智能制造技术发展(一)
智能制造技术的国内外现状
智能制造技术的国内外现状
智能制造技术无疑是世界制造业未来发展的重要方向之一，所谓智能制造技术，是指在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。作为智能制造的重要工具之一，自动化技术的发展程度无疑决定着智能制造发展的成败。
全球智能制造发展趋势：
1．以3D打印为代表的“数字化”制造技术崭露头角。
2．智能制造技术创新及应用贯穿制造业全过程。
3．世界范围内智能制造国家战略空前高涨。
国外智能制造技术发展现状
世界主要工业化发达国家提早布局。自20世纪80年代末智能制造提出以来，世界各国都对智能制造系统进行了各种研究，首先是对智能制造技术的研究，然后为了满足经济全球化和社会产品需求的变化，智能制造技术集成应用的环境——智能制造系统被提出。日本于1989年提出智能制造系统，且于1994年启动了先进制造国际合作研究项目，其中包括公司集成和全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等。美国于1992年执行新技术政策，大力支持包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术在内的关键重大技术。欧盟于1994年启动新的研发项目，选择了39项核心技术，其中信息技术、分子生物学和先进制造技术中均突出了智能制造技术的地位。近来，各国除了对智能制造基础技术进行研究外，更多的是进行国际间的合作研究。 世界主要工业化发达国家将智能制造作为重振制造业战略的重要抓手。融危机以来，在寻求危机解决方案的过程中，美、德、日等国政府和相关专业人士纷纷提出通过发展智能制造来重振制造业。2001年6月，美国正式启动包括工业机器人在内的“先进制造伙伴计划”；2012年2月，又出台“先进制造业国家战略计划”，提出通过加强研究和试验税收减免、扩大和优化政府投资、建设“智能”制造技术平台以加快智能制造的技术创新；2012年设立美国制造业创新网络，并先后设立增才制造创新研究院和数字化制造与设计创新研究院。德国通过政
府、弗劳恩霍夫研究所和各州政府合作投资于数控机床、制造和工程自动化行业应用制造研究。日本提出通过加快发展协同式机器人、无人化工厂提升制造业的国际竞争力。德国于2013年正式实施以智能制造为主体的“工业4.0”战略，巩固其制造业领先地位。
工业化发达国家发展智能制造的系列举措
国内智能制造技术的发展现状与存在的问题
1.发展现状
一是取得了一批基础研究成果和智能制造技术。我国对智能制造的研究开始于20世纪80年代末。在最初的研究中在智能制造技术方面取得了一些成果，而进入21世纪以来的十年当中智能制造在我国迅速发展，在许多重点项目方面取得成果，智能制造相关产业也初具规模。我国已取得了一批相关的基础研究成果和长期制约我国产业发展的智能制造技术，如机器人技术、感知技术、工业通信网络技术、控制技术、可靠性技术、机械制造工艺技术、数控技术与数字化制造、
复杂制造系统、智能信息处理技术等；攻克了一批长期严重依赖并影响我国产业安全的核心高端装备，如盾构机、自动化控制系统、高端加工中心等。建设了一批相关的国家重点实验室、国家工程技术研究中心、国家级企业技术中心等研发基地，培养了一大批长期从事相关技术研究开发工作的高技术人才。
二是智能制造装备产业体系初步形成。随着信息技术与先进制造技术的高速发展，我国智能制造装备的发展深度和广度日益提升，以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成，一批具有自主知识产权的智能制造装备实现突破，2012年工业自动化控制系统和仪器仪表、数控机床、工业机器人及其系统等部分智能制造装备产业领域销售收入超过4000亿元。
三是国家对智能制造的扶持力度不断加大。近年来，我国对智能制造的发展也越来越重视，越来越多的研究项目成立，研究资金也大幅增长。我国发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》和《智能制造科技发展“十二五”专项规划》，并设立《智能制造装备发展专项》，加快智能制造装备的创新发展和产业化，推动制造业转型升级。
2.存在的问题
近年来，我国智能制造技术及其产业化发展迅速，并取得了较为显著的成效。然而，制约我国智能制造快速发展的突出矛盾和问题依然存在，主要表现在以下四个方面：
一是智能制造基础理论和技术体系建设滞后。智能制造的发展侧重技术追踪和技术引进，而基础研究能力相对不足，对引进技术的消化吸收力度不够，原始创新匮乏。控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱，技术体系不够完整。先进技术重点前沿领域发展滞后，在先进材料、堆积制造等方面差距还在不断扩大。
二是智能制造中长期发展战略缺失。金融危机以来，工业化发达国家纷纷将包括智能制造在内的先进制造业发展上升为国家战略。尽管我国也一直重视智能制造的发展，及时发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》和《智能制造科技发展“十二五”专项规划》，但智能制造的总体发展战略依然尚待明确，技术路线图还不清晰，国家层面对智能制造发展的协调和管理尚待完善。
三是高端制造装备对外依存度较高。目前我国智能装备难以满足制造业发展
的需求，我国90%的工业机器人、80%的集成电路芯片制造装备、40%的大型石化装备、70%的汽车制造关键设备、核电等重大工程的自动化成套控制系统及先进集约化农业装备严重依赖进口。船舶电子产品本土化率还不到10%。关键技术自给率低，主要体现在缺乏先进的传感器等基础部件，精密测量技术、智能控制技术、智能化嵌入式软件等先进技术对外依赖度高。
四是关键智能制造技术及核心基础部件主要依赖进口。构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术和关键零部件主要依赖进口，如新型传感器等感知和在线分析技术、典型控制系统与工业网络技术、高性能液压件与气动原件、高速精密轴承、大功率变频技术、特种执行机构等。许多重要装备和制造过程尚未掌握系统设计与核心制造技术，如精密工作母机设计制造基础技术、百万吨乙烯等大型石化的设计技术和工艺包等均未现国产化。几乎所有高端装备的核心控制技术严重依赖进口。
五是重硬件轻软件的现象突出。智能制造技术是以信息技术、自动化技术与先进制造技术全面结合为基础的。而我国制造业的“两化”融合程度相对较低，低端CAD软件和企业管理软件得到很好的普及，但是应用于各类复杂产品设计和企业管理的智能化高端软件产品缺失，在计算机辅助设计、资源计划软件、电子商务等关键技术领域与发达国家差距依然较大。关键核心技术依然严重依赖国外；企业所需要的工业软件，90%以上依赖进口；我国出口的数控机床，其核心部件的数控系统也依赖进口。
智能制造技术发展(二)
【智能制造】我国智能制造技术的发展现状以及存在的问题
【智能制造】我国智能制造技术的发展现状以及存在的问题
关键词：智能制造
导语：未来智能制造技术创新及应用将会贯穿制造业全过程，世界范围内智能制造国家战略将空前高涨，这对我国来说，无疑是一项挑战也是巨大的动力。
图示：我国智能制造技术的发展现状以及存在的问题
21世纪以来，世界经济发展迅速，人们开始走向智能化的时代，互联网技术、人机交互技术以及各种各样的智能设备充斥着我们的日常生活，这不仅使我们的生活越来越有效率，也对制造企业做出了很大贡献。
纵观当今社会，智能制造技术无疑是世界制造业未来发展的重要方向之一。所谓智能制造技术，是指在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。接下来，我们谈谈我国的智能制造技术发展现状以及存在的一些问题。
一．我国智能制造技术的发展现状【智能制造技术发展】【智能制造技术发展】
我国对智能制造的研究开始于20世纪80年代末。在最初的研究中在智能制造技术方面取得了一些成果，而进入21世纪以来的十年当中智能制造在我国迅速发展，在许多重点项目方面取得成果，智能制造相关产业也初具规模。我国已取得了一批相关的基础研究成果和长期制约我国产业发展的智能制造技术，如机器人技术、感知技术、工业通信网络技术、控制技术、可靠性技术、机械制造工艺技术、数控技术与数字化制造复杂制造系统、智能信息处理技术等；攻克了一批长期严重依赖并影响我国产业安全的核心高端装备，如盾构机、自动化控制系统、高端加工中心等。建设了
一批相关的国家重点实验室、国家工程技术研究中心、国家级企业技术中心等研发基地，培养了一【智能制造技术发展】
大批长期从事相关技术研究开发工作的高技术人才。
随着信息技术与先进制造技术的高速发展，我国智能制造装备的发展深度和广度日益提升，以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系已经初步形成，一批具有自主知识产权的智能制造装备也实现了突破。
二．我国智能制造技术存在的问题
近年来，我国智能制造技术及其产业化发展迅速，并取得了较为显著的成效。然而，制约我国智能制造快速发展的突出矛盾和问题依然存在，主要表现在以下四个方面。
1. 智能制造基础理论和技术体系建设滞后。
智能制造的发展侧重技术追踪和技术引进，而基础研究能力相对不足，对引进技术的消化吸收力度不够，原始创新匮乏。控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱，技术体系不够完整。先进技术重点前沿领域发展滞后，在先进材料、堆积制造等方面差距还在不断扩大。
2. 智能制造中长期发展战略缺失。
金融危机以来，工业化发达国家纷纷将包括智能制造在内的先进制造业发展上升为国家战略。尽管我国也一直重视智能制造的发展，及时发布了《智能制造装备产业“十二五”发展规划》和《智能制造科技发展“十二五”专项规划》，但智能制造的总体发展战略依然尚待明确，技术路线图还不清晰，国家层面对智能制造发展的协调和管理尚待完善。
3. 高端制造装备对外依存度较高。
目前我国智能装备难以满足制造业发展的需求，我国90%的工业机器人、80%的集成电路芯片制造装备、40%的大型石化装备、70%的汽车制造关键设备、核电等重大工程的自动化成套控制系统及先进集约化农业装备严重依赖进口。船舶电子产品本土化率还不到10%。关键技术自给率低，主要体现在缺乏先进的传感器等基础部件，精密测量技术、智能控制技术、智能化嵌入式软件等先进技术对外依赖度高。
4. 关键智能制造技术及核心基础部件主要依赖进口。
构成智能制造装备或实现制造过程智能化的重要基础技术和关键零部件主要依赖进口，如新型传感器等感知和在线分析技术、典型控制系统与工业网络技术、高性能液压件与气动原件、高速精密轴承、大功率变频技术、特种执行机构等。许多重要装备和制造过程尚未掌握系统设计与核心制造技术，如精密工作母机设计制造基础技术、百万吨乙烯等大型石化的设计技术和工艺包等均未现国产化。几乎所有高端装备的核心控制技术严重依赖进口。
综上所述，我国的智能制造技术还存在着一些问题，需要我们去挖掘更有效的方法来解决，我们更应该着重于思路的创新性，与国际化接轨。目前，世界各国都对智能制造系统进行了各种研究，
未来智能制造技术也会不断地发展。目前，以3D打印为代表的“数字化”制造技术已经崭露头角，未来智能制造技术创新及应用也会贯穿制造业全过程，世界范围内智能制造国家战略将会空前高涨，这对我国来说，无疑是一项挑战也是巨大的动力。
智能制造技术发展(三)
智能制造技术的发展(论文)
智能制造技术的发展
(共10页)
姓名：陈加定
学号：SF1105006
南京航空航天大学
2011/12/23
智能制造技术的发展
摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标, 人工智能与 I M T、 I M S的关系, I M S 和C I M S, 智能制造的物质基础及理论基础, 智能制造系统的特征及框架结构, 并简要介绍了智能加工中心 IMC, 智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。
关键词：智能制造，智能制造技术，IMS，IMC，IMT。
一、 智能制造技术提出的背景
制造业是国民经济的基础工业, 是决定国家发展水平的最基本因素之一。 从机械制造业发展的历程来看, 经历了由手工制作、泰勒化制造、高度自动化、 柔性自动化和集成化制造、 并行规划设计制造等阶段。就制造自动化而言, 大体上每十年上一个台阶: 50～60年代是单机数控, 70 年代以后则是CNC机床及由它们组成的自动化岛，80年代出现了世界性的柔性自动化热潮。与此同时, 出现了计算机集成制造, 但与实用化相距甚远。随着计算机的问世与发展, 机械制造大体沿两条路线发展: 一是传统制造技术的发展, 二是借助计算机和自动化科学的制造技术与系统的发展。80年代以来, 传统制造技术得到了不同程度的发展，但存在着很多问题。先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计人员和管理人员提出了新的挑战, 传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题, 这就促使我们借助现代的工具和方法, 利用各学科最新研究成果, 通过集成传统制造技术、 计算机技术与科学以及人工智能等技术, 发展一种新型的制造技术与系统, 这便是智能制造技术 ( Intelligent Manufacturing Technology, IMT) 与智能制造系统( Intelligent M anufacturing System，IMS)。
90 年代以后, 世界各国竞相大力发展 I M T 和I M S 的深层次原因有：
(1)集成化离不开智能；(2)机器智能化比较灵活；(3)智能化的经济效益较高；
(4)白领化使得有丰富经验的机械工人和技术人员日益缺少，产品制造技术越来越复杂, 促使使用人工智能和知识工程技术来解决现代化的加工问题；(5)工厂生产率的提高更多地取决于生产管理和生产自动化。总之，以计算机信息技术为基础的高新技术得到迅猛发展，为传统的制造业提供了新的发展机遇。计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合，形成了先进制造技术概念。近年来由发达国家倡导的面向21世纪的“智能制造系统”、“信息高速公路”等国际研究计划，无疑是该背景下的产物，也是国际间进行高科技研究开发的具体表现和积极占领 21 世纪高科技制高点的象征。
二. 主要研究内容和目标
智能制造技术在国际上尚无公认的定义。目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节, 以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此, 智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化, 它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标, 强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力; ②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前, I M T 和 I M S 的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(AIM )发展到今天的I M S, 研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等技术型环节的自动化，发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力，包括制造智能处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理信息系统、多级竞争式控制网络、 全球通讯与操作网等。
由日本提出IMS国际合作研究计划对IMS的解释可以看出, IMS的研究包括智能活动、智能机器以及两者的有机融合技术，其中智能活动是问题的核心。在 I M S 研究的众多基础技术中, 制造智能处理技术是最为关键和迫切需要研究的问题之一, 因为它负责各环节的制造智能的集成和生成智能机器的智能活动。
国际IMS计划的基本观点如下: ①I M S 是21世纪的制造系统, 必须开发与之相适应的制造技术; ②应对这些技术进行组织化和系统化; ③加强技术的标准化; ④考虑人的因素; ⑤保护环境。 该计划由已有生产技术的体系化和标准化、 21 世纪生产技术的研究与开发两大部分构成。
1992 年4 月在日本召开的第一次国际技术委员会, 确定了4 个主题: ①技术课题; ②选择原则;③评价程序; ④执行准则。由国际 I M S 中心成员提出的首批10 项研究课题：①企业集成; ②全球制造; ③系统单元技术; ④清洁制造技术; ⑤人与组织研究; ⑥先进的材料加工技术; ⑦全球并行工程(评估和实施) ; ⑧自主模块的系统设备与分布控制; ⑨快速产品开发; b k知识系统化(设计与制造)。美国国家科学基金会(N SF)已连续数年重点资助了与智能制造有关的研究项目, 这些项目覆盖了智能制造的绝大部分技术领域, 包括制造过程中的智能决策、基于多施主(multi-agent)的智能协作求解、智能并行设计、物流传输的智能自动化、智能加工系统和智能机器等。
日本提出的智能制造系统国际合作计划, 以高新计算机为后盾、深受其 “真空世界”计算机研究计划的影响。其主要研究内容如下: ①强调部分代替人的智能活动, 实现部分人的技能; ②使用智能计算机技术来集成设计制造过程, 使之一体化, 以虚拟现实技术实现虚拟制造, 以多媒体的人机接口技
术、虚拟现实技术, 实现职业教育; ③强调全球制造网络的生产制造技术, 通过卫星、Internet和数字电话网络实现全球制造; ④强调智能化与自律化的智能加工系统以及智能化CNC、 智能机器人的研究。⑤重视分布式人工智能技术的应用, 强调自律协作代替集中递阶控制。
IMT与IMS的研究与开发对于提高产品质量、 生产效率和降低成本, 提高国家制造业响应市场变化的能力和速度, 以及提高国家的经济实力和国民的生活水准, 均具有重大的意义。其研究目标是要实现将市场适应性、经济性、人的重要性、适应自然和社会环境的能力、开放性和兼容能力等融合在一起的生产系统: ①使整个制造过程实现智能化, 并具有自组织能力; ②IMS是一个集成许多工厂和多种机器设备的混合系统; ③具备满足各种社会需求的柔性; ④能充分发挥人的作用; ⑤易于操作; ⑥总效率高; ⑦能避免重复投资等。 人工智能的目的是为了用技术系统来突破人的自然智力的局限性，达到对人脑的部分代替、延伸和加强的目的，使那些单靠人的天然智能无法进行或带有危险性的工作得以完成，从而使人类的智慧能集中到那些更富于创造性的工作中去。人是制造智能的重要来源，在制造业走向智能化过程中起着决定性作用。目前在整体智能水平上，与人工系统相比，人的智力仍然是遥遥领先的。人工智能模拟的蓝本主要是人类的智能，但人类的智能是随时间不断变化的，而这种变化又是无止境的，只有人与机器有机高度结合，才能实现制造过程的真正智能化。智能制造被称为新世纪的制造技术，目前之所以还不能实现，是由于要受到目前科学技术、人以及经济等诸多方面的制约。智能与思维智能，就是在各种环境和目的的条件下正确制定决策和实现目的的能力。在这里，给定的环境和目的是问题的约束条件，制定正确的决策是智能的中心环节，而有
智能制造技术发展(四)
智能制造:中国2025
20世纪80年代末，信息技术尚未对人类生产生活造成巨大影响之时，智能制造的概念就已经在欧美日等发达国家被提出。2008年由美国次贷危机引发的世界性金融危机使得欧美许多发达国家的经济都在不同程度上受到了重创。随着资源环境压力加大、劳动成本上升等制造业制约因素的增强，智能制造市场近年来在全球出现了爆发增长并呈现新的特征。 当前，全球正出现以信息网络、智能制造、新能源和新材料为代表的新一轮技术创新浪潮，对产业发展产生了日益深刻的影响。智能制造作为此轮产业革命的核心组成部分，将推动制造业生产方式变革、促进全球供应链管理创新、引领制造业服务化转型、加速制造企业成本再造。只有主动加快促进智能制造技术的突破和大规模应用，才能有效应对新一轮技术革命对全球制造业可能造成的巨大冲击。因此，发达国家纷纷出台了以先进制造业为核心的再工业化国家战略：美国大力推动“工业互联网”和“新一代机器人”为特征的智能制造战略布局；德国“工业4.0”计划的提出旨在通过智能制造提振制造业竞争力；欧盟在2020增长战略中提出重点发展以智能制造技术为核心的先进制造；日本、韩国等制造强国也提出相应的发展智能制造的战略措施。
改革开放以来，我国经济社会发展取得了举世瞩目的成就，经济总量跃居世界第二，众多主要经济指标名列世界前列。同时，必须清醒地看到，我国经济规模虽然很大但依然大而不强，增速很快但依然快而不优。主要依靠资源等要素投入推动经济增长和规模扩张的粗放型发展方式是不可持续的，转变经济发展方式刻不容缓。作为一个发展中国家，当前中国由于创新能力不强，在国际分工中尚处于技术含量和附加值较低的“制造―加工―组装”环节，在附加值较高的研发、设计、工程承包、营销、售后服务等环节缺乏竞争力。我国工业化起步晚，技术积累相对落后，先进技术的产业化能力也与发达国家存在显著差距，致使国产智能制造产品和系统的发展同时面临技术和市场的瓶颈。我国制造业以前以劳动密集型产业占主导地位，生产基本靠人，低成本的优势使得中国成为“世界工厂”，“中国制造”遍布世界各地。但缺乏核心技术，关键零部件受制于人，导致国产智能制造装备价格倒挂，缺乏竞争力；软件系统发展滞后造成智能化水平难以提高；跨国公司垄断势力挤压国内企业发展空间。近些年，在劳动力成本提高以及全球经济发展缓慢等多方面的制约下，我国传统制造业正面临着来自世界各国家的竞争威胁，加上互联网技术应用的崛起，转型升级成了企业必须面临的问题。
在以中高速、优结构、新动力、多挑战为主要特征的新常态下，发展智能制造不仅是我国产业转型升级的突破口，也是重塑制造业竞争优势的新引擎。为适应工业化进入后期阶段的发展特征，应对新科技革命和产业变革的挑战，近年来，我国中央政府、地方政府和企业都制定、实施了一系列促进智能制造和智能制造产业发展的战略、政策和具体措施，以推动智能制造的发展和普及。中央政府连续出台政策力推智能制造，国家层面智能制造战略框架逐渐清晰完善，加快了从制造业大国向制造强国迈进的步伐。
新一轮科技革命和产业变革与加快转变经济发展方式形成历史性交汇，这也是中国制造业创新驱动、转型升级的发展方向，我国应把握“机会窗口期”，积极总结和借鉴国外先进经验，以智能制造为突破口，推动我国产业技术升级，实现制造业竞争优势由传统要素优势向技术优势的转型。中国要后来居上，实现跨越发展，发展方式必然是一个“并联式”的发展过程，要求工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展，工业2.0、3.0、4.0同步发展。同时，对中国而言，实现制造业向高端转型升级至关重要，但这不能以放弃广大传统产业的优势为代价，而是在培育发展新兴产业的同时，还要以智能制造和绿色制造对传统产业改造升级，提升传统制造业的竞争力。
为此，我们特别策划了本期“智能制造：中国2025”专题，约请相关领域的专家从不同角度扫描当前全球智能制造的最新发展动向与趋势，并以此为切入点深入分析美、德、日、英、韩等主要发达工业化国家的有关政策应对情况；研究我国当前阶段推进智能制造工作过程中遇到的问题，总结地方实践经验，并对下一步应对措施提出相应的政策建议。以期对读者有所启发，敬请垂注。
――《学术前沿》编者
智能制造技术发展(五)
面向智能制造的研究生人才培养研究
【摘要】伴随着《中国制造2025》的制定与实施，社会和政府对智能制造高层人才需求剧增。为了满足智能制造高层次人才的需求，解决现有的制造类研究生培养计划的不足，从智能制造对研究生的要求、学科能力建设、创新能力培养和师资能力培养四个方面展开研究，提出解决方案，为提高我国智能制造研究生的培养质量做出贡献。 【关键词】中国制造2025 智能制造 研究生 模式培养
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0005-02
现阶段，智能制造工程作为《中国制造2025》的五大工程之一，与制造业创新中心建设工程、工业强基工程、绿色制造工程以及高端装备创新工程一同对整个制造业的转型升级起到引领作用。[1][2]其工程目标在于：到2020年，制造业重点领域智能化水平显著提升；到2025年，制造业重点领域全面实现智能化，试点示范项目运营成本降低50%，产品生命周期缩短50%，不良率降低50%。人才为本是《中国制造2025》的五项基本方针之一，“健全多层次人才培养体系”也是其扶持政策之一。面对当前社会与国家的需要，培养出社会与国家所需要的智能制造方向的人才的重任自然而然地也就落到了各大高校的肩上。虽然目前各大高校为响应时代的号召及社会的需要，开设了智能制造方向的研究生培养计划，但观其模式及现状，不难发现有如下不足之处：第一，缺乏高端融合型的培养人才，很难符合当前制造业所需的能将制造技术和信息技术相互融通的需求。第二，师资配置难以满足人才培养的内在需求。第三，产学研模式的水土不服，企业与研究单位仍需进一步加强解决现阶段双方在合作层面出现的问题。为此，文章结合社会需求，针对现阶段面对智能制造方向的研究生的创新能力培养模式，提出若干建议。
一、智能制造对研究人才的要求
智能制造从其组成来看可包含一“大”一“小”两个概念。“大”指的是智能制造系统，“小”指的是智能制造技术。智能制造的核心是“智能系统”，智能制造的基础则是智能技术。[3]智能制造专业研究人员需要具备如下三方面的规格要求：知识规格要求、能力规格要求、素质规格要求。[4]
从知识规格上来看，研究生首先应具备完整的知识结构。智能制造是高度工业化与信息化的产物，由于面向智能制造的研究生培养在中国也处于刚起步阶段，其本科多来源于机械工程、信息工程、计算机工程等相关专业，对各学科之间的相关基础知识有待补充以形成面向智能制造的完整的科学知识体系。其次，智能制造是在传统制造业上进行的一次信息化升级，对于各学科的学生来说需要拥有适应量化的深入融合的信息技术知识以制造业实际生产需要。
从能力规格上来看，研究生应具备突出的工程实践能力。现阶段的研究生培养多重理论，轻实践，但智能制造的发展不论是从技术上来说还是从系统上来说，都离不开人的实践。脱离了实践检验的理论最终也难以产生知识价值的体现。其次，随着制造业的全球化发展，任何国家都再难以独自“闭门造车”，智能制造的高度是各学科知识的融合，该方向的研究生还需具备一定的国际交流能力与工程领导能力以适应日后国际化交流合作的需要。
从素质规格上来看，研究生需要具备强烈的改革创新意识。创新是推动制造业发展的源泉，也是具体产品的核心价值所在，在智能制造中更是附加值最高的体现。爱国敬业与可持续发展的社会责任感是当今高素质人才的内在要求。同时，良好的质量、安全与服务意识将更好地推动智能制造的发展。
二、学科能力建设
当前，智能制造的发展可以从智能制造的始端、智能制造的过程、智能制造的管理以及智能制造产业四个方向着手进行学科能力建设。
第一，培养具备一定的专业软件与工具的研发能力的人才，从智能制造始端推进，让研发设计为智能制造提供有力保证。智能制造系统（IMS）是基于各项智能制造技术（IMT）集成发展的系统。与智能制造系统相关的智能化软件及工具也是当今各工业国家所研究的重点。智能制造系统（IMS）也是一个动态不断发展的系统，这样的发展伴随着智能制造技术（IMT）的前进而前进的，具备智能化软件和工具的研发能力，将为智能制造系统的产品升级换代起到驱动作用。学校及科研单位在此方面，应提供相关的培训，开设相关的课程，联系工程应用给予研究生实践机会。
第二，培养具备一定的实践综合应用能力的人才，在智能制造的过程中推进。现阶段一个完整的IMS系统由各子专业智能制造单元组成，而智能制造的综合应用也是在子专业智能制造单元的实践应用后进行有机的整合。研究生应将现阶段取得的理论结果应用到工程实践中，以便对现在所取得的阶段性成果进行反馈校正更新，进而推动智能制造的发展。学校及科研单位，应主动联系相关企业或在政府的协调下，帮助企业进行升级换代，在导师的带领下，让该方向的研究生主动实践，以提高这方面给的综合应用能力。
第三，培养具备一定的管理能力的人才，在智能制造中对生产进行控制。IMS系统是多个子单元集合，对于不同子单元进行合理的管理控制，是保证产品生产与质量控制的核心。该方向的研究生应掌握一定的方法及相应的研发能力，使企业资源计划ERP（Enterprise Resource Planning ）与制造企业生产执行系统MES（Manufacturing Execution System）拥有智能化控制的功能。学校及科研单位针对工科专业的学生，应开设相应的管理类课程，以培养学生在这一方面的理论基础。
三、创新能力培养
创新能力是智能制造发展的内在核心动力。创新的源泉在于知识体系的交叉、基于原本知识更深层的发现以及未知领域的开拓。纵观智能制造的发展可知，智能制造源自传统制造业中的信息化应用，因而在智能制造中的创新力主要还应来源于知识体系的交叉融合以及更深层的知识发现。
第一，创新能力源自知识体系的交叉融合。现阶段的研究生培养的具体形式大致可分为：课程设置、导师指导、学生自学；校企合作、行业论坛、学术报告等六个方面。 课程设置、导师指导、学生自学：首先应开设基础知识，保障该方向研究生具备一定的知识融合能力，作为储备知识为创新提供保障。智能制造是工业化与信息化融合的整体，面向智能制造的研究生在本科阶段受专业素质所限，对于相关的知识领域缺少必备的知识储备，难以达到智能制造业中对高度融合型人才的实际需求。故此，学校在这一方面应给与其必要的指导及训练。其次，鉴于智能制造所涉及的范围十分宽广，而学生在其培养期内的时间有限，导师应尽早帮助学生明确在读期间的研究方向并予以相应能力的培养与指导。作为学生，应结合导师指导，储备并巩固相关的专业基础知识，丰富自己所在领域的知识，同时通过论文、学术报告、行业论坛等多种形式了解行业动态，结合校企实践，进行科研创新。
第二，创新能力源自原本知识更深层的发现。
根据智能控制“智能增加精度降低”的原则，以知识集成、通讯、协调等为例的高层控制目标，层次越高、智能化及其对应的制造精度也就越低；反之，智能系统所处的层次越低，对制造精度、反应速度以及信息处理的时间要求也就越高，其智能的难度也就越大。[5]因此，智能制造的创新能力可源自智能制造系统中的中低层探索。与之相关的校企合作、行业论坛、学术报告等相关方面的研究生创新能力培养环节可围绕着这个方向进行。学校与企业之间可联合进行相关项目的攻关创新，校企合作、行业论坛、学术报告可为该方向的研究生提供一定的理论及实践机会、掌握行业动态、了解智能制造相关方面的相关进展，从而为其创新能力提供帮助。
四、师资能力培养
机器的智能是人赋予的，是人的智力的物化，只有人与机器有机高度结合。才能实现制造过程的真正智能化。从耗散结构理论和进化论的观点来看，要让机器具有较高的智能行为，那么，首先是依靠人来向系统引入负殇流，即通过人工移植必要的基本知识，使系统具备主动学习和积累新知识的基础和能力，然后进行自我主动学习、积累与拓展。[6]师资能力的培养，在人才建设与智能制造领域中起到了十分关键的作用。对面向智能制造的研究生导师的培养，特有如下建议：
第一：校企联培，挂职实践，积极参与到智能制造的实际构建中，提高导师自身理论联系实践的能力。“实践是检验真理的唯一标准”。学校或科研单位应积极安排导师参与到企业智能制造的构建之中，我国的智能制造一定程度上在核心关键技术和问题上还长期依赖于国外的引进和套用，缺少属于自己的专家人才与关键技术，企业在遇到技术难题或项目难关时也应该积极与学校或科研单位的相关导师取的联系，理论结合实践性的探索智能制造在实践中可能碰到的问题，这不仅丰富了当今以青年导师为主的师资队伍，同时也减少了企业因技术依赖等问题而产生的高额开销。
第二：伴随着制造业的全球化发展，要努力提高导师双语教学的能力与教育研究的能力。
《中国制造2025》紧跟美国在工业化、德国工业4.0等提出。在智能制造这一方向，伴随着制造业的全球化发展，我们还有很多内容及知识需要向国外借鉴。在培育这一方向的研究生人才时，导师应加强自身的双语教学能力。一方面，学校或科研机构要加强对青年导师在基础英语方面的培训与提高，借此来提升他们的口语表达与交际能力，另外也要注重他们对专业英语的培训以及应用。做到能读懂掌握专业范围内的文献资料、把握专业国际趋势，提升教学与国际同步的能力。
五、结论
面向智能制造研究生人才的培养首先要了解智能制造对研究人才的要求，应包含知识规格、能力规格以及素质规格三个方面。创新能力的培养是研究生培养中最为关键的一部分，如果结合智能制造创新力的本源除法，可以从知识体系的交叉融合以及更深层的知识发现两方面去提高创新能力的培养。伴随着导师队伍逐渐年轻化，青年导师渐渐占据了导师的主体，因此，在青年导师的实践能力建设、双语能力建设以及教学工作建设上也应该有相应的改革。
参考文献：
[1]Weiming Shen，An updated review：Applications of agent-based systems in intelligent manufacturing， Advanced Engineering Informatics， 20（2006）415-431
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[3]严英仕，杨爱民.智能制造技术与信息化技术的结.2014中国家用电器技术大全.2014
[4]靳晨，适应新型工业化发展需要的工程科技人才培养体系研究，哈尔滨理工大学，2015.3
[5]李圣怡，智能制造技术与智能制造系统.国防科技大学学报.1995.6
[6]姚赐凡，陈统坚.新技术革命与智能制造技术.中国机械工程.1997.7
基金支持：
1.国家科技支撑计划课题：基于SOA和物联网技术的制造业信息化关键技术研究与应用示范（2012BAF12B14）
2.贵州省重大科技专项：移动互联网流媒体实时交互平台关键技术研发及产业化（编号： 黔科合重大专项字（2013）6019）
作者简介：
唐向红（1979.06），男，汉族，湖南永州；贵州大学；博士、副教授、硕士生导师；贵州大学物联网产业研究发展中心副主任，研究方向： 制造物联、智能制造、制造业信息化。
智能制造技术发展(六)
柔性制造技术的关键技术及发展趋势
摘要：随着社会的进步和生活水平的提高，一些传统制造技术已经满足不了市场对于多品种小批量，更具特色和符合客户个性化要求的产品的需求。在20世纪90年代以后，由于计算机技术、微电子技术、机械与控制设备、通信技术的发展，制造业已经进入到了一个崭新的时代，技术也日臻成熟。柔性制造技术逐渐成为了各个工业化国家制造自动化研发的重点。 关键词：柔性；制造技术；机械制造；自动化
中图分类号：TU74
1基本概念
1.1柔性
柔性有两个方面的涵义。其一，是系统对于变化的外部环境的适应能力，可以用系统对于新产品要求的满足度来衡量；其二，是系统对于内部变动的适应能力，可以用有干扰（例如，机器出现了故障）的情况下，系统生产率和无干扰的情况下生产率的期望值相比较来衡量。“柔性”是相对“刚性”来说的，传统下的制造“刚性”生产主要实现的是单一品种大批量生产。
柔性包括：①机器柔性。当生产一系列的不同类型产品时，机器随着产品的变化加工不同的零件难易的程度。②工艺柔性。一是当工艺流程不改变时，系统自身适应产品或者原材料变化的能力；二是在制造系统的内部为了适应产品或者原材料的变化改变相应的工艺难易的程度。③产品柔性。其一，产品更新时或者完全转向后，系统可以经济迅速地制造新产品的能力；其二，产品更新之后，继承和兼容老产品的有用特性的能力。④维护柔性。应用多种多样的方式来查询并处理故障以保证生产能够正常运行的能力。⑤生产能力的柔性。当生产量发生改变时，系统也可经济运行的能力。⑥扩展柔性。当生产需要时，能够很容易扩展系统的结构，增加模块，从而构建一个更强大系统的能力。⑦运行柔性。利用不同材料、工艺流程、机器来生产一系列的产品的能力以及运用不同的工序来加工同样产品的能力。
1.2柔性制造技术
柔性制造技术指的是对于各种不同形状的加工对象而实现的程序化的柔性制造的各种技术总和。柔性制造技术是一个技术密集型技术群，凡是那些侧重于柔性的，适用于多品种的、中小批量的加工技术都是柔性制造技术。按规模的大小可以划分为：①柔性制造系统（FMS）。FMS是由若干的物料运贮装置、数控设备以及计算机控制系统等组成的能够依据制造任务与产品品种的变化迅速调整的自动化的制造系统。②柔性制造单元（FMC）。FMC的出现并应用于生产中约比FMS晚6～8年，FMC可看做是最小规模的FMS，是FMS廉价化、小型化发展的产物，由1～2台工业机器人、加工中心、物料运送存贮设备及数控机床组成，实现了单机的柔性化和自动化，能够加工多种产品。迄今为止已经普及应用了。③柔性制造线（FML）。它是处在单一的或者少品种大批量非柔性的自动线和中小批量多品种FMS之间的生产线。FML对于物料搬运系统柔性的要求要低于FMS，但是生产率更高。④柔性制造工厂（FMF）。FMF是连接多条FMS，再配以自动化的立体仓库，利用计算机系统来进行联系，运用从订货、设计、加工、装配、检验、运送到发货的一条完整的FMS。它包括CAD/CAM，并且使计（CIMS）投入到实际中，实现了生产系统的柔性化以及自动化，进而可以完成全厂范围内的生产管理。FMF是最高水平的自动化生产，是最先进的自动化技术。
2柔性制造所采取的关键技术
2.1 CAD
未来CAD技术的发展会引入到专家系统中，使之智能化，可以处理多种多样的复杂问题。在当前的设计技术中，一个最新的突破就是光敏立体成形技术，该技术直接运用CAD数据，通过在计算机控制之下的激光扫描系统，将三维的数字模型划分成了若干层的二维片状的图形，并且按照二维片状的图形来光学扫描池中的光敏树脂液面，液面一旦被扫描到就会变成固化的塑料，依此循环，逐层的扫描成形，并且自动粘合分层成形后的各片状的固化塑料，只需要确定数据，在数小时内就可以精确地制出原型。CAD有助于提升新产品以及新结构的开发速度。
2.2模糊控制技术
模糊数学在实际的应用就是模糊控制器。最近新问世的高性能的模糊控制器拥有自学功能，可以在控制过程中不断地获取新信息并且自动调整控制量，大大改善系统性能，其中，基于人工神经网络的自学方法更是引起了人们的极大关注。
2.3人工智能、专家系统以及智能传感技术
迄今为止，柔性制造技术中的人工智能多是基于规则的专家系统。专家系统可以利用专家的知识以及推理的规则来推理，解决各种问题。由于专家系统可以结合各种事实以及经经验验证的理论和经过经验获取的知识，因此，专家系统增强了柔性制造工作的柔性。目前，在柔性制造中使用的各种技术，最有前途的就是人工智能。智能制造技术（IMT）可以把人工智能融到生产过程各环节，借助于模拟专家的智能性活动，可以取代或者延伸部分的脑力劳动。制造过程中，系统可以自动地监测运行的状态，受到外界的或者内部的激励时可以自动调节参数，以保持最佳的工作状态。所以IMT被称是中国招生考试网络技术
人工神经网络（ANN）模拟了智能生物的神经网络来处理信息。因此，人工神经网络就是一种人工的智能工具。在自动控制的领域，神经网络将会和专家系统以及模糊控制系统相并列，是现代自动化系统中的一个部分。
3柔性制造技术的发展趋势
从第一台柔性制造系统诞生到现在，已过了将近半个世纪，在这过程中，柔性制造技术一直在发展和进步。虽然当前柔性制造技术己经相当成熟，但是随着科学进步和人类需求的不断提高，其发展是不会停止的。具体有以下几个趋势：
3.1FMC将成为发展并应用的热门技术
这是因为对FMC的投资要比FMS少得多而且他们的经济效益很接近，更加适合财力拘束的中小型企业。国外许多厂家都把FMC看做发展之重。
3.2发展效率更高的FML
对于生产大批量多品种的生产型企业，例如，汽车工厂对于FML的需求受到了FMS制造工厂的重点关注。采用低价格的专用数控机床取代现有的通用加工中心是FML发展的趋势。
3.3多功能
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
3.4小型化，单元化
90年代初，可靠、经济、灵活性好、易管理的小型化、单元化的柔性制造单元开始出现和使用，已经被用户广泛认可。
3.5模块化
柔性制造技术的模块化指的是柔性制造系统和CAD与CAM相结合，利用原有的工艺资料，组合不同的模块，形成不同形式的、拥有信息流和物料流的模块化柔性系统。
3.6从CIMS的高度考虑柔性制造系统的规划设计
将CIM哲理和柔性制造系统结合起来，从工厂角度，从企业战略和全局的高度，实现柔性制造系统真正意义上的自动化和柔性化。
4结论
柔性制造技术是实现未来工厂这一新颖概念模式，是影响制造企业未来发展前途的战略性举措。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。届时，智能化机械和人之间将互相融合，柔性地协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
参考文献：
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[6] 吴立.关于柔性制造的研究[J].2010年中国人工智能学会只能检测与运动控制技术会议，2010
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http://m.zhuodaoren.com/shenghuo376363/
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