18世纪60年代至19世纪中期,随着蒸汽机的出现,手工劳动开始被机器生产逐步替代,世界工业经历了第一次革命,人类发展进入“蒸汽机时代”;19世纪70年代至20世纪初期,伴随电磁学理论的发展,电力技术得到广泛应用,机器的功能开始变得多样化,世界工业经历了第二次革命,人类发展进入“电气化时代”;自20世纪50年代开始,随着信息技术的不断发展,社会生产不再局限于单台机器,互联网的出现使得机器间可以互联互通,计算机、机器人、航天、生物工程等高新技术得到了快速发展,世界工业经历了第三次革命,人类发展进入“信息化时代”。回顾每一次工业革命,人类社会的发展都离不开科学技术的进步,而在智能制造技术不断发展的今天,世界工业正面临着一场新的产业升级与变革,智能制造技术也将成为第四次工业革命的核心推动力量。
智能制造将人工智能技术、网络技术、检测传感技术和制造技术在产品生产、管理和服务过程中进行融合与交叉,使制造过程具备分析、推理、感知等功能。美国纽约大学的赖特教授和卡内基梅隆大学的布恩教授(D. A. Bourne)在1988年出版了 Manufacturing Intelligence (《制造智能》)一书,首次提出了智能制造的概念,认为智能制造通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和控制系统,实现对制造技能和专家知识的建模,使机器在没有人工干预的情况下可以进行小批量自动化生产。进入20世纪90年代后,随着信息化技术和人工智能技术的不断发展,智能制造开始引起发达国家的关注,美国、日本等国纷纷启动了智能制造研究专项并建立了实验基地,使智能制造的研究和实践取得了长足进步。在2008年全球金融危机之后,发达国家认识到“去工业化”发展的弊端,制定了“重返制造业”的发展战略 [1] ,同时深度学习、大数据、云计算、物联网等前沿技术引领制造业加速向智能化转型,智能制造已成为未来制造业的主要发展方向,各国政府均给予了有力的支持,以抢占竞争的制高点。
智能制造的产业链十分广泛,包括智能制造装备、工业互联网、物联网、工业软件等,其中智能制造装备是实现智能制造的核心载体。智能制造装备是指具有感知、分析、推理、决策、执行功能的制造装备(主要是指数控机床)的总称,是先进制造技术、信息技术和人工智能技术的高度集成,在航空、航天、汽车、能源、海洋等国民经济重点制造领域占据着重要地位并发挥着关键作用。大力发展智能制造装备能够加快制造业的转型升级,提升制造装备的研发水平和产品质量,还能降低能源与资源的消耗,同时智能制造装备的发展水平也是衡量一个国家工业现代化程度的重要标志。 [2]