“Digital”与“Smart”有何不同？细分美国防部的“数字制造”和“智能制造”

2014年2月，美国国防部牵头成立了“数字制造与设计创新机构”（下简称“数字制造”，Digital Manufacturing）。2014年12月，美国能源部也宣布牵头筹建“清洁能源制造创新机构之智能制造”（下简称“智能制造”，Smart Manufacturing）。

 　1 美国提出的智能制造概念如下图：

数字制造机构：在整个供应链中利用增强的、可互操作的信息技术系统，全面改进产品的设计和制造过程。专注：将来自于设计、生产和产品使用中的数据进行综合并加以运用，减少制造周期和成本；将制造过程全数字化，加强产品全寿命周期的建模与先进分析工具，提升产品性能、工艺效率和企业绩效。各个工业部门实现全方位成本降低。

智能制造机构：从实时能量管理、能源生产率和过程能量效率的角度，降低制造成本。机构将建立一个由互联数据驱动的工艺平台，平台将使用创新的建模与仿真手段和先进的传感与控制技术。专注：在整个生产运行中将效率信息实时集成，重点是将能量和材料使用降到最低；特别面向能量密集型的制造部门。

2  美国空军“数字线”概念如下图：

数字制造机构：通过基于计算机的集成系统（由仿真、三维可视化、分析学和各类协同工具组成），将设计、制造、保障和报废系统的要求进行连接，完善成熟整条“数字线”。在实施设计时，综合利用智能传感器、控制器和软件来提升保障性，同时考虑系统的安全性。对于传感器来说，机构主要研究使用现有传感器来优化产品和工艺操作，并为未来传感器的开发提供需求输入。

表1 两个机构对比表

3   智能机器原理图如下：

智能机器：智能机器由高度集成的功能软件和/或硬件实体组成，如感知、计算、通信、诊断与维护、任务执行等功能。智能机器领域的核心目标是开发一个开放架构的、即插即用以及用户友好的软硬件平台，实现智能机器的功能与下一代数字制造系统在机床、企业和供应链层级的无缝集成。

该领域目前重点关注用于外形自适应加工的即插即用工具集。投资方向包括：智能机床的通信标准；智能机床的赛博安全；面向赛博－物理制造的运行系统；智能加工的工具包等4个。今明两年，该机构将重点进行智能机床的通信标准、面向赛博－物理制造的运行系统这2个方向的项目研究。

4   多层数据管理如下图：

智能制造机构由能源部监管，因此其技术方向和研发内容更加贴合流程制造业的智能制造需求，与美国“智能制造领导力联盟”（SMLC）所倡导的理念更加符合（尽管通用动力和通用汽车等也是其核心成员）。SMLC是一个致力于构建一个开放共享的智能制造平台，突破“智能制造系统”开发与部署难题的非盈利组织，由美国能源部、美国国家标准与技术研究院（NIST）、国家科学基金（NSF）等部门主要支持。

联盟的目标是构建一个基于云的、开放式架构的软件平台，集成了现有的和未来的工厂级数据、仿真和系统，并策划业务的实时行动。在这个智能制造平台上，智能制造系统实时地将制造智能数据集成到整个工厂和供应链，包括设计、工程、计划和生产。集成智能制造系统需要实现面向多层数据管理与建模的生产运营中所有层级的实时动态界面连接。