智能制造應當包含智能制造技術和智能制造系統(tǒng)，智能：智能制造標準化參考模型；智能制造的本質是實現(xiàn)貫穿企業(yè)設備層、控制層、管理層；系統(tǒng)架構：系統(tǒng)架構自下向上分為五層，其中：（1）設備層：包括傳感器、儀器儀表、條碼、射頻識別；（2）控制層：包括可編程邏輯控制器(PLC)、數(shù)據(jù)采集；（3）管理層：由控制車間、工廠進行生產(chǎn)的系統(tǒng)所構成。

工業(yè)4.0智能工廠整體框架

智能制造應當包含智能制造技術和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫，具有自學習功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。

智能制造標準化參考模型

智能制造的本質是實現(xiàn)貫穿企業(yè)設備層、控制層、管理層等不同層面的縱向集成，跨企業(yè)價值網(wǎng)絡的橫向集成，以及從產(chǎn)品全生命周期的端到端集成，標準化是確保實現(xiàn)全方位集成的關鍵途徑。結合智能制造技術架構和產(chǎn)業(yè)結構，從系統(tǒng)架構、價值鏈和產(chǎn)品生命周期等三個維度構建了智能制造標準化參考模型，有助于認識和理解智能制造標準的對象、邊界、各部分的層級關系和內在聯(lián)系。

系統(tǒng)架構

系統(tǒng)架構自下向上分為五層，其中：

（1）設備層：包括傳感器、儀器儀表、條碼、射頻識別、數(shù)控機床、機器人等感知和執(zhí)行單元等;

（2）控制層：包括可編程邏輯控制器(PLC)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)、車間集中控制系統(tǒng)(SFC)、工業(yè)無線控制系統(tǒng)(WIA)等;

（3）管理層：由控制車間/工廠進行生產(chǎn)的系統(tǒng)所構成，主要包括制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，及產(chǎn)品生命周期管理軟件(PLM) 等;

（4）企業(yè)層：由企業(yè)的生產(chǎn)計劃、采購管理、銷售管理、人員管理、財務管理等信息化系統(tǒng)所構成，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的整體管控，主要包括企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)、供應鏈管理(SCM)系統(tǒng)和客戶關系管理(CRM)系統(tǒng)等;

（5）網(wǎng)絡層：由產(chǎn)業(yè)鏈上不同企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)共享信息實現(xiàn)協(xié)同研發(fā)、配套生產(chǎn)、物流配送、制造服務等。

價值鏈

價值鏈包括五層，其中：

（1）制造資源代表現(xiàn)實世界的物理實體，例如文件、圖紙、設備、車間、工廠等，人員也可視為制造資源的一個組成部分。

（2）系統(tǒng)集成代表通過二維碼、射頻識別、軟件、網(wǎng)絡等信息技術集成原材料、零部件、能源、設備等各種制造資源。由小到大實現(xiàn)從智能裝備/產(chǎn)品到智能生產(chǎn)單元、智能生產(chǎn)線、數(shù)字化車間、智能工廠，乃至智能制造系統(tǒng)的集成。

（3）互聯(lián)互通是指采用局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)、專線等通信技術,實現(xiàn)制造資源間的連接及制造資源與企業(yè)管理系統(tǒng)間的連接。

（4）信息融合是指在系統(tǒng)集成和互聯(lián)互通的基礎上，利用云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術，在保障信息安全的前提下，實現(xiàn)企業(yè)內部、企業(yè)間乃至更大范圍的信息協(xié)同共享。

（5）新興業(yè)態(tài)包括個性化定制、網(wǎng)絡協(xié)同開發(fā)、工業(yè)云服務、電子商務等服務型制造模式。

產(chǎn)品生命周期

產(chǎn)品生命周期包括了設計、生產(chǎn)、物流、銷售和服務等5個環(huán)節(jié)。在智能制造的大趨勢下，企業(yè)從主要提供產(chǎn)品向提供產(chǎn)品和服務轉變，價值鏈得以延伸。

智能制造標準體系框架

依據(jù)智能制造標準化參考模型和重點技術領域，構建智能制造標準體系框架，包括“00 總體”、“01智能裝備/產(chǎn)品”、“02工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)”、“03智能工廠/數(shù)字化車間”、“04工業(yè)云和大數(shù)據(jù)”、“05服務型制造”和“06 行業(yè)應用”等7個部分。

其中，總體標準包括基礎、安全、管理、評價和可靠性等五大類，位于智能制造標準體系框架的最底層，其研制的基礎共性標準支撐著標準體系框架上層虛線框內關鍵技術標準的各個領域;智能裝備/產(chǎn)品標準位于智能制造標準體系框架的關鍵技術標準(虛線框內)的最底層，與智能制造實際生產(chǎn)聯(lián)系最為緊密;在智能裝備/產(chǎn)品標準之上是智能工廠/數(shù)字化車間標準，是對智能制造軟裝備和硬裝備的綜合集成，該標準領域在智能制造標準體系框架中起著承上啟下的作用;工業(yè)云和大數(shù)據(jù)標準領域位于智能工廠標準領域之上，集成了智能裝備/產(chǎn)品領域和智能工廠/數(shù)字化車間領域的核心數(shù)據(jù)，并與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)標準領域相結合，支撐生產(chǎn)型制造向服務型制造轉型;服務型制造標準領域位于關鍵技術標準(虛線框內)的最頂層，對智能制造的新模式、新業(yè)態(tài)進行標準研究；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)標準領域位于智能制造標準體系框架的關鍵技術標準(虛線框內)的最右側，打通物理世界和信息世界，貫穿關鍵技術標準的4個領域。行業(yè)應用標準位于智能制造標準體系框架的頂層，面向行業(yè)具體需求，對總體標準和關鍵技術標準進行細化和落地，用于指導各行業(yè)推進智能制造。

智能制造標準體系

在對智能制造重點標準化領域進行深入研究分析的基礎上，提出了智能制造標準體系。 智能制造重點技術領域智能裝備/產(chǎn)品，指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備/產(chǎn)品，是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合。智能裝備/產(chǎn)品能夠實現(xiàn)對自身狀態(tài)、環(huán)境的自感知，具有故障診斷功能;具有網(wǎng)絡通信功能;具有自適應能力，能夠根據(jù)感知的信息調整自身的運行模式，使裝備/產(chǎn)品處于最優(yōu)狀態(tài);能夠提供運行數(shù)據(jù)或用戶使用的習慣數(shù)據(jù)，支撐數(shù)據(jù)分析與挖掘，實現(xiàn)創(chuàng)新性應用。

智能工廠/數(shù)字化車間

（1）以智能工廠為方向的流程制造

在智能工廠中，工廠總體設計、工程設計、工藝流程及布局均已建立了較完善的系統(tǒng)模型，并進行了模擬仿真、設計，相關的數(shù)據(jù)進入企業(yè)核心數(shù)據(jù)庫;配置了符合設計要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和先進控制系統(tǒng);建立了實時數(shù)據(jù)庫平臺，并與過程控制、生產(chǎn)管理系統(tǒng)實現(xiàn)互通集成，工廠生產(chǎn)實現(xiàn)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息共享及優(yōu)化管理;建立了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，并與企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)(ERP)集成，實現(xiàn)生產(chǎn)模型化分析決策，過程的量化管理，成本和質量的動態(tài)跟蹤;建立了企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)(ERP)，在供應鏈管理中實現(xiàn)了原材料和產(chǎn)成品配送的管理與優(yōu)化。

（2）以數(shù)字化車間為方向的離散制造

在數(shù)字化車間中，車間/工廠總體設計、工藝流程及布局均已建立數(shù)字化模型，并進行模擬仿真，實現(xiàn)規(guī)劃、生產(chǎn)、運營全流程數(shù)字化管理;采用三維計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、設計和工藝路線仿真、可靠性評價等先進技術;產(chǎn)品信息能夠貫穿于設計、制造、質量、物流等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理(PLM);建立了生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)，能充分采集生產(chǎn)現(xiàn)場信息，并與車間制造執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和分析;建立了制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，實現(xiàn)全過程閉環(huán)管理，并與企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)(ERP)集成;建立了車間級的工業(yè)通信網(wǎng)絡。利用云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術，在保障信息安全的前提下，實現(xiàn)經(jīng)營、管理和決策的智能優(yōu)化。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是開放、全球化的網(wǎng)絡，是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級計算、分析、感知技術以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合的結果。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術創(chuàng)新成果充分應用在各工業(yè)領域，從而達到提高生產(chǎn)力和工作效率、降低成本、減少資源使用的目標。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是涵蓋了從生產(chǎn)到服務、從設備層到網(wǎng)絡層、從制造資源到信息融合的多領域、多層級、多維度的融合體。

工業(yè)云/大數(shù)據(jù)

（1）工業(yè)云

工業(yè)云是在“制造即服務”理念的基礎上，借鑒了云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展起來的新概念。工業(yè)云的核心是支持制造業(yè)在廣泛的網(wǎng)絡資源環(huán)境下，為產(chǎn)品提供高附加值、低成本和全球化制造的服務。

（2）大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)是工業(yè)領域完成相關信息化(包括企業(yè)內部的數(shù)據(jù)采集和集成，產(chǎn)業(yè)鏈橫向的數(shù)據(jù)采集和集成，以及客戶/用戶和互聯(lián)網(wǎng)上的大量外部數(shù)據(jù))所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)的基礎上，經(jīng)過深入分析和挖掘，為制造企業(yè)提供看待價值網(wǎng)絡的全新視角，從而為制造業(yè)創(chuàng)造更大價值。

服務型制造

服務型制造的含義是指為了實現(xiàn)制造價值鏈中各利益相關者的價值增值，通過產(chǎn)品和服務的融合、客戶全程參與、企業(yè)相互提供生產(chǎn)性服務和服務性生產(chǎn)，實現(xiàn)分散化制造資源的整合和各自核心競爭力的高度協(xié)同，達到高效創(chuàng)新的一種制造模式。服務型制造業(yè)企業(yè)提供發(fā)展個性化定制服務、全生命周期管理、網(wǎng)絡精準營銷和在線支持服務等業(yè)務；提供系統(tǒng)集成總承包服務，提供整體解決方案;提供面向行業(yè)的社會化、專業(yè)化服務;具有企業(yè)財務公司、金融租賃公司等金融機構形式;發(fā)展大型制造設備、生產(chǎn)線等融資租賃服務。

2015年5月，國務院正式發(fā)布《中國制造2025》，意在通過三個十年跨入制造強國陣列。此舉雖與德國工業(yè)4.0異曲同工，但現(xiàn)實國情懸殊很大。工業(yè)4.0以德國強大工業(yè)基礎為依托，強調智能工廠和智能生產(chǎn)，其實質是實現(xiàn)信息化和自動化技術的高度集成。中國雖然成為世界最大的制造基地，但產(chǎn)業(yè)基礎與德國完全不一樣，所以對中國制造業(yè)轉型升級來說，工業(yè)4.0可以學習，但難以參照，“中國制造2025”必須要有符合國情的參照樣本。

智能工廠是中國制造2025的金鑰匙

為什么要實現(xiàn)智能制造？“中國制造2025”已上升為國家戰(zhàn)略高度，未來10年，隨著“中國制造2025”強國戰(zhàn)略規(guī)劃的實施，中國的制造業(yè)將發(fā)生根本性變化。中國制造業(yè)企業(yè)朝著以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息通信技術和信息集成平臺為基本架構，以智能研發(fā)、智能制造、智能管理和智能服務為核心目標的智能工廠建設方向發(fā)展。推進以智能制造為核心的智能工廠建設，既是全球制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是實現(xiàn)“中國制造2025”發(fā)展目標的主攻方向，是中國邁進世界強國大門的金鑰匙。