先進制造技術第5章現代制造系統5.25.35.4計算機集成制造系統（CIMS）并行工程（CE）精益生產（LP）CONTENTS目錄5.1虛擬制造技術（VM）5.5敏捷制造（AM）5.6智能制造5.7綠色制造（GM）5.1虛擬制造技術（VM）虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程5.1.1虛擬現實的概念指物質世界的數字化，即對真實世界的動態模擬和再現，即虛擬現實。它是通過綜合利用計算機圖形系統和各種顯示及控制接口設備，在計算機上生成可交互的三維環境。虛擬現實精益生產敏捷制造綠色制造虛擬現實系統三個基本要素操作者計算機人機接口操作者在系統中處于主導地位計算機是虛擬環境的核心人機接口將虛擬環境與操作者連接起來智能制造5.1.2虛擬制造的分類與特點指實際制造過程在計算機上的一種虛擬，即虛擬現實技術在制造中的應用或者實現。虛擬制造采用計算機仿真與虛擬現實技術，在高性能計算機及高速網絡的支持下，在計算機上創造一個虛擬的制造環境，操作者身處其中，可以虛擬實現產品的設計、工藝規則、加工制造、性能分析、質量檢驗，包括企業各級過程的管理與控制等產品制造。通過這個過程，可以增強人們對制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造技術虛擬制造可分為三類：1）以設計為中心的虛擬制造（面向設計的虛擬制造）2）以生產為中心的虛擬制造（面向生產的虛擬制造）3）以控制為中心的虛擬制造（面向控制的虛擬制造）虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.1.2虛擬制造的分類與特點與實際制造相比較，虛擬制造的主要特點：1）產品與制造環境是虛擬模型，在計算機上對虛擬模型進行產品設計、制造、測試，甚至設計人員或用戶可進入虛擬的制造環境檢驗其設計、加工、裝配和操作，而不依賴于傳統的原型樣機的反復修改；還可將已開發的產品（部件）存放在計算機里，不但大大節省倉儲費用，更能根據用戶需求或市場變化快速改變設計，快速投入批量生產，從而能大幅度壓縮新產品的開發時間，提高質量、降低成本。2）可使分布在不同地點、不同部門的不同專業人員在同一個產品模型上同時工作，相互交流，信息共享，減少大量的文檔生成及其傳遞的時間和誤差，從而使產品開發以快捷、優質、低耗響應市場變化。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.1.3虛擬制造體系結構虛擬制造的體系結構示例虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-1虛擬制造的體系結構示例5.1.3虛擬制造體系結構虛擬制造事實上研究的是產品的可制造性可制造性指所設計的產品的可加工性和可裝配性可加工性指企業在已有資源的約束下，如何優化生產計劃和調度，以滿足市場或顧客的要求虛擬制造還為企業動態聯盟的“可合作性”提供支持虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.1.3虛擬制造體系結構虛擬加工平臺支持產品的并行設計、工藝規劃、加工、裝配及維修過程，進行可加工性分析（包括性能分析、費用估計、工時估計等）。其內容包括：虛擬加工平臺基于產品技術復合化的產品設計與分析基于仿真的零部件制造設計與分析產品虛擬裝配材料加工成型仿真基于仿真的制造過程碰撞干涉檢驗及運動軌跡檢驗虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.1.4虛擬制造的關鍵技術虛擬制造的實現主要依賴于CAD/CAM/CAE和虛擬現實等技術。一般可以歸結為兩個方面，一是側重于計算機以及虛擬現實的技術，另一方面是側重于制造應用的技術。產品虛擬裝配1.虛擬現實技術虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，包括操作者、計算機及人機接口三個基本要素。特征自主性交互性沉浸感虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.1.4虛擬制造的關鍵技術制造系統是制造工程及所涉及的硬件和相關軟件組成的具有特定功能的一個有機整體。其中硬件包括人員、生產設備、材料、能源和各種輔助裝置，軟件包括制造理論、制造技術、和制造信息等。2.制造系統的建模需建立一個針對產品相關信息進行組織和描述的集成產品模型，主要強調制造過程中產品和周圍環境之間，以及產品各個加工階段之間的內在聯系。主要針對制造系統中各種加工和檢測設備，建立其幾何模型、運動學模型和功能模型等。是在分析產品加工和裝配的復雜過程以及眾多影響因素的基礎上，建立產品加工和裝配過程規劃信息模型，是聯系設備模型和產品模型的橋梁，并反映兩者之間的相互作用。設備模型產品模型制造系統模型工藝模型虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.1.4虛擬制造的關鍵技術虛擬產品開發又稱產品的虛擬設計和數字化設計，主要包括實體建模和仿真兩個方面。3.虛擬產品開發制造過程仿真可分為制造系統仿真和具體的生產過程仿真。具體的生產過程仿真又包括加工過程仿真、裝配過程仿真、檢測過程仿真等。4.制造過程仿真主要包括產品設計的合理性和可加工性、加工方法、機床和切削工藝參數的選擇以及刀具和工件之間的相對運動仿真和分析。加工過程仿真根據產品的形狀特征和精度特征，在虛擬環境下對零件裝配情況進行干涉檢查。

裝配過程仿真虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.1.4虛擬制造的關鍵技術可制造性評估主要包括對技術可行性、加工成本、產品質量和生產效率等方面的評估。虛擬的根本目的是精確地進行產品的可制造性評估，以便對產品開發和制造過程進行改進和優化。5.可制造性評估虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.1.5虛擬制造技術在制造業中的應用1）提供關鍵的設計信息和管理策略對生產成本、周期以及生產能力的影響信息2）提高生產過程開發效率3）通過生產計劃的仿真，優化資源的利用，縮短生產周期，實現柔性制造和敏捷制造，降低生產成本。4）可以根據用戶的要求修改產品設計，及時作出報價和保證交貨期。給企業帶來效益：產品外形設計、產品布局設計、產品運動學和動力學仿真，熱加工工藝模擬、加工過程仿真、產品裝配仿真、虛擬樣機與產品工作性能評測、產品廣告與漫游、企業生產過程仿真與優化等應用效果明顯的領域虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.2計算機集成制造系統（CIMS）5.2.1CIMS產生的背景CIMS一詞由美國哈靈頓博士提出與CIMS有關的各項單元技術（如CAD、CND、CAPP、MIS、FMC、FMS……）發展已較完善，并形成一個個自動化“孤島”。在這種形勢下，為取得更大的經濟效益，需要將這些“孤島”集成起來，CIMS概念受到重視并被普遍接受。197420世紀80年代以后20世紀80年代中后期CIMS逐漸開始實施，并迅速顯示出明顯提高企業生產率和市場競爭力的效益。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.2.2CIM與CIMS的基本概念CIM：信息技術和生產技術的綜合應用，旨在提高制造型企業的生產率和響應能力。企業所有功能、信息、組織管理等方面都是集成起來的整體的各個部分。CIM是一種制造哲理，是一種思想。CIMS是CIM制造哲理的具體體現。是一種基于CIM理念構成的計算機化、信息化、智能化、集成化的制造系統12CIM的兩個基本理念企業生產活動的各個環節，從市場分析、產品設計、加工制造、經營管理到售后服務是一個統一的不可分割的整體。整個生產過程可以視為一個數據采集、傳遞和加工處理的過程，最終產品可視為數據的物化表現。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.2.2CIM與CIMS的基本概念CIM往往和人們經常提到的“三無工廠”（無圖紙、無庫存、無人化),等概念相聯系。CIMS的核心是集成，而集成的本質是信息集成。系統觀點從系統工程觀點出發，將自動化孤島進行整體優化。信息化的觀點CIMS的兩個基本觀點虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.2.3CIMS的構成CIM往往和人們經常提到的“三無工廠”（無圖紙、無庫存、無人化),等概念相聯系。CIMS的構成企業的活動層驅動輪子的軸心——顧客企業組織中的人員和群體工作方法第五層第二層第一層信息（知識）共享系統第六層第四層第三層企業的管理層，它的功能是合理配置資源，承擔企業經營的責任企業的外部環境，受用戶、競爭者、合作者等的影響虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-2CIMS的基本結構輪圖5.2.3CIMS的構成虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-3CIMS的的基本組成結構CIMS的體系結構以現代信息技術的觀點建立的企業管理模型框架。是建立在兩個支撐系統（網絡系統和數據庫系統）基礎上。通常，CIMS可劃分為5個分系統。125功能研究對象43是將企業生產經營過程中產、供、銷、人、財、物等進行統一管理計算機系統。目的：縮短產品生產周期，降低流動資金占有，提高企業應變能力。經營管理信息分系統設計自動化分系統：利用計算機輔助進行產品設計、工藝設計、制造準備及產品性能測試等工作。目的：使產品開發活動更高效、更優質的進行。設計自動化分系統使直接完成制造活動的基本環節，是CIMS中信息流和物流的結合點。制造自動化分系統設計自動化分系統包括質量決策、質量檢測和數據采集、質量評價、控制與跟蹤等功能。目的：實現產品高質量、低成本、提高企業競爭力。質量保證信息分系統采用國際標準和工業規定的網絡協議，實現異種機互聯、異構局域網及多種網絡互聯。計算機網絡分系統虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.2.4我國CIMS的發展情況“十五”國家863/CIMS主題目標為：從國民經濟和國家安全的需求出發，有重點地選擇能夠促進我國制造業發展和升級的戰略性、前沿性和前瞻性關鍵技術進行突破、開發。為了實現上述戰略目標，我國已建立了開展CIMS研究與技術推廣的體系結構，如圖5-4所示。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-4我國CIMS研究與技術推廣的體系結構5.3并行工程（CE）5.3.1并行工程的產生和概念1.并行工程的產生

并行工程：ConcurrentEngineering——CE

市場競爭的焦點——以最短的時間開發出高質量、低成本的產品投放市場，并提供用戶好的服務，其中時間（time）是核心。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.3.1并行工程的產生和概念2.并行工程的定義虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-5串行工程工作方式圖5-6并行工程工作方式5.3.1并行工程的產生和概念虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造2.并行工程的定義

并行工程的兩個關鍵思想：①并行工程是一種工作模式，而不是具體的工作方法；②并行工程著重于從產品設計一開始就對產品的關鍵因素進行全面考慮，以保證產品設計一次成功。并行工程對現有生產模式的沖擊技術方面組織方面管理方面并行工程的特性并行特性整體特性約束特性3.并行工程的特性協同特性5.3.2并行工程的體系結構和運行特性1工程設計分系統2制造分系統并行工程4個分系統4產品數據管理系統3支撐環境分系統1.并行工程的體系結構虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.3.2并行工程的體系結構和運行特性1.工程設計分系統

工程分系統以CIMS信息集成和CAD/CAE/CAPP/CAM為基礎，擴展面向裝配的設計(DFA)和面向制造的設計（DFM）功能，實現基于產品數據管理系統（PDM）的并行設計和產品全生命周期的數字化定義。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-7工程分系統體系結構5.3.2并行工程的體系結構和運行特性2.制造分系統

制造分系統的各類活動在管理調度系統的協調控制下進行，同時接受并行開發過程管理的控制。

制造系統的主要活動是：快速工裝準備、加工制造及快速原型的制造。制造設備、工具系統、夾具系統、物料儲運系統及各種計算機軟硬件構成對上述活動的支持。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-8制造分系統體系結構5.3.2并行工程的體系結構和運行特性3.支撐環境分系統

并行工程的研究開發環境基于計算機網絡結構，其特點如下。

１）Client/Server結構的計算機環境支持并行產品開發。

２）異構的廣域網絡支持群組協同工作。

３）并行工程的研發基于開放的計算機軟件系統和開發工具，如產品數據管理系統Metaphase，群組協同工作軟件Notes，多媒體會議系統Showme，CAD開發工具Pro/Develop，面向對象的數據庫ObjectStore，信息集成開發工具STEPDT，關系數據庫Oracle。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.3.2并行工程的體系結構和運行特性4.產品數據管理系統

PDM系統可以作為支持并行工程的集成框架，在PDM環境中建立多功能開發團隊的組織模式及協作環境，實現過程的管理與監控。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-9

PDM集成框架5.3.2并行工程的體系結構和運行特點2.并行工程的運行特性1）突出人的作用，強調人的協同工作。2）一體化、并行地進行產品及其相關過程的設計。3）重視滿足客戶的要求，注重產品質量。4）持續地改善產品有關過程。5）制造/支持等過程的約定和定義，重視過程質量和效率。6）注重信息與知識財富的開發、利用與管理。7）注重目標的不變性。8）并行工程不能省去串行工作中的任一環節。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.3.2并行工程的體系結構和運行特點3.并行工程的關鍵技術（1）產品開發過程的重構；（2）集成的產品信息模型；（3）并行設計過程的協調和控制；4.并行工程的支持工具（1）全數字化定義的計算機輔助設計（CAX）工具（2）面向X的設計技術（DFX）（3）產品數據管理（PDM）（4）協同的網絡通信手段虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.4精益生產（LP）5.4.1精益生產的提出及發展背景虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造日本豐田汽車公司豐田生產系統20世紀50年代初1953年

20世紀80年代初改革生產管理為中心的LP體系1953年1953年1990年統一制造技術的發展方向20世紀50年代初1992年精益生產方式1990年21世紀5.4.2精益生產的概念與生產方式1.精益生產的基本概念

精益生產，英文原意是“瘦型”生產方式。精益生產簡練的含義就是運用多種現代管理方法和手段，以社會需求為依托，以充分發揮人的作用為根本，有效配置和合理使用企業資源為企業謀求經濟效益的一種新型企業生產方式。

精益生產方式的資源配置原則，是以徹底消除無效勞動和浪費為目標虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.4.2精益生產的概念與生產方式2.生產方式虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造精益生產思維方式逆向思維方式逆境中的拼搏精神無止境的盡善盡美追求精益生產的思維方式大多都是逆向思維、風險思維，很多問題都是倒過來看，也是倒過來干的。精益生產方式是市場競爭的產物，來自逆境中的拼搏精神。在思維方法上，精益生產與以往生產經營目標的根本差別在于追求盡善盡美，這是豐田公司的精神動力。5.4.3精益生產方式的特點1）以銷售部門作為企業生產過程的起點2）產品開發采用并行工程方法和主查制3）在生產制造過程中實行“拉動式”的準時化生產4）以人為中心5）追求無廢品、零庫存、零故障等目標6）消除一切影響工作的“松弛點”7）將主機廠與協作廠之間的關系變為血緣關系虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.4.4

精益生產的體系結構

精益生產要求不僅是在技術上實現制造過程和信息流的自動化及其集成。而更重要的是從系統工程的角度對企業的活動及其社會影響進行全面的、整體的優化。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-10精益生產體系結構5.4.5精益生產的主要內容虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造

精益生產方式的應用涉及企業的產品開發、制造和經營管理的各個方面，主要是改進企業生產勞動組織和現場管理，徹底消除生產制造過程中的無效勞動和浪費，科學、合理地組織與配置生產要素，增強企業適應市場的應變能力，取得更高經濟效益。1.主查制的開發組織，并行式的開發程序2.拉動式的生產管理3.以人本管理為根本的勞動組織體制4.簡化產品檢驗環節，強調一體化的現場質量管理5.總裝廠與協作廠之間的相互依存6.以顧客為中心的銷售策略

5.5敏捷制造（AM）5.5.1敏捷制造提出的背景

敏捷制造，又稱靈捷制造（AM，AgileManufacturing），是由海里（Lehigh）大學亞柯卡（Iaccoca）研究所與美國通用汽車公司等企業進行聯合研究，于1991年正式提出阿里的一種新型生產模式。該生產模式公開后，立即受到世界各國的關注和重視。敏捷制造是在如下的背景下提出的。

（1）全球商品市場的形成

（2）對制造業進行認識虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.5.2

敏捷制造的基本原理和特點特點1）敏捷制造企業不僅能迅速設計、試制全新的產品，而且還易于吸收實際經驗和工藝改革建議，不斷改進老產品。2）敏捷制造企業能在整個生命周期中滿足用戶要求。3）敏捷制造企業的生產成本與生產批量無關。4）敏捷制造企業采用多變的動態組織結構。5）敏捷制造企業通過所建立的基礎結構，以實現企業經營目標。6）敏捷制造企業把最大限度地調動、發揮人的租用作為強大的競爭武器。基本原理

采用標準化和專業化的計算機網絡和信息集成基礎結構，以分布式結構連接各類企業，構成虛擬制造環境；以競爭合作為原則在虛擬制造環境內動態選擇成員，組成面向任務的虛擬公司進行快速生產；系統運行目標是最大限度滿足客戶的需求。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.5.2

敏捷制造的基本原理和特點特點虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-11敏捷制造概念示意圖5.5.3

敏捷制造的關鍵因素1.企業的信息系統

隨著全球通信技術的飛速發展，信息已日益成為企業成功最重要的因素之一。企業信息系統的建立和管理，交流各種與企業有關的信息，是敏捷制造的支持環境。企業信息系統主要有企業內管理信息系統（MIS）和企業外信息互聯網兩部分組成。在實施敏捷制造過程中，企業內的MIS是影響企業信息系統最重要的因素。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.5.3

敏捷制造的關鍵因素2.虛擬公司

虛擬公司是指企業群體為了贏得某一個機遇性市場競爭，把某復雜產品迅速開發生產出來并推向市場，由一個企業內部有優勢的不同部分和有優勢的不同企業，按照資源、技術和人員的的最優配置，快速組成一個功能單一的臨時性的經營實體，從而迅速抓住市場機遇。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造圖5-12虛擬公司的生命周期圖5-12虛擬公司的生命周期5.5.3

敏捷制造的關鍵因素2.虛擬公司

虛擬公司改變了傳統的靜態不變的組織結構，是敏捷制造的核心，具有以下幾個明顯的優點：1）中小企業可以通過分享其他合作者的資源完成過去只有大企業才能完成的工作，而大企業在不需要大量投資的情況下通過轉包生產的方式迅速擴大它的生產能力和市場占有率，從另一角度也降低了失敗的風險。2）由于合作者有著各自的專長和優勢,虛擬公司可以在經濟和技術實力上很方便地超過它的所有競爭對手。3）跨地區、跨國界的國際合作，使每一個合作者都有機會進入更廣泛的市場，各自的資源可以得到充分的利用，取得局部最優基礎上的全局最優。4）可兼容企業間的競爭和合作，保存競爭的活力，又避免過度的競爭。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.5.3

敏捷制造的關鍵因素3.敏捷制造的基礎結構

1）物理基礎結構

指虛擬公司運行所必需的廠房、設備、實施、運輸、資源等必要的物理條件，是指一個企業乃至全球范圍內的物理設施。2）法律基礎結構

指國家關于虛擬公司的法律和政策條文。3）社會基礎結構

虛擬公司要能夠生存和發展，還必須有社會環境的支持。4）信息基礎結構

指敏捷制造所需要的信息支持環境，包括企業信息網絡、各種服務網點、中介機構等一切為虛擬公司服務的信息手段。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.5.3

敏捷制造的關鍵因素4.敏捷型的員工

擁有敏捷型員工的企業優勢：1）敏捷型員工能夠充分發揮主動性和創造性，積極有效地掌握信息和新技術；2）敏捷型員工反應迅速靈活，能快速地從一個項目轉換到另一個項目；3）敏捷型員工得到授權后，能自己組織和管理項目，在各個層次上作出適當的決策；4）敏捷型員工具有協作精神，在虛擬公司中能與各種人員保持良好的合作關系。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造表5-1敏捷型員工的特征5.5.3

敏捷制造的關鍵因素5.虛擬制造

虛擬制造是指在計算機環境下將現實制造系統映射為虛擬制造系統，借助三維可視交互環境，對產品從設計、制造到裝配的全過程進行全面仿真的技術。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造虛擬制造系統特征功能一致性結構相似性集成化組織的靈活性5.5.4

敏捷制造對制造業的影響5.虛擬制造

（1）聯合競爭

（2）技術和技能交叉

（3）環境意識加強

（4）信息成為產品虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.6智能制造（GM）5.6.1智能制造的背景

制造產業希望減少對人類智慧的依賴，以解決人才供求的矛盾。智能制造技術和智能制造系統正是適應上述情況而得以發展。1992年，美國執行新技術政策，大力支持關鍵重大技術，包括信息技術和新的制造工藝等，智能制造技術列在其中，美國政府希望借助此舉改造傳統工業并啟動新產業。

加拿大制訂的1994-1998年戰略發展規劃認為，未來知識密集型產業是驅動全球經濟和加拿大經濟發展的基礎，發展和應用智能系統至關重要，并將具體研究項目選擇為智能計算機、人機界面、機械傳感器、機器人控制、新裝置及動態環境下系統集成等方面。

日本1989年提出智能制造系統，且于1994年啟動了先進制造國際合作研究項目，包括了公司集成和全球制造、制造知識體系、分布智能系統控制、快速產品實現的分布智能系統技術等。歐洲聯盟的信息技術相關研究有ESPRIT項目，該項目大力資助有市場潛力的信息術。1994年又啟動了新的R&D項目，選擇了39項核心技術，其中3項（信息技術、分子物學和先進制造技術）中均突出了智能制造的位置。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.6.1智能制造的背景

我國20世紀80年代末也將“智能模擬”列入國家科技發展規劃的主要課題，已在專家系統、模式識別、機器人、漢語機器理解方面取得了一批成果。科技部正式提出了“工業能工程”，作為技術創新計劃中創新能力建設的重要組成部分，智能制造將是該項工程中重要內容。《中國制造2025》明確了我國制造業發展的十大重點領域，其中智能制造是主攻方向或是最重要的突破口。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造5.6.２

智能制造的含義

智能制造源于人工智能的研究。智能制造（IM）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。應當指出的是智能制造具有鮮明的時代特征，內涵也不斷完善和豐富。智能制造應當包含智能制造技術和智能制造系統兩部分。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.２

智能制造的含義1智能制造技術

智能制造技術包括人類對制造過程的行為認識，以及對解決制造問題各種方法的認識等，是指在制造工業的各個環節，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、儲存、完善、共享、繼承與發展的技術。2智能制造系統

智能制造系統是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統，這種系統可以在確定性受到限制，或在沒有經驗知識和不能預測的環境下，根據不完全的、不精確的信息來完成擬人的制造任務。由于這種制造模式，突出了知識在制造活動中的價值地位，而知識經濟又是繼工業經濟后的主體經濟形式，所以智能制造就成為影響未來經濟發展過程的制造業的重要生產模式。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.3智能制造的特征智能制造的特征5.虛擬現實技術2.人機一體化4.學習能力與自我維護能力1.自律能力3.自組織與超柔性虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.4智能制造研究的內容1智能制造理論和系統設計技術

智能制造概念的正式提出至今時間不長，其理論基礎和技術體系仍在形成過程中，它的精確內涵和關鍵設計技術仍需進一步研究。其內容包括：智能制造的概念體系，智能制造系統的開發環境與設計方法以及制造過程中的各種評價技術等。

智能制造的支撐技術是人工智能技術、并行工程、虛擬現實技術和信息網絡技術。其中IMT的目標是用計算機模擬制造業人類專家的智能活動，取代或延伸人的部分腦力勞動，而這些正是人工智能技術研究的內容。虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.4智能制造研究的內容2智能制造單元技術的集成

人們在過去的工作中，以研究人工智能在制造領域中的應用為出發點，開發了眾多的面向制造過程中特定環境、特定問題的智能單元，形成了一個個“智能化孤島”。它們是智能制造研究的基礎。為使這些“智能化孤島”面向智能制造，使其成為智能制造的單元技術，必須研究它們在IMS中的集成，并進一步完善和發展這些智能單元。它們包括：（１）智能設計（２）生產過程的智能規劃（３）生產過程的智能調度（４）生產過程的智能控制（５）智能檢測、診斷和補償（６）智能質量控制（７）生產與經營的智能決策（８）智能機器的設計虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.5智能制造研究的內容1智能技術智能技術模塊化、嵌入式控制系統設計技術新型傳感技術識別技術特種工藝與精密制造技術故障診斷與健康維護技術系統協同技術功能安全技術高可靠實時通信網絡技術先進控制與優化技術虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.5

智能技術與智能設備1穿戴式智能設備圖5-13智能穿戴設備（a）智能手表；（ｂ）智能手環；（ｃ）谷歌眼鏡虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.5

智能技術與智能設備2智能電視圖5-14智能電視手勢操作圖虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.5

智能技術與智能設備圖5-15智能汽車的組成裝置3智能汽車圖5-16Google無人駕駛汽車虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.5

智能技術與智能設備圖5-17智能家居4智能家居虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.5

智能技術與智能設備圖5-17建筑智能化工程4智能家居虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色制造智能制造５.６.5

智能技術與智能設備圖5-19智能電網5智能電網虛擬制造技術計算機集成制造系統并行工程精益生產敏捷制造綠色