关键领域技术优化措施

关键领域技术主要包括智能装备、智能工厂、智能服务、工业软件与大数据、工业互联网等五个部分。

1.智能装备技术

智能装备是指在其基本功能以外具有数字通信和配置、优化、诊断、维护等附加功能的设备或装置，一般具有感知、分析、推理、决策、控制能力，是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。智能装备技术主要包括传感器及仪器仪表、嵌入式系统、控制系统、人机交互系统、增材制造和工业机器人等六个部分，如图2.2所示。

图2.2　智能装备技术子体系

智能制造装备产业的核心能力主要体现在关键基础零部件、智能仪表和控制系统、数控机床与基础制造装备、智能专用装备等四大领域，如图2.3所示。

图2.3　智能制造装备核心领域

（1）传感器及仪器仪表技术

传感器及仪器仪表技术主要包括数据交换、特性与分类、性能评定、智能化要求等通用技术，时钟同步、接口、功能块、设备集成、互操作性等集成技术，现场总线、工业以太网、工业无线、安全通信、高可用通信、符合性等通信协议技术。

（2）嵌入式系统技术

智能制造技术体系中的嵌入式系统技术主要包括嵌入式系统接口规范、通信协议、性能要求等三个部分。

（3）控制系统技术

智能制造技术体系中的控制系统技术主要包括可编程序控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）等编程语言，以及接口两个部分。

（4）人机交互系统技术

智能制造技术体系中的人机交互系统技术主要包括工业控制领域人机交互、功能属性和注册管理等图形图标技术，体感描述语言、手势命令和功能属性等触摸体感技术，语音命令、语义理解和语义库等语音语义，生物特征识别技术接口、生物特征数据交换格式等生物特征识别技术。

（5）增材制造技术

增材制造技术主要包括设计规范、文件格式、数据质量保障、文件存储和数据处理等模型设计技术，以及增材制造装备和接口技术等。增材制造又称3D打印技术，其与数控机床行业特征比较如图2.4所示。

图2.4　数控机床与3D打印行业特征

（6）工业机器人技术

工业机器人（含移动机器人等）技术主要包括数据格式、通信协议、通信接口、控制语义等通信技术；工业机器人编程和操作图形用户接口、编程系统和机器人控制间的接口等接口技术；制造过程机器人与人协同作业，机器人与机器人协同作业，以及机器人与生产线协同作业等协同技术。

工业机器人下游主要应用领域，如图2.5所示。

2.智能工厂技术

智能工厂是以打通企业生产经营全部流程为着眼点，实现从产品设计到销售，从设备控制到企业资源管理所有环节的信息快速交换、传递、存储、处理和无缝智能化集成。智能工厂技术主要包括智能工厂建设规划、系统集成、智能设计、智能生产、智能管理和智能物流等六个部分，如图2.6所示。

图2.5　工业机器人下游应用领域

图2.6　智能工厂技术子体系

智能生产是以智能工厂为核心，将人、机、法、料、环连接起来，多维度融合的过程。智能工厂体系架构如图2.7所示。

图2.7　智能工厂体系架构

（1）建设规划

建设规划主要包括智能工厂的基本功能、设计要求、设计模型等总体规划，达成智能工厂规划设计要求所需的仿真分析、协同设计和建设实施等实施指南，基于智能工厂的工艺流程及布局模型、生产过程模型和组织模型等系统建模技术，针对为员工提供人性化工作条件的设计技术。

（2）系统集成技术

系统集成技术主要包括定义智能制造软件互操作能力描述及制造单元匹配准则等互操作准则，集成功能模块描述、集成能力评估等集成能力技术规范，用于智能制造软件能力描述的接口服务和协议，以及相关模板规范、访问/查找能力描述接口和按需进行匹配的过程定义等测试应用服务接口技术，用于开放过程控制的统一架构（OPC UA）、电子设备描述语言（EDDL）、现场设备工具技术（FDT）、现场总线仪器设备集成（FDI）等现场设备集成技术。

（3）智能设计技术

智能设计技术主要包括产品数字化定义、产品数字化样机、设计仿真、工艺仿真、数字化试验等产品设计仿真技术，以及对产品仿真结果进行优化、描述优化模型、优化方法等智能优化设计。

（4）智能生产技术

智能生产技术主要包括生产过程控制系统诊断、维护，以及生产过程系统先进控制与优化类技术两部分。生产过程控制系统诊断、维护类技术，包括定义智能生产系统诊断、能力评估和维护的通用技术及要求；生产过程系统先进控制与优化技术，包括生产制造系统控制与优化软件功能集成架构、功能模块、信息交互方式等技术。

（5）智能管理技术

智能管理技术主要包括制造报文规范、MES应用等车间级管理技术，企业经营决策管理、计划管理、生产管理、技术管理、质量管理、人事管理、财务管理、设备管理、物流管理等企业级管理标准，产品信息可视化、设备信息可视化、库存信息可视化、生产状态可视化、能源监管可视化等可视化管理标准。(www.xing528.com)

（6）智能物流技术

智能物流技术主要包括用于识别原材料、零部件、装备和产品信息的条码、电子标签等技术，用于工厂内部的自动引导车等设备技术，用于工厂内部及工厂间的立体仓库等智能物流装备技术。

3.智能服务技术

智能服务以提供新业务、新模式为着眼点，综合利用企业内部和外部的各类资源，提供各类规范、可靠的新型服务。智能服务技术主要包括个性化定制、远程运维和工业云等部分，如图2.8所示。

图2.8　智能服务技术子体系

智能服务系统是信息交互、信息传送、执行反馈相互协作的系统。在智能服务中，信息感应与服务反映是面向一个服务系统的，具备与对象进行信息交互、需求判断与功能选择的联动系统。智能服务的体系结构可以分为三层：交互层-传送层-智能层。智能服务演进过程如图2.9所示。智能服务生态图如图2.10所示。

图2.9　智能服务演进过程

图2.10　智能服务生态图

（1）个性化定制技术

个性化定制技术主要包括大规模个性化生产的个性化定制设计规范、交互规范和生产管理流程规范等三个部分。

定制消费趋势预示着个性化消费时代的到来，这是一种新的消费现象，也蕰含着深刻的经济背景，它将引发传统产销模式的重大变革。个性化定制模式如图2.11所示。

图2.11　个性化定制模式图

（2）远程运维技术

智能、定制化服务将成为未来发展趋势，远程运维技术主要包括平台接口规范、通用要求、安全规范、监控规范和应急管理规范等五个部分。

（3）工业云技术

工业云技术主要包括接口和协议等资源共享技术和服务能力技术两个部分。云服务就是能提供任意时间、任意地点的服务，当然前提是你的计算机处于网络之中。工业云就是提供给工业用户的服务。现代工厂都是自动化、计算机化、网络化三位一体的结构，工业除了要保持燃料和原料的供应外，还要对计算机软件的可靠性有十足的把握，并且要用到一些网络上的服务。为适应这种需要，推出了工业云的概念，工业云服务平台就是提供云服务的一个平台。

4.工业软件和大数据技术

工业软件和大数据围绕企业信息系统的纵向集成和横向集成，为打通工业软件数据链、实现工业大数据的综合应用提供支撑。工业软件和大数据主要包括工业大数据、产品与系统、服务与管理等部分，如图2.12所示。

图2.12　工业软件和大数据技术子体系

（1）工业大数据技术

工业大数据技术主要包括面向生产过程智能化、产品智能化、新业态新模式智能化、管理智能化和服务智能化等的数据处理技术，以及数据质量、能力成熟度、数据资产管理、数据开放共享和交易等数据管理技术。

（2）产品与系统技术

产品与系统技术主要包括软件产品、工具、系统和平台的功能定义、业务模型、技术要求和接口规范等工业软件技术，以及企业资源计划、供应链管理、客户关系管理、制造执行系统、产品生命周期管理、过程控制系统等工业软件集成技术。

（3）服务与管理技术

服务与管理技术主要包括面向工业软件的开发、集成、外包和运维的服务流程和服务能力技术，面向工业云服务的服务目录、服务水平协议、服务质量、服务采购等服务要求技术，以及工业软件质量的度量和资产维护等工业软件质量技术和工业软件资产管理技术。

5.工业互联网技术

工业互联网以泛在互联、低成本计算、安全可信、可互操作的工业信息基础设施为着眼点，构建贯穿工厂内全层级、工厂外全价值链的高可靠、高带宽、高连接数、低时延的工厂内网络和工厂外网络，实现产品全生命周期的信息追踪和管理，满足工厂内部智能化、网络化，以及与外部交换需求。工业互联网标准主要包括体系架构、网联技术、资源配置和网络设备等四个部分，如图2.13所示。

图2.13　工业互联网技术子体系

（1）体系架构技术

体系架构技术主要包括企业内部不同层级网络互联，企业与设计/供应链/制造/服务/消费协作模式下的互联互操作技术等工厂内网络技术，以及体现企业互联、业务互联、产业互联的工业外网络技术。

（2）网联技术

网联技术主要包括保障机器之间、机器与控制系统之间、企业上下游之间的低时延、高可靠连接与智能交互的网络组网技术，针对现场设备级、车间监测级及工厂管理级的不同需求的工业无线网络技术，以及针对工业现场总线、工业以太网、工业布缆的工业有线通信技术。

（3）资源管理技术

资源管理技术主要包括在工业互联网中应用的IPv6技术，以及适用于工业环境的无线频谱规划的频谱和信息协同技术。

（4）网络设备技术

网络设备技术主要包括网络设备、通信协议、接口等工业网关、工业交换机和芯片及通信模块技术。