報告出品/作者：川財證券、方競

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《面向 2035 的智能制造技術預見和路線圖研究》中提出智能制造系統(tǒng)是由智能產品、智能生產及智能服務三大功能系統(tǒng)以及工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)和智能制造云兩大支撐系統(tǒng)集成而成，其中，智能產品是主體，智能生產是主線，以智能服務為中心的產業(yè)模式變革是主題，智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)是支撐。將路線圖工作分為六個子方向：智能產品、離散型制造、流程型制造、新模式新業(yè)態(tài)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造云。

增材制造技術和裝備是離散型智能工廠發(fā)展的重點任務之一，是智能產品、離散性制造、新模式新業(yè)態(tài)三個核心子方向的重要構成技術。同時，新的制造業(yè)發(fā)展格局下，制造新需求和新模式對增材制造技術和裝備的發(fā)展提出了更快更高的發(fā)展要求，而且增材制造技術是分布式智能控制技術、離散智能工廠、個性化規(guī)模定制、共享制造、工業(yè)電子商務乃至是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能制造云兩個路線圖工作子方向的核心基礎技術和裝備。

一、智能制造1.1.智能制造系統(tǒng)構成新一代信息技術與先進制造技術深度融合形成的智能制造技術，特別是新一代人工智能技術與先進制造技術深度融合所形成的新一代智能制造技術，成為了第四次工業(yè)革命的核心技術和核心驅動力。智能制造正在引領和推動第四次工業(yè)革命，引發(fā)制造業(yè)發(fā)展理念、制造模式發(fā)生重大而深刻的變革，重塑制造業(yè)的技術體系、生產模式、發(fā)展要素及價值鏈，推動中國制造業(yè)獲得競爭新優(yōu)勢，推動全球制造業(yè)發(fā)展步入新階段，實現(xiàn)社會生產力的整體躍升。

《面向2035的智能制造技術預見和路線圖研究》中提出智能制造系統(tǒng)是由智能產品、智能生產及智能服務三大功能系統(tǒng)以及工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)和智能制造云兩大支撐系統(tǒng)集成而成，其中，智能產品是主體，智能生產是主線，以智能服務為中心的產業(yè)模式變革是主題，智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)是支撐。因此，對智能制造技術預見和技術路線圖的研究也緊緊圍繞這幾個方面展開。根據(jù)專家研究領域分布情況，將路線圖工作分為六個子方向：智能產品、離散型制造、流程型制造、新模式新業(yè)態(tài)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造云。

1.2.智能制造發(fā)展路線圖

技術路線圖以時間為主軸，面向2035中長期，分階段、分層次的呈現(xiàn)出智能制造技術和產品、離散型智能工廠、流程型智能工廠、智能制造新模式、智能制造云、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術等六大技術領域的發(fā)展目標、需求趨勢、關鍵技術、重點任務、輔助支撐資源等五大方面的未來發(fā)展方向，以及主要升級路徑和關鍵時間節(jié)點。

1.2.1.智能產品

面向2035年，智能產品重點任務包括面向產品設計和工藝的知識庫、數(shù)據(jù)采集與處理分析技術、分布式智能控制技術、人機共融機器人、智能傳感器技術等方面，每個重點任務對應著若干子任務。

1.2.2.離散型智能工廠

面向2035年，離散型智能工廠發(fā)展的重點任務包括企業(yè)智能決策系統(tǒng)、智能數(shù)控加工技術與裝備、增材制造技術與裝備、智能建模與仿真技術、離散型智能工廠、智能制造標準體系等方面。

1.2.3.制造業(yè)新業(yè)態(tài)新模式

面向2035年，制造業(yè)新業(yè)態(tài)新模式發(fā)展的重點任務包括設備健康評估和故障預示、共享制造(協(xié)同與共享)、個性化規(guī)模定制、工業(yè)電子商務、知識工程和工業(yè)知識軟件化等。

1.3.智能制造系統(tǒng)技術清單

1.3.1.分布式智能控制技術

分布式智能控制技術是人工智能和分布式計算結合的技術，主要應用于較大模的區(qū)域、多異構半臺協(xié)作作業(yè)多個智能機器（高可靠性智能機器）協(xié)同工作的場景。研究不同智能體之間的行為協(xié)調和工作任務協(xié)同，同時每個智能體具有其本身的目標和意愿．通過分布式人工智能，將復雜系統(tǒng)的多目標求解問題逐層劃分為復雜程度相對較低的子問題，再由不同智能體經過溝通協(xié)作和自主決策完成，能克服單個智能機器資和能力缺乏以及功能單一等局限性。需要重點突破云計算環(huán)境下的集群機器分布式控制架構，在此基礎上，研究邊緣控制器的實時調度與控制一體化方法，面向任務的語義編程及自動生成機制，面向快速高精協(xié)作的多智能機器系統(tǒng)的觀潷模型，以及多智能機器的任務分配、協(xié)同機制和分布式控制。

1.3.2.人機共融機器人

人機共融機器人是把生命系統(tǒng)的優(yōu)點與機電系統(tǒng)的優(yōu)勢相結合的智能機器人。通過對生命系統(tǒng)和機電系統(tǒng)深度融合技術和方法、生物-機電系統(tǒng)融合的調控機理和相關效能優(yōu)化模型的研究，形成基于生命系統(tǒng)和機電系統(tǒng)相融合的新型感知、驅動和能量供給的智能生物功能器件單元，并通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)同生共體、互生共融的新一代人機共融機器人。微機電系統(tǒng)、微納加工技術、生命科學等眾多學科領域的發(fā)展都正在促進類生命機器人領域的研究。

1.3.3. 智能傳感器技術

智能傳感器技術的發(fā)展方向包含多源傳感器融合技術與仿生傳感器技術等。多源傳感器融合技術是指利用不同的時間和空間的多傳感器信息資源，對按時序獲得的觀測信息在一定的準則下加以自動分析、綜合、支配和使用，獲得被測對象的一致性解釋與描述，以完成所需的決策和任務，使系統(tǒng)獲得比其各組成部分更優(yōu)越的性能。其主要研究內容包括數(shù)據(jù)關聯(lián)、多傳感器 ID/軌跡估計、采集管理等。仿生傳感器是采用固定化的細胞、酶或者其他生物活性物質與換能器相配合組成的新型傳感器，是生物醫(yī)學和電子學、工程學相互滲透而發(fā)展起來的一種新型感知技術。

1.3.4.離散智能工廠

離散智能工廠能根據(jù)產品性能需求進行產品設計與制造的智能選擇，實現(xiàn)個性化定制和柔性制造混流生產。通過設計與仿真軟件實現(xiàn)產品的仿生、創(chuàng)成、拓撲優(yōu)化設計。能夠通過智能制造裝備，對制造過程進行全流程仿真、工藝參數(shù)決策，實現(xiàn)制造模式選擇及多類別、多模式混合加工制造，實現(xiàn)產品性能和制造效率的綜合提升?；谌鞒绦畔⒌膮f(xié)同優(yōu)化技術，實現(xiàn)包括研發(fā)設計、工藝與設備、物流、質量、倉儲、銷售等工廠全流程的實時管控和協(xié)同優(yōu)化。離散智能工廠重點面向3C產品小批量、多品種、快速迭代的生產需求；面向航空、航天、船舶零部件超大型、結構復雜、輕量化、高質量的生產需求：面向對大型燃氣輪機、電推進發(fā)動機等高性能發(fā)動機的制造需求；面向汽車產品多系統(tǒng)、多部件及個性化定制需求。

1.3.5.企業(yè)智能決策系統(tǒng)

企業(yè)智能決策系統(tǒng)包括企業(yè)戰(zhàn)略智能決策系統(tǒng)、產品圖譜智能決策系統(tǒng)、供應鏈管理智能決策系統(tǒng)和工藝選擇智能決策系統(tǒng)，以實現(xiàn)企業(yè)目標、計劃調度、運行指標、生產指令與控制指令一體化優(yōu)化決策。企業(yè)戰(zhàn)略智能決策系統(tǒng)對企業(yè)競爭優(yōu)勢、技術創(chuàng)新體系、創(chuàng)新績效、環(huán)境不確定性、行業(yè)與技術發(fā)展趨勢進行分析決策。產品圖譜智能決策系統(tǒng)對產品壽命周期與競爭優(yōu)勢進行全流程、多要素分析，進行產品的族群、發(fā)展圖譜以及實現(xiàn)路徑規(guī)劃，實現(xiàn)產品的價值最大化。供應鏈管理智能決策系統(tǒng)對供應鏈進行全要素分析，實現(xiàn)高效率、零庫存的智能供應鏈管理。工藝選擇智能決策系統(tǒng)進行產品設計與工藝流程智能規(guī)劃，對產品制造模式進行戰(zhàn)略選擇。

1.3.6.智能數(shù)控加工技術與裝備

智能數(shù)控加工技術包括人、計算機、機器一體化融合理論與技術：多信息的感知理論與技術．熱變形潮、溫度場理論以及傳感器布點和補償技術：幾何誤差建模與補償技術：振動建模與抑制技術：刀具加工模型與加工狀態(tài)感知技術．在機質量檢測方法技術：基于數(shù)控系統(tǒng)的工件加工進度提取技術：故障在線識別理論與技術：加工過程能量流模型與能效檢測技術：智能決策理論與技術．智能執(zhí)行理論與技術：智能維護理論與技術．智能機床綜合能力評價理論與技術等．智能數(shù)控加工裝備，如智能數(shù)控加工中心智能機床等，在數(shù)字化控制技術的基礎上增強了加工狀態(tài)的感知能力，通過網(wǎng)絡化技術實現(xiàn)設備間互聯(lián)互通，并應用大數(shù)據(jù)及人工智能技術，具有自感知、自分析自適應、自維護、自學習等能力，能夠實現(xiàn)加工優(yōu)化、實時補償、智能測量、遠程監(jiān)控和診斷等功能。

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