一、智能制造产业与技术背景

    制造技术的发展趋势很明确，首先是个性化，产品全生命周期(设计、制造、运作等)需满足客户个性化需求。其次是定制化，从产能设计到制造，需要柔性化的生产线支撑，实现多品种产品生产的动态配置资源，最后是绿色化，企业应考虑如何提高能源利用效率，实现工业生产“绿色环保”。所以从制造的趋势来看，以后的需求是多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应、节能减排环境友好等。

    智能制造的核心定义是什么?以前认为企业规模越大越好，但现在我们认为大企业不一定好，比如手机行业，以前的巨无霸诺基亚被小企业所击败。那么这些小企业的核心竞争力是什么?第一是效率，电子类产品的产品更换周期非常快，这个时候就看谁能够抓住机遇，充分利用能源和资源，满足客户的需求。第二是开发，从概念设计到方案到制造出来，能够快速的把产品送到客户手上，有更短的创新周期，产品有创新不行，还要把它制造出来，而且是低成本的制造，所以需要柔性化的制造方式，我们希望制造一批产品和制造一个产品的成本是一样的。制造业的核心从以前的以规模为主变成现在的效率为王，快鱼吃慢鱼。

    目前，全世界都对制造业高度重视，美国90年代的时候制造业是一个夕阳行业，所以对制造业不是很重视，大力发展的是新兴产业，比如芯片、软件、计算机等。奥巴总统上台以后发现，尤其是2008年金融危机以后，如果只发展新兴产业，没有制造业支撑，整个国家的创新能力会消退，对经济、就业也有很大的影响。所以他最近提出“再工业化”的口号，希望通过再工业化夺回制造业第一的地位，美国是市场经济，国家对市场的投入非常少。现在推出国家制造业创新技术联盟计划，每年投10亿美金做这件事情。农业方面，因为能源对制造业的影响非常大，现在美国在油气方面有新的进步，制造成本比中国更低。德国最近提出工业4.0的计划，目标是保持德国在世界工业中的领先地位，主要有两点，第一是创新，第二是提高出口量。中国要从大国变成强国，是一个很大的挑战，也是一个机遇。现在中国劳动力紧缺，并且中国产品质量低，所以中国的产品要提高质量是很关键的，还有节能立法的问题。

    举例说明，富士康是全球最大的电子制造企业，富士康以前在台湾，后来迁到深圳，又从深圳往北方、西部迁移，去年迁到贵阳、河南、武汉。最近发现中国的成本也很高，所以下一步可能会迁到东南亚国家。这种企业对成本的敏感度非常强，中国制造业劳工成本的上升趋势是不可逆的。

    中国以前处在微笑曲线的最低端，消耗的资源很大，附加值低，现在中国要往微笑曲线的两端发展，就是提高附加值，向服务和设计转移，所以产业要升级。同时劳动力成本上升已经不可避免，并且在世界节能减排会上各国对我国政府施加的压力很大，以后排放要作为政府对企业的硬性指标，就是企业不但要生产产品，而且要保证以低消耗的方式生产产品。而且以后资源的消耗排放，可能会作为一种资源进行交易，比如说这个企业的消耗比较低，可以把配额卖给其他企业。中国制造业的机遇是发展先进制造技术，实现产业的升级。

    面对制造技术的发展，美国提出了第三次浪潮的概念，德国提的是工业4.0，第一次浪潮是机械技术生产的出现，从手工时代过度到大规模的生产时代，主要的载体是烟斗、机器和工厂，主要在英国、欧洲大陆发生。第二次工业革命是在上世纪50年代发生的，就是IT技术的时代，美国走在全世界的最前面，现在的芯片、软件、相应的IT技术，基本上都由美国公司主导。第三次浪潮，美国希望利用它的信息技术与制造技术的相结合，从而夺回工业第一的地位，所以提出了“工业互联网”的概念，实际上这个概念和德国的工业4.0概念是一致的，就是把大数据和机器结合起来，把制造业的经验、知识变成数字化。

    德国提出了工业4.0的概念，德国工业的1.0是工业革命，蒸汽动力取代了动力；第二次工业革命是电机发明和电能使用，使长距离的分配和大规模生产成为可能；第三次工业革命使用的是RT技术，德国人做的是PRC、数控，所以德国人在自动化方面非常强。在自动化的基础上，德国人把信息技术和自动化技术结合，实现智能化，因此第一次工业革命是机械化时代，第二次工业革命是电气化时代，第三次工业革命是数字化时代，第四次工业革命是智能化时代。

二、智能制造基本内涵与关键技术

    到底什么是智能制造?我们认为智能制造是先进制造技术与信息技术的深度融合，是我国传统产业转型升级和战略性新兴产业发展的共同使能技术。智能制造是制造科学的研究前沿，革新传统制造的科学基础、技术体系与应用模式，使制造技术从“经验试凑”转向“科学计算”从而实现基于科学的制造。数字化和智能化是新一代产业变革的切入点和核心。

    目前我国比较重要的行业，比如航天航空航海；国家支柱产业，比如汽车制造、电子制造，目前主要存在三个问题，第一“造不出”，第二“造不好”，第三“造不及”。解决了这三个问题最后才能实现快速产品开发、高效开发。智能制造的概念是一个系统概念，从装备到车间，到整个系统都涉及到概念与体系。这里面涉及到智能设备、智能系统和智能检测，最后要实现信息、数据在这个系统里面采集、分析、优化。智能制造和大数据应该是紧密相关的，做PLM的人都知道，如果没有数据就没有经验知识，物联网时代使大数据的采集非常方便。

    智能制造包括几个方面，第一是产品，中国制造业要升级，首先是产品升级，要做一些高附加值的产品，或者说我们做的产品价钱很低，制造成本非常高，那肯定是没有办法持续的。第二是全产品生命周期、全价值链的考虑。第三，能够适应不同行业工况的变化，可以灵活决策。德国工业4.0也好，智能化以后，实际上是信息化和工业化的融合，就是CPS的概念。

    智能制造的技术路线，通过软件和网络进行产品开发、产和服务沟通，在设计和制造商，机器与产品实时进行信息和指令交互，进行全过程的虚拟仿真。设备和工艺要能支持智能制造，所以自主控制和优化。

    智能制造不是可以一蹴而就的，要分阶段实施。首先是数字化，数字化没有做好就想做智能化是比较困难的。第二网络化，利用自组织网络，动态配置资源，实现研究、设计、生产和销售各种资源重组。第三智能化，这里面存在发展周期的问题。

    智能制造有三个集成，第一个是产品集成，从客户需求到产品开发到产品生产、产品服务，整个过程的数据每个产品都是唯一的，是可以检测的。第二制造过程集成，从设计、生产、物流、营销，怎么利用全行业的资源组织生产。第三个是制造体系集成，从单个装备到生产线，然后到整个制造车间，全面实现PCM、MES、ERP集成。

    智能制造的发展方向，第一产品智能化，产品的提升是制造业的根本，产品智能化可以分为几个阶段，比如说汽车，汽车以前是一个机械产品，现在汽车变成了电子产品，因为汽车里面的传感器价值已经超过了机械，以后会变成智能产品。现在比较简单，是人机交互，语言可以识别你的身份，进一步发展可以咨询工况，最高阶段是无人驾驶。不只是在汽车行业如此，像家电、飞机、航空都是这样的发展过程。

    智能制造发展方向的装备智能化，以后智能装备特点可能是将专家的知识和经验融合感知、决策、执行等制造中，赋予产品制造在线学习和知识进化能力，这样会使产品越用越好用，实现自学自律制造。在车间智能化，这里面需要对装备、生产线、物流，包括整个生态体系做全面的监控，这样生产一件产品和一批产品质量是一样的，所以这是一个柔性化生产。还有供应链智能化，现在很多大企业都是做总装的，供应链、零部件依托其他的供应商，以前的物流是纯物流，零部件到厂里储备好了才能开始组装。现在先进的企业是拉的，需要多少供应商提供多少，是零库存。

    再看一下制造模式的改变，现在制造企业的形态，从第一次工业革命以后发生了很大的变化，从生产线的组织然后到工厂，再向公司转变，又向网络转变。网络改变了沟通方式，现在很多人都用手机沟通。网络也改变了交易模式，马云的阿里巴巴在美国上市，成为全球第一大企业，以前的工厂模式是不可能实现的，所以网络改变了交易模式。再看网络改变生产的模式，现在生产是全自动生产方式，我们认为这个生产模式是有可能的，以后资源的配置可能需要通过网络招标组织，利用全球最好的资源做制造。现在资源的分配相对不均衡，未来的企业会有两种企业，一种是极小型一种是极大型，极小型企业做一些概念创新，可以在家里工作，几个人就可以把这个概念设计制造出来，制造出来以后通过3D打印把它制造出来。制造的概念有很多，最核心的是人工智能技术、集成技术和数字制造技术。

    人是很智能的，人的大脑对应的是决策和学习，人的四肢相当于电机，人的感官就相当于传感器。这里面包含数字化制造的核心技术，还有机器人技术，现在机器人非常热，以后每个制造车间里面有大量的机器人工作。我们最近得出一个数据，2012年中国工业机器人销量为达到8万台，已经成为世界第一了。另外还有智能传感，要想把数据采集基础就必须和物联网、传感器结合。

三、智能机器人技术及应用

    机器人是一个综合概念。机器人在工业的应用比较早，我国最早是喷涂机器人，漆对人体有伤害。第一条生产线在十堰东风，之后做焊接工作，现在机器人用的最多的还是焊接车间，需要速度很快。现在最新的发展是机械加工，用机器人打磨，前段时间上海有一个企业发生粉尘爆炸，用机器人可以避免这个问题，因为人工打磨对人体伤害很大，而且效率很低，机器人打磨可以提高效率和精度。现在中国的产品想要出口到国外就必须是机器人打磨，他们认为工人打磨是非人道的。

四、基于RFID的智能工厂技术

    RFID是非劫持式的自动知识技术，可读可写，而且可以批量进行。RFID技术有很多功能，第一可识别，第二可定位，第三可感知，第四可联网。RFID技术应用在各个方面，比如车间、物流等等。RFID在智能制造中有很多应用，可以提升产品智能化形象，提高产品设计、生产、销售、售后、维修全程的质量和服务水平，实现产品全生命周期。

    在数字化车间中，RFID也有几方面的应用，包括辅具管控、智能维护和混流制造。混流就是希望生产线上的每一个产品都不一样。我们在上海通用五菱、美的家用空调产线上都有采用到RFID技术。在物流方面，RFID的使用面也非常广泛，物流以前是被动的，RFID可以由被动向主动感知。