在過去的10年里，數字計算和通信的發展從根本上改變了制造工廠的運營模式。智能制造通過工業自動化與信息技術（IT）的融合，將很快提升工廠的生產靈活性，并可節約能源、保護環境、降低成本、提高質量和人身安全，從而使工廠的生產效率和質量得到大幅度的優化提高。這種新興的智能制造技術正在經歷如下3個階段。

第一階段——精益制造+信息化的集成

這個階段形成了貫穿車間、連接部門、跨越企業的以制造為核心的系統集成，信息數據的集成，將顯著改善成本、安全和環境的影響，具有重大的意義。

在這一階段，精益化流程再造和信息化建設將工廠企業互連，更好地協調制造生產的各個階段，推進車間生產效率的提高。典型的制造車間使用信息技術、傳感器、智能電動機、電腦控制、生產管理軟件等來管理每個特定階段或生產過程的操作。然而，這僅僅解決了一個局部制造島的效率，并非全企業。

制造信息系統將整合這些制造島嶼，使整個工廠共享數據。機器收集的數據和人類智慧相互融合，推進了車間級優化和企業范圍管理目標，包括經濟效益大幅增加、人身安全和環境可持續性的實現。這種“制造智能”的出現將開啟智能制造的第二階段。

第二階段——從車間優化到制造智能

第一階段產生的大量現場實時數據，通過這些數據配合先進計算機仿真和建模，將創建強大的“制造智能”，實現生產節拍的變化、柔性制造、最佳生產速度和更快的產品定制。

這一階段應用高性能計算平臺（云計算）連接整個供應鏈體系，進行建模、仿真和數據集成，可以在整個供應鏈體系內建立更高水平的制造智能。

為了節約能源、優化產品的制造交付，整條生產線和全車間將實時、靈活改變運行速度，當然現在是不可行的。企業可以開發先進的模型并模擬生產流程，改善當前和未來的業務流程。

例如，當公司的需求超出了銷售預期。為此，工廠必須開始全天候運轉，并新增工作崗位。為最大程度的減少每個生產環節的浪費現象，公司開始采用仿真工具來進行分析。以消除供應鏈過程中的浪費，提高生產效率。

供應鏈仿真技術高度融合并優化傳統的精益的生產測試和分析方法。解決了傳統精益的換線研究等改進策略吸收了部分產能的弊端，通過虛擬世界中進行的試驗而不會干擾生產，優化了精益供應鏈與精益生產流程之間的聯系。

在7*24全天候的生產模式下，精益生產無法在周末利用閑置產能來進行工程測算。而仿真系統能夠使你在不間斷生產的情況下對實際設備做出更改前進行試驗。

供應鏈管理的下一目標是轉向更精益、更智能的供應鏈已經使制造企業開始關注進一步降低浪費并制定出更有利于生態環境的運營。隨著公司開始尋求優化生產的方法、降低多余存貨的工具、確定出最優的“正確的計劃，并在降低整體廢氣排放的同時削減燃料及物流成本，這已經成為大勢所趨。

在工廠中可以很直觀地看到浪費和效率低下的現象。但具體到供應鏈，要做到這一點卻是非常困難的，因為你無法親自走過去查看到底浪費發生在哪個環節。

APS智能計劃和仿真優化生產系統實現了與供應鏈的融合：系統把從公司銷售運營機構中出現的預測需求提取出來，利用系統的需求管理模塊將其量化，并隨后將其傳遞至供應網絡計劃模塊，最終算出為滿足需求產品需要在什么時間和什么地點進行生產。

供應商也可以得益于這個“精益計劃”的流程，以應對訂貨提前期、發貨數量及運輸中突然出現的不確定因素。

這樣的數據在制造供應鏈的各個環節中流暢的運行并得到持續的運行優化，使得企業更加快速的與客戶的需求連接在一起，對于所有的變化響應速度加快并能夠進行柔性對接，保障產品的品質，成本，交期的高效運行。

第三階段——數據驅動智能制造的實現

隨著制造數據的大量積累，導致大數據分析產生制造智能技術的進步，將激勵制造工藝過程和產品創新，實現智能制造，顛覆主要市場秩序。

這一階段將廣泛應用信息技術來改變商業模式，消費者習慣的100多年的大規模生產工業供應鏈將完全顛覆。靈活可重構工廠和IT最優化供應鏈將改變生產過程，允許制造商按個人需求定制產品，如同生產藥物特定劑量和配方一樣，客戶會“告訴”工廠生產什么樣式的汽車，構建什么功能的個人電腦，如何定制一款完美的牛仔褲……這種極富戲劇性的競爭力至關重要,越來越多的生產知識創新奠定了智能制造的第三階段。這些改變不會停留在量變層面上，它們將徹底改變游戲規則，使產品和工藝市場發生顛覆性變化。

智能制造是面向產品全生命周期，實現泛在感知條件下的信息化制造，是高度網絡連接、知識驅動的制造模式。智能制造優化了制造行業的全部業務和作業流程，可實現可持續生產力增長、高經濟效益目標。并且，智能制造結合信息技術和工程技術，從根本上改變產品研發、制造、運輸和銷售過程。智能制造技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執行技術，實現設計過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術、智能技術與裝備制造技術的深度融合與集成。智能制造，是世界范圍內信息化與工業化深度融合的大趨勢，愈加成為衡量一個國家和地區科技創新和高端制造業水平。

智能制造是由智能裝備與互聯網協同創新而來。智能裝備即是智能硬件發展而來，使傳統制造裝備擁有了諸如分析、推理、判斷、構思和決策等各種仿人類智能活動；而互聯網技術則將過去單一設備的制造加工延展到分布式制造網絡環境中，在單體裝備智能基礎上疊加網絡群體智慧，實現了基于互聯網的全球制造網絡環境下智能制造系統。智能制造在制造的全生命周期中進行感知、分析、推理、決策與控制，實現產品需求的動態響應。

要實現一個生產系統的智能制造，關鍵智能基礎共性技術需要突破。必須在信息實時自動化識別處理、無線傳感器網絡、信息物理融合系統、網絡安全等方面得到突破，這其中涉及到如下智能制造的關鍵技術。

德國提出了工業4.0，美國提出了智能制造，智能制造的關鍵技術得到了飛速發展。它們都對未來的制造工廠描繪了一幅美好的藍圖。美國智能制造強調了信息物理融合系統，而德國工業4.0則強調了物聯網技術，將未來工廠看成為一個物聯的工廠。但無論如何，其中的關鍵技術都是一樣的。

未來要在實時、可靠、高效、低成本基礎上解決智能制造所需的傳感器技術、網絡技術、人工智能技術，將日常生活中已有的通信設施、互聯網資源、個人的數字化設備終端連入未來工廠中得到充分的應用。

智能制造的巨大優勢在于它是可以逐漸實現的。企業可以根據現行的管理與信息化的必要解決的問題點出發，按照智能制造的發展四階段診斷報告進行資源的配置，并逐步升級企業的軟硬件實力，應用信息物理融合系統技術來逐步升級正在運行的工廠，可以根據需要集成傳感器，安裝微型服務器系統組件取代總線系統。這意味著可以從單臺機器入手，擴展到示范線，然后擴展到整個工廠。

但也應認識到，智能制造中的許多關鍵技術還不成熟，如無線網絡存在過分密集的無線規劃、缺乏更多的頻率資源、容易受到環境變化攻擊、實時傳輸性能差等問題，要滿足工業的實時、可靠、高效、安全等需求，還應在實時、高效等關鍵應用中發揮作用。另外，實時定位存在傳感系統欠穩定、精度低，沒有實時定位行業標準，無法處理敏感信息（隱私）等問題，因而要有一個可靠、高精度的室內實時定位系統iGPS，必須關注敏感的隱私問題。

我們要創造一個智能制造的未來，必須要在這些重點領域做出突破，形成中國自己的標準定義，并快速應用形成標準化的產品，這樣才可能形成變化下的彎道超車，屹立于世界制造業的前端。

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