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智能制造是《中國制造2025》的主攻方向，是落實制造強國戰(zhàn)略的重要舉措。智能制造是基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動各個環(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)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。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、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗。
 

汽車工業(yè)是汽車發(fā)達(dá)國家智能制造重要的應(yīng)用實施領(lǐng)域和突破口。主要表現(xiàn)在：

（1） 以無人駕駛汽車為代表的智能汽車產(chǎn)品研制。如美國Google的智能汽車聯(lián)盟計劃，技術(shù)上重點突破支撐汽車無人駕駛的新型傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、智能導(dǎo)航等。

（2）著力推進智能工廠和智能生產(chǎn)，支持以用戶為中心的個性化汽車產(chǎn)品生產(chǎn)模式。技術(shù)上重點突破企業(yè)內(nèi)部制造與信息系統(tǒng)之間的縱向集成、汽車產(chǎn)品生命周期上制造與信息系統(tǒng)端到端的集成、以價值鏈為導(dǎo)向的企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面的橫向集成。

（3）著力提升汽車生產(chǎn)過程和工藝環(huán)節(jié)的自動化和智能化水平。技術(shù)上以信息與物理系統(tǒng)融合為核心，推進機器人、3D打印、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等智能制造支撐技術(shù)的深化應(yīng)用。

汽車智能制造需要立足我國汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)劃和當(dāng)前實際，以智能制造模式和技術(shù)體系為指導(dǎo)，通過十年的努力和持續(xù)改進，使我國汽車制造的自動化和信息化水平達(dá)到國際汽車制造發(fā)達(dá)國家的同等水平，通過汽車制造過程與先進信息控制技術(shù)的深度融合，形成若干個具有行業(yè)影響力的汽車智能制造示范工廠，行業(yè)的智能制造水平得到大幅度提升，如附圖所示。


目標(biāo)如下：
（1）到2020年，全面夯實汽車制造工業(yè)自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化基礎(chǔ)，構(gòu)建示范性智能單元、智能生產(chǎn)線，突破智能車間、智能工廠關(guān)鍵技術(shù)；顯著提升設(shè)計、制造、管理一體化信息集成，制造過程自動化，實時管控水平；骨干汽車企業(yè)廠域感知設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)空間覆蓋率達(dá)80%以上，單位工業(yè)增加值能耗下降20％，管理信息化普及率達(dá)到85%，數(shù)字化設(shè)計工具普及率達(dá)到90%。以工業(yè)機器人為代表的智能裝備完成從計算智能向感知智能發(fā)展，實現(xiàn)沖壓、焊裝、涂裝工位無人化生產(chǎn)。

（2）到2025年，智能決策軟件和智能裝備在骨干汽車企業(yè)大量使用，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與智能化技術(shù)的全面深化應(yīng)用，構(gòu)建示范性智能車間，實現(xiàn)企業(yè)縱向、橫向以及端對端的全面集成。以機器人為代表的智能裝備完成從感知智能向認(rèn)知智能發(fā)展，具有良好的語音識別等多模式人機交互功能，協(xié)作智能機器人實現(xiàn)廣泛應(yīng)用，機器人集群作業(yè)具備機器人補位功能。

（3）到2030年，在全面數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，汽車制造實現(xiàn)從設(shè)計、生產(chǎn)、物流到服務(wù)的全過程智能化，構(gòu)建一批智能制造企業(yè)，使汽車制造過程能動態(tài)適應(yīng)環(huán)境的變化，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)管控和環(huán)境友好制造及大規(guī)模定制生產(chǎn)。以機器人為代表的智能裝備實現(xiàn)認(rèn)知智能，具備自我學(xué)習(xí)功能，機器人代替體力勞動向機器人局部代替腦力勞動轉(zhuǎn)變。


重點任務(wù)

智能制造通過制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化，是打造汽車企業(yè)未來核心競爭力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在新的產(chǎn)業(yè)競爭環(huán)境下，決定競爭成敗的關(guān)鍵不再是設(shè)施規(guī)模、低勞動力成本等因素，技術(shù)、管理等軟實力和科技創(chuàng)新能力對競爭力的貢獻更為突出。競爭要素的變化直接導(dǎo)致我國汽車工業(yè)原有比較優(yōu)勢在削弱，對于總體處于 “工業(yè)2.0”補課、“工業(yè)3.0”局部應(yīng)用的國內(nèi)骨干汽車企業(yè)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，實施智能制造已是我國汽車工業(yè)建設(shè)世界強國、實現(xiàn)由大到強的重要途徑。

智能制造最顯著的特點體現(xiàn)在生產(chǎn)縱向整合及網(wǎng)絡(luò)化、價值鏈橫向整合、全生命周期數(shù)字化、技術(shù)應(yīng)用指數(shù)式增長等四個方面。我國發(fā)展汽車智能制造的重點研究任務(wù)：


1. 汽車智能制造標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)體系

面向智能汽車和智能制造過程，從頂層規(guī)劃角度出發(fā)，研究構(gòu)建汽車智能制造技術(shù)體系，為我國汽車工業(yè)推進智能制造提供框架體系支撐。

主要研究內(nèi)容包括：
（1）汽車智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系研究。
（2）汽車智能制造工藝及裝備技術(shù)體系研究。
（3）汽車制造CPS技術(shù)體系研究。
（4）汽車制造智能管控體系研究。
（5）智能汽車標(biāo)準(zhǔn)與安全體系。

2. 汽車智能制造車間傳感物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)

以汽車制造車間為對象，研究網(wǎng)絡(luò)覆蓋制造過程全要素的實時感知與傳輸?shù)年P(guān)鍵共性技術(shù)，實現(xiàn)車間運行實際過程數(shù)字化，支撐車間實際運行過程的仿真、優(yōu)化、實時控制，為車間綜合智能管控提供支撐平臺。

主要研究內(nèi)容包括：
（1）汽車制造車間感知網(wǎng)構(gòu)建技術(shù)。
（2）汽車制造車間網(wǎng)絡(luò)信息安全控制技術(shù)。
（3）面向產(chǎn)品生命周期的數(shù)字量流轉(zhuǎn)與接口設(shè)計技術(shù)。
（4）三維模型的海量工藝數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。
（5）汽車制造過程的海量異構(gòu)大數(shù)據(jù)組織技術(shù)。

3. 面向個性化定制的柔性制造系統(tǒng)規(guī)劃與集成技術(shù)

智能制造的一個重要目標(biāo)是能夠根據(jù)用戶需求實現(xiàn)產(chǎn)品的個性化定制生產(chǎn)，這在未來的汽車生產(chǎn)中體現(xiàn)尤為突出。研究面向汽車個性化定制的柔性制造系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計與集成技術(shù)，為汽車生產(chǎn)模式的變革提供技術(shù)支撐。

主要研究內(nèi)容報括：
（1）柔性制造系統(tǒng)單元的模塊化設(shè)計技術(shù)。
（2）物料儲存與搬運技術(shù)與裝備。
（3）柔性制造系統(tǒng)重構(gòu)與任務(wù)切換技術(shù)。
（4）柔性生產(chǎn)線的構(gòu)型與設(shè)計技術(shù)。
（5）可重構(gòu)柔性制造系統(tǒng)的集成控制技術(shù)。

4. 虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實及其混合現(xiàn)實技術(shù)（VR/AR/MR）

重點研究虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實及其混合現(xiàn)實技術(shù)在汽車智能制造工廠過程與操作仿真、運行監(jiān)控中的應(yīng)用。支撐汽車制造車間/工廠虛擬與物理系統(tǒng)的融合。

主要研究內(nèi)容包括：
（1）智能工廠的布局優(yōu)化仿真。
（2）智能工廠人體工程學(xué)仿真。
（3）智能工廠的排序與平衡問題仿真。
（4）智能工廠的自動物流仿真。
（5）增強現(xiàn)實技術(shù)在汽車裝配操作中的應(yīng)用。
（6）混合現(xiàn)實技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用。

5. 汽車制造過程與工藝大數(shù)據(jù)技術(shù)及其應(yīng)用

大數(shù)據(jù)在未來汽車設(shè)計、制造、服務(wù)和回收等全生命周期過程中將發(fā)揮愈來愈重要的作用。數(shù)據(jù)和智能決策是智能制造透明化生產(chǎn)的核心，研究汽車產(chǎn)業(yè)鏈上大數(shù)據(jù)技術(shù)及其應(yīng)用成為汽車企業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵。

主要研究內(nèi)容包括：
（1）汽車制造過程和工藝大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。
（2）大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。
（3）基于大數(shù)據(jù)的企業(yè)知識工程與創(chuàng)新技術(shù)。
（4）基于大數(shù)據(jù)的制造過程與工藝優(yōu)化技術(shù)。
（5）大數(shù)據(jù)驅(qū)動的質(zhì)量分析與控制技術(shù)。

6. 汽車制造智能綜合管控技術(shù)

以汽車零部件制造和總裝為對象，研究突破車間計劃、質(zhì)量、物流、安全等業(yè)務(wù)領(lǐng)域智能化管控的關(guān)鍵共性技術(shù)，支撐制造過程數(shù)據(jù)實時采集、分析、決策及反饋執(zhí)行的閉環(huán)管理機制，實現(xiàn)由數(shù)據(jù)驅(qū)動的制造過程智能化管控，解決車間管控精細(xì)化程度低、數(shù)字化智能化水平弱、效率低等行業(yè)共性難題。

主要研究內(nèi)容包括：
（1）車間自適應(yīng)調(diào)度與排產(chǎn)技術(shù)。
（2）大數(shù)據(jù)驅(qū)動的質(zhì)量管控技術(shù)。
（3）時空感知的車間物流實時管控技術(shù)。
（ 4 ） 安全生產(chǎn)智能監(jiān)控技術(shù)。
（5）生產(chǎn)資源的平衡與再平衡技術(shù)。
（6）PLM/ERP/CRM/SCM/MES無縫集成技術(shù)。
（7）車間智能綜合管控平臺iMES系統(tǒng)開發(fā)。

7. 工業(yè)機器人技術(shù)及其在汽車智能制造中的應(yīng)用

智能裝備技術(shù)的發(fā)展將由部件發(fā)展模式向系統(tǒng)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變， 機器人的設(shè)計和開發(fā)必須考慮和其他設(shè)備互聯(lián)和協(xié)調(diào)工作的能力。汽車行業(yè)中機器人的設(shè)計和應(yīng)用集中在方法、工具和步驟上，機器人技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用讓工廠降低成本，同時加強了質(zhì)量管控以及提高了生產(chǎn)效率。未來工業(yè)機器人將發(fā)展以下關(guān)鍵技術(shù)：

（1）輕量化、低能耗技術(shù)：隨著炭纖維等新材料的出現(xiàn)以及關(guān)于彈性臂的研究，機器人臂輕量化將不斷突破，有可能實現(xiàn)長期以來人們所追求的負(fù)載/自重比為1∶2的輕型機器人。

（2）精密驅(qū)動技術(shù)：開發(fā)耐高溫及具有高效矯頑力的磁性材料,把力及力矩傳感器、加速度傳感器等和電機及驅(qū)動單元組合成新傳感驅(qū)動單元，使機器人更加靈活、精確地完成各種復(fù)雜的工作。

（3）移動性能技術(shù)：目前的汽車行業(yè)機器人多為固定式六軸機械手，對機器人的應(yīng)用局限于它本身的位置定位和工作半徑，開發(fā)基于AGV與機器人結(jié)合等機器人移動技術(shù)，未來移動式機器人將使機器人具有“補位”意識，真正實現(xiàn)高效多能。

（4）嵌入式立體感知與安全技術(shù)：機器人在很長一段時間內(nèi)存在著人機交互操作的危險性，所以在一定范圍內(nèi)布局和路徑都受到一定約束。隨著立體視覺傳感感知技術(shù)的逐步成熟，將視覺傳感系統(tǒng)嵌入機器人手臂中，通過對光源、相機、微處理器的整合，對圖像進行濾波降噪處理、特征提取并將處理結(jié)果實反饋至機器人抓手，可以實現(xiàn)機器人的3D自動抓取作業(yè)。

（5）通用標(biāo)準(zhǔn)研究：未來機器人發(fā)展做到同等負(fù)載水平機器人在不同應(yīng)用硬件配置和軟件應(yīng)用具備很強通用性。軟件上實現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入后即可實現(xiàn)機器人的更換應(yīng)用，完成設(shè)備快速對接。編程語言和通信接口在內(nèi)的各項技術(shù)都將在行業(yè)中得到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

（6）基于深度學(xué)習(xí)的雙臂協(xié)作機器人技術(shù)：機器人通過頭部攝像頭、手部攝像頭、力傳感器等傳感器獲取工況信息，對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理并進行融合后輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過不斷嘗試最終獲取模型參數(shù)，完成復(fù)雜作業(yè)。在汽車制造裝配工位具有很好的應(yīng)用前景。

（7）基于人工智能的智能管理機器人：隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)、室內(nèi)地圖自動重構(gòu)技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)以及移動機器人技術(shù)的發(fā)展，智能服務(wù)機器人將走進工廠，替代人類從事部分腦力活動，包括生產(chǎn)車間巡檢、機器人工作班組管理、產(chǎn)品品質(zhì)管理等。

（8）機器人仿生控制技術(shù)：在機器人技術(shù)和仿生學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定程度后，人工肌肉驅(qū)動技術(shù)，新仿生材料、智能驅(qū)動材料，復(fù)雜物體抓持的仿生靈巧手的構(gòu)型設(shè)計與操作技術(shù)將在機器人的汽車生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)。


面向汽車零部件制造、裝配、質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)，還需研發(fā)基于工業(yè)機器人的智能制造應(yīng)用系統(tǒng)：
（1）機器人搬運與上下料系統(tǒng)：圍繞汽車車身沖壓、總裝、以及汽車發(fā)動機加工的制造過程，研制機器人末端柔性抓取、位置及操作列感知單元，組建機器人搬運與上下料系統(tǒng)。

（ 2 ） 機器人焊接與連接系統(tǒng)：重點突破機器人焊接力-位-電等參數(shù)綜合檢測、機器人涂膠路徑和質(zhì)量跟蹤檢測等關(guān)鍵技術(shù)，集成開發(fā)機器人焊接與連接應(yīng)用系統(tǒng)。

（3）多機器人協(xié)同的在線檢測系統(tǒng)：集成視覺傳感檢測、協(xié)同控制技術(shù)，開發(fā)多機器人協(xié)同的汽車零部件制造和總裝質(zhì)量的在線檢測系統(tǒng)。

（4）編程技術(shù)：離線編程和拖拽編程。目前的編程語言仍然是供應(yīng)商獨立開發(fā),各式各樣。在今后的發(fā)展中,隨著機器人控制器采用通用計算機已成為一個主流,機器人語言完全可以像計算機語言一樣規(guī)范化,這將大大有利于系統(tǒng)集成,便于系統(tǒng)的編程、仿真及監(jiān)控。

8. 傳感器技術(shù)

要實現(xiàn)汽車生產(chǎn)過程的自動化、定制化作業(yè)，需要各種高精度數(shù)據(jù)傳感器智能感知傳感技術(shù)。在未來的發(fā)展方向中，需賦予傳感器“智慧”職能，傳感器不僅能完成識別、檢測功能，還能對品質(zhì)、安全、自動化等信息進行采集分析，這樣需要開發(fā)具有數(shù)據(jù)存儲和處理、自動補償、通信功能的低功耗、高精度、高可靠性的智能型光電傳感器、智能型接近傳感器、高分辨率視覺傳感器、高精度流量傳感器等。

主要研究以下技術(shù)：
（1）視覺檢測技術(shù)：智能相機、三維激光等技術(shù)已經(jīng)開始在汽車生產(chǎn)制造過程中逐步應(yīng)用，將通過3D激光技術(shù)對車身三坐標(biāo)檢測、自動焊裝孔位檢測等實現(xiàn)在線檢測。

（2）物聯(lián)網(wǎng)RFID識別及可追溯技術(shù)：將汽車產(chǎn)品賦予“身份”，可實現(xiàn)全柔性生產(chǎn)及全生命周期的可追溯。

（3）安全傳感技術(shù)：人機協(xié)作存在人機安全問題。光電傳感器等在工作區(qū)域內(nèi)劃定安全范圍，檢測人機干涉的問題，確保人和設(shè)備的安全。

（4） 傳感器柔性自動化技術(shù)：汽車生產(chǎn)逐步走向多品種、小批量、定制化制造，傳感器的識別功能能夠很好的實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，對工件進行識別，對生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行感知，從而控制整個生產(chǎn)過程。

（5）自動導(dǎo)航傳感技術(shù)：能對移動機器人的工作提供路徑規(guī)劃和引導(dǎo)作用。

（6）下一代仿生傳感技術(shù)：傳感器的進一步技術(shù)突破，將模擬人類視覺、聽覺、觸覺、味覺等傳感技術(shù)，包括人工皮膚傳感技術(shù)，肌電/腦電人體意圖傳感技術(shù)等。

部分內(nèi)容來源：汽車制造網(wǎng)

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