智能制造——比较性综述与研究进展丨Engineering
导 语
智能技术在制造业的应用对于全世界的科研人员及制造行业来说已经成为了一个热门话题。“Smart manufacturing” (SM)和“Intelligent manufacturing” (IM)这两个名词已被科研人员和制造业从业者作为专用术语广泛使用。虽然SM和IM看上去是类似的，但两者也有一定区别。从智能制造这一名词诞生发展至今，很少有文献考证SM与IM的定义、理念、内涵及技术发展是否一致。为了弥补这个漏洞，浙江大学的王柏村研究团队通过对以往文献进行定性和定量的分析，系统地比较SM和IM的差异，并阐明两者之间的联系。通过对文献来源、年发行量、关键词频率和研究发展的主要领域进行文献计量分析，可以得出当前智能制造研究的范围和发展趋势。同时，他们对SM与IM的起源、定义、发展及关键技术进行讨论，并对实现架构、行业标准、国家/地区发展重点进行了比较分析。随着工业4.0的发展，人工智能迅速地应用在现代制造业与人-信息-物理系统，SM与IM这两个概念有合二为一的发展趋势，因此深入理解SM和IM变得越来越重要，本研究将为此提供支撑。
信息和通信技术（ICT）在制造系统中发挥着重要的作用。网络系统与相关智能技术的不断发展催生出了大数据、工业4.0、物联网（IoT）、云计算、信息物理系统（CPS）、数字孪生（DT）及新一代人工智能技术（AI），同时各种先进的生产模式被提出，基于这些理念可以改良制造工艺、促进生产系统智能化的发展。
近几年，大多数国家已经意识到了制造业改造升级的重要性，全社会对制造业数字化、网络化、智能化的关注不断升温。学术界与相关行业的研究人员为了描述制造业与先进信息技术的深度融合提出了两种制造模式，即“Smart manufacturing” (SM)与“Intelligent manufacturing” (IM) 。学者们对SM与IM的联系已经进行了初步研究。
Zhou等将IM的发展划分为三个阶段：2000年前为第一阶段，即数字化制造，使用计算机支持机器及系统层面的操作，并在一定程度上应用了专家决策系统；2000 年之后为第二阶段，即SM阶段，在这个阶段，数字化制造通过改进数字化模型、利用网络来适应动态环境和客户需求；2020年之后为第三阶段，即新一代智能制造阶段（NGIM），使用机器学习（ML）、大数据、物联网更好地实现人机系统融合。
Thoben等认为SM与IM在有些时候虽然意义相同，但是相对于组织管理理念，IM更多地侧重于技术，而SM更多强调分析和控制。Yao和Zhang等将SM看作IM的更新版本， 再加以利用物联网、信息-物理系统、云计算、大数据等智能技术可使工业4.0成为可能。
这些研究反映出关于SM与IM之间关系的一些早期观点，然而并不能确定SM与IM之间是否真正存在差异，还是仅仅因为科研人员之间缺乏沟通和共识造成的术语差异。此外，在SM与IM的发展中，各类文献也对SM与IM的定义、理念、内涵及技术发展缺乏考证。“Smart”和“Intelligent”两个含义相近的形容词经常被用于描述聪明的人，而词典中对“Intelligence”的定义在智能程度上要高于“Smartness”。在非英语国家，SM与IM经常被翻译为同一个词，如果表示不同的含义时则可能会造成混淆。例如，在中国，SM与IM被经常翻译为同一个词“智能制造”。
关于SM与IM之间关系的其他问题包括：
• SM与IM的起源与学术上的定义是什么？
• 它们与其他生产模式/范式（包括柔性制造和云制造等）的关系是什么？
• 它们的发展情况是否有所不同，特别是关键技术、框架架构等方面？
• SM与IM的发展趋势是相互融合还是相互背离？
为了对两种术语进行辨析，消除智能技术在现代制造业应用中的一些误解，浙江大学的王柏村研究团队系统地比较了SM与IM的研究领域、典型技术和架构，强调了各自的特征，并进一步提出了SM与IM融合发展的未来路径。
SM（a）和IM（b）国际合作研究网络
WoS数据库中关于IM的关键词共现词的可视化网络。CNC：计算机数字控制；NC：数字控制
WoS数据库中关于SM的关键词共现词的可视化网络
关键词：智能制造；工业4.0；人–信息–物理系统
扫二维码 | 查看原文
原文链接：http://www.engineering.org.cn/en/10.1016/j.eng.2020.07.017
以上内容来自：Baicun Wang, Fei Tao, Xudong Fang, Chao Liu, Yufei Liu, Theodor Freiheit. Smart Manufacturing and Intelligent Manufacturing: A Comparative Review [J]. Engineering, 2021, 7(6):738-757.
推荐阅读：
我知道你在看哟