第1章 基于人機(jī)物協(xié)同的智慧工業(yè)概述

1.1 智慧工業(yè)概述

目前，國際上尚無關(guān)于智慧工業(yè)（Intelligent Industry）的準(zhǔn)確定義，國際上一些專家認(rèn)為智慧工業(yè)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。智慧工業(yè)通過人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動(dòng)，是先進(jìn)制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)的深度融合，貫穿于產(chǎn)品制造、服務(wù)全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化集成，實(shí)現(xiàn)制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，不斷提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益和服務(wù)水平。工業(yè)和信息化部對(duì)智慧工業(yè)給出了一個(gè)比較全面的描述性定義：智慧工業(yè)就是基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。它具有以智能工廠為載體，以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)、以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為支撐等特征，可有效縮短產(chǎn)品研制周期、降低運(yùn)營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源和能源消耗。這實(shí)際上指出了智慧工業(yè)的核心技術(shù)、管理要求、主要功能與經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，體現(xiàn)了智慧工業(yè)對(duì)于我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要作用。

為深入落實(shí)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，推動(dòng)我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》在第八章第三節(jié)推動(dòng)制造業(yè)優(yōu)化升級(jí)中明確指出“深入實(shí)施智能制造和綠色制造工程，發(fā)展服務(wù)型制造新模式，推動(dòng)制造業(yè)高端化智能化綠色化”以及“建設(shè)智能制造示范工廠，完善智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系”。為貫徹落實(shí)《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，工業(yè)和信息化部組織專家起草了《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，并于2021年4月14日印發(fā)征求意見稿，以加快推動(dòng)智慧工業(yè)的發(fā)展。

智慧工業(yè)實(shí)施中，通過智能感知智能工廠制造過程中裝備、物流等產(chǎn)生的信息，從而形成制造大數(shù)據(jù)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力，及時(shí)存儲(chǔ)制造大數(shù)據(jù)，為后續(xù)計(jì)算、分析提供基礎(chǔ)；當(dāng)通過制造大數(shù)據(jù)分析建立的知識(shí)圖譜信息不完整，無法為制造過程提供及時(shí)、完整的決策、控制和調(diào)度時(shí)，需發(fā)揮人類面對(duì)不完整信息的快速?zèng)Q策能力，基于已有信息快速形成制造生產(chǎn)線（簡稱產(chǎn)線）所需的決策控制或者產(chǎn)線重構(gòu)要求；智能裝備及其孿生系統(tǒng)將依據(jù)決策指令準(zhǔn)確執(zhí)行生產(chǎn)要求，并在過程中不斷產(chǎn)生新的制造大數(shù)據(jù)，為計(jì)算機(jī)分析和人工決策提供新的基礎(chǔ)。所以，在智能工廠制造過程中，充分利用人的不完全信息決策能力強(qiáng)、計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力強(qiáng)、制造裝備的執(zhí)行力強(qiáng)的特點(diǎn)，構(gòu)建現(xiàn)代制造企業(yè)中人力資源—虛擬信息系統(tǒng)—生產(chǎn)物理系統(tǒng)等人機(jī)物協(xié)同制造系統(tǒng)，從而解決離散制造和流程工業(yè)中復(fù)雜多維度人機(jī)物協(xié)同決策與控制問題，形成基于人機(jī)物協(xié)同的智慧工業(yè)模式，是我國智慧工業(yè)發(fā)展的必由之路。

因此，為滿足我國智慧工業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求，針對(duì)基于人機(jī)物協(xié)同的智慧工業(yè)過程所包含的智能感知、大數(shù)據(jù)分析和知識(shí)圖譜、智能決策和控制、智能裝備、智能物流和生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)字孿生、智能產(chǎn)線重構(gòu)等技術(shù)，本書結(jié)合作者研究成果和行業(yè)先進(jìn)成果，詳細(xì)介紹了各項(xiàng)技術(shù)方法以及應(yīng)用案例。