智能制造的关键技术优化方案

智能制造与设计的关键共性技术可以分为智能设计技术、智能制造技术、智能管理技术、嵌入产品的关键智能技术、信息化支撑平台技术。

1.智能设计技术

采用信息化和智能化的技术、部件和研发手段，开展智能设计技术研究和应用，提高产品、服务和企业的智能化水平，以保护自然环境和实现可持续发展为目标，改变传统的以单纯地追求产品或企业价值最大化的设计理念，促进环境、社会、企业、个人的和谐发展。

智能设计技术包含的内容有：

（1）能源自主工厂的设计。发展生产场所能源技术和框架，降低能源消耗和保证可靠的能源供应。根据生产场地的能源需求，依靠自己产生能源，加强可再生能源利用。

（2）可持续供应链设计。过去许多外包失败的原因是忽略了劳动力技能、运输时间和成本、生态问题等因素，现在许多公司开始重新为其生产地选址。发展一个考虑所有这些因素的可持续供应链的整体模型，有助于企业进行可持续性的供应链运作。

（3）绿色产品设计技术。集成化考虑产品设计和制造过程，发展绿色产品的新架构，并据此发展新的能量高效和环境友好的生产系统。

（4）模块化产品设计技术。通过模块化的产品设计，提高产品模块化和可重用水平，提高产品后期制造和维护过程的效率。

（5）已开发利用过并已废弃的工厂再造。发展新的商业模型，对工厂进行再造，提升已开发利用过并已废弃的工厂的效益。因此，需要发展支撑工具和方法学，如即插即互操作的装备，互操作接口，快速仿真，再编程工具，改善工厂控制、装配和拆卸特性的方法。

2.智能制造技术

实施智能制造技术就是要在制造过程控制和管理中充分利用传感器技术、无线通信技术、信息化技术、先进控制技术和现代管理理念，提高制造过程的智能化水平，提高制造效率和产品质量，减少废物排放和能源消耗，实现企业、环境和社会的可持续发展。

智能制造技术的研究内容包括：

（1）高质量嵌入式制造系统。在产品和装备中嵌入智能装置，并通过无线方式接入网络，利用智能控制系统对其进行远程实时监控。实时采集数据，远程监控和分析制造操作，控制制造质量。

（2）材料重用优化技术。研发新的方法和工具，在产品报废后提高其材料重用水平。包括自拆卸技术、逆向制造方法、复合材料、IT工具、大公司和中小企业的材料重用的最佳实践。

（3）利用替代燃料和原材料的资源恢复技术。由于在能源密集型工业中大量使用废弃材料来代替常规燃料或原材料，故从这种材料流中恢复矿物质成为未来制造过程的关键环节。研究重点是发展新的技术解决方法，使恢复矿物质的过程能够以一种经济和生态的方式完成。

（4）预测性维护技术。应用嵌入式技术，将用户和操作者的信息集成到PLM（产品全生命周期管理）中，形成闭环的PLM系统，并利用感知到的信息，对设备进行预测性维护。

（5）可持续的包装技术。包装是废品产生的重要因素之一。为了降低其对环境的影响，减少浪费，需要发展新的包装方法，提高重用水平，采用可生物降解的材料、环境友好或可食用的包装。需要考虑现行的标准和法规，从生态和商业两方面找到最优包装方法。

（6）减排技术。资源和能源密集型企业排放了大量温室气体和其他污染物。减排技术需要在一个行业进行协同规划和开展。预期效益可以在不同的行业中通过开展类似的减排和污染物过滤技术获得。

（7）提高废物利用率的技术。从废物中提高替代能源和原材料的利用，以代替自然资源的使用，达到降低资源密集型企业对环境的影响。而这需要提高预处理和升级方面的技术，对已有成熟应用经验和处理流程进行跨行业的示范应用也是提高废物利用率的有效途径。

（8）废热的智能利用技术。流程工业是低中温废热产生的地方，这些废热大部分没有被利用。可以预期的成果包括跨工厂废热利用的分析方法、复原技术和不同温度的废热跨厂利用的合作示范。(www.xing528.com)

3.智能管理技术

基于智能信息感知和泛在信息服务技术，采用先进的管理模式和决策模型，对产品的全生命周期过程进行智能管理，提高产品整个生命周期的价值，减少产品全生命周期的资源、能源消耗和对环境的不利影响，促进经济、社会和环境的和谐发展。

智能管理技术包含的主要内容有：

（1）建立可持续评价指标。为产品的过程和可持续性指标（绿色、可持续性标度）建立计分卡。计分卡和指标需要考虑产品全生命周期中可持续性的所有支柱（环境、社会）、公司和供应链的信息。计分卡将被决策者用来为公司选择最好的可持续性方案，用户则可以使用指标来理解产品的真实影响，或者用来选择最可持续的产品。

（2）发展实时生命周期评估技术。发展一套实时生命周期评估方法学和一组工具，用来精确评估产品的生命周期影响（LCA）和生命周期成本（LCC），供设计者在设计过程中实时应用。这组工具通过使用过去产品的生命周期数据和评价情况，在新产品研发阶段和全生命周期中精确评估新产品的全生命周期影响和成本。

（3）发展基于成本的全生命周期管理（PLM）技术。成本是产品相关决策的基本准则，制造商关心降低制造成本，客户希望得到低成本的产品，二手设备基于其预计的成本采用不同的处理方法。目前的应用中每个参与者都没有从全局的视角考虑成本的问题，因此，在产品的整个生命周期采用集成化的成本管理对于最大化产品最终价值非常有益。

（4）发展电子产品可持续性优化技术。电子产品本可以有更长的工作时间，它们被废弃不是因为坏了，而是因为过时了。废弃产品的材料对环境有非常重大的影响，因此，需要发展一套全生命周期的方法学来优化产品的使用（重用）过程，减少产品废弃对环境的不利影响，使用先进的标签识别，发展废弃产品的回收利用技术。

（5）可持续维护概念与应用。有效的和高效的维护可以延长机器寿命，提高设备性能和可用性。设备维护是可持续的重要手段。新的维护概念是指通过创新的和预测性的方法来改进制造的可持续性水平。需要将集成了可持续性特性（总体拥有成本（TCO）计算、能源效率）的新评价方法引入维护管理中，发展新的可持续维护概念并进行广泛应用。

（6）EOL（生命周期终结）管理的支撑技术。许多国家开始加紧环境立法，再制造变得越来越重要。对使用过的产品依据其动态质量进行个性化的处理能够提高整个制造系统的性能。对再制造过程进行优化，可以获得高效的再制造系统，获得高效的再制造部件，同时保证所需的质量指标。这对资源使用优化很有帮助，而资源优化利用是可持续制造的主要目的。

4.嵌入产品的关键智能技术

当今全球市场中，制造企业需要从提供技术先进的产品发展到提供整体解决方案（产品+服务+流程），提高客户在使用技术产品时感受到的价值。除了聚焦在方案上以外，制造商需要将潜在的客户集成到创新解决方案的制定过程中，以此作为产生新的业务机会和为客户创造更多价值的手段。

为了实现这个目标，制造企业需要发展创新的面向客户的服务和新的知识，并将其嵌入整体解决方案的产生过程中；在产品开发过程中使用智能材料、传感器和RFID技术，将知识和面向客户的功能嵌入产品中。另外，企业需要在智能化产品的基础上，大力发展价值增值的信息服务和维护功能，并培训客户从这些智能产品及其服务中获得最大价值。

5.信息化支撑平台技术

信息化支撑平台是实现智能制造的基础环境和使能平台，发展先进的信息化支撑平台可促进企业、社会实现可持续发展。信息化支撑平台技术涉及以下主要内容：

（1）先进的集成化供应链和物流管理工具。供应链的局部优化常常导致其外部其他环节的低效率，需研发支持整个供应链合作的工具，协调物流并改进供应链整体性能。

（2）集成的服务-提供商技术。建立生产者和服务商共同工作的网络，形成产品、服务和系统的一体化系统，发展标准方法和工具支持接口定义，实现产品供应商、服务提供商和用户方的集成化运行和协同运作。

（3）产品-服务工程技术与平台。由于客户需求千差万别，企业需要为客户发展集成了产品和服务的个性化解决方案。因此，需要建立集成化产品和服务工程的通用框架，发展一组方法学、工具、商业模型、产品和服务的标准，并定义它们的接口和流程，促进多方协同和协调发展。

（4）物联网综合应用平台技术。基于物联网技术，实现对产品和制造过程信息的全过程获取和访问，使产品的价值链更加透明。这种透明性可以使流程得以改进，并提高整个价值链的性能。