来源:Frontiers of Mechanical Engineering 发布时间:2025/12/5 16:13:57
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FME【十周年精粹】五 | 面向工业4.0的智能制造系统:概念框架、场景与未来展望

论文标题:Smart manufacturing systems for Industry 4.0: Conceptual framework, scenarios, and future perspectives

期刊: Frontiers of Mechanical Engineering

作者:Pai ZHENG, Honghui WANG, Zhiqian SANG, Ray Y. ZHONG, Yongkui LIU, Chao LIU, Khamdi MUBAROK, Shiqiang YU, Xun XU

发表时间:16 Mar 2018

DOI:10.1007/s11465-018-0499-5

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文章亮点 / Highlights

信息通信技术正处于飞速发展阶段,云计算、物联网、大数据、人工智能等颠覆性技术不断涌现。这些技术逐步渗透到制造业领域,通过信息物理系统(CPS)实现物理世界与虚拟世界的融合,这也标志着工业生产第四阶段——工业4.0的正式到来。信息物理系统在制造环境中的广泛应用,让制造系统的智能化程度不断提升。

为推动工业4.0实施相关研究的发展,来自香港理工大学、奥克兰大学等多所高校和研究机构的学者们,在《Frontiers of Mechanical Engineering》2018年第13卷第2期发表了题为“Smart manufacturing systems for Industry 4.0: Conceptual framework, scenarios, and future perspectives”的综述论文。

本文首先构建了工业4.0智能制造系统的概念框架,接着展示了涉及智能设计、智能加工、智能控制、智能监控和智能调度的示范场景,并基于这些示范场景,综述了支撑工业4.0智能制造系统的关键技术及其潜在应用,最后指出并探讨了当前面临的挑战与未来发展方向,旨在为工业4.0背景下智能制造系统的学术研究与产业实践提供指引。

文章最后指出,当前制造业在向智能化转型过程中,仍面临诸多挑战,如传统制造模式下工作效率低、数据采集依赖人工且滞后、基于滞后数据的决策缺乏合理性等。未来,要充分发挥工业4.0的优势,制造业需在实时数据采集、制造虚拟化与可视化、大数据驱动决策等方面持续突破,推动智能制造系统不断完善,助力制造业实现柔性化、定制化、高效化发展,为全球制造业技术进步贡献力量。

工业4.0智能制造系统的概念框架

摘要 / Abstract

Information and communication technology is undergoing rapid development, and many disruptive technologies, such as cloud computing, Internet of Things, big data, and artificial intelligence, have emerged. These technologies are permeating the manufacturing industry and enable the fusion of physical and virtual worlds through cyber-physical systems (CPS), which mark the advent of the fourth stage of industrial production (i.e., Industry 4.0). The widespread application of CPS in manufacturing environments renders manufacturing systems increasingly smart. To advance research on the implementation of Industry 4.0, this study examines smart manufacturing systems for Industry 4.0. First, a conceptual framework of smart manufacturing systems for Industry 4.0 is presented. Second, demonstrative scenarios that pertain to smart design, smart machining, smart control, smart monitoring, and smart scheduling, are presented. Key technologies and their possible applications to Industry 4.0 smart manufacturing systems are reviewed based on these demonstrative scenarios. Finally, challenges and future perspectives are identified and discussed.

引用信息 / Citation Information

Pai ZHENG, Honghui WANG, Zhiqian SANG, Ray Y. ZHONG, Yongkui LIU, Chao LIU, Khamdi MUBAROK, Shiqiang YU, Xun XU. Smart manufacturing systems for Industry 4.0: Conceptual framework, scenarios, and future perspectives. Front. Mech. Eng., 2018, 13(2): 137–150

https://doi.org/10.1007/s11465-018-0499-5

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