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人工智能是以計算機為基礎，運用機械設備取代傳統(tǒng)的人工操作，根據(jù)設定好的程序和算法完成制造任務，智能制造是我國制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略決策，實現(xiàn)對制造企業(yè)生產(chǎn)流程的動態(tài)化管理，打造智能生產(chǎn)線，更好的迎接新時代產(chǎn)業(yè)變革。將企業(yè)智能化水平作為評估企業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜?，人工智能背景下大?shù)據(jù)技術、云計算技術的應用，加強員工之間的有效溝通，在企業(yè)內(nèi)部建立生態(tài)化制造系統(tǒng)。本文總結(jié)智能生產(chǎn)線和智能制造的主要特征，從智能制造技術和智能工廠兩方面探究人工智能背景下智能制造技術的發(fā)展，基于第一代、第二代、第三代智能制造技術，分析智能制造的未來。

智能生產(chǎn)線的組建包括硬件、軟件和大數(shù)據(jù)集成技術，組建的智能生產(chǎn)線要包含智能裝備模塊和物流服務模塊，運用先進的制造技術、傳感技術和智能化控制技術，實時呈現(xiàn)當前的生產(chǎn)狀態(tài)，收集詳細的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化智能制造系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。倉儲物流服務模塊需要管理物料倉儲情況，根據(jù)生產(chǎn)需求進行物料的配送與裝卸，倉儲物流服務模塊運行階段，系統(tǒng)操作人員需要嚴格按照生產(chǎn)需求保證資源的充分供應，控制材料供應數(shù)量，實時觀察物流倉儲是否存在貨物短缺、貨物過剩危機。為了實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控，需要在智能生產(chǎn)線硬件設施安裝階段設置傳感器和射頻識別裝置，采集設備的運行數(shù)據(jù)，定期進行設備故障檢測，得到準確的物料數(shù)據(jù)信息。按照簽署的安全通信協(xié)議，運用虛擬仿真技術對生產(chǎn)流程進行全面管控，實時顯示當前的生產(chǎn)加工狀態(tài)，由上級管理者制定全新的生產(chǎn)決策，通過數(shù)據(jù)總線將生產(chǎn)命令傳達到執(zhí)行端口。智能生產(chǎn)線的軟件構(gòu)造是以雙向數(shù)據(jù)集成化為主要目標，建立數(shù)據(jù)傳輸模塊，將網(wǎng)絡體系分為總控網(wǎng)絡和執(zhí)行子網(wǎng)絡，負責對生產(chǎn)過程的監(jiān)督與管理，智能生產(chǎn)線建設的優(yōu)劣將直接影響到信息交互質(zhì)量。在智能生產(chǎn)線整體架構(gòu)設計中融入大數(shù)據(jù)技術，減少技術人員的數(shù)據(jù)分析壓力，簡化管理人員的工作流程，精準的為上級決策制定提供數(shù)據(jù)參考，不斷總結(jié)多年的從業(yè)經(jīng)驗，將現(xiàn)代化人工智能知識應用到智能生產(chǎn)線的構(gòu)造中，為智能制造技術的創(chuàng)新與發(fā)展創(chuàng)造有利環(huán)境。

智能制造技術的實現(xiàn)是在生產(chǎn)制造過程中加入人類的智能活動，機械設備能夠自動完成判斷、感知和決策，將人工智能技術與電子信息技術進行結(jié)合，應用先進的制造理念，實現(xiàn)對制造過程的動態(tài)化監(jiān)管。智能制造技術是多種關鍵技術的組合應用，不是簡單的機器人與數(shù)控機床的結(jié)合，而是賦予機器人圖像識別能力和傳感能力，能夠根據(jù)上級下達的生產(chǎn)指令自主進行設備移動、設備更換等操作。數(shù)控機床需要具備溫度傳感、振動分析等功能，智能制造的主要特征為物流倉儲的高度自動化、生產(chǎn)流程的有機聯(lián)動、實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實交互。在實際生產(chǎn)階段通過物流倉儲模塊中視頻識別技術分析物料的基本屬性，借助傳送帶、無人車等設備完成物料的運輸與調(diào)整，利用網(wǎng)絡通信協(xié)議實現(xiàn)生產(chǎn)加工、設備材料供應與動態(tài)化管理的有機聯(lián)通。移動網(wǎng)絡的影響下能夠高速完成數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，提高生產(chǎn)一線的安全等級，保證加工現(xiàn)場控制管理中心以及云端服務器之間的數(shù)據(jù)通信，對當前工廠的機械設備進行動態(tài)模擬分析，利用虛擬現(xiàn)實技術判斷工廠布局的合理性。調(diào)整設備與生產(chǎn)流程的搭配關系，建立集機器人、數(shù)控機床、檢測包裝設備于一體的虛擬生產(chǎn)線模擬運行環(huán)境，借助終端控制器和人機操作界面運行虛擬化工廠，根據(jù)運行結(jié)果分析實際工廠的加工流程。

為了更好的滿足市場發(fā)展需求，企業(yè)通過人工智能技術的融合建立智能制造生產(chǎn)線，拓展制造企業(yè)的發(fā)展規(guī)模，制造生產(chǎn)從單一化產(chǎn)品生產(chǎn)向多樣化、多品類同時生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。信息技術、人工智能技術為智能制造的實現(xiàn)提供有利條件，我國制造行業(yè)呈現(xiàn)出信息化、智能化的發(fā)展趨勢，運用大數(shù)據(jù)技術對生產(chǎn)過程、生產(chǎn)品類、生產(chǎn)量、生產(chǎn)結(jié)果進行全面記錄。運用移動通信技術加強生產(chǎn)過程中各部門員工之間的溝通與聯(lián)系，根據(jù)客戶需求適當?shù)恼{(diào)整生產(chǎn)內(nèi)容，人工智能技術取代傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)操作，降低人為操作失誤對企業(yè)帶來的經(jīng)濟影響，加快生產(chǎn)速度，保證生產(chǎn)質(zhì)量。將人工智能與信息技術進行有機結(jié)合，優(yōu)化智能制造生產(chǎn)線，促進制造工藝和產(chǎn)品研發(fā)的高等級發(fā)展，建立信息管理系統(tǒng)調(diào)整產(chǎn)品服務模塊，將人工智能技術融入到制造業(yè)產(chǎn)品設計、產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品服務的多個階段。

智能工廠這一概念的提出，是以工業(yè)4.0發(fā)展為基礎，要求在整個制造生產(chǎn)的過程中通過機械設備與信息技術的有效融合，打造智能化生產(chǎn)線。企業(yè)需要加大資金投入力度，引進最先進的機械設備，在生產(chǎn)過程中形成科學的物質(zhì)生成系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)對生產(chǎn)流程的全面管控?；ヂ?lián)網(wǎng)技術的有效應用，讓機械設備與信息系統(tǒng)之間的融合變得更加順暢，智能制造技術的發(fā)展方向呈現(xiàn)出虛擬智能化的特點，智能工廠逐漸取代傳統(tǒng)生產(chǎn)線的實體車間。通過網(wǎng)絡技術對機械設備進行全面管控，機械運行與工作階段不需要設置確定位置，只需要保證機械不存在運行故障，就能完成上級下達的生產(chǎn)指令，用機械設備代替人工操作，降低機械運輸成本，保證生產(chǎn)效率，加快生產(chǎn)速度。智能工廠是全球化智能制造技術的發(fā)展趨勢，要求機械設備具有更高的智能分析能力，在此基礎上提出機械設備未來的人工智能發(fā)展方向。在大數(shù)據(jù)、云計算、移動通信等眾多互聯(lián)網(wǎng)技術的加持下，對人工智能技術進行有效應用，加強系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的信息共享，加工設備能夠自動完成數(shù)據(jù)分析與計算，降低制造生產(chǎn)成本的投入。

從AI智能化發(fā)展視角來看，第一代智能制造的實現(xiàn)是將AI智能技術與傳統(tǒng)制造技術進行有機結(jié)合，主要的智能行為是自動化完成符號推理，通過集成知識工程設計出多樣化的軟件系統(tǒng)，憑借機器人的視覺控制能力，復制與模仿技工們的操作技能，建立專家知識分析模型，智能機器能夠自動化的完成小批量生產(chǎn)任務。隨著制造技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的高速發(fā)展，智能制造面臨著新的問題，需要在原有的智能基礎上進一步研發(fā)，將分子生物學、信息技術融入到智能制造中，搭建全新的智能制造系統(tǒng)，能夠自動完成圖像識別。結(jié)合生產(chǎn)需求進行生產(chǎn)調(diào)度，實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在線監(jiān)測，遠程完成指令下達，自動化進行故障檢測，全面提高系統(tǒng)運行的自動化和柔性化，在專家系統(tǒng)的支持下更好地服務于生產(chǎn)制造。專家系統(tǒng)在解決生產(chǎn)問題時，需要提前進行知識獲取，占有一定的應用空間，人工智能的研究重點開始呈現(xiàn)出機器學習的發(fā)展方向，人工神經(jīng)網(wǎng)絡基礎上搭建的深度學習模塊，提出了新的智能制造技術研發(fā)方向。

將AI與制造技術進行有機結(jié)合，重新調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)，建立集中化控制體系，分布式控制結(jié)構(gòu)是第二代智能制造的主要特征。根據(jù)智能制造發(fā)展規(guī)劃中的有關內(nèi)容了解到，第二代智能制造是在信息技術的基礎上，與制造工藝進行深度融合，將智能化服務融入到產(chǎn)品設計、生產(chǎn)制造、自動管理等多個方向，具有自動感知、自動學習、自動執(zhí)行等多種功能。同樣以物聯(lián)網(wǎng)、計算機、大數(shù)據(jù)為基礎，融入3D打印技術，形成動態(tài)化模擬體系，增強物理系統(tǒng)的感知能力與集成能力，實現(xiàn)與信息系統(tǒng)的有機融合，信息通信技術是系統(tǒng)之間關聯(lián)與發(fā)展的關鍵。傳感技術的支持下，生產(chǎn)制造中的物理資源能夠與網(wǎng)絡計算進行結(jié)合，形成無處不在的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)制造的全過程進行自動化監(jiān)管。計算機的存儲能力和計算能力得到顯著提升，云計算技術的應用加快了信息處理速度，實現(xiàn)生產(chǎn)制造資源的全面共享和合理分配，為智能制造技術的綜合管理提供了更多可能。打造以云計算和信息通信為核心的智能制造模式，自動分析情感信息和社會信息，打造以人為中心的預測式制造工藝和主動式制造工藝。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念在生產(chǎn)制造過程中的應用，提出了智能工廠發(fā)展理念，運用情景感知技術打造制造工廠，隨時進行各類制造信息的訪問與了解，在設備內(nèi)部安裝傳感器，監(jiān)控工廠的制造生產(chǎn)狀態(tài)，制定出詳細的制造計劃。通過GPS技術定位工具或物料的位置，盡量的降低在生產(chǎn)制造過程中的人為干預，提高了信息管理和信息服務的能力，打造可持續(xù)性發(fā)展的綠色生產(chǎn)線。建立信息捕捉與集成式發(fā)展框架，將機器運行信息、物料供應信息嵌入到傳感設備中，加強管理層、車間層和設備層之間的互聯(lián)互通，利用資源感知系統(tǒng)和信息集成系統(tǒng)驗證生產(chǎn)規(guī)劃的可行性，確保在制造執(zhí)行階段獲得真實有效的信息反饋。

AI系統(tǒng)在關鍵功能上已經(jīng)遠超人類人工智能的發(fā)展方向，逐漸向完全模擬人類認知活動進行，通用AI是人工智能未來發(fā)展的必然，根據(jù)日本提出的超智能社會理念，人工智能將無限趨近于人性，將會擁有人類的感知、心理和思維，能夠自主針對某一問題進行思考。通用AI在生產(chǎn)制造領域的應用，可以根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件制定出最優(yōu)的制造規(guī)劃，第三代超級人工智能不僅能夠精通各種生產(chǎn)制造的知識和理論，還能夠自主研發(fā)新知識。通用AI的優(yōu)勢在于能夠預測未來發(fā)生的情景，在無人類監(jiān)督和干預的情況下進行自主學習，借助強大的智能算法將各類數(shù)據(jù)整合到一起，解決生產(chǎn)制造中面臨的各類問題。第三代智能制造技術將會根據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境自動切換協(xié)議，獲取豐富的網(wǎng)絡資源，基于智能算法對大數(shù)據(jù)進行合理應用，預測與分析生產(chǎn)中的各環(huán)節(jié)，按照人類思維進行設備更換、停工檢修等工作，建立完美的生產(chǎn)制造分析模型。

信息技術在我國制造企業(yè)的應用與發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)模式，當代人工智能的發(fā)展以大數(shù)據(jù)和深度學習系統(tǒng)為基礎，能夠更好的完成符號邏輯推理。人工智能背景下智能制造技術的發(fā)展，需要明確人工智能與智能制造之間的內(nèi)在聯(lián)系，探究智能制造技術演變規(guī)律，實現(xiàn)產(chǎn)品制造、智能設備研發(fā)、終端平臺建設的融合發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)與AI之間的有效交互，促進我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，將人工智能作為產(chǎn)業(yè)升級與轉(zhuǎn)型的內(nèi)在動力，根據(jù)智能制造的基礎理論，打破關鍵共性技術的局限性，營造一個良性發(fā)展的智能制造產(chǎn)業(yè)環(huán)境。

（作者：程興國，貴州民族大學物理與機電工程學院副教授；翁璞，貴州民族大學材料科學與工程學院教務科科長）