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什么是智能制造系統(tǒng)（IMS）？

智能制造系統(tǒng) (IMS) 是一種現(xiàn)代制造系統(tǒng)，它集成了人、機(jī)器和流程的能力，以實(shí)現(xiàn)最佳的制造結(jié)果。制造系統(tǒng)是指收集輸入、安排輸入并將其轉(zhuǎn)換為所需輸出的整個(gè)過(guò)程。IMS 尋求實(shí)現(xiàn)制造資源的最佳利用，最大限度地減少浪費(fèi)，并為業(yè)務(wù)增加價(jià)值。
與工業(yè)革命初期相比，現(xiàn)在的制造業(yè)范圍已大不相同?，F(xiàn)代生產(chǎn)不僅關(guān)注數(shù)量或質(zhì)量，還關(guān)注資源的保護(hù)和流程的可持續(xù)性。通過(guò) IMS，生產(chǎn)商試圖跟上不斷發(fā)展的行業(yè)和消費(fèi)者不斷增長(zhǎng)的需求。

在傳統(tǒng)制造系統(tǒng)中使用智能意味著為生產(chǎn)流程帶來(lái)靈活性，分析現(xiàn)有流程及其不足，收集相關(guān)信息，并利用這些信息制定更好的流程。
傳統(tǒng)制造依靠操作員的現(xiàn)有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，而 IMS 要求參與該過(guò)程的人員從過(guò)去的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)、了解所有復(fù)雜性、預(yù)測(cè)生產(chǎn)結(jié)果并找到更好的替代方案。
 

概括
智能制造系統(tǒng) (IMS) 是一種現(xiàn)代制造系統(tǒng)，它集成了人、機(jī)器和流程的能力，以實(shí)現(xiàn)最佳的制造結(jié)果。
傳統(tǒng)制造依靠操作員的現(xiàn)有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，而 IMS 要求參與該過(guò)程的人員從過(guò)去的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)、了解所有復(fù)雜性、預(yù)測(cè)生產(chǎn)結(jié)果并找到更好的替代方案。
根據(jù)信息技術(shù)水平及其與制造系統(tǒng)集成的特點(diǎn)，IMS可以概括為三種范式：數(shù)字制造、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化制造和新一代智能制造。
 

對(duì)智能制造系統(tǒng)的需求
隨著制造業(yè)成就的上限隨著工業(yè)革命的后續(xù)階段不斷增加，現(xiàn)有的人類(lèi)知識(shí)和能力因無(wú)法跟上工業(yè)發(fā)展而面臨一定的局限性。由于操作員無(wú)法跟上最新的技術(shù)變化，傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)無(wú)法處理過(guò)程中的不確定性和復(fù)雜性。
隨著越來(lái)越多的消費(fèi)者要求高質(zhì)量的產(chǎn)品，需要在更短的時(shí)間內(nèi)提高生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)又不增加生產(chǎn)成本。對(duì)資源優(yōu)化和可持續(xù)生產(chǎn)方法的重視給制造商帶來(lái)了進(jìn)一步的壓力?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法有效滿(mǎn)足要求，因?yàn)槿斯げ僮鲉T無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜性或記憶預(yù)測(cè)生產(chǎn)結(jié)果所需的大量數(shù)據(jù)。
例如，傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)要求操作員在實(shí)際生產(chǎn)開(kāi)始之前，根據(jù)試錯(cuò)法或操作員的經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)器和設(shè)備中設(shè)置某些輸入?yún)?shù)。盡管有多年的經(jīng)驗(yàn)，機(jī)器操作員可能并不了解生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的每種可能的不確定性或復(fù)雜性。
因此，每次出現(xiàn)復(fù)雜性時(shí)，都需要停止并重新配置整個(gè)流程以處理問(wèn)題。這不僅耗時(shí)，而且成本很高。如果機(jī)器本身可以記錄過(guò)去經(jīng)歷的每個(gè)不確定性并相應(yīng)地建議適當(dāng)?shù)妮斎雲(yún)?shù)，則可以避免這種延遲。
因此，需要結(jié)合機(jī)器和新技術(shù)的使用來(lái)進(jìn)行快速預(yù)測(cè)，并采用基于自學(xué)的靈活制造方法。信息技術(shù)是智能制造系統(tǒng)理念的發(fā)展過(guò)程。
 

IMS的三個(gè)范式
智能制造的概念經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，將最新的技術(shù)變革融入生產(chǎn)系統(tǒng)。根據(jù)信息技術(shù)水平及其與制造系統(tǒng)集成的特點(diǎn)，IMS可以概括為以下三種模型或范式：

 
1. 數(shù)字化制造
數(shù)字制造范式也稱(chēng)為第一代智能制造，是IMS的基礎(chǔ)，是后續(xù)范式的基礎(chǔ)。在 1980 年代，生產(chǎn)計(jì)劃和輸出設(shè)計(jì)開(kāi)始在計(jì)算機(jī)上而不是紙質(zhì)圖表和圖形上進(jìn)行。
對(duì)工廠布局、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)器使用和勞動(dòng)力進(jìn)行數(shù)字模擬，以制定降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化利用的最佳價(jià)值鏈。由于所有事情都是數(shù)字化完成的，因此它減少了制造特定于消費(fèi)者要求的產(chǎn)品所需的時(shí)間。
 

2. 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化制造
第二代智能制造在計(jì)算機(jī)化制造系統(tǒng)中集成了互聯(lián)網(wǎng)的使用。互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將不同生產(chǎn)單元的想法、流程和數(shù)據(jù)連接起來(lái)，并允許協(xié)作制造。
網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不同企業(yè)之間的協(xié)同研發(fā)，連接了同行業(yè)的企業(yè)（橫向集成），連接了同行業(yè)內(nèi)在生產(chǎn)過(guò)程不同層次上運(yùn)行的企業(yè)（縱向集成），連接了用戶(hù)和企業(yè)。用戶(hù)交互是將生產(chǎn)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂脩?hù)為中心的過(guò)程的第一步。
 

3. 新一代智能制造
人工智能 (AI)與數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合導(dǎo)致了 IMS 的戰(zhàn)略突破。人工智能在制造過(guò)程中的本質(zhì)可以徹底改變生產(chǎn)技術(shù)并取代對(duì)人類(lèi)智能的需求。
人工智能賦予新一代智能制造能力，無(wú)需人工干預(yù)即可參與研發(fā)并制定新的流程、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品和商業(yè)模式。由于機(jī)器比人類(lèi)快，人工智能不僅會(huì)減少生產(chǎn)所需的時(shí)間，還會(huì)減少創(chuàng)新和構(gòu)思所需的時(shí)間。
上述每種模式并不相互排斥；相反，它們建立在前一個(gè)特征的基礎(chǔ)上。