智能制造系统的总体架构优化方案

智能制造体现了信息技术和工业技术的深度融合，是“中国制造2025”的主攻方向。但对于智能制造这样一个复杂的系统而言，需要一个相对复杂的系统框架来概括和凝练其主要环节和核心技术。

智能制造系统架构通过生命周期、系统层级和智能功能三个维度构建完成，主要解决智能制造标准体系结构和框架的建模研究，如图3-6所示。

图3-6　智能制造系统架构

（1）生命周期。生命周期是由设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集合。生命周期中各项活动相互关联、相互影响。不同行业的生命周期构成不尽相同。当传统的产品变成智能产品以后，它不仅体现在消费者使用时的智能性，也体现在生命周期中。例如，通过射频识别技术（radio frequency identification，RFID）技术记录产品从设计到服务整个过程的信息，通过网络自动跟踪每一件货物的去向等。

（2）系统层级。系统层级自下而上共五个层级，分别为设备层级、控制层级、车间层级、企业层级和协同层级。

①设备层级包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器、机械和装置等，是企业进行生产活动的物质技术基础；

②控制层级包括可编程逻辑控制器、数据采集与监视控制系统、分布式控制系统和现场总线控制系统等；

③车间层级实现面向工厂/车间的生产管理，包括制造执行系统等；(www.xing528.com)

④企业层级实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划、产品全生命周期管理（PLM）、供应链管理和客户关系管理等；

⑤协同层级由产业链上不同企业通过互联网络共享信息实现协同研发、智能生产、精准物流和智能服务等。

（3）智能功能。智能功能包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态等五层。

①资源要素包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体，也包括电力、燃气等能源。此外，人员也可视为资源的一个组成部分；

②系统集成是指通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统的集成；

③互联互通是指通过有线、无线等通信技术，实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通；

④信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享；

⑤新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。

智能制造系统架构通过三个维度展示了智能制造的全貌。智能制造的产品生命周期与传统制造业是类似的，但是在设计等环节与传统制造业相比增加了企业间的协同合作，实现了水平集成；系统层级从设备到企业的四个环节与传统制造业企业也是类似的，只是每个环节的内涵和外延都有了相应的扩展。另外，协同是智能制造相对传统制造的一个新的特点；智能功能维度则是使产品和工厂更加数字化、网络化、智能化的一系列信息技术的集中体现。整个智能制造系统架构体现了工业化与信息化的深度融合。