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[摘 要]智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。
[关键词]智能制造；特征；价值；信息；对接；
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0024-02
1 智能制造的特征
智能制造和传统的制造相比，智能制造系统具有以下特征：
1.1 自律能力
機器的自律能力简单通俗的说就是让机器变得更加聪明，机器拥有一定的判断能力和独立性，这里所说的判断能力并不仅仅是机器根据固定的算法去做出相应反应的，而是机器能识别更加复杂的情况，综合多种情况做出正确决策。机器能够做到这些，必须依靠先进的传感技术、图形图像识别技术，并且要有海量的数据和知识库作为支撑，机器把自己能够抓取到的环境信息综合起来，从知识库中调用所有相关知识，短时间内经过计算和判别，做出相应决策。
1.2 人机一体化
目前的机器只能根据简单的命令，进行机械重复的运转。智能制造是要让机器看起来更像一个人，这里所指的像一个人，并不是说非要做成人的形状，而是机器有接收并处理复杂信息的能力。机器拥有了接收和处理复杂问题的能力就算是人机一体化了吗？远远不够，那只是智能制造所要实现的第一步罢了。机器有了处理复杂情况的能力之后，怎么和人类实现信息的交互，换句话说，机器如何和人类交流，这是更进一步的问题，更高的智能化。机器到了这个层次，就已经达到相当智能的水平，但是做到这一步之后，机器仍然不能摆脱人类，或者说人类不能摆脱机器。卓别林大师的摩登时代里存在的悲剧就依然存在。如果想要避免人类被绑在机器上，一天到晚不停工作的困境，那么就需要更高一个级别的智能化，那就是让机器和机器之间实现沟通交流。这个从理论上不太能说的明白，举个例子，未来的某一天，某一台机器如果闲着的话，它就会主动的去告诉负责看管物料的机器，它正在闲置，负责物料管理的机器就会运送给这台机器物料，这台机器生产完了会把产品交付给负责运输的机器，负责运输的机器会把成品装车入库。整个生产的过程自动化完成，根本不需要人的参与。
1.3 虚拟现实技术
这是实现虚拟制造的支持技术，也是实现高水平人机一体化的关键技术之一。我们通常所理解的虚拟现实技术，就是把现实世界模拟出来，这只是虚拟现实技术要实现的最初阶段。虚拟现实技术除了要模拟出一个现实世界之外，还要利用各种传感技术和通讯技术，与现实世界完成交互，在这个交互的过程中，虚拟的现实还要能够完成对历史的追溯和对未来的预测。也就是说一个产品我还没有生产出来，但我就已经能通过虚拟现实技术看到它并真真切切的感受。
1.4 学习能力与自我维护能力
世界上再厉害的软件工程师也不可能完全的写出事情的各种可能性，并针对每种可能性让机器做出判断，所以，想要实现智能化，就必须要突破软件工程师对机器的限制。机器自身要学会学习，机器的知识库里可以压根就没有它需要用到的某一种技能，但有一天它遇到了，它就能根据情况，学会这种技能。比如前一阶段名声大噪的阿尔法狗，在它的知识库中是存在各种棋谱的，但是在与对手对弈的过程中，如果出现了知识库中不存在的情况，它会犹豫甚至走错一步棋，但这样的错误犯了一次之后，就会反过来丰富它的知识库，再遇到相同问题，它就能调阅知识库进行应对处理。
自我维护能力是指机器有修复自己的能力，每个机器都有成千上万个零件构成，而一个零件的缺失或损坏可能就导致整个机器不能用，而在未来，机器停止运转所带来的损失将是巨大的，所以，在未来，智能化的机器要求能够判断自身的健康情况，机器能够预测自己的某个零件将会出现问题，并且能够自我修复这些问题。
2 智能制造的价值
目前，我国制造业的规模已跃居世界第一，拥有世界上最为完整的工业体系，成为全球价值链的重要参与者。然而，总體来看，中国制造大而不强的特征明显，自主创新能力相对较弱，资源消耗大，低端产能过剩，高端供给明显不足，产业整体仍处于全球制造业链条的中低端。在当前国内发展动能转换和国际竞争加剧的形势下，发展智能制造，是实现工业强国战略目标的重要途径。
那么，如何抓住新工业革命带来的战略机遇，以智能制造为突破口，引领中国制造向全球价值链高端攀升，将是一个至关重要的问题。
3 车间信息化建设的现状及问题
3.1 基础设备老化
传统车间的生产设备许多都是两千年初的，甚至还存在九十年代的设备，这样的设备大多数都不具备与信息系统集成的能力，只能单独分散的工作，单独的设备无法进入信息系统的网络，最终就会出现信息孤岛。
3.2 缺乏统一的平台
传统车间目前多多少少有了一些信息化系统，但是这些系统都是独立存在的，各个分散独立的系统，其产生的数据同样只能存在于各个系统之上，结果就是数据分散独立、数据格式众多，进一步就导致了数据交互的困难，数据和数据之间不能够实时通讯，数据的关联性不够紧密，从而无法发挥沉积多年的数据的巨大价值，也无法形成以数据为基础的知识库的积累和知识经验的传承。
3.3 机械设备众多，管理困难
传统车间一般都有大量的设备，而对于这些设备，却缺乏有效的管理方式，设备什么时间应该计量，什么时间应该维修，有几台设备是闲着的，能不能更加合理的安排生产任务，把车间设备利用到极致，生产任务下达后如何实现最有效率的排产等等，这些关于设备管理和应用的难题一直困扰着传统车间。要想实现智能制造，实现自动化生产，首先要把车间大量的设备管起来、用起来。 3.4 物料管理混乱
传统车间对于生产原材料的管理也存在众多问题，物料的存放地点没有统一的管理，出现很多物料找不到的现象，着急用的时候找不到物料，等不用的时候才发现物料堆在某个角落已经过期了，造成了资源的极大浪费。
另外，物料管理还有一个致命的漏洞，很多车间的物料被车间工人以各种手段据为己有，偷藏偷卖。
3.5 车间工人考核难度大
传统车间对车间工人的管理几乎完全依靠人去管理，这样就存在两个致命的问题，一个是信息失真，另一个是容易形成贪腐。
所谓的信息失真是说管理者一个人管理多个人的时候，管理者无法全方位的了解工人的工作状态，谁多做了，谁少做了，管理者无法直接判别，只能通过下级报上来的数据来判断，而下级上报时，数据往往都是经过处理的，人是有利己的天性的。上报的级数越多，信息失真的程度越严重。
所谓容易形成贪腐，这是人治的一大弊端，既然多干少干是领导说了算，加薪罚钱也是领导说了算，升职降职还是领导说了算，那还努力干活干嘛，直接把领导关系做好不就行了。
传统车间在人员、机器设备、物料、生产方法的管理上存在很多不合理的地方，不仅影响的生产效率，还挫伤了生产积极性，阻碍了工业创新。
4 传统车间与智能制造的对接
智能制造，是一个生态系统，甚至要对整个车间全系统全流程的进行颠覆，所以，想要搭上这列快车，就必须对以往进行改变，这种改变势必是困难的、痛苦的、阻碍重重的。
智能制造与车间的结合，我们不妨称之为智能车间。那么，传统车间如何与智能制造接轨才能形成智能车间呢。
4.1 基础体系
通过智能设备、大数据、物联网等先进技术的应用，构建出互联工厂的系统架构。实现数据采集、数据集成可视、数据分析和优化的全流程数据链集成和互联。
4.2 数字化平台
构建全流程，全生命周期的大规模定制能力。传统企业的信息化平台，是孤立的搭建垂直系统，从车间内部视角，研究如何提高效率。智能车间的数字化平台侧重从用户视角和用户体验出发，研究如何让用户、第三方资源更好的参与到大规模定制中。所以，该层数字化平台的本质是资源可以与客户零距离交互的能力，以支撑车间环境的重塑。
4.3 安全问题
车间管理系统软件属于企业的核心管理应用，具有较高的安全性，因此，在设计中应从软件、硬件和数据多个方面来保障整个车间管理的安全运行。系统基于角色、细粒度的权限控制，不仅能够对功能模块、菜单、子菜单的访问权限进行控制，而且可以控制每个页面中的功能按钮；不仅可控制用户的功能权限，对不同用户可访问的数据也可以控制权限。系统软件主要面向企业员工服务，其服务器应放在内部網上，因此，与防火墙、入侵检测等有关的安全事宜由网络及安全基础设施负责。在此，仅考虑服务自身利益的安全性。操作系统及应用软件应安装最新的补丁程序，尤其是与安全有关的补丁程序；在全部服务器上必须安装企业统一选配的防病毒软件。系统软件主要面向企业员工服务，数据主要在内部网上传输，使用简单起见，不必采用SSL加密传输，普通HTTP访问即可。关于用户身份认证，与邮件系统和企业信息门户完全一致。由网络安全的机制提供用户身份的认证，保证用户名和密码本身的安全性。只有当访问用户通过Proxy安全认证后，才能登陆本软件系统。至于用户能够访问的数据，与应用系统的权限设置相关，由应用系统的权限管理负责。同时建立严格的日志管理，以备分析用户使用行为。
4.4 信息系统的可扩展性
可扩展性强调的是整个系统是否能随着企业的发展而不断扩展，对于数字化车间管理系统，如果业务发展或用户量增加，可扩展性通过以下两方面保证：1.网络负载均衡：站点规模可以通过负载均衡扩展，从而提高对外服务的吞吐量，实现站点处理能力的扩展；2.集群：站点规模也可以通过集群服務的活动/活动模式（Active/Active），从而提高数据的吞吐量，实现站点处理能力的扩展。组件负载均衡：将业务处理组件剥离出来，安装到一台或多台组件服务器上，实现站点处理能力的扩展。
4.5 各大信息系统之间的集成和数据交互
在车间各个信息系统之间建立接口，能够让各系统之家可以互相通讯，数据之间完成交互。
4.6 虚拟世界与现实世界的结合
通过智能制造，让车间的现实世界可虚拟化，虚拟后的车间又能在现实世界展示出来，现实世界的人对虚拟的车间下发指令或做出修改，现实的车间也可以随之更改。两个世界，同一片蓝天。
5 总结
智能制造是历史潮流，是不可违背的，也无法违背的，无论是快是慢，它总会向前发展。当然，智能制造是一个长期的过程，不可能一蹴而就，甚至有专家推论说，本世纪人类都未必能完成工业的完全智能化，智能制造是下个世纪才能完全实现的事情，人类需要一百年来走完智能制造的漫长道路。所以说，在传统车间接轨智能制造的过程中，肯定有痛苦的改变，不断的试错。所以，传统车间在向智能车间转变的过程中，要能耐得住性子，扎得稳步子，勇于探索，大胆尝试。
[关键词]智能制造；特征；价值；信息；对接；
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0024-02
1 智能制造的特征
智能制造和传统的制造相比，智能制造系统具有以下特征：
1.1 自律能力
機器的自律能力简单通俗的说就是让机器变得更加聪明，机器拥有一定的判断能力和独立性，这里所说的判断能力并不仅仅是机器根据固定的算法去做出相应反应的，而是机器能识别更加复杂的情况，综合多种情况做出正确决策。机器能够做到这些，必须依靠先进的传感技术、图形图像识别技术，并且要有海量的数据和知识库作为支撑，机器把自己能够抓取到的环境信息综合起来，从知识库中调用所有相关知识，短时间内经过计算和判别，做出相应决策。
1.2 人机一体化
目前的机器只能根据简单的命令，进行机械重复的运转。智能制造是要让机器看起来更像一个人，这里所指的像一个人，并不是说非要做成人的形状，而是机器有接收并处理复杂信息的能力。机器拥有了接收和处理复杂问题的能力就算是人机一体化了吗？远远不够，那只是智能制造所要实现的第一步罢了。机器有了处理复杂情况的能力之后，怎么和人类实现信息的交互，换句话说，机器如何和人类交流，这是更进一步的问题，更高的智能化。机器到了这个层次，就已经达到相当智能的水平，但是做到这一步之后，机器仍然不能摆脱人类，或者说人类不能摆脱机器。卓别林大师的摩登时代里存在的悲剧就依然存在。如果想要避免人类被绑在机器上，一天到晚不停工作的困境，那么就需要更高一个级别的智能化，那就是让机器和机器之间实现沟通交流。这个从理论上不太能说的明白，举个例子，未来的某一天，某一台机器如果闲着的话，它就会主动的去告诉负责看管物料的机器，它正在闲置，负责物料管理的机器就会运送给这台机器物料，这台机器生产完了会把产品交付给负责运输的机器，负责运输的机器会把成品装车入库。整个生产的过程自动化完成，根本不需要人的参与。
1.3 虚拟现实技术
这是实现虚拟制造的支持技术，也是实现高水平人机一体化的关键技术之一。我们通常所理解的虚拟现实技术，就是把现实世界模拟出来，这只是虚拟现实技术要实现的最初阶段。虚拟现实技术除了要模拟出一个现实世界之外，还要利用各种传感技术和通讯技术，与现实世界完成交互，在这个交互的过程中，虚拟的现实还要能够完成对历史的追溯和对未来的预测。也就是说一个产品我还没有生产出来，但我就已经能通过虚拟现实技术看到它并真真切切的感受。
1.4 学习能力与自我维护能力
世界上再厉害的软件工程师也不可能完全的写出事情的各种可能性，并针对每种可能性让机器做出判断，所以，想要实现智能化，就必须要突破软件工程师对机器的限制。机器自身要学会学习，机器的知识库里可以压根就没有它需要用到的某一种技能，但有一天它遇到了，它就能根据情况，学会这种技能。比如前一阶段名声大噪的阿尔法狗，在它的知识库中是存在各种棋谱的，但是在与对手对弈的过程中，如果出现了知识库中不存在的情况，它会犹豫甚至走错一步棋，但这样的错误犯了一次之后，就会反过来丰富它的知识库，再遇到相同问题，它就能调阅知识库进行应对处理。
自我维护能力是指机器有修复自己的能力，每个机器都有成千上万个零件构成，而一个零件的缺失或损坏可能就导致整个机器不能用，而在未来，机器停止运转所带来的损失将是巨大的，所以，在未来，智能化的机器要求能够判断自身的健康情况，机器能够预测自己的某个零件将会出现问题，并且能够自我修复这些问题。
2 智能制造的价值
目前，我国制造业的规模已跃居世界第一，拥有世界上最为完整的工业体系，成为全球价值链的重要参与者。然而，总體来看，中国制造大而不强的特征明显，自主创新能力相对较弱，资源消耗大，低端产能过剩，高端供给明显不足，产业整体仍处于全球制造业链条的中低端。在当前国内发展动能转换和国际竞争加剧的形势下，发展智能制造，是实现工业强国战略目标的重要途径。
那么，如何抓住新工业革命带来的战略机遇，以智能制造为突破口，引领中国制造向全球价值链高端攀升，将是一个至关重要的问题。
3 车间信息化建设的现状及问题
3.1 基础设备老化
传统车间的生产设备许多都是两千年初的，甚至还存在九十年代的设备，这样的设备大多数都不具备与信息系统集成的能力，只能单独分散的工作，单独的设备无法进入信息系统的网络，最终就会出现信息孤岛。
3.2 缺乏统一的平台
传统车间目前多多少少有了一些信息化系统，但是这些系统都是独立存在的，各个分散独立的系统，其产生的数据同样只能存在于各个系统之上，结果就是数据分散独立、数据格式众多，进一步就导致了数据交互的困难，数据和数据之间不能够实时通讯，数据的关联性不够紧密，从而无法发挥沉积多年的数据的巨大价值，也无法形成以数据为基础的知识库的积累和知识经验的传承。
3.3 机械设备众多，管理困难
传统车间一般都有大量的设备，而对于这些设备，却缺乏有效的管理方式，设备什么时间应该计量，什么时间应该维修，有几台设备是闲着的，能不能更加合理的安排生产任务，把车间设备利用到极致，生产任务下达后如何实现最有效率的排产等等，这些关于设备管理和应用的难题一直困扰着传统车间。要想实现智能制造，实现自动化生产，首先要把车间大量的设备管起来、用起来。 3.4 物料管理混乱
传统车间对于生产原材料的管理也存在众多问题，物料的存放地点没有统一的管理，出现很多物料找不到的现象，着急用的时候找不到物料，等不用的时候才发现物料堆在某个角落已经过期了，造成了资源的极大浪费。
另外，物料管理还有一个致命的漏洞，很多车间的物料被车间工人以各种手段据为己有，偷藏偷卖。
3.5 车间工人考核难度大
传统车间对车间工人的管理几乎完全依靠人去管理，这样就存在两个致命的问题，一个是信息失真，另一个是容易形成贪腐。
所谓的信息失真是说管理者一个人管理多个人的时候，管理者无法全方位的了解工人的工作状态，谁多做了，谁少做了，管理者无法直接判别，只能通过下级报上来的数据来判断，而下级上报时，数据往往都是经过处理的，人是有利己的天性的。上报的级数越多，信息失真的程度越严重。
所谓容易形成贪腐，这是人治的一大弊端，既然多干少干是领导说了算，加薪罚钱也是领导说了算，升职降职还是领导说了算，那还努力干活干嘛，直接把领导关系做好不就行了。
传统车间在人员、机器设备、物料、生产方法的管理上存在很多不合理的地方，不仅影响的生产效率，还挫伤了生产积极性，阻碍了工业创新。
4 传统车间与智能制造的对接
智能制造，是一个生态系统，甚至要对整个车间全系统全流程的进行颠覆，所以，想要搭上这列快车，就必须对以往进行改变，这种改变势必是困难的、痛苦的、阻碍重重的。
智能制造与车间的结合，我们不妨称之为智能车间。那么，传统车间如何与智能制造接轨才能形成智能车间呢。
4.1 基础体系
通过智能设备、大数据、物联网等先进技术的应用，构建出互联工厂的系统架构。实现数据采集、数据集成可视、数据分析和优化的全流程数据链集成和互联。
4.2 数字化平台
构建全流程，全生命周期的大规模定制能力。传统企业的信息化平台，是孤立的搭建垂直系统，从车间内部视角，研究如何提高效率。智能车间的数字化平台侧重从用户视角和用户体验出发，研究如何让用户、第三方资源更好的参与到大规模定制中。所以，该层数字化平台的本质是资源可以与客户零距离交互的能力，以支撑车间环境的重塑。
4.3 安全问题
车间管理系统软件属于企业的核心管理应用，具有较高的安全性，因此，在设计中应从软件、硬件和数据多个方面来保障整个车间管理的安全运行。系统基于角色、细粒度的权限控制，不仅能够对功能模块、菜单、子菜单的访问权限进行控制，而且可以控制每个页面中的功能按钮；不仅可控制用户的功能权限，对不同用户可访问的数据也可以控制权限。系统软件主要面向企业员工服务，其服务器应放在内部網上，因此，与防火墙、入侵检测等有关的安全事宜由网络及安全基础设施负责。在此，仅考虑服务自身利益的安全性。操作系统及应用软件应安装最新的补丁程序，尤其是与安全有关的补丁程序；在全部服务器上必须安装企业统一选配的防病毒软件。系统软件主要面向企业员工服务，数据主要在内部网上传输，使用简单起见，不必采用SSL加密传输，普通HTTP访问即可。关于用户身份认证，与邮件系统和企业信息门户完全一致。由网络安全的机制提供用户身份的认证，保证用户名和密码本身的安全性。只有当访问用户通过Proxy安全认证后，才能登陆本软件系统。至于用户能够访问的数据，与应用系统的权限设置相关，由应用系统的权限管理负责。同时建立严格的日志管理，以备分析用户使用行为。
4.4 信息系统的可扩展性
可扩展性强调的是整个系统是否能随着企业的发展而不断扩展，对于数字化车间管理系统，如果业务发展或用户量增加，可扩展性通过以下两方面保证：1.网络负载均衡：站点规模可以通过负载均衡扩展，从而提高对外服务的吞吐量，实现站点处理能力的扩展；2.集群：站点规模也可以通过集群服務的活动/活动模式（Active/Active），从而提高数据的吞吐量，实现站点处理能力的扩展。组件负载均衡：将业务处理组件剥离出来，安装到一台或多台组件服务器上，实现站点处理能力的扩展。
4.5 各大信息系统之间的集成和数据交互
在车间各个信息系统之间建立接口，能够让各系统之家可以互相通讯，数据之间完成交互。
4.6 虚拟世界与现实世界的结合
通过智能制造，让车间的现实世界可虚拟化，虚拟后的车间又能在现实世界展示出来，现实世界的人对虚拟的车间下发指令或做出修改，现实的车间也可以随之更改。两个世界，同一片蓝天。
5 总结
智能制造是历史潮流，是不可违背的，也无法违背的，无论是快是慢，它总会向前发展。当然，智能制造是一个长期的过程，不可能一蹴而就，甚至有专家推论说，本世纪人类都未必能完成工业的完全智能化，智能制造是下个世纪才能完全实现的事情，人类需要一百年来走完智能制造的漫长道路。所以说，在传统车间接轨智能制造的过程中，肯定有痛苦的改变，不断的试错。所以，传统车间在向智能车间转变的过程中，要能耐得住性子，扎得稳步子，勇于探索，大胆尝试。