智能制造系统         是由智能机器和人类专家组成的人机集成智能系统。在制造过程中，它可以模拟人类专家的智能活动，通过计算机以高度灵活和集成性差的方式进行分析、推理、判断、构思和决策，从而取代或者延伸制造环境中人的部分脑力劳动。  

    同时，收集、记忆、完善、共享、整合和发展人类专家的智能。       特点    :     自我组织能力自我学习和自我维护能力在整个制造环境中得到智能继承。    

    智能制造系统架构      

    智能制造系统构架通过生命期、系统等级和自动化功能    3     个层面搭建进行，主要处理智能工厂标准系统架构和框架结构的三维建模探讨。如图已知       1       如图。    

    图    1     智能制造系统架构  

     1     、生命周期  

    生命周期是一系列相互关联的价值创造活动，包括设计、生产、物流、销售和服务。生命周期中的活动是相互关联、相互影响的。生命周期构成因行业而异。  

     2     、系统层级  

    系统等级由下而上共五层，各自为机器设备层、操纵层、生产车间层、企业层和协作层。智能工厂的系统等级体现武器装备的智能化系统和互联网协议（    iP     ）化，以及网路的扁平化发展趋势。       其中       包括：  

    （    1     ） 设备层级包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器、机械和装置等，是企业进行生产活动的物质技术基础；  

    （    2     ） 控制层级包括可编程逻辑控制器（       PLC       ）、数据采集与监视控制系统（       SCADA       ）、分布式控制系统（       DCS       ）和现场总线控制系统（       FCS       ）等；  

    （    3     ） 车间层级实现面向工厂       /       车间的生产管理，包括制造执行系统（       MES       ）等；  

    （    4     ） 企业层级实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划系统（       ERP       ）、产品生命周期管理（       PLM       ）、供应链管理系统（       SCM       ）和客户关系管理系统（       CRM       ）等；  

    （    5     ） 协同层级由产业链上不同企业通过互联网络共享信息实现协同研发、智能生产、精准物流和智能服务等。  

     3     、智能功能  

    智能功能包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态等五层。  

    （    1     ） 资源要素包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体，也包括电力、燃气等能源。此外，人员也可视为资源的一个组成部分。  

    （    2     ） 系统集成是指通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统的集成。  

    （    3     ） 互联互通是指通过有线、无线等通信技术，实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。  

    （    4     ） 信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享。  

    （    5     ） 新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。  

     4     、示例解析  

    智能制造系统构架通过    3     个层面展现了智能制造的全貌。为更好的解析和理解系统架构图，以可编程逻辑控制器（       plc       ）、工业机器人和工业互联网为例，从点、线、面三个方面诠释智能制造重点领域在系统架构中所处的位置及其相关标准。  

    （    1     ）可编程逻辑控制器（       PLC         ）    

    图    2 PLC     在智能制造系统架构中的位置  

     PLC     位于智能制造系统架构生命周期的生产环节、系统层级的控制层级，以及智能功能的系统集成，如图       2       所示。已发布的       PLC       标准主要包括：  

     GB/T 15969.1     可编程序控制器 第       1       部分：通用信息应用和实现导则  

     IEC/TR 61131-9     可编程序控制器 第       9       部分：小型传感器和执行器的单量数字通信接口（       SDCI       ）  

    （    2     ）   工业机器人      

    图    3     工业机器人在智能制造系统架构中的位置  

    工业机器人位于智能制造系统架构生命周期的生产环节、系统层级的设备层级和控制层级，以及智能功能的资源要素，如图    3     所示。已发布的工业机器人标准主要包括：  

     GB/T 19399-2003     工业机器人 编程和操作图形用户接口  

     GB/Z 20869-2007     工业机器人 用于机器人的中间代码正在制定的工业机器人标准主要包括：  

     20120878-T-604     机器人仿真开发环境接口  

     20112051-T-604     开放式机器人控制器通讯接口规范  

    （３）工业互联网    

    图    4     工业互联网在智能制造系统架构中的位置  

    工业互联网     位于智能制造系统架构生命周期的所有环节、系统层级的设备、控制、工厂、企业和协同五个层级，以及智能功能的互联互通。已发布的工业互联网标准主要包括：  

     GB/T 20171-2006     用于工业测量与控制系统的       EPA       系统结构与通信规范  

     GB/T 26790.1-2011     工业无线网络       WIA       规范 第       1       部分：用于过程自动化的       WIA       系统结构与通信规范  

     GB/T 25105-2014     工业通信网络 现场总线规范 类型       10:PROFINET IO       规范  

     GB/T 19760-2008 CC-Link     控制与通信网络规范  

     GB/T 31230-2014     工业以太网现场总线       EtherCAT  

     GB/T 19582-2008     基于       Modbus       协议的工业自动化网络规范  

     GB/Z 26157-2010     测量和控制数字数据通信 工业控制系统用现场总线 类型       2       ：       ControlNet       和       EtherNet/IP       规范  

     GB/T 29910-2013     工业通信网络 现场总线规范 类型       20       ：       HART       规范       GB/T 27960-2011       以太网       POWERLINK       通信行规规范  

    智能制造系统的特点    

    一个智能制造系统兼具哪些的特点才堪称智能制造？最少有五点：人机集成一体化，虚拟现实技术，兼具自组织和超融性的能力，兼具自学能力和自身系统维护能力，有严格自律的能力。下面我们来进行解析，什么是严格自律能力？  

    一个机器，一个机器设备要能够严格自律，首先它一定要能够认知，认知和理解环境信息和本身信息，并进行分析和分辨来归划本身的形为和能力。兼具严格自律能力的机器设备称之为自动化机器，自动化机器在一定程度上表現出自觉性、参与性、个性时尚，甚至彼此之间能够统筹协调、运作、竟争，要有严格自律的能力，能够认知环境的变化，能够跟着环境的变化自己提出战略来调整统一行动。要保证这一些，一定要有强大的支持度和記憶支持的建模为基础，它才可能兼具严格自律能力。    

    智能制造系统不善良是一个人工智能技术系统，只是人机对战集成化的智能控制系统，它不仅有发散性思维、思维能力，而且兼具设计灵感。它能够单独地担负起分析、分辨、战略的任務。人机对战集成化的智能控制系统，在自动化机器的协助下能够更好的       发挥       出人的潜力，使人机之间表现出一种平等共事、互相理解、互相协作的关系。因此，在智能制造系统当中，高素质、高智能的人将发挥更好的作用。机器智能和人的智能能真正的集成在一起，相互配合、相得益彰，永远是人机一体化的。  

    最近一段时间以来，我国浙江、江苏、广东都提出了机器换人，由于劳动力紧张，招工困难，劳动力成本上升，他们提出了机器换人。政府拿出大量资金来补贴企业，如果你实施机器换人，政府补贴    30%     。这样做之后发现，引进一些装备机器人来之后会操作了，他要的人的素质完全变了。原来是普通劳动者，农民工经过训练就可以做了，机器人来之后，人反而不适应了。具有编程的人要让机器人为你服务，要维护机器人，人跟不上了。所以我们在装备不断改进的同时，其实工作环境、工作条件对人的要求也都发生了变化。  

    虚拟现实，实现虚拟现实技术也是实现高水平的人机一体化的关键技术之一，虚拟现实技术是以计算机为基础，融合信号处理、动画技术、智能推理、预测、反真多媒体技术为一体，借助多种音像和传感器，虚拟展示现实生活当中各种过程、部件，因而能够模拟制造过程和未来的产品。从感官和视觉上给人获得完全如真实的感受，它的特点是可以按照人的意志、意念来变化，这种人机结合的新一代的智能界面是智能制造的显著特征。  

    我们搞自动化工厂，物流自动化也可以利用虚拟现实的技术，我给你设计一条生产线，这个生产线未来是什么样的，机器是怎么样的动作？我可以通过我的设计，通过虚拟现实给你展示出来，机器还没出来，但我可以给你提供未来整个生产线是什么样的，机器装备是怎么样的动作，物流是如何搬运的活动都可以让你事先看到。我们面对虚拟现实来讨论这个方案，你认为哪个地方还不合适需要改进？  

    自组织和超融性，在智能制造系统当中，各组成单元能够根据任务的需要自行的组成一种结构，它的容性不仅表现在运行方式，而且表现在结构形式上，所以称这种融性叫超融性。就好像一群人类专家组成的群体，它具有一种生物的特征。根据环境的变化，它可以有自组织的能力。  

    学习能力和自我恢复能力。智能制造系统里能够在实践当中不断充实知识库，具有自学习能力。在运行当中能进行故障诊断，并对故障进行排除，自行恢复能力。这种特征是       智能制造系统       能够自我优化，适应各种复杂的环境。作为智能制造，应具有这样的特征。    

    智能制造系统基本要素      

    智能制造系统架构通过生命周期、系统层级和智能功能三个维度构建完成，主要解决智能制造标准体系结构和框架的建模研究。  

    生命周期是由设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集合。  

    系统层级包括设备层、控制层、车间层、企业层和协同层，共五层。智能制造的系统层级体现了装备的智能化和互联网协议（    IP     ）化，以及网络的扁平化趋势。  

    智能功能包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态五层。  

    （    1     ）资源要素包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体，也包括电力、燃气等能源。此外，人员也可视为资源的一个组成部分。  

    （    2     ）系统集成是指通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂乃至智能制造系统的集成。  

    （    3     ）互联互通是指通过有线、无线等通信技术，实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。  

    （    4     ）信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享。  

    （    5     ）新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。