方程的計算與比較
骨痹顆粒噴霧干燥實驗結果見表1。
為了表征不同噴霧干燥條件下粉末的吸濕特征，按照表3的擬合方程以2.4.2項下方法進行了數學計算，得到各組不同條件噴干粉末的吸濕初速度與吸濕平衡時間數據，見表4。按照表3的吸濕速度方程繪制出了吸濕速度變化曲線，見圖1。
由表3，4中的數據可知，D2組的吸濕初速度最大，B2組的吸濕初速度最小，D2組的吸濕平衡時間最短，A1組的吸濕平衡時間最長。由表4中可知，吸濕加速度也不像文獻[10]報導的維持在一個恒定的值，以A2組為例，由它的一元二次方程可知其吸濕加速度曲線呈“拋物線”型。即吸濕過程不是一個勻減速過程。由圖1可知，同一組的噴干粉末吸濕速度變化情況也不一樣。此處要說明的是，4組實驗中均出現了吸濕速度變為負值的情況，作者推測這種情況基本排除實驗誤差的情況，原因可能是物料的吸濕性能由化學組成和物理性質共同決定，隨著吸濕過程的進行，中藥出現液化的情況，顆粒的物理結構漸漸消失，便會釋放出一部分水分。由此可見不同噴霧干燥條件下，化學組成相同的噴霧干燥粉體的吸濕過程存在較大差異。中藥噴干粉體的吸濕過程相對復雜，里面可能包含著很多相互影響的作用，其中的具體機制待進一步探究。
3.2 粉體微觀形貌分析
按2.5項下方法，獲取噴霧干燥粉末不同樣品微粒的的掃描電鏡圖見圖2。
溫度下，均出現了較強程度的黏連，結合前面的含水量測定結果分析，認為過低的的進口溫度與過高的進口溫度均不利于噴霧干燥的進行，過低的進口溫度導致含水量過高，而這誘導了粉末的黏性產生；過高的進口溫度使粉末的含水量過低，不僅粉末吸濕活性更強，且粉末易于團聚也會加劇粉末的黏連。不同的進料密度下粉體的粒徑出現了明顯的差異，送料密度為1.01 g?mL-1，粉體的粒徑在1～3 μm；而送料密度為1.05 g?mL-1，大部分粉體粒徑都集中在6 μm左右。不同送料速度下的噴干粉體的形態與粒徑未見明顯差異。不同空氣流速的粉體粒徑也出現了明顯差異，空氣流速30 m3?h-1中大顆粒的數量明顯多，粒徑集中在4～10 μm；而空氣流速50 m3?h-1粒徑明顯偏小，大部分集中在1～2 μm。另外實驗也發現，除了120，180 ℃時粉末發生嚴重黏連之外，其他各組的粉末均呈現出了較優的球狀，一般認為球形顆粒具有更好的粉體學性質，這也說明了骨痹顆粒的噴霧干燥溫度控制在150 ℃左右較為適宜。
3.3 關于吸濕機制的若干分析
整個吸濕過程的主要影響因素有兩大類：一類是制劑原料的物理特性，如制劑原料的孔隙率、含水量，粒徑[11]、粒子的表面性質[12]等；另一類則是由制劑原料的化學特性，如化學基團所決定的制劑原料與水分子之間的吸引力。從本文的實驗結果來看，噴霧干燥條件的不同，造成了粉體物理性質，如含水量、粒徑等的差異，而這些差異也確實帶來了粉體吸濕性能上的不同。
吸附理論[13]認為制劑原料吸濕的主要動力是水的擴散，環境中的水分子吸附于制劑原料表面，隨著水分子濃度的增大，內外壓差促使水分逐步向內部滲透。因而，中藥的吸濕行為可以描述為水分子向內部擴散的一個過程，而此過程可以用FICK′s定理來描述[14]。dw/dt=-DA（dc/dx），式中，w為t時浸膏表面含水量，dw/dt為擴散速度，A為擴散面積，dc/dx為濃度梯度，dc代表表面的水分子濃度，dx表示擴散間距。“-”表示擴散方向為濃度梯度的反方向，即擴散物質由高濃度區向低濃度區擴散，D為擴散系數（其受多方面因素影響，如溫度）。
由FICK′s定律可知，擴散面積、擴散系數、濃度梯度越大，水分的擴散速度越快，也就是吸濕性越強，反之則越弱。所以吸濕曲線的分析結果可以結合圖2和FICK′s定理來得到合理的解釋。
圖2顯示，由于溫度較高，A2組粉末的含水量更低，其表面的活性基團具有更強的吸水活力。所以其在短時間內可以吸附大量的水，具有更高的吸濕初速度10.412 0 g?h-1。當表面吸附一定的水后，由于A2組粉末內部的含水量（2.66%）也很低，造成了內外大的濃度梯度，所以吸濕速度也較A1組更快（由圖1中A圖可以看出）。但隨著內部水分的越來越多，內外水分子濃度梯度的減小，其吸濕速度也急劇減緩。而120 ℃粉末由于內外的含水量（6.79%）均要高，所以無論是外部的吸水速度還是水分向粉體內部擴散的速度都要慢，造成了總體吸濕過程的緩慢，吸濕平衡時間也更長為13.55 h。
圖2中B2組的粉體粒徑要比B1組明顯大，可見相同質量的粉體，B1組的比表面積要比B2組大。由FICK′s定律可知，B1組的擴散初速度與擴散速度要比B2組快。所以B1達到吸濕平衡的時間也更短。這與表4和圖1中B圖的結果相符。在實驗中發現隨著實驗過程的進行，粉體B1出現了部分液化的現象。其原因可能是隨著吸水過程快速進行，誘導了粉體之間的黏性增大，導致粉體之間互相粘附，見圖3。而此過程帶來的影響是擴散表面積減小，擴散速度變慢。與此同時，也伴隨著濃度差的影響，即隨著水分擴散的進行，粉體內外的水分濃度差快速減小，進而導致擴散速度的進一步變慢。圖2中D1、D2也可以通過上述原理來解釋，在此不重復說明。
C1，C2圖中粉體粒徑未見明顯差異，可見進樣速度不同對粉體粒徑的影響不大。由表2知，C1組粉體含水量為3.97%，C2組含水量為4.73%，可見含水量的差異也不大。由表2，3可發現，2組噴干粉末的吸濕擬合曲線很相似，每個時間點的吸濕率也相差較小。C1，C2 2組的上述結果再一次提示了粉體的粒徑差異和含水量是影響粉體吸濕性的主要因素。
綜上所述，根據實驗結果，在本研究的實驗體系中，可得較佳工藝條件為進口溫度150 ℃，進料密度1.05 g?mL-1，進料速度20 mL?min-1，空氣流速30 m3?h-1。在此綜合條件下，得到的粉體具有較優的形態特征，并且具有較優的吸濕動力學過程，包括較小的吸濕速度，與較長的吸濕平衡時間。
4 結論
本文以骨痹顆粒水提液為模型體系考察了噴霧干燥條件對粉體的含水量與平衡吸濕量的影響。研究發現，噴霧干燥諸多工藝條件中，送料密度和空氣流量對粉體的吸濕性影響較大，這對探索中藥物料復雜體系噴霧干燥作用機制，指導實際生產具有參考意義。本研究所采用的研究方法與考察指標，亦可為評價中藥物料改性條件提供借鑒。
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Research about effect of spray drying conditions on hygroscopicity of spray
dry powder of Gubi compound′s water extract and its mechanism
ZONG Jie1，2，SHAO Qi2，ZHANG Hong-qing2，PAN Yong-lan1，2，ZHU Hua-xu1，2*，GUO Li-wei1，2*
（1. College of Pharmacy，Nanjing University of Traditional Chinese Medicine，Nanjing 210023，China；
2. Key Laboratory of Chinese Herbal Compound Separation，Nanjing 210023，China）
[Abstract] Objective： To investigate moisture content and hygroscopicity of spray dry powder of Gubi compound′s water extract obtained at different spray drying conditions and laying a foundation for spray drying process of chinese herbal compound preparation.Method： In the paper，on the basis of single-factor experiments，the author choose inlet temperature，liquid density，feed rate，air flow rate as investigated factors.Result： The experimental absorption rate-time curve and scanning electron microscopy results showed that under different spray drying conditions the spray-dried powders have different morphology and different adsorption process. Conclusion： At different spray-dried conditions，the morphology and water content of the powder is different，these differences lead to differences in the adsorption process，at the appropriate inlet temperature and feed rate with a higher sample density and lower air flow rate，in the experimental system the optimum conditions is inlet temperature of 150 ℃，feed density of 1.05 g?mL-1，feed rate of 20 mL?min-1，air flow rate of 30 m3?h-1.
智能制造研究分析范文2
關鍵詞：遼寧工業發展；高端智能制造業；發展優勢
一、高端智能制造業概述
高端智能制造業中包含了傳統行業與新興行業，在制造工藝方面充分引入現代智能技術，產品質量得到提升的同時在質量上也有很大的進步。遼寧地區傳統行業中的高端智能制造業所占有比例比較大，在新型行業中仍然處于發展階段。高端智能所體現的層面也有很大差異性，比較常見的是技術層面的高端創新，增大了對創新技術的應用比例，其次是在價值方面體現的高端智能，通過產品創新設計，在原有功能基礎上增加了操作的智能比例，更符合商品的市場需求。由此可見遼寧開展高端智能制造業規劃發展是一項長期項目，對遼寧地區的經濟發展也有很強的持續促進作用。
二、遼寧高端智能制造業的發展現狀分析
（一）發展具有絕對性優勢
遼寧地區制造產業基礎資源豐富，屬于國家重點規劃發展的重工業基地，在制造行業中的發展經驗也十分豐富，因此與其他區域相比較更具有發展優勢。尤其是重工業配電機械的生產制造，具有多項自主研究專利，在全國范圍內也名列設計創新前茅。高端智能領域的制造發展在我國起步較晚，遼寧地區也率先進入到高端智能產品的研究行列中，擁有豐富的傳統模式重工業制造經驗，向高端智能轉型自然也可以節省時間。統計遼寧占據全國前10位的制造產業共有58類，其中也包含了計算機等高端智能化產業，由此可見在開展高端智能制造領域中擁有絕對性的優勢，但想要達到高端智能產業的全國領導性地位，仍然需要從根本上進行轉型。
（二）高端智能制造業劣勢分析
雖然制造產業的規模大，但在生產能力以及經濟獲利能力上并不相匹配，存在著規模大能力弱的現象。同時遼寧地區的工業發展習慣以密集勞動力來提升生產加工能力，這一點與高端智能產業存在理念上的沖突。雖然從表面分析遼寧的制造業經濟收益在不斷的增長，但密集勞動型的產業在技能創新上存在落后的現象，經濟收益進步也是以勞動成本低為前提的，這樣的經濟體系建立后并不牢固，受高端智能生產沖擊影響嚴重，想要實現高端智能制造業的全面發展，需要從根源上轉變這一模式，大規模逐漸過渡到高精準，采用先進的技術方法來提升產量與經濟收益，這樣的發展計劃才是長遠可行的，并且能夠幫助解決傳統產業中所存在的問題。這種落后的發展模式對吸引外商投資也造成了極大的阻礙，下面是統計2009～2013年遼寧吸引外商直接投資的項目數量變化表格。
通過觀察上述表格可以發現遼寧地區在高端智能制造業的外商直接投資項目數量上是逐年遞減的，造成這一現象的原因與產業發展結構有直接關系，也就是上述文章分析的勞動生產形成原因。
（三）高端智能制造業發展機遇
經濟全球化對各省份工業影響嚴重，對傳統產業帶來沖擊的同時，全面接軌國際先進技術也為企業帶來了全新的發展機遇。遼寧省如果能夠緊跟潮流，抓住這次機遇在發展理念上做出轉變，創造適合高端智能制造業發展的環境，在發展成果上會取得更大的進展。全球化科技發展浪潮所帶來的機遇比較顯著，大量的國外科技企業在轉移過程中會選擇國內的承接地，而遼寧省屬于國內著名的制造業發展區自然被選擇的機遇也是相對比較大的，遼寧工業產區適當的調整自身模式，必然可以獲得更多的機遇。其次是金融危機環境下所帶來的機遇，此時的機遇與沖擊是并存的，受金融危機影響一些外國的高端智能制造產業競爭能力被大大削弱，正為遼寧地區的新興企業創造了機會。一些高端生產設備的采購成本也因此而下降，專業領域人才也會重新考慮發展平臺，為遼寧地區所開展的高端智能制造領域突破性發展創造有利基礎環境。
三、遼寧高端智能制造業的發展策略
（一）從制度層面入手，建立適宜高端智能制造業發展的市場環境
市場氛圍營造需要政府采取干擾措施，對現有的制度體系進行探討，重點解決落實過程中所遇到的問題，通過這種方法也能促進企業更合理的利用資源，實現高端智能產業的資源優化利用。制定符合高端智能制造業發展需求的市場環境體系，市場公平環境的維護也十分重要，一些剛剛起步的產業在競爭能力上相對較弱，只有在公平的環境中才能夠得到穩定發展。加大民營企業的扶持力度，這樣可以幫助更好的協調現場工作環境，從根源上解決國營企業市場活性不足的問題。制定清晰的市場競爭制度，有利于市場環境下不同規模企業共同發展進步，政府要加大力度對私有財產的保護力度，發揮宏觀調控作用，在如此的制度市場環境下才是最適合遼寧高端智能制造業發展的。政府對企業扶持同時也要考慮是否會造成企業的依賴性，要培養企業的自主創新能力，這樣才能更快適應市場競爭環境，實現企業在高端智能制造領域上突破性的發展。
（二）轉變發展模式，增強自主創新能力和競爭力
高端智能領域與常規的工業生產制造領域不同，決定企業發展前景的關鍵性因素是科技創新，傳統工業制造中僅僅依靠提升勞動力生產量來實現經濟收益增長，缺乏自主創新很難在高端智能領域占據有利位置，還會造成同行業之間的競爭能力下降。廣州省在高端智能領域中的發展十分迅速，同時也吸引了大量外商直接投資，原因在于注重企業自主創新，企業都具有同行業中獨特的競爭吸引因素，在此基礎上所開展的規模擴大也更穩定，具有長期發展的潛質。遼寧高端智能制造業發展也應當充分借鑒這一模式，對傳統的發展模式做出轉變，注重企業經營理念創新，同時加大自主研發力度，在這樣的工作模式下，企業的管理資源也能夠得到高效利用，在同行業中更具備競爭優勢，實現遼寧省智能工業的全面發展。自主創新能力是競爭能力提升的基礎，企業在轉型初期可能還不具備相關方面的能力，但經過一段時間的經驗總結與技術積累，要逐漸向自出創新研發方面轉型，更好的適應綜合市場環境，達到預期的發展建設目標。
（三）鼓勵中小企I發展，培育知名品牌，進而建立創新型產業集群
大型企業雖然在綜合能力上比較突出，但僅僅依靠發展大型企業會造成遼寧高端智能制造業發展后勁不足，甚至還會造成市場壟斷現象。針對這一問題，有效解決措施是扶持中小型企業，鼓勵民營形式的高端智能制造企業發展，這樣可以在市場環境中引入競爭，對國營企業發展也能起到激勵作用。培育遼寧地區知名的高端智能制造品牌也是十分必要的，通過這種方法來吸引更多的外商選擇投資，同時品牌形成后在市場環境中也更具有競爭能力，會有更多的消費者認可，為企業發展帶來更多的經濟效益。企業既要保障各自的自主創新研究體系，同時在經營發展過程中相互配合交流也是十分重要的，通過這種方法有利于企業做出更準確的自身定位。創新型產業集群的建立需要政府做出控制，建立公共企業交流平臺，對平臺的維護也要定期進行，確保其中所提供的信息與市場實際情況保持一致，這樣也能夠協調好發展資源利用問題。遼寧高端智能制造業發展要放眼世界標準，在生產制造技術與企業管理上與國際接軌，成為我國的智能制造業領導企業。增添新活力更要結合市場宏觀環境來進行，開展高端智能制造業發展同時也要注重對傳統工業的保護，以免影響到工人的就業生存，這樣的配合發展模式才能更長遠發展，達到企業的需求標準。
高端智能制造業是現階段制造業的核心和基礎，而高端智能制造業是高端智能制造業中技術含量高、附加值高和占據產業鏈核心部位的高端智能制造業。技術創新是高端智能制造業發展的關鍵性推動力，技術結構升級與高端智能制造業內部結構升級具有高度的耦合性。高端智能制造業是遼寧省重點發展的戰略新興產業之一。經過多年的發展，遼寧已經形成航空產業、軌道交通裝備業、海洋工程裝備以及智能制造裝備四個細分領域內的行業領軍企業，和以沈陽、大連為核心，以鞍山、撫順、鐵嶺等為輔的高端智能制造業集群區域。通過這種全面發展規劃的落實，對促進遼寧制造業進步也有很大的幫助。
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智能制造研究分析范文3
互聯網+人工智能+制造新時代
李伯虎認為大數據是智能制造的戰略資源，大數據的感知、采集、存儲、通信、分析、可視化等技術都是智能制造技術的一部分。
因此，要想提升大數據在云制造中的應用率，大數據發展一定要和制造業技術深度融合，同時要和信息通信技術發展深度融合?！八裕业挠^點是‘互聯網+人工智能+制造’，這個時代正在到來。我們現在把大數據當做智能制造核心支撐中的很重要的組成部分，從感知、采集開始，到存儲、通信、分析、可視化，把大數據和信息技術、人工智能技術結合起來進行研究?！?李伯虎說。
同時，李伯虎強調，大數據在智能制造的發展必須要和應用結合，不清楚制造業的特性和制造產品的行業特性，就會連采集什么樣的數據都不清楚。采集的目的不是為了采集，而是為了改進制造流程，因此要對模型、算法等有一定基礎的理解才可以順利完成大數據的采集和應用。
技術、產業、應用協調發展
目前工業大數據研究剛剛開始，李伯虎認為其突破點是技術、產業和應用的協調發展。比如說以應用牽頭，利用大數據技術可以p少制造時間，降低污染，提升產品質量與服務；在系統改進中需要利用各種各樣的技術，而技術后面又必須要有產業支撐，將其工程化。即應用牽頭系統，系統牽頭技術和產業，在系統和產業改進以后，以改進后的系統再去推廣新應用，達到良性循環。這其中，人才、技術創新體系，政策支撐都不可或缺。
智能制造研究分析范文4
【關鍵詞】智能制造 制造業 再工業化 工業互聯網 工業4.0
【中圖分類號】TP27 【文獻標識碼】A
當前，新科技革命和產業變革正在興起，全球工業技術體系、發展模式和競爭格局迎來重大變革。發達國家紛紛出臺以先進制造業為核心的“再工業化”國家戰略：美國大力推動以“工業互聯網”和“新一代機器人”為特征的智能制造戰略布局；德國“工業4.0”計劃的提出旨在通過智能制造提振制造業競爭力；歐盟在“2020增長戰略”中提出重點發展以智能制造技術為核心的先進制造；日本、韓國等制造強國也提出相應的發展智能制造的戰略措施，可見，智能制造已經成為發達國家制造業發展的重要方向，成為各國發展先進制造業的制高點。我國在2015年推出的“中國制造2025”戰略中也強調了智能制造的重要性。在當前以中高速、優結構、新動力、多挑戰為主要特征的新常態下，發展智能制造不僅是我國產業轉型升級的突破口，也是重塑制造業競爭優勢的新引擎，被理論與實踐各界普遍認為代表了制造業的未來方向。
智能制造的本質、發展趨勢和影響
國際金融危機爆發以來，各國紛紛加大科技創新投入，在全球范圍內引發了以綠色、低碳、智能為特征的新一輪技術創新浪潮。在新科技革命和產業變革背景下，智能制造必將對全球制造業的發展和轉型升級產生深遠影響。
智能制造的本質。智能制造（Intelligent Manufacturing， IM）是以新一代信息技術為基礎，配合新能源、新材料、新工藝，貫穿設計、生產、管理、服務等制造活動各個環節，具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。虛擬網絡和實體生產的相互滲透是智能制造的本質，一方面，信息網絡將徹底改變制造業的生產組織方式，大大提高制造效率；另一方面，生產制造將作為互聯網的延伸和重要結點，擴大網絡經濟的范圍和效應。以網絡互連為支撐，以智能工廠為載體，構成了制造業的最新形態，即智能制造。這種模式可以有效縮短產品研制周期、降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源能源消耗。從軟硬結合的角度看，智能制造即是一個“虛擬網絡+實體物理”的制造系統。美國的“工業互聯網”、德國“工業4.0”以及我國的“互聯網+”戰略都體現出虛擬網絡與實體物理深度融合――即智能制造的特征。
智能制造的發展趨勢。20世紀80年代末，信息技術尚未對人類生產生活造成巨大影響之時，智能制造的概念就已經在歐美日等發達國家被提出。進入新世紀之后，實現智能制造的技術和成本條件成熟，并且，隨著資源環境壓力加大、勞動成本上升等制造業制約因素的增強，智能制造市場近年來在全球出現了爆發增長并呈現新的特征。
互聯網技術是實現制造業智能化的動力引擎?；ヂ摼W技術、云計算、大數據、寬帶網絡等一系列技術構成廣義的互聯網，只有借助互聯網這一動力引擎，才能實現傳感器設備的信息感知，通過寬帶網絡對數據進行精確控制和遠程協作，這些都是智能制造的關鍵基礎?；诨ヂ摼W應用才能打破組織邊界，實現制造業與服務業的融合。美國的先進制造業戰略以及對下一代機器人的開發便是基于移動互聯網技術的發展與應用，谷歌公司進軍智能制造業正是依托其背后強大的互聯網基因。
智能制造系統將具備自適應能力和人機交互功能。智能制造通過工況在線感知、智能決策和控制、裝備自律執行的閉環過程，完成對周圍環境的自適應能力。隨著人工智能、仿真等技術的發展，智能制造系統將生成自身的操作、故障解決方案，人和系統之間也將建立協同共事、相互“理解”的合作關系，最終實現廣泛的人機交互以及系統交互，從而使人從簡單重復的勞動中解脫出來，從事更加富有創造性、附加值更高的生產活動。
跨國公司持續加大智能制造投入。一方面，互聯網企業開始投資實體經濟，充分發揮自身信息技術領域的優勢。例如，谷歌公司2013年收購了8家與機器人有關的公司，2014年又陸續收購人工智能公司DeepMind和智能家居公司Nest，智能制造成為谷歌新的業務領域。另一方面，傳統制造企業適應環境變化也大力投資智能制造實現改造升級。例如，富士康啟動實施了“百萬機器人”計劃，其2015年規劃提出在未來3年內由自動化設備、機器人取代7成左右的人力勞動。
以工業機器人為代表的智能制造裝備被廣泛應用。根據世界機械聯合會的數據，2013年機器人銷售量同比增長12%，達到17.8萬臺，在2008年到2013年之間，機器人年均銷售增長為9.5%。同時，隨著人工智能技術、新材料技術以及信息存儲、傳輸和處理技術的快速發展，工業機器人逐漸呈現出智能化發展態勢。裝配傳感器和具備人工智能的機器人能夠自動識別環境的變化，從而減少對人的依賴。未來的無人工廠能夠根據訂單要求自動規劃生產流程和工藝，在無人參與的情況下完成生產。高速網絡和云存儲使得機器人成為物聯網的終端和結點。隨著信息技術的進步，工業機器人將更有效地接入網絡，組成更大的生產系統，多臺機器人協同實現一套生產解決方案成為可能。
中國成為全球最大的智能制造裝備市場。2008～2013年，我國工業機器人銷量年均復合增長率達到37.2%，持續高于全球增速。2013年我國機器人銷售規模高達36560萬臺，同比增長41%，占全球銷量的20.5%，超越日本成為全球最大機器人需求市場，2014年的需求增速更是達到54%。但我國工業機器人的密度仍然非常低，為30臺/萬人，德國的機器人密度是我國的10倍，日本是我國的11倍，因此可預測，我國將成為全球主要機器人制造廠紛紛瞄準的智能裝備需求市場。
智能制造的影響。智能制造將推動制造業生產方式變革。基于互聯網、大數據、智能制造裝備的智能制造具有更快和更準確的感知、反饋和分析決策能力，更加能夠滿足個性化的市場需求，進行柔性化的產品生產。與當前全球制造業普遍采用的大規模訂單生產方式不同，智能制造使個性化產品的大規模定制成為可能，且這種方式即將成為現實。例如，大眾汽車已經制定了一項全新的生產戰略――模塊化橫向矩陣，通過標準化部件參數，最終達到通過一條生產線生產出市場所需的任何款型汽車的目的。
智能制造促進全球供應鏈管理創新。智能制造將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個生產過程，使得企業能夠在全球范圍配置和優化資源。新一代互聯網技術將催生虛擬產業集群，促使全球供應鏈管理向網絡化和虛擬化轉變。3D打?。ǘ逊e制造）的廣泛應用可以使消費者通過互聯網將其所需要的產品就地“打印”出來，由此可以預計，傳統的大型生產廠商將面臨數以萬計的小型社區生產者的挑戰。
智能制造引領制造業服務化轉型。智能制造貫穿產品制造的全過程，消費者不僅能夠獲得個性化的定制產品，還可以從產品設計階段就參與其中，監督和指揮加工制造、銷售物流環節，實現隨時參與和決策自由配置各個功能組件。相應地，制造企業也可以在線生產所需要的各種制造服務，實現生產要素的優化配置。在這種情況下，智能制造生產商不僅提品或“產品+附加服務”，而且提供一攬子的“產品服務包”，角色由產品提供者轉變為服務提供者。
智能制造加速制造企業成本再造。智能制造使得生產工藝和供應鏈管理更具有效率，能源消耗程度明顯降低，通過系統的自我糾正還能夠降低產品的不合格率，產品從設計到投入市場的周期也將縮短，快捷化、服務化的產品為企業創造更多的市場價值，這些都使制造企業的成本投入結構發生明顯變化。
主要發達國家智能制造發展概況
國際金融危機之后，為了刺激本國經濟增長，重新塑造在實體經濟領域的競爭力，許多發達國家都實施了一系列國家戰略，例如美國的“先進制造業伙伴計劃”、德國的“工業4.0”計劃、日本的“再興戰略”、韓國的“新增長動力戰略”、法國的“新工業法國”等。盡管這些戰略或計劃各有側重點，但都包括：對新興產業的補貼和扶持；對前沿技術（未來技術）研發的扶持；對中小企業的扶持；對競爭環境的優化；對新產品市場的培育；對人才培育的改革，等等。此外，通過發展智能制造適應新的要素和市場環境也是這些戰略或計劃的重要內容。
美國：以智能制造彌補勞動力成本劣勢。本輪金融危機以來，美國為重振本國制造業，密集出臺了多項政策文件，對未來的制造業發展進行了重新規劃，體現了美國搶占新一輪技術革命領導權，通過發展智能制造重塑國家競爭優勢的戰略意圖。
智能制造能夠在一定程度上彌補美國勞動力成本高的比較劣勢，從而促進高端制造業的回歸。2009年以來，美國先后了《重振美國制造業框架》、《制造業促進法案》和《先進制造業伙伴計劃》，明確要降低制造業成本，促進就業，實現美國能源獨立，并把美國打造為企業總部基地。而要實現這一目標，就必須以智能制造改造傳統制造業，并大力發展智能電網、清潔能源、先進汽車、航空和太空技術、生物和納米技術、新一代機器人、先進材料等新興領域。美國發展制造業的最大約束是高勞動力成本，通過發展智能制造，能夠大幅減少制造業的用工需求，使制造業勞動力成本支出維持在一個合理的比例內，從而使得美國的科技優勢能夠在本國轉化為產業優勢。
下一代機器人是實現智能制造的關鍵。美國在《重振美國制造業框架》中明確提出要發展先進機器人技術，在《先進制造業伙伴計劃》中也提出要推出一項耗資7000萬美元的下一代機器人研究計劃。2011年6月奧巴馬總統宣布啟動國家機器人技術計劃，并于2013年制定了《從互聯網到機器人――美國機器人路線圖》，從戰略意義、研究路線圖、重點發展領域等方面分析了美國制造機器人、醫療保健機器人、服務機器人、空間機器人、國防機器人的發展路線圖，推動機器人技術在各領域的廣泛應用，加強美國在機器人技術方面的領先地位。可見，下一代機器人是美國在智能制造產業布局的重點領域，工業機器人的普及和升級對緩解美國高勞動力成本的發展約束也起到積極作用。
德國：工業4.0構建智能生產系統。國際金融危機之后，德國經濟在2010年率先歐洲其他發達國家回升，其制造業出口貢獻了國家經濟增長的2/3，是德國經濟恢復的重要力量。德國始終重視制造業發展，并且專注于工業科技產品的創新和對復雜工業過程的管理。2010年，德國《高技術戰略2020》，著眼于未來科技和全球競爭，并將工業4.0戰略作為十大未來項目之一。2013年，德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手正式了《保障德國制造業的未來：關于實施“工業4.0”戰略的建議》，并得到了德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等德國學術界和產業界的響應和推動，從而上升為國家級戰略。
智能工廠成為發展方向。在工業4.0階段，新型的智能工廠基于信息物理系統并借助社交網絡，可實現自然的人機互動，這將重塑傳統制造工廠模式下人與生產設備之間操控與被動反應的機械關系。為達此目的，需要在制造裝備、原材料、零部件及生產設施上廣泛植入智能終端，借助物聯網不僅可實現終端之間的實時互動，自動信息交換，自動觸發行動，而且可實施獨立控制，對生產進行個性化管理。人還可以通過遠程控制系統，對生產系統加以調控，可使從業人員的工作與家庭生活之間的關系更為協調。
構建嵌入式制造“智能生產”系統。在構建工業生產的各種要素中，除了傳統的土地、勞動、資本、企業家等要素之外，數據將成為一種重要的甚至是影響全局的生產要素。依托于信息物理系統，智能工廠生產出可實時生成數據的“智能產品”，形成大數據系統。大數據經過實時分析與歸總后，形成“智能數據”，經過可視化和互動式加工，向智能工廠反饋產品和工藝流程的實時優化方案，從而形成“智能工廠―智能產品―智能數據”閉環，驅動生產系統走向智能化。而這一切的實現，依賴于云技術等互聯網基礎設施的建設和應用。智能工廠和智能產品構成嵌入式制造系統，該系統的特點是：企業間的業務流程構成橫向價值鏈，企業內部的運營流程構成縱向價值網絡，終端到終端技術實現橫向和縱向的整合。在智能工廠的基礎上，通過物聯網和服務聯網，將智能交通、智能物流、智能建筑、智能產品和智能電網等相互連接，以新型工業化實現經濟社會系統的全面智能化。
英國：重構制造業價值鏈。2008年的國際金融危機中，曾一度推行去工業化戰略的英國實體經濟遭受沉重打擊，迫使英國政府重新摸索重振制造業的方法。為增強英國制造業對全球的吸引力，英國政府積極推進制造基地建設，面向境外企業進行招商。2011年12月，英國政府提出“先進制造業產業鏈倡議”，支持范圍不僅包括汽車、飛機等傳統產業，還包括在全球領先的可再生能源和低碳技術等領域，政府計劃投資1.25億英鎊，打造先進制造業產業鏈，從而帶動制造業競爭力的恢復。
隨著新科學技術、新產業形態的不斷涌現，傳統制造模式和全球產業格局都發生深刻的變化，英國政府于2012年1月啟動了對未來制造業進行預測的戰略研究項目。該項目是定位于2050年英國制造業發展的一項長期戰略研究，通過分析制造業面臨的問題和挑戰，提出英國制造業發展與復蘇的政策。2013年10月，英國政府科技辦公室報告《未來制造業：一個新時代給英國帶來的機遇與挑戰》。報告認為制造業并不是傳統意義上“制造之后進行銷售”，而是“服務+再制造（以生產為中心的價值鏈）”，并在通信、傳感器、發光材料、生物技術、綠色技術、大數據、物聯網、機器人、增材制造、移動網絡等多個技術領域開展布局，從而形成智能制造的格局。
2014年，英國商業、創新和技能部了《工業戰略：政府與工業之間的伙伴關系》，旨在增強英國制造業的競爭性，促使其可持續發展，并減少未來的不確定性。報告分析了當前產業現狀，明確了重點扶持領域以及前沿技術，提出通過創新平臺，加強創新研發與工業的銜接，并且提出完善技能培訓體系，支持高成長性的小企業進行技術創新，激勵商業合作創新，建立公平、透明的政府采購體系等多項政策措施，重點支持大數據、高能效計算，衛星以及航天商業化，機器人與自動化，先進制造業等多個重大前沿產業領域。
日本：鞏固“機器人”大國地位。早在1990年6月，日本通產省就提出了智能制造研究的十年計劃，并聯合歐洲共同體委員會、美國商務部協商共同成立IMS（智能制造系統）國際委員會。在隨后的10年，日本共投資1500億日元進行智能制造系統的研究和實驗。1992年，日、美、歐三方共同提出研發能使人和智能設備不受生產操作和國界限制的合作系統，并于1994年啟動了先進制造國際合作研究項目，其中包括全球制造、制造知識體系、分布智能系統控制等。日本機器人在制造業工廠迅速普及，汽車制造商都廣泛采取智能制造技術，注重自動化、信息化與傳統制造業的融合發展，通過計算機軟硬件技術將自動化制造系統有機集成起來。
日本是全球工業機器人裝機數量最多的國家，其機器人產業也極具競爭力。為適應產業變革的需求和維持其“機器人大國”的地位，2015年1月，日本政府了《機器人新戰略》，并提出三大核心目標：一是成為“世界機器人創新基地”，通過增加產、學、官合作，增加用戶與廠商的對接機會，誘發創新，同時推進人才培養、下一代技術研發、開展國際標準化等工作，徹底鞏固機器人產業的培育能力；二是成為“世界第一的機器人應用國家”，在制造、服務、醫療護理、基礎設施、自然災害應對、工程建設、農業等領域廣泛使用機器人，在戰略性推進機器人開發與應用的同時，打造應用機器人所需的環境，使機器人隨處可見；三是“邁向世界領先的機器人新時代”，隨著物聯網的發展和數據的高級應用，所有物體都將通過網絡互聯，日常生活中將產生無數的大數據，因此，未來機器人也將通過互聯網交換和存儲數據，平臺安全以及標準化也會不可或缺。
實施嚴格技術保密是日本智能制造設計研發的重要特征。為確保核心技術不被泄露和盜版，所有的大中型制造企業一般都設立了相應的智能制造“設計中心”，其主要職能是將研發中心產生的新工藝技術固化在所生產的智能制造裝備之中。如日本機器人制造商發那科（FANUC）利用“黑匣子”的形式將控制軟件濃縮然后再交付客戶，以保證核心機密不被泄露和盜版；日本阿斯莫微電機有限公司的智能制造設計中心統攬了70%左右研發中心的設計圖紙進行自行制造；日本天龍工場（YAZAKI）燃氣儀表制造公司的所有設備都是工廠遵循“以需定制”的原則，根據客戶的實際需求進行自主研發和制造。通過加大對智能裝備硬件核心技術和智能軟件核心技術的加密和保護，保障了智能制造產品的長期競爭力。
我國推動智能制造的進展、主要瓶頸及對策建議
我國推動智能制造的進展。為適應工業化進入后期階段的發展特征，應對新科技革命和產業變革的挑戰，近年來，我國中央政府、地方政府和企業都制定、實施了一系列促進智能制造和智能制造產業發展的戰略、政策和具體措施，以推動智能制造的發展和普及。
中央政府連續出臺政策力推智能制造，國家層面智能制造戰略框架逐漸清晰完善。2010年10月，國務院《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，明確提出要加大培育和發展高端裝備制造產業等七大戰略性新興產業，并將智能制造裝備列為高端裝備制造產業的重點方向之一。2012年5月，工業和信息化部《高端裝備制造業“十二五”發展規劃》，指出在智能制造裝備領域將重點發展智能儀器儀表與控制系統、關鍵基礎零部件、高檔數控機床與基礎制造裝備、重大智能制造成套裝備等四大類產品。2012年4月，科技部《智能制造科技發展“十二五”專項規劃》，布局了基礎理論與技術研究、智能化裝備、制造過程智能化成套技術與裝備、智能制造基礎技術與部件、系統集成與重大示范應用等五項重點任務。從2011年到2014年連續四年，國家發展和改革委員會同財政部、工業和信息化部共同實施《智能制造裝備發展專項》，重點突破以自動控制系統、工業機器人、伺服和執行部件為代表的智能裝置，加大對智能制造的金融財稅政策支持力度。2015年3月，工業和信息化部啟動智能制造試點示范專項行動，并且部署了智能制造綜合標準化體系建設。2015年，“中國制造2025”成為國家戰略，提出以加快新一代信息技術與制造業融合為主線，以推動智能制造為主攻方向，重塑我國制造業的競爭優勢。隨著這一系列國家層面的戰略、規劃、政策的頒布和實施，我國智能制造發展的重點和方向逐漸清晰，支持智能制造發展的政策框架也基本完成。
發達地區率先推動智能制造發展。經過改革開放以來三十余年的高速發展，東部發達地區制造業要素供給發生巨大變化，勞動力、土地、資源、能源約束都相繼出現，已經進入必須依靠技術進步和產業變革實現發展的新階段，對發展具有要素集約效應的智能制造有迫切的要求。在這種情況下，發達地區地方政府在全國率先制定相關發展計劃，促進智能制造發展。例如，浙江省2012年開始部署“全面推進機器換人”，提出五年實施5000億元機器換人項目。廣東東莞自2014年起每年支出2億元財政資金扶持企業“機器換人”，目前大量的機器人已運用到生產線中。在國家和地方政策的扶持下，機器人制造商不斷涌現，江蘇、上海、廣東、河南洛陽等省市紛紛成立了工業機器人產業技術創新聯盟。2013年3月，中國機器人產業創新聯盟在北京成立，標志著我國機器人等智能制造產業躍升到一個新的發展階段。
國內領軍制造企業加快布局智能制造。2012年，海爾開始謀劃建設數字化互聯網工廠，探索智能制造的模式創新。目前，海爾已建成兩大支撐平臺――眾創匯用戶交互定制平臺和海達源模塊商資源平臺，四大互聯工廠――沈陽冰箱、鄭州空調、佛山洗衣機和青島熱水器，開啟定制化大規模生產模式，很好地契合了工業4.0的智能制造之路。用戶通過多種終端登陸交互平臺，實時跟蹤由定制內容、定制下單、訂單下線到訂單配送等10個關節性節點構成的生產全過程。從此，用戶不再是產品的被動接受者，而是產品的設計創造者。在生產制造的另一端，零部件供應商紛紛升級為模塊商，直接對接用戶需求，與用戶共同參與產品設計，提升產品增值空間。海爾互聯工廠顛覆了傳統家電業的制造模式，在全球范圍內實現行業引領。在汽車生產領域，奇瑞專門成立了機器人公司，并于2012年宣布將自己研發的200臺機器人投入應用，將在3年內打造初具規模的工業機器人產業化基地。在通訊設備領域，中興、華為都開啟了智能制造，中興位于西安的智能手機生產基地建設了25條全自動生產線，在多數環節實現全自動化生產。
我國智能制造發展面臨的主要瓶頸。我國工業化起步晚，技術積累相對落后，先進技術的產業化能力也與發達國家存在顯著差距，致使國產智能制造產品和系統的發展同時面臨技術和市場的瓶頸。
關鍵零部件受制于人，導致國產智能制造裝備價格倒掛，缺乏競爭力。以智能制造最核心的裝備――工業機器人為例，目前我國精密減速機、控制器、伺服系統以及高性能驅動器等機器人核心零部件大部分依賴進口，而這些零部件占到整體生產成本70%以上。其中，精密減速器75%的份額被日本壟斷，國內高價購買占到生產成本的45%，而在日本僅為25%，我國采購核心零部件的成本就已經高于國外同款機器人的整體售價，在高端機器人市場上根本無法與國外品牌競爭。絕大多數國內機械零部件企業都只能生產低端產品，不能夠滿足高端智能裝備產業發展的要求，而這些產業的升級遠比組裝裝配環節的制造業要困難得多，需要的時間也更漫長。短期內，我國智能制造裝備產業的發展仍然需要采購國外零部件，但必須降低進口部件采購成本，實現采購渠道的穩定和多元化。
軟件系統發展滯后造成智能化水平難以提高。相對于硬件方面的技術差距，軟件技術水平與發達國家的差距更顯著。長期以來，我國重硬件制造、輕軟件開發的思維十分普遍，智能制造裝備生產企業的軟件技術積累嚴重不足。近年來，雖然制造企業和軟件企業的系統集成能力有所增強，但鮮有企業和科研機構進行智能制造基礎軟件系統的開發，國產數控機床、機器人等高端產品還大量使用國外軟件系統，國內軟件企業的研發也主要針對消費產品市場。在跨國公司布局智能制造裝備模塊化生產和操作系統研發時，我國的智能制造裝備產業將面臨基礎操作系統缺失的風險。
跨國公司壟斷勢力擠壓國內企業發展空間。當前，全球智能制造產業的壟斷勢力已基本形成，對后發國家智能制造產業發展形成了掣肘作用。雖然我國成為全球最大的智能制造裝備的需求市場，但70%以上的市場份額被ABB、FANUC、YASKAWA等幾家國際巨頭所占據，高端市場的90%依賴進口，國內還沒有一家具有全球影響力的智能制造企業。近年來，隨著我國工業機器人等智能裝備市場的增長提速，跨國公司加快了在國內的戰略布局，以合資或獨資形式在我國經濟發達地區建設工廠，雖然對帶動我國智能制造產業的發展和技術進步起到一定的作用，但同時也進一步擠壓國內自主品牌企業的市場空間。
促進我國智能制造發展的對策建議。新科技革命為我國發展智能制造及相關產業帶來重大機遇，我國應把握“機會窗口期”，積極總結和借鑒國外先進經驗，以智能制造為突破口，推動我國產業技術升級，實現制造業競爭優勢由傳統要素優勢向技術優勢的轉型。
將基礎系統軟件的開發和標準的制定納入到頂層設計中。未來智能制造的發展將圍繞軟件系統展開，例如，德國智能工廠建設就基于信息物理系統，GE、西門子等都由傳統制造向服務化轉型，為用戶提供一整套的系統解決方案。作為互聯網企業的谷歌將研發目標瞄準機器人的操作系統和標準建設。我國之所以要從國外進口高端裝備和成套生產線，一個重要原因就是缺乏自主工藝數據庫和專家系統，這是我國發展智能制造產業的短板。因此，必須重視基礎軟件系統和標準的制定工作，形成自主的智能制造產業制高點，避免在硬件制造中再次受制于國外操作系統。
加強關鍵核心技術攻關，打造國產機器人自主品牌。我國的機器人產業起步較晚，由于發展階段、條件和目標不同，機器人產業很難也不能再走傳統“市場換技術”的老路。將來應大力推動核心關鍵技術的攻關項目，加強對技術研發成果的知識產權保護工作。同時，培育具有國際影響力的機器人骨干企業，發展一批創新力強的中小型企業，提升國產自主品牌的國際競爭力。
大力培養技能工人，注重利用全球人才資源。從美國的《重振美國制造業框架》到《先進制造業伙伴計劃》，再到《先進制造業國家戰略計劃》，都把提高勞動者素質作為重要的政策內容，通過對工人進行培訓提高其勞動技能，以適應先進技術發展的需要。我國也要大力發展滿足智能制造要求的職業技能教育和培訓，以不斷適應制造業變革所需要的技能要求，同時還要吸引全球制造業人才，尤其是高層次人才，利用全球人才資源發展中國智能制造。
完善落實相關配套政策，大力鼓勵技術創新。美日歐等發達國家的先進制造業都獲得了政府的大力扶持，財政資金也大量向研發創新傾斜。例如，日本在2006～2010年間為了攻克關鍵的服務機器人技術每年投入1000萬美元，美國聯邦政府當前對每個制造業創新研究資助7000萬美元至1.2億美元。為扶持智能制造產業的發展，我國也應從多個方面完善落實相關配套政策：加大財政和稅收方面的扶持力度，建立智能機器人研發風險準備金，激發制造業企業創新活力；加大對國產智能制造裝備的政府采購，給予這個幼稚產業一定的保護期；在部分地區、部分行業開展智能制造試點示范，探索新模式、新方法，并逐步推廣普及。
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智能制造研究分析范文5
[關鍵詞]MES系統、智能制造、助力
中圖分類號：F714 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）05-0136-02
1 傳統MES系統的定義與應用
MES系統是制造執行系統的簡稱，它是由美國的AMR公司在90年代初期的時候提出來的，目的是為了使MPR計劃的執行功能進行加強，把車間作業現場和MPR計劃進行現場的控制，利用執行系統把它們連接起來。這里面所說的現場控制主要指的是數據采集器、條形碼、PLC程序控制器、機械手以及各種各樣的檢測和計量的儀器。MES系統通過設置必要的接口，和廠商之間建立起合作關系?，F代的MES系統是一種管理系統，它是面向制造企業和執行層的生產信息化。它能夠給企業提供計劃排程管理、設備管理、采購和成本管理、對生產過程進行控制、對項目看板進行管理、對底層數據進行集成分析、對上層數據進行集成分解等等的管理模塊，目的是為企業打造出一個可靠、全面、可行并且扎實的制造協同管理的一個平臺。
MES的體系結構經歷過兩個發展歷程，即從T-MES向I-MES的發展歷程。傳統的MES（即T-MES）是在1960年在零星的車間級應用里面發展起來的。它又可以分為專用MES和集成MES兩大類。專用的MES是屬于一種自己就是一體的應用系統。它一般是對單一的生產問題來說的。這些問題包括制品的庫存過大、設備的利用率低以及a品的質量不能夠得到更好的保證，它能夠給這些問題去提供有限功能。比如質量設備、設備的維護、作業維度、物料管理，還可以適合于某一種特定的生產環境（如應用于MEMS車間和半導體的MES，應用于FMS系統的MES）。專用的MES具有投入少、實施快等等的優點，但是它的可集成性和通用性都比較差。集成MES系統的初衷是為了針對某些特定的行業（如裝配、半導體、食品和衛生、航空等等）特定的環境而進行設定的。目前整個的工業領域都得到了拓展。它在功能上面已經實現了與上層處理事務和下層控制系統進行實時的集成。MES集成化具有相當豐富的應用功能，還具有統一的邏輯數據庫和產品及工程的模型等優點。但是這類系統一般都會對特定的車間環境有著特殊的依賴，柔性相對來說也比較差，缺少廣泛的集成能力和通用性，很難伴隨著業務的過程發生變化而進行重新的配置。
可集成MES這個概念是AMR在發展和分析信息技術的方面和MES應用的前景之下提出來的，它是將消息機制、組件技術模塊化應用到MES系統的開發中，它是兩類傳統的MES系統的結合。在表現形式方面看，I-MES具有專業MES系統的特點，就是說可以實現上下兩層的集成。另外，I-MES還具有可擴展、可重構、客戶化和互操作等等的特性。能夠實現各個不同廠商之間的集成和原有系統方便的進行，目前的基于組件的I-MES是MES發展的主要的方面。綜合利用成熟的技術和理論，形成可以適應，可以集成，可以重構的MES的框架體系，為了進一步提高MES軟件能夠跨行業的使用、適應和協調能力進行強有力的支持?；诂F在已經具有的成果和基礎，發出符合我國流程工業和離散制造業特點及需求的MES軟件系統、構件庫和相關的工具。
2 智能制造的概念及體系架構
智能制造的定義是由人類專家和智能設備一起組成的人和機器一體化的一種智能系統，它主要在制造的過程中進行智能的活動，比如一系列了判斷、分析和決策等等。主要通過人與機器結合在一起共同做事，進而擴大延伸或者部分的去取代人類的專家從事制造中進行的腦力勞動。它更新了制造及其自動化的概念，并擴展到高度集成化、柔性化和智能化。
產品的智能化一般包括自適應工況、產品的個性化定制與服務、人機交換、自主決策；而裝備的智能化，是將很多歌專家的經驗和他們的專業知識進行融入感知、執行和決策的環節，給產品制造在線注入知識進化和學習的能力，比如來說在很多機械裝備里面實現各種動態信息的制造；車間的智能化，主要表現為一個車間到底要生產什么，車間的設備的運行狀態如何，質量如何的去管控，物料是否能做到及時的配送，是不是具有生產防范錯誤的系統，是不是有作業的指導，什么時候可以開始進行生產的統計，產品是不是能進行及時的發送和運輸等等都可以成功的實現全局的生產和管理控制；工廠的智能化，一般包括智能化生產的管理與控制。智能化的物流與倉儲、智能的生產線和加工中心，還有智能化生產的管理與控制；當然最重要還是要實現一個完整生產現場的智能化控制，舉例而言很多很多的企業都開始使用了自動化的倉庫，還有沒人引導的小車等等。實現了工廠智能化最應該重視的人與機器的互動。智能制造還體現在建立制造一體化知識庫與產品設計體系；以生產知識的再次利用和共享作為目標聚焦制造問題下的制約條件，從而進一步建立產品設計的體系；把那些長期研究目標的工廠和生產過程中的一些知識的共享作為目的，來建立出可以重構的生產與生產管理的體系；構造建立出柔性的設備，把研究庫的研究成果加以利用，從而開發探討出一種柔性人機一體化的新模式，進一步的去探討出大規模下的生產模式。
智能制造研究分析范文6
交流會上，來自博世中國、海爾、航天科工、浙江正泰太陽能、烽火通訊科技、武漢企業園區、青島生態園區以及英飛凌、德國弗勞恩霍夫研究院、德國機械制造研究會、德國標準化協會等中德雙方企業和專家代表進行了經驗分享交流。
英飛凌科技有限公司全球副總裁Olaf Herzog表示，在中德企業合作的過程中應該看到雙方的優勢所在，同時要從靈活性、速度性上進行綜合考慮，不止是要考慮當下，更要著眼于未來。
那么，如何做到著眼未來？“第一要建機制，建立兩國政府間以及企業與企業之間的長效合作機制。第二要搭平臺，搭建像中德智能制造企業家大會這樣的合作交流平臺。第三要明確重點領域方向。第四要創造良好的市場環境?！?工信部信息化和軟件服務業司副司長安筱鵬說到。
另外，海爾集團的代表說道：“工業4.0時代，已經超越了原先簡單的項目合作關系或者合同關系，朝著雙方深入的戰略平衡的方式去開展。所以說從集團角度來講，不僅僅是產品或者市場要做到全球化、國際化，同時從資源、合作領域、資源平臺整合方面也要做到全球化和國際化。”
目前，航天科工在互聯網技術和科技應用上，例如智能工廠建設、智能產品互聯等諸多領域都處于國際領先水平。而在與德國企業的合作過程中也深刻感受到必須立足于中國的實際情況，做到開放互聯、資源共享，航天科工的代表說到。
談到立足于中國發展實際，烽火通訊科技的代表也深有感觸。他表示，在智能制造的大形勢下，需要解決兩個問題：一個是要立足現在，提升整體競爭能力；另一個就是要落實創新機制，依托創新實現產業和技術變革。同時，他還從技術標準化、全球物流解決方案以及定制化三個角度分析了中國企業在全球化發展形勢下的優勢和不足。
與中國企業的視角略有不同的是，來自德國的弗勞恩霍夫研究院和德國機械制造研究會的代表從戰略發展、文化認同、人才培養以及注重中小企業發展幾個方面講述了一些看法。
弗勞恩霍夫研究院的代表表示，弗勞恩霍夫很早就已經進入了中國市場，并且和很多的中國企業有過合作。在合作的過程中，他們感覺在戰略的發展路徑以及文化包容方面，中德雙方還是會產生分歧，這就需要雙方更進一步的增加了解和信任。
另外，“工業4.0”時期，對人才的需求日趨強烈，要解決這個問題，就需要建立自身的培養體系。弗勞恩霍夫在歐洲正在啟動在職持續教育，同時在中國也引進了這樣一個培訓體系項目，來為企業、為社會做“工業4.0”以及“工業4.0”物流培訓再教育。
另外，德國機械制造研究會的代表談到，“工業4.0”時代，一定要注重中小型企業發展，德國的中小型企業之所以能夠支撐德國的工業發展，恰恰在于中小型企業充滿活力。同時，他認為，在《中國制造2025》和“工業4.0”戰略下，中國和德國互有優勢和缺陷。中國有速度和靈活性，德國有質量和創新，而中德雙方的合作尤其在“工業4.0”方面的合作是工業互補。
