论文云智造基于云架构的智能制造，该文是智能制造有关毕业论文格式模板范文和云智造和云架构和智能制造相关论文范文集.
当前云计算与大数据技术日趋成熟,人工智能迅速发展,研究并实现基于云的智能制造具有很强的现实意义.本文深入分析智能制造要素、提出智能制造程度评价模型.基于“互联网+”思维,设计了基于云的智能制造架构,研究了云智造平台核心功能.给出我国云智造可行性实现途径,对云智造实现具有理论与工程支撑借鉴意义.
一、制造业发展概况
1. 制造业发展演变
制造业为人类提供了丰富的产品需求,它几乎代表一个国家的工业水平.制造业从劳动密集型向知识型转变,从低效高耗向高效低耗转化,从产品功能型向智能型与用户体验好方向转变,制造业发展进化历程如图1 所示.
手工制造：用手工劳动或运用简单的生产工具从事生产活动.手工生产是工业生产的最初形式,利用人力或畜力从事运输,或装卸工作,凭眼力或各种手工量具进行检查检验活动等.
机械化制造：指从事各种动力机械、起重运输机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备进行生产加工.相对手工制造,大幅提升了效率,减少了人的体力工作量.
半自动化、自动化制造：机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、简单分析判断和操纵控制,实现预期目标的过程.自动化制造把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,极大地提高劳动生产率,但各生产环节和制造装备都是“信息孤岛”,生产管理系统与自动化系统信息未全面贯通.典型代表有自动化生产线、自动仓库和自动分拣线等.
数字化、网络化制造：在制造过程中借助各种计算机工具,一方面在虚拟环境中对产品物体特征、生产工艺甚至工厂布局进行辅助设计和仿真验证；另一方面,对生产过程进行数字化管理.使用网络化生产制造,采用ERP 和MES 等系统进行生产信息化管理,实现了企业内部纵向集成.其代表有大集团企业全面信息化、数字化,实现跨区域协同制造.智能制造：使用高档数控机床、工业机器人、智能测控装置、3D 打印机和智能仓库和智能物流等智能装备,借助各种计算机辅助工具实现虚拟设计,利用互联网、云计算、大数据实现智能生产、产品远程维护,按需智能服务.随着互联网发展,云计算与大数据技术日趋成熟,人工智能迅速发展,智能制造已经走上前台.Alfa Go 成为“围棋王”,标志着智能化时代正式来临.本文将深入研究基于云架构的智能制造,即云智造.
2. 制造业发展现状
（1）国外促制造业发展措施.
随着新一轮技术革命的到来,全球都在抢占制造业的制高点,世界各发达国家纷纷制定了“再工业化”的国家战略,并逐步对工业技术及其发展模式进行新的转变和升级.各制造强国纷纷制定了自己的促制造业发展措施如下：
美国：提出了《先进制造伙伴计划（AMP）》,《先进制造业国家战略计划》,《制造USA》,提出了以机器人为主要特征的国家战略.
德国/ 欧盟：推行了旨在通过智能制造维持工业大国地位的“工业4.0 计划”,提出了《2020 高科技战略》.目前德国一大批企业的智能化生产和制造水平已经成为全球典范,“工业 4.0”成为德国制造的新品牌.欧盟提出“CloudManufacturing”（云制造）.
日本：智能制造最早发起国之一,重视技术自主创新,以科学技术立国.2007 年,日本审议并开始实施“创新25战略”,为日本创新立国制定了具体的政策路线图.2015年日本公布《机器人新战略》,主要实现“扩大机器人应用领域”与“加快新一代机器人技术研发”的目的.
（2）我国制造业发展计划.
工业发展的重心与主体、实体经济的基础与原动力是制造业.我国航天领域的尖端制造已经处于世界前列,而高端制造如芯片、高端机床等整体水平与制造业强国美国、德国、日本还有差距,其主要差距在技术和管理.采用先进的制造技术与管理模式,提升制造业国际竞争力是我国面临的挑战与机遇.作者认为云智造可以成为我国制造业发展的助力,全面提升制造业的技术水平.
我国制造业信息化、自动化技术应用起步晚、发展速度慢,先进制造技术发展滞后,“两化”融合程度较低.我国为了促进制造业跨越式发展,2015 年5 月发布了“中国制造2025”战略,也称为中国版“工业4.0”规划,基本方针包括创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本.《中国制造2025》明确了9 项战略任务和重点,明确发展“中国特色”智能制造,是企业转型升级的主要方向,是未来制造型企业提升市场竞争力的关键.
作为世界上最大的发展中国家,我们必须认真向所有制造强国学习、借鉴,最终实现超越,特别需向制造强国美国、德国及日本学习创新与技术.我国制造世界地位布局如图2所示.国防尖端武器制造创新需向美国与俄罗斯学习.
二、智能制造架构
1. 智能制造概述
智能制造（Intelligent Manufacturing,简称IM）最早由P.K.Wright 和D.A.Bourne 教授提出,是指通过集成知识工程、制造软件、机器人视觉和控制系统进行建模,以实现在没有人工干预情形下开展小批量生产.智能制造较全面的描述性定义为,基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿设计、生产、管理和服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、自学习、自执行、自适应、优化决策和精准控制等功能的先进制造过程、系统与模式的总称.智能制造在于融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术和人工智能技术,并且能够实现自主学习、自主决策和不断优化.
智能化生产典型代表美国如有：波音公司用机器人造机翼,组装流程实现自动化等.通用汽车、福特汽车全自动化生产线等,还有洛克希德·马丁公司.西门子已经成为实践工业4.0 的标杆企业.西门子成都工厂,通过智能化改造,已经节约了90% 的编程时间.西门子的智能化战略主要包括三个方面：一是搭建了统一数字化企业平台Teamcenter,将所有产品相关的信息和技术充分整合.二是建立开放式的统一标准,实现各种设备和部件自发地与工作环境相连接,实现“即插即生产”.三是打造“数字化双胞胎”,从产品、生产工艺和设备数字化三个层面,形成基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业镜像.
智能制造其核心为高度自动化、数字化、网络化,能自主学习、算法实现智能控制、最优决策与管理优化,不但解放了人类双手,而且代替了大部分人脑复杂工作.智能制造的主要目的为创新产品设计、智能服务,提升产品质量与生产效率并节省成本.近年来我国在智能制造领域的研究取得较多成就,如周济院士分析我国智能制造方向,张玉奎与张宜群教授研究了船舶智能制造技术,隋少春教授等研究了航空智能制造实践.
2. 智能制造要素分析
（1）智能制造设备与装置.
“工欲善其事,必先利其器”,实现智能制造的关键工具之一是智能设备,如高档数控机床、智能仪表、智能电子设备、智能机器手臂、智能传感与控制设备、智能测控装置、智能数据采集与监控装置、增材制造装备（3D 打印机）、智能生产装配线、智能炉、智能安防设备、智能物流与仓储设备及其它智能化设备等.制造母机、自动化设备、智能设备等是智能制造之基础,国家层面急需攻关突破.
工业机器人在智能制造过程中完成具有大批量、高质量要求的工作,如自动化生产线中的点焊、弧焊、装配、喷绘、最优切割、搬运、机床上下料、抛光打磨、包装和跺码等.第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力和推理判断能力.智能制造中一个重要设备即工业机器人,它是高智能高科技集成产品,将机器人和人有机集成在一起,互相配合,其本质是人机一体化.
（2）高级智造人才.
智能制造技术是一个不断发展的领域,高度复杂与智能.实现智能制造,人才是关键,需要大量技术研究人才及高素质劳动者.智能制造人才具有知识融合、技术集成、创新学习和综合能力强等特征.智能制造需要现场工程师、实施工程师和创新设计工程师等.智能制造中的生产加工阶段,摒弃过去的大量传统工人,而是现场工程师,需要掌握机器人的编程操作、维护技能,自动化生产线的操控与维护技术等.
（3）智能工厂.
“智能工厂”最早由美国罗克韦尔自动化有限公司CEO 奇思·诺斯布希于2009 年提出,其核心是工业化和信息化的高度融合.智能工厂是数字化工厂升级版,加强信息管理,采用物联网技术,提稿了设计和生产过程的可控性,优化了计划排程.智能工厂通过“信息物理系统（Cyber-Physical System 简称CPS）”的网路系统,相互连结智能机械、仓储系统及高效的制造设备等,这些设备独立自主运作,或互相交换讯息、互相控制,并且以嵌入式系统来监测生产环境.智能工厂具备自我学习和自行维护能力,通过扩增实境（Augmented Reality）技术,将真实环境与虚拟物体实时叠加到同一个界面,实现人与机器的相互协调合作.智能工厂作为“工业4.0”的重点,需要着重研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现.
智能工厂的核心：①数字化工厂与实体工厂融合；②智能制造设备与工控系统一体化；③ IT 技术、互联网技术、人工智能与应用实现集成.其特征为制程管控可视化、系统监管全方位及制造绿色化等3 个层面.用户用电脑或移动终端可以浏览整个企业现场.通过物联网、以传感器做链接使制造设备具有感知能力,系统可进行识别、分析、推理、决策以及控制.从订单开始,到产品制造完成、入库生产制程信息,都可以在数据库中一目了然.
（4）智能制造管控系统.
智能工厂需要通过生产管控系统、计算机辅助工具与智能装备集成、对智能制造设备单机运行状态、车间运行状态及生产经营状态进行监控,获取车间实时运行数据,来实现智能化、网络化分布式管控,进而实现企业业务流程、工艺流程及资金流程的协同,以及生产资源（材料、能源等）在企业内外动态最优配置.借助各种生产管控工具/ 软件/ 系统打通企业从设计、生产、销售和维护的各个环节,实现产品仿真设计、作业调度、生产自动最优排程、信息上传下达、生产过程监控、质量在线监测、物料自动配送,现场管理及制造资源管理等全要素的智能管控.
智能制造管控系统可对智能制造设备进行在线信息采集、报警及控制等,对智能制造重点设备温度、湿度、转速、振动及运行时间等参数实时信息进行采集和分析,异常时及时显示、报警.制程中的相关数据均保留在数据库中,有完整信息进行追溯、维护与后续规划.智能制造设备是珍珠,智能制造管控系统是连接珍珠的线,将整个业态进行融合与集成,实现全面智能控制.
（5）智能产品或关键中间件.
智能设备、高级人才、智能工厂和智能管控软件都是智能制造的工具手段,是“输入”,其最终目的是为了输出智能产品或关键中间件,即生产出高技术含量、高附加值、低耗、绿色和用户体验好的高端智能产品.智能产品因应用场景不同而有别,如有智能机器人、智能汽车、智能家居、智能手机和智能可穿戴设备等.智能机器人有如安防、深海作业、救援、家政服务、机器人医生、机器人法官和机器人撰稿人等.例如,智能烤箱可依食材算出不同的烘焙温度曲线.智能混合动力自行车可据路况测算出是否需要助力,助多少力.智能手表可以时刻监控人的健康参数,并给出科学建议.智能产品注重核心技术,高技术含量、高门槛、高安全性与可靠性、强交互式、知识密集型,产品技术优势明显,市场竞争力强.
另外,在制造加工中,专门针对某些核心关键件加工,如芯片、飞机发动机、核电关键设备和高性能充电电池等,也属于智能制造范畴.为智能产品提供核心元器件的加工供应,也是智能制造重要一环,属于智能制造业态.
3. 智能化制造程度评价模型
智能制造以智能工厂为载体,以网络互连为支撑,从而构成了制造业的智能加工、智能控制、智能运营的最新形态.智能制造核心在“智能”上,是智能制造硬件与智能软件系统的高度融合与集成,包涵大数据、物联网、云计算、人工智能等.智能制造实现“八化”,即“机床智能化、装备自动化、设计与工艺数字化、过程可视化、决策智能化、产品高端化、服务职能化、制造低耗绿色化”.
智能制造成熟时彻底解放人的双手与大脑,智能机器人代替大量人类工作后,人可从事创意,创作,创造,研究开发工作与休闲.有些学者认为,智能制造是为了满足小批量、个性化、按需需求,作者认为有失偏颇.智能制造高度智能化、是资金、知识和技术密集型,必须投入产出成正比,不要为了智能制造而智能制造.对智能制造必须辩证看,衡量标准就是投入产出比,制造过程的效率,产品的质量与附加值,对环境的友好度等.例如巨大投资建造了一套智能化牙签生产线、其投入产出若不如传统制造投入产出高,那么这样的智能化制造就是画蛇添足,100 万元的导弹打5 元的帐篷得不偿失.为了更科学评价智能制造程度,本文提出智能制造程度评价模型如下.
智能固定投资收益R i 如公式（1）,其中I 表示整个制造的收益,M c,S c,L c 分别表示智能制造设备（包括机器人）、智能制造管控系统、智能生产线投资成本：
公式（4）或（5）哪个评价智能制造程度更合适,产品应用领域不同,其效用评价方法与模型不同,这需要针对不同的产品行业进一步深入系统研究,数据统计分析,社会调研才能得出更科学的结论.
三、云智造架构设计
1. 云制造理念
“互联网+”是指利用互联网的平台、信息通信技术把互联网和包括传统行业在内的各行各业结合起来,从而在新领域创造一种新生态.充分发挥互联网在社会资源配置中的优化和集成作用,提升全社会的创新力和生产力.
中国工程院李伯虎院士率先将云计算与制造业相结合,提出了云制造（Cloud Manufacturing）的概念,并定义云制造是一种面向服务的、高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式,是云计算理念在制造领域的体现和发展.云制造将现有的网络化制造和服务技术同云计算、高性能计算、物联网、服务计算和智能科学等信息技术与信息化制造新技术相融合,实现各类制造资源（制造设备、软件、知识和数据等）统一、集中的智能化管理和经营,为制造全生命周期过程提供随时按需使用的、安全可靠的、优质低成本的各类制造活动服务.
云制造是“互联网+ 制造”,是一种新型制造模式与手段,目标之一是把产业集群中的中小企业联系起来,实现制造资源、能力、知识的全面共享和协同,提高制造资源利用率,从而降低制造资源的浪费,实现绿色和低碳制造.云制造协同平台是面向企业的公共服务平台,通过构建共享制造资源的云制造协同平台,可以将各企业的制造资源池相互连接在一起,提供各种制造服务,实现制造资源与服务的开放协作.云制造在理论架构和平台实现上已取得了较多成果.
2. 云智造架构
基于跨国公司的全球化生态体系、产业集群的区域化生态体系以及基于网络平台的分布式生态体系发展趋于成熟,本文研究基于云架构与组织体系的智能制造——云智造,“互联网+ 智能制造”,实现制造资源的共享,按用户需求组织网上制造资源智能化生产和信息化经营.云智造完善供应链系统,优化智能制造资源与服务能力,包括物料资源、人力资源、设备资源、技术资源和信息资源等,充分发挥行业的叠加效应、聚合效应以及倍增效应.
在云智造系统中,用户所请求的资源和能力均来自于规模巨大的智能制造云池,实现制造资源、能力和知识的全面共享和协同.实现现场传感网与工厂骨干控制网、云智造平台的互联,支撑现场感知数据回传到云智造系统,从产品需求、设计、生产、售后服务、数据和集成优化管理,实现各个环节的异地协同智能设计与制造.云智造实现制造领域的B2B.智造资源需求者,智能制造资源供应者、云智造平台管理三者关系如图4 所示.
（1）智能制造资源提供方：各智能制造资源节点用私有云ERP 等对制造能力智能核算,经网络系统提交给云智造系统的资源模块,响应云智造系统服务模块调用,通过完成智能制造任务实现运营目标.
（2）智能制造资源使用方：产品、中间件、核心关键件、将制造需求通过云智造系统接入资源能力需求模块,云智造系统分配制造,等待制造完成并检验合格后在云智造平台交易.
（3）云智造平台运营方：对云智造平台的资源能力与需求进行总核算、分解,用规则、算法对“买家”与“卖家”进行智能搜索、匹配调度,对不同粒度的智能制造资源进行组合,下达智能制造任务并监控按时按质完成,实现交易,并追踪售后服务等.
3. 云智造平台
云智造是一个覆盖更宽泛领域和技术的“超级”智能系统工程,企业内纵向、行业内横向集成,制造需求与制造资源对接,通过云智造平台的海量任务库,车间中的智能制造资源可以充分利用闲置时段对外提供云服务,从而提高资源利用率.通过云智造大数据库平台的实时收集与共享功能,及时发布和获得最新且全面的资源服务和市场应用信息,实现云智能化制造.用户用浏览器通过Internet 可访问云智造平台的Web 服务器,其核心功能如图5 所示.
4. 云智造实施路径
云智造从产品研发、工艺到制造的产品生命周期；从原料采购、组织生产、质量控制到产品交付与售后服务；从智能设备管理、智能化生产到能源、安全监管,伴随供应链、订单、财务和统筹优化等全生命周期管理.为了实现云智造,本文提出以下路径.
（1）大力投入云智造基础、技术研究：包括云智造理念推广,云智造关键智能设备攻关、云智造技术研究、云智造服务体系、全球化供应链管理创新.研究云智造标准体系、设计工业软件、构筑工业互联网,信息安全的基础支撑能力.
（2）建立云智造系统：从技术、资本、人才密集型企业入手,建设云智造平台.如格力、华为、上汽等公司,建立行业云智造平台,率先实现云智造改造转型.积极培育云智能制造生态,打造具有行业特色的系统解决方案供应商.
（3）政府扶持打造云智造示范：在一定区域内,扶持行业领头企业,打造云智造示范,避免中小企业云智造黑暗中摸索前进付出巨大成本.培育智能制造生态体系、积极开展国家云智造示范区建设.推动云智造企业云智造行业和云智造城市建设,实现国家云智造战略.特别在电子信息、装备制造与汽车、生物医药、航空航天、钢铁化工和智能手机等重点产业进行云智造改造升级,实现“工业互联、数据互通、应用创新”的云智造.
（4）高级云智造人才培养：云智造是复杂的系统工程,需要云智造研究型与实践性人才.如工业机器人研发设计（机器人智能技术、多模式人机交互）、智能生产线规划设计、智能制造设备关键技术攻克、人工智能研究与应用、智能工业软件、工控系统、高性能工程算法设计和创新创意人才等,国家需要与时俱进的大力全面培养.
（5）全面实施科教兴国、云智造强国战略：全面宣传、研究、实践和推广云智造战略.国家电视有国防台、农业台、教育台、经济台、娱乐台,当然需要开通电视“工业台”,展示“黑”科技,宣传行业巨匠,介绍国际行业趋势,传授知识等.这个时代需要宣传、尊重科技人才.
四、结语
云智造系统的研究与实施对于提高产品质量、生产效率和降低成本,响应市场变化的能力和速度,以及提高国家经济实力和国民生活水准均具有重大意义.本文研究了实现跨区域、不同企业制造过程的互联互通,整合智能制造资源,实现云智造新形态的方法、途径,对云智造实现具有理论与实践指导意义.
要实现云智造,占领智造业制高点,还需进一步研究云智造转型方案、云智造人才培养方案、云智造平台实施方案、云智造服务标准体系、智造资源整合与分类算法等.云智造技术关键需攻克,如人机交互与协同、智能工厂（车间）建设、工业控制网络/ 工业物联网、工业大数据服务、云智造互联网架构等.
此文结论,上文是一篇关于经典智能制造专业范文可作为云智造和云架构和智能制造方面的大学硕士与本科毕业论文智能制造论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
参考文献：
1、 从机器人到智能工厂，美的走向现代智造 数字化时代的未来,数据、协同、智能……要素碰撞在一起,将重构商业系统的结构 美的集团开启智能制造战略十年,正从单一产品的制造商转向提供系统集成服务方案的科技集团,以此来应对充满不确定性的未来,赋能制造.
2、 易锋机械技术控的智造经 在党的十九大报告中,“创新”是一个重要关键词,报告中10余次提到科技、50余次强调创新 总书记指出,创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑 要瞄准世界科技前沿.
3、 化肥难将自己催肥转型智造或成行业突破点 据媒体报道,在山东省临沭县这个化肥企业较为集中的地方,曾经的100来家化肥企业如今只剩不到40家,而现存的40来家企业开工率也多不足30 这个10年前因化肥而红火的县城,曾经每家化肥企业门口,都有…….
4、 雷沃科技驱动智造升级 6 月20 日,世界品牌实验室（World Brand Lab）在北京发布了“2018 年中国500 最具价值品牌”排行榜 在这份基于财务数据、品牌强度和消费者行为分析的年度报.
5、 伪智造何来真智能 “80后”北京市民刘先生最近刚装修了房子,为赶潮流,给新家装上了不少智能家居能用手机远程操控的智能电视、智能门锁,能用语音开关的智能空气净化器、智能空调…&hel.
6、 智造，升级之路 在规模化发展到达巅峰级别的天花板、国内消费理念升级趋势明显、人口红利逐步消失、全球竞争态势复杂多变的情况下,制造“升级”已成为中国家电产业的必由之路 那么,规模如此庞大的中国家.