课题来源于广东省科技计划项目科技基础条件建设领域专项。当前我国/我省制造企业面临着产业结构的调整和转型升级的严峻挑战,急需利用新一代信息技术对制造业进行改造提升,尤其需要加强产业技术融合创新来提升广东省制造业的国际化水平和竞争能力。智慧制造是物联网、务联网、知识网和人际网等与制造技术等交叉融合而形成一种新型网络化制造模式,也是制造业信息化与智能化向高层次延伸和发展的结果,它不仅给制造业信息化注入新的理念,而且是“两化”深度融合的重要体现。本项目对智慧制造理论与技术研究,不仅丰富和发展智能制造模式的理论和技术,将制造业信息化与智能化提升到一个新的高度,而且对于促进我省制造业转型升级具有重要的理论与现实意义。
所撰写的《智慧制造理论与技术》专著分为7章。第1章绪论,阐述智慧制造诞生背景、给出智慧制造定义、概述人工智能、智能制造和智慧制造发展,阐明智慧制造与传统智能制造以及新一代智能制造的关联关系;第2章智慧制造基础理论与技术体系,论述智慧制造中的社会系统、信息系统、物理系统三个子系统的相互作用以及其特征和运作机制,给出智慧制造的理论框架与技术体系;第3章智慧制造共性基础技术与体系架构,概述制造模式演化发展,数据、信息、知识与智慧,人工智能以及未来互联网和工业互联网等共性基础技术,阐述以未来互联网四大支柱技术(物联网、务联网、内容/知识网、人际网)为基础的智慧制造——社会信息物理生产系统的体系架构;第4章制造物联化技术,阐述智慧制造的四大主体技术之一的制造物联化技术,也即“物联网+制造”,具体包括物联网技术、制造物联发展现状及其价值实现与应用等内容;第5章制造智能化技术,从“人工智能+制造”概念出发,分析智能制造演化发展及其面临的大数据挑战问题,概述新一代智能制造应用现状及其案例,具体侧重阐述实现大数据价值深度利用的主动制造;第6章制造服务化技术,探讨“务联网+制造”,具体包括面向服务架构的制造技术、云制造、尤其是云制造服务组合优化;第7章制造社会化技术,探讨“人联网+制造”,具体面向人联网的社会化制造技术,具体包括 Web2.0、社会计算、3D打印、企业2.0、众包/众筹及社会制造等模式。
本课题的特色和创新点体现为:1)所阐述的智慧制造体现出一种新的制造系统集成理念:一是通过务联网和基于“一切皆为服务”理念,形成面向服务的信息世界,提供按需即取的服务方式;二是通过物联网,将服务资源延伸到物理世界,利用传感器和普适计算获得资源状态和环境的信息;三是通过内容/知识网,利用语义Web、数据挖掘和人工智能技术,从物联网获得的原始数据中抽取出所需的信息、知识、智慧,或将原始事件合成具有意义的复杂事件,增强了服务提供的智能水平;四是通过人际网,将服务资源延伸到社会世界,实现群体协作和智能决策等;从而将机器智能、普适智能和人的经验、知识和智慧结合在一起,人机物共同决策,为客户提供个性化的产品/服务;2)本项目将社会系统、信息系统和物理系统有机地融合起来形成社会信息物理生产系统(又称社会技术生产系统),拓展和延伸了工业4.0 下的信息物理生产系统概念;3)探讨了将务联网、物联网、知识网和人际网与制造技术融合于一体的智慧制造的实现途径,使体系结构各异的制造物联、传统智能制造(语义网络化制造)、云制造、社会制造(企业2.0)等得以统一于智慧制造这个信息物理生产体系架构之下;4)在所提出的智慧制造概念基础上,进一步探讨大数据在物理系统、信息系统和社会系统之间的形成和传递机制以及由人机物协同进行分析、判断、决策、调整、控制而形成的主动制造运作机制,并将组织符号学和OODA(Observe–Orient- Decide-Act,观察-定向-决策-行动)模型融合于一体,构建了大数据驱动的主动制造体系架构。 |