智能制造核心技术知识详解

智能制造核心技术知识主要是指智能制造关键领域技术知识，主要包括智能装备、智能工厂、智能服务、工业软件与大数据、工业互联网等五个知识模块，如图2.30所示。

图2.30　智能制造核心技术知识体系

1.智能装备技术知识

智能装备技术知识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6个方面的知识子体系，如图2.31所示。

图2.31　智能装备技术知识子体系

（1）传感器及仪器仪表技术知识

传感器及仪器仪表技术知识主要包括数据交换、特性与分类、性能评定、智能化要求等通用知识，时钟同步、接口、功能块、设备集成、互操作性等集成技术知识，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等知识点。

课程转换建议：该知识可转换成“传感器技术及应用”“工业智能仪器仪表技术及应用”2门课程，或“传感器及仪器仪表技术”课程。

（2）嵌入式系统技术知识

智能制造技术体系中的嵌入式系统技术知识主要包括嵌入式系统接口规范、通信协议、性能要求等3个知识点。

课程转换建议：该知识可转换成“嵌入式系统技术及应用”课程。

（3）控制系统技术知识

智能制造技术体系中的控制系统技术知识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）等编程语言和接口2个知识点。

课程转换建议：该知识可转换成“可编程逻辑控制器（PLC）技术及应用”“分布式控制系统（DCS）及应用”“现场总线控制系统（FCS）及应用”3门课程。根据本校专业方向选择其中1～2门课程。

从可编程逻辑控制器（PLC）在智能制造重点领域系统架构中所处的位置来分析，PLC位于智能制造系统架构生命周期的生产环节、系统层级的控制层级，以及智能功能的系统集成，如图2.32所示。

图2.32　PLC在智能制造系统架构中的位置

（4）人机交互系统技术知识

智能制造技术体系中的人机交互系统技术知识主要包括工业控制领域人机交互的图形图标、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等4个方面的知识点。

课程转换建议：该知识可转换成“人机交互系统技术及应用”课程。

（5）增材制造技术知识

增材制造又称3D打印技术，增材制造技术知识主要包括设计规范、文件格式、数据质量保障、文件存储和数据处理等模型设计知识，以及增材制造装备和接口技术等知识。

课程转换建议：该知识可转换成“3D打印技术及应用”或“增材制造技术及应用”课程。

（6）工业机器人技术知识

工业机器人（含移动机器人等）技术知识主要包括数据格式、通信协议、通信接口、控制语义等通信技术知识，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知识，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知识。

课程转换建议：该知识可转换成“工业机器人及应用”课程。从工业机器人在智能制造重点领域系统架构中所处的位置来分析，工业机器人位于智能制造系统架构生命周期的生产环节、系统层级的设备层级和控制层级，以及智能功能的资源要素，如图2.33所示。

图2.33　工业机器人在智能制造系统架构中的位置

2.智能工厂技术知识

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。智能工厂技术知识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6个知识点，如图2.34所示。

（1）建设规划知识

建设规划知识主要包括智能工厂的基本功能、设计要求、设计模型类标准等总体规划，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知识，针对为员工提供人性化工作条件的设计技术知识。

课程转换建议：该知识可转换成“智能工厂的规划设计”课程。

图2.34　智能工厂技术子知识体系

（2）系统集成知识

系统集成技术知识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等知识，用于智能制造软件能力描述的接口服务和协议及相关模板规范、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。

课程转换建议：该知识可转换成“智能制造集成技术及应用”课程。

（3）智能设计技术知识

智能设计技术知识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知识，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。

课程转换建议：该知识可转换成“CAD/CAM”课程，这是所有的院校目前开设的课程，只是不同院校选用的CAD/CAM软件不同而已。

（4）智能生产技术知识

智能生产技术知识主要包括生产过程控制系统诊断、维护和生产过程系统先进控制与优化两部分知识。生产过程控制系统诊断、维护类知识，包括定义智能生产系统诊断、能力评估和维护的通用知识；生产过程系统先进控制与优化知识，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、信息交互方式等知识。(www.xing528.com)

（5）智能管理知识

智能管理知识主要包括制造报文规范、MES应用等车间级管理知识，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知识，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知识。

课程转换建议：智能生产与智能管理技术这两部分知识可转换成“智能生产与管理技术及应用”课程。

（6）智能物流知识

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

课程转换建议：该知识可转换成“智能物流技术及应用”课程。

3.智能服务技术知识

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。智能服务技术知识主要包括个性化定制、远程运维和工业云等3个方面的知识点，如图2.35所示。

图2.35　智能服务技术知识子体系

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。

（1）个性化定制技术知识

个性化定制技术知识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3个知识点。

（2）远程运维技术知识

远程运维技术知识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5个知识点。

（3）工业云技术知识

工业云技术知识主要包括接口和协议等资源共享技术和服务能力技术2个知识点。

课程转换建议：该知识可转换成“智能服务技术及应用”“工业云技术及应用”课程。

4.工业软件和大数据技术知识

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。工业软件和大数据技术知识主要包括工业大数据、产品与系统、服务与管理等3个方面知识模块，如图2.36所示。

图2.36　工业软件和大数据技术子体系

（1）工业大数据知识

工业大数据知识主要介绍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知识，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知识。

（2）产品与系统技术知识

产品与系统技术知识主要介绍软件产品、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）服务与管理知识

服务与管理知识主要介绍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，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。

课程转换建议：该部分知识可转换成“工业软件和大数据技术及应用”课程。

5.工业互联网知识

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，以及与外部交换的需求。工业互联网知识主要介绍包括体系架构、网联技术、资源配置和网络设备等四个部分内容，如图2.37所示。

图2.37　工业互联网技术子体系

（1）体系架构技术知识

体系架构技术知识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知识，以及体现企业互联、业务互联、产业互联的工业外网络技术知识。

（2）网联技术知识

网联技术知识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知识，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知识，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知识。

（3）资源管理技术知识

资源管理技术知识主要介绍包括在工业互联网中应用的IPv6技术知识，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知识。

（4）网络设备技术知识

网络设备技术知识主要介绍包括网络设备、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知识。

课程转换建议：该部分知识可转换成“工业互联网及应用”课程，课程内容分为体系架构、网联技术、资源配置和网络设备等四个知识模块。

从工业互联网在智能制造重点领域系统架构中所处的位置来看，工业互联网位于智能制造系统架构生命周期的所有环节、系统层级的设备、控制、工厂、企业和协同五个层级，以及智能功能的互联互通，如图2.38所示。因此，建议该课程作为制造类相关专业群的共享课程。

图2.38　工业互联网在智能制造系统架构中的位置