報告中也指出:未來20年最有潛力從根本上改變制造業的四大領域是半導體制造、先進材料和集成計算材料工程、添加制造技術和生物制造。
智能制造(Intelligent Manufacturing, IM)是由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統,能夠將智能活動嵌入到生產制造過程中,并通過人與智能機器的合作共事來擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。智能制造最初僅限于制造自動化的概念,在其快速發展過程中逐步將涉及領域擴展到生產制造過程的柔性化、智能化和高度集成化等領域。目前企業生產制造過程的各個環節幾乎都能夠廣泛應用人工智能技術。智能系統技術可以用于工程設計、工藝過程設計、生產調度、故障診斷等,也可以將神經網絡和模糊控制技術等先進的計算機智能方法應用于產品配方、生產調度等,實現制造過程智能化。
隨著新一代大數據、云計算、物聯網、互聯網新技術的突破,智能制造的概念進一步向系統化、集成化縱深發展,催生了精準制造方式等革新,目的在于以網絡為手段實現對制造的全流程管控,特別是凸顯工業物聯網對傳統制造方式的革命性意義。目前對于智能制造范疇的研究與論證進一步豐富和全面,概括起來主要包括以下幾個領域的內容:
智能制造前端的工業設計領域。工業設計從外觀設計不斷向產品、裝備的功能設計、結構設計、技術設計延伸,包括產品與裝備的硬件、技術與軟件的設計,產品裝備設計和制造設計相融合。制造過程的網絡化,組成產品的各個組件設計的模塊化、數字化,以設計為龍頭的網絡協同制造模式應運而生。工業設計與自動化制造相結合的模式,十年前就開始出現在紹興縣(現在改名為柯橋區)。紡織(設計)創新服務中心以企業化運作方式主要從事紡織面料設計工作,為眾多中小型制造企業提供產品設計,設計結果通過磁盤直接插入數字化加工制造裝備或自動化生產線,形成了“快速設計+快速生產”的制造模式。
工業制造設計的智能產品領域。在智能產品領域,互聯網技術、人工智能、數字化技術嵌入傳統產品設計,使產品逐步成為互聯網化的智能終端。特斯拉被譽為“汽車界的蘋果”,它的成功不僅僅是電池技術的突破,更是大型可移動的智能終端,具有全新的人機交互方式,通過互聯網終端把汽車做成了一個包含硬件、軟件、內容和服務的體驗工具。智能產品通過搭建開放式研發平臺,廣泛采集消費者個體對創新產品設計的個性化需求,令智能產品更加具有市場活力。
智能制造方式方法的應用領域。高自動化程度生產線是智能制造的基本特征,主要通過機器人技術、網絡通信技術完成技術實現?,F代智能制造設備進一步引入物聯網的控制、數字化的實時計量檢測、智能化全封閉流程裝備的自控等技術集成,在云計算支持的物聯網生產、經營的系統管控下,實現“信息化的計量供料、自動化的生產控制、智能化的過程計量檢測、網絡化的環保與安全控制、數字化的產品質量檢測保障、物流化的包裝配送”。對于像中國這樣的發展中國家而言,網絡協同制造的模式大多采用了以局域網為主的物聯網協同制造模式,該模式更有廣泛的適應性。
工業制造流程的智能裝備領域。智能裝備是智能制造的基礎載體,既涵蓋了“智能工廠”、“智能車間”等大概念,也可以細微到“智能設備”、“智能零部件”等概念。其中“智能工廠”是指建立在物聯網技術基礎上的全流程智能裝備一體化生產制造空間;而“智能設備”則是以信息技術深度嵌入為代表的智能裝備和產品。