众所周知，工业4.0是正在发生中的新工业革命，面临着一系列的变化和挑战。“智能化”是未来制造技术发展的必然趋势，智能制造是其核心。在工业4.0时代，智能制造的总体目标可以归结为如下五个方面：

（1）优质

制造的产品具有符合设计要求的优良质量，或提供优良的制造服务，或使制造产品和制造服务的质量优化。

（2）高效

在保证质量的前提下，在尽可能短的时间内以高效的工作节拍完成生产，从而制造出产品和提供制造服务，快速响应市场需求。

（3）低耗

以最低的经济成本和资源消耗制造产品或提供制造服务。其目标是综合制造成本最低，或制造能效比最优。

（4）绿色

在制造活动中综合考虑环境影响和资源效益，其目标是使整个产品全生命周期中对环境的影响最小、资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

（5）安全

考虑制造系统和制造过程中涉及的网络安全和信息安全问题，即通过综合性的安全防护措施和技术，保障设备、网络、控制、数据和应用的安全。

1.智能工厂

智能工厂重点研究智能化生产系统和过程，以及网络化分布式生产设施的实现。智能工厂是智能制造中的一个关键主题，其主要内容可从多个角度来描述。

首先数字工厂是工业化与信息化融合的应用体现。它借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段为制造工厂的生产全过程提供全面管控的整体解决方案。它不限于虚拟工厂，更重要的是实际工厂的集成，包括产品工程、工厂设计与优化、车间装备建设及生产运作控制等。

其次数字互联工厂是指将物联网技术全面应用于工厂运作的各个环节，实现工厂内部人、机、料、法、环、测的泛在感知和万物互联，互联的范围甚至可以延伸到供应链和客户环节。

而智能工厂从范式维度看，智能工厂是制造工厂层面的信息化与工业化的深度融合，是数字化工厂、网络化互联工厂和自动化工厂的延伸和发展。它通过将人工智能技术应用于产品设计、工艺、生产等过程，使得制造工厂在其关键环节或过程中能够体现出一定的智能化特征，即自主性的感知、学习、分析、预测、决策、通信与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，从而实现提质增效、节能降本的目标。

2.智能生产

智能生产是智能制造中的另一个关键主题。在未来的智能生产中，生产资源(生产设备、机器 人、传送装置、仓储系统和生产设施等)将通过集成形成一个闭环网络，具有自主、自适应、自重构等特性，从而可以快速响应、动态调整和配置制造资源网络和生产步骤。智能生产的研究内容主要包括:

（1）MOM 生产网络

基于制造运营管理系统的生产网络，生产价值链中的供应商通过生 产网络可以获得和交换生产信息，供应商提供的全部零部件可以通过智能物流系统，在正确的时间以正确的顺序到达生产线。

（2）基于数字孪生的生产过程设计、仿真和优化

通过数字孪生将虚拟空间中的生产建模仿真与现实世界的实际生产过程完美融合，从而为真实世界里的物件(包括物料、产品、设备、生产过程、工厂等)建立一个高度真实仿真的“数字孪生”，生产过程的每一个步骤都将可在虚拟环境 (即赛博系统)中进行设计、仿真和优化。

(３)基于现场动态数据的决策与执行

利用数字孪生模型，为真实的物理世界中物料、产 品、工厂等建立一个高度真实仿真的“孪生体”，以现场动态数据驱动，在虚拟空间里对定制信息、生产过程或生产流程进行仿真优化，给实际生产系统和设备发出优化的生产工序指令，指挥和控制设备、生产线或生产流程进行自主式自组织的生产执行，满足用户的个性化定制需求。

3.智能物流和智能服务

智能物流和智能服务也分别是智能制造的主题之一。在一些场合下这两者也常被认为是构成智能工厂和进行智能生产的重要内容。

智能物流主要通过互联网、物联网和物流网等，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，使需求方能够快速获得服务匹配和物流支持。智能服务是指能够自动辨识用户的显性和隐性需求，并且主动、高效、安全、绿色地满足其需求的服务。

我们都在谈智能制造，似乎制造业不进行智造升级转型就会有很严重的后果，也有许多人意识到智能制造会带来更高效更便捷的生产效率，但无法全面认识到智能制造带来的好处。下面来分析下智能制造究竟有什么好处：

1.更高的产量

智能制造通过更好的控制方法来控制机器生产（包括AI、机器人、批量控制等多种），效率比传统制造业更高。另外，智能制造中大数据的应用可以帮助制造商更有效了解生产流程，也有利于改进生产运营。因此，智能制造带来更高的产量是其最主要的原因。

2.更高的精度

在生产流程，利用机器视觉等方式能够带来更精度的辨别，另外，整个生产流程中，传统制造业为了减少失败几率需要通过更好设备，以及培训操作人员，但还是很难减少失败率，而智造时大数据能够分析错误，防止因为失误造成的失败率。

3.更好的自定义和个性化

自定义和个性化是智能制造的一大魅力所在，传统制造业的流水线工作难以实现客户的自定义或个性化定制，而智能制造的生产流程能够实现实时控制，根据客户需求调整生产机器人从而制造自定义和个性化的产品更为容易。与更为传统的个人作坊相比，智能制造的自定义和个性化能够利用大数据整理生产经验，带来的自定义和个性化也可以批量化，也可以帮助制造商采取逆向工程，为熟悉的问题提出新的解决方案。

4.更好的预测

过去，制造业的生产受制于订单，同时根据个人经验分出淡季旺季，旺季加产量，淡季减产量，而智能制造的大数据会更有利于制造业掌控自身产量，更好地预测，从而在最有价值的生产条件下进行生产。同时，大数据也能带来生产过程中的信息，例如可以跟踪不同供应商的产品数据，从而判断供应商的产品供应质量，以便于预测更好的供应商。同理可以通过大数据预测客户的需求，更理性做出生产计划来对应客户需求。

5.更高的盈利回报

这一点其实是对前面几点的总结，更高的产量能够更好满足生产需求，更高的精度能够保证产品的质量，更好的预测能够保证更好的销量，更好的自定义和个性化则是能够扩大销路。利用智能制造的大数据，可以更好地了解制造运营的效率，同时也可以统计智能升级转型过程的投资回报率（ROI），制造业可以更好的制定未来制造计划。