從實(shí)用和廣義的角度上看，智能制造的概念可以總結(jié)為：智能制造是以智能技術(shù)為代表的技術(shù)為指導(dǎo)的先進(jìn)制造,，包括以智能化,、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動(dòng)化為特征的先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用,，涉及制造過(guò)程中的設(shè)計(jì),、工藝、裝備（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化,、控制,、軟件、集成）和管理,。

與此前歷次工業(yè)革命相比,，制造的核心地位仍未改變，但智能化成為制造的新特征與內(nèi)涵,。

工業(yè)革命逐漸解放制造人力,。制造本質(zhì)上是從“原材料”到“產(chǎn)品”的過(guò)程，內(nèi)容可以簡(jiǎn)化為工藝設(shè)計(jì),、工藝參數(shù),、過(guò)程控制、執(zhí)行四個(gè)步驟,。

在歷次工業(yè)革命中,，制造工業(yè)走過(guò)了機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化（數(shù)字化）,、智能化的道路,，在這個(gè)過(guò)程中，工具（裝備）做的事越來(lái)越多,，人逐步把精力更多的投入到創(chuàng)造性的工作中,。

若把“制造”看作從起點(diǎn)到終點(diǎn)的出行問(wèn)題，制造業(yè)歷次升級(jí)過(guò)程可以分別形象為自行車(chē)（機(jī)械化）-電動(dòng)車(chē)（電氣化）-汽車(chē)（自動(dòng)化）-自動(dòng)駕駛（智能化）,，其中人更多的參與到?jīng)Q策過(guò)程中,，對(duì)人力的要求越來(lái)越低，效率大幅提升,。 

智能制造的發(fā)展是由體系建立到精確模型建立的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)智能制造,，首先要解決智能維護(hù)大問(wèn)題,，再做智能預(yù)測(cè)，最后做到無(wú)憂系統(tǒng)與大價(jià)值,。具體來(lái)看分為以下五個(gè)階段：

第一階段：全員生產(chǎn)系統(tǒng)（TPS）,。由日本提出來(lái)的，建立的5S 標(biāo)準(zhǔn)（整理,、整頓,、清掃、清潔,、素養(yǎng)）是七八十年代整個(gè)制造系統(tǒng)當(dāng)中引以為核心的標(biāo)準(zhǔn),，固化在了組織和對(duì)人培訓(xùn)方面。

第二階段：精益制造和6-Sigma,。它的核心價(jià)值是如何以數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)建立管理體系,，本質(zhì)是消除浪費(fèi)。

在這個(gè)基礎(chǔ)下面包括質(zhì)量管理體系,、產(chǎn)品全生命周期管理體系等等,。這個(gè)時(shí)候數(shù)據(jù)真正在制造使用過(guò)程中發(fā)揮作用。

第三階段：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性建模分析,。以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性建模分析,，指的是怎么把隱性的問(wèn)題顯性化，顯性化之后解決隱性的問(wèn)題,，避免顯性問(wèn)題的發(fā)生,。

第四階段，以預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的資源有效性運(yùn)營(yíng)決策優(yōu)化,。對(duì)于過(guò)去產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)性都能夠建模之后,，怎么根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn),、環(huán)境、人員多方要素變化進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化,。

第五階段,，“信息-物理”系統(tǒng)。它是建立在對(duì)于所有設(shè)備本身運(yùn)行的環(huán)境,、活動(dòng)目標(biāo)非常精確建?；A(chǔ)上，這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生知識(shí)的應(yīng)用和傳承問(wèn)題,。 

智能制造最終要具備狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析,、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的特征,，使得企業(yè)更柔性,、更智能、更集成化,，并且實(shí)現(xiàn)了大部分或者全部的智能化技術(shù)應(yīng)用,，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)知識(shí)的獲取、規(guī)?；门c傳承,。

目前我國(guó)處于轉(zhuǎn)型的最重要時(shí)期，還沒(méi)有完全到達(dá)第三個(gè)階段,。

工業(yè)體系交替的背后是制造范式的改變。

從傳統(tǒng)到現(xiàn)代再到智能制造,，研發(fā)生產(chǎn)流程不斷進(jìn)行重構(gòu)與組織重建,，創(chuàng)新流程的邊界日漸模糊。

傳統(tǒng)制造下研發(fā)/制造流程是串行的,，現(xiàn)代制造下變革為并行,，在未來(lái)智能制造體系下的研發(fā)/制造流程將是一體化，所有的過(guò)程是并行,、并發(fā)的,，數(shù)據(jù)的高速、有序的自由流通,，各個(gè)環(huán)節(jié)高度互動(dòng)和協(xié)同,，組織是靈活動(dòng)態(tài)的組織單元，由此而獲得非常高的研發(fā)效率,。

智能制造是以數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)解決復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性,，提高資源配置效率。

個(gè)性化定制是未來(lái)制造發(fā)展方向,，產(chǎn)品越來(lái)越多,，工藝越來(lái)越復(fù)雜，需求越來(lái)越復(fù)雜,，以個(gè)性化定制為代表的復(fù)雜系統(tǒng)存在一系列問(wèn)題,。

比如成本如何解決，質(zhì)量如何解決,，交貨期如何解決,，這些問(wèn)題帶來(lái)了企業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性、多樣性和不確定性,，而智能制造要解決的就是在制造復(fù)雜性提高的形況下的不確定性問(wèn)題,。

在前三次的工業(yè)革命中，傳統(tǒng)的制造業(yè)主要圍繞五個(gè)核心要素（5M）進(jìn)行技術(shù)升級(jí),，分別是：

（1）材料（Material）-包括功能,、特性等；

（2）機(jī)器（Machine）-包括精度,、自動(dòng)化,、和生產(chǎn)能力等；

（3）方法（Methods）-包括工藝,、效率,、和產(chǎn)能等；

（4）測(cè)量（Measurement）-包括6-Sigma,、傳感器監(jiān)測(cè)等,；

（5）維護(hù)（Maintenance）-包括使用率、故障率,、和運(yùn)維成本等,。這些改善活動(dòng)都是圍繞著人的經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展的，人是駕馭這5個(gè)要素的核心,。

生產(chǎn)系統(tǒng)在技術(shù)上無(wú)論如何進(jìn)步,，運(yùn)行邏輯始終是：發(fā)生問(wèn)題->人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析問(wèn)題->人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整5個(gè)要素->解決問(wèn)題->人積累經(jīng)驗(yàn)。

建模是智能制造與傳統(tǒng)制造最大區(qū)別,。智能制造系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的最重要的要素在于第6個(gè)M：建模（Modeling—數(shù)據(jù)和知識(shí)建模,，包括監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè),、優(yōu)化和防范等）,，并通過(guò)這第6個(gè)M來(lái)驅(qū)動(dòng)其他5個(gè)傳統(tǒng)要素，從而解決和避免制造系統(tǒng)的問(wèn)題,，消除系統(tǒng)中的不確定性,。

因此,，智能制造運(yùn)行的邏輯是：發(fā)生問(wèn)題→模型（或在人的幫助下）分析問(wèn)題→模型調(diào)整5個(gè)要素→解決問(wèn)題→模型積累經(jīng)驗(yàn)，并分析問(wèn)題的根源→模型調(diào)整5個(gè)要素→避免問(wèn)題,，工藝模型擔(dān)任大腦的角色,，成為整個(gè)制造系統(tǒng)的核心。 

數(shù)字孿生體現(xiàn)的是數(shù)字模型和實(shí)體的雙向進(jìn)化過(guò)程,。數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器更新,、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù),，集成多學(xué)科、多物理量,、多尺度,、多概率的仿真過(guò)程。

在虛擬空間中完成映射,，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程,。舉例來(lái)講，導(dǎo)航軟件中城市的實(shí)體道路和軟件中的虛擬道路就是“數(shù)字孿生”,。

數(shù)字孿生體現(xiàn)了軟件、硬件,、和物聯(lián)網(wǎng)回饋的機(jī)制,，運(yùn)行實(shí)體的數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的營(yíng)養(yǎng)液輸送線，反過(guò)來(lái),，很多模擬或指令信息可以從數(shù)字孿生輸送到實(shí)體,，以達(dá)到診斷或者預(yù)防的目的，是一個(gè)雙向進(jìn)化的過(guò)程,。 

通過(guò)產(chǎn)品數(shù)字孿生體的定義可以看出：

1）產(chǎn)品數(shù)字孿生體是產(chǎn)品物理實(shí)體在信息空間中集成的仿真模型，是產(chǎn)品物理實(shí)體的全生命周期數(shù)字化檔案,，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)和全價(jià)值鏈數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集成管理,；

2）產(chǎn)品數(shù)字孿生體是通過(guò)與產(chǎn)品物理實(shí)體之間不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交互而完善的；

3）產(chǎn)品數(shù)字孿生體的最終表現(xiàn)形式是產(chǎn)品物理實(shí)體的完整和精確數(shù)字化描述,；

4）產(chǎn)品數(shù)字孿生體可用來(lái)模擬,、監(jiān)控、診斷,、預(yù)測(cè)和控制產(chǎn)品物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境中的形成過(guò)程和狀態(tài),。

在這其中，數(shù)據(jù)流通與交換起到十分重要的作用,，其為產(chǎn)品數(shù)字孿生體提供訪問(wèn),、整合和轉(zhuǎn)換能力,，其目標(biāo)是貫通產(chǎn)品生命周期和價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)全面追溯,、雙向共享/交互信息,、價(jià)值鏈協(xié)同。

數(shù)字孿生是CPS 關(guān)鍵技術(shù),。CPS 通過(guò)構(gòu)筑信息空間與物理空間數(shù)據(jù)交互的閉環(huán)通道,，能夠?qū)崿F(xiàn)信息虛體與物理實(shí)體之間的交互聯(lián)動(dòng)。數(shù)字孿生體的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)CPS 提供了清晰的思路,、方法及實(shí)施途徑,。

以物理實(shí)體建模產(chǎn)生的靜態(tài)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)集成和監(jiān)控,，動(dòng)態(tài)跟蹤物理實(shí)體的工作狀態(tài)和工作進(jìn)展（如采集測(cè)量結(jié)果、追溯信息等）,，將物理空間中的物理實(shí)體在信息空間進(jìn)行全要素重建,，形成具有感知、分析,、決策,、執(zhí)行能力的數(shù)字孿生體。 

軟件是智能的核心。工業(yè)軟件建立了數(shù)字自動(dòng)流動(dòng)規(guī)則體系,，操控著規(guī)劃,、制作和運(yùn)用階段的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)流通的橋梁,，是工業(yè)制造的大腦,。

同時(shí)，工業(yè)軟件內(nèi)部蘊(yùn)含制造運(yùn)行規(guī)律,，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)規(guī)律建模,，從而優(yōu)化制造過(guò)程?？梢哉f(shuō),，軟件定義著產(chǎn)品整個(gè)制造流程，使得整個(gè)制造的流程更加靈活與易拓展,，從研發(fā),、管理、生產(chǎn),、產(chǎn)品等各個(gè)方面賦能,，重新定義制造,。 

軟件定義制造,。以信息物理系統(tǒng)為例,，賽博物理系統(tǒng)（CPS）本質(zhì)是構(gòu)建一套賽博（Cyber）空間與物理（Physical）空間之間基于數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析,、科學(xué)決策,、精準(zhǔn)執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系，解決生產(chǎn)制造,、應(yīng)用服務(wù)過(guò)程中的復(fù)雜性和不確定性問(wèn)題,，提高資源配置效率，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化,。

這一閉環(huán)賦能體系概括為“一硬”（ 感知和自動(dòng)控制）,、“一軟”（工業(yè)軟件）、“一網(wǎng)”（工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）,、“一平臺(tái)”（工業(yè)云和智能服務(wù)平臺(tái)）,。

其中工業(yè)軟件代表了信息物理系統(tǒng)的思維認(rèn)識(shí)，是感知控制,、信息傳輸,、分析決策背后的世界觀、價(jià)值觀和方法論,，可以說(shuō)是工業(yè)軟件定義了CPS,。

工業(yè)軟件是對(duì)工業(yè)各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)規(guī)律的代碼化，支撐了絕大多數(shù)的生產(chǎn)制造過(guò)程,。作為面向制造業(yè)的CPS，軟件就成為了實(shí)現(xiàn)CPS 功能的核心載體之一,。

工業(yè)軟件不但可以控制產(chǎn)品和裝備運(yùn)行,，而且可以把產(chǎn)品和裝備運(yùn)行的狀態(tài)實(shí)時(shí)展現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)分析,、優(yōu)化,，作用到產(chǎn)品、裝備的運(yùn)行,，甚至是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),，實(shí)現(xiàn)迭代優(yōu)化。