机械制造业智能工厂的总体框架如图3.7所示。在信息物理系统的支持下，机械制造业智能工厂构建智能设计、智能产品、智能经营、智能服务、智能生产、智能决策六大系统，通过企业信息门户实现与客户、供应商、合作伙伴的横向集成，与企业内部的纵向集成。要完成这些集成，首先要有一系列标准的支持和信息安全的保障。

下面分别对总体架构的各个组成部分进行简要说明。

信息物理系统是智能工厂万物互联的基础。它通过物联网、服务网使制造业企业的设施、设备、组织、人互通互联，集计算机、通信系统、感知系统为一体，实现对物理世界的安全、可靠、实时、协同的感知和控制，对物理世界实现“感”“联”“知”“控”。其特征是具有环境感知性、自愈性、异构性、开放性、可控性、移动性、融合性和安全性。

1.智能设计系统

图3.7　机械制造业智能工厂的总体框架

智能设计系统深入应用CAD/CAE/CAM/CAPP等计算机辅助设计技术，开展基于模型定义的设计（Model Based Design，MBD），在设计知识库、工艺知识库、专家系统的支持下进行产品创新设计；在虚拟环境下设计出数字化样机，对其结构、性能、功能进行模拟仿真，优化设计和试验验证；支持并行设计、协同设计；在工艺知识库的支持下进行工艺设计、工艺过程模拟仿真。智能设计与一般设计的主要区别在于设计知识库、工艺知识库和专家系统的建立及基于模型定义的设计。智能设计系统利用三维模型、各知识库和专家系统，实现创新设计。对于大量采用新一代信息技术的设计，可以将设计需求放在众创平台，由有专长的人做其所擅长的事，以达到事半功倍的效果。最大限度地缩短产品设计、试制周期，快速响应客户的个性化需求，提高产品设计质量和创新设计能力。

2.智能产品系统

智能产品系统将先进制造技术、传感技术、自动控制技术、嵌入式系统、软件技术和智能技术集成和深度融合到产品之中，使产品具有感知、分析、推理、决策、控制功能，具有信息存储、传感、无线通信功能，具有进入物联网，实现远程监控、远程服务的能力。这样的产品称为智能产品，如智能加工中心、自适应数控机床、自动驾驶汽车、智能仪表、智能家电等。它为客户创造更大价值，为产品智能服务提供基本条件，提高产品的市场竞争能力。

3.智能经营系统

智能经营系统将先进的管理理念——精益生产、敏捷制造、网络化协同制造，融入企业资源规划、供应商关系管理（Supplier Relationship Management，SRM）、客户关系管理之中；在传统产、供、销、存、人、财、物管理信息化的基础上，应用新一代信息技术，实现整个价值链上从客户需求、产品设计、工艺设计、智能生产、进/出厂物流、生产物流到售后服务整个供应链上的业务协同、计划优化和控制，使任何客户的需求变动、设计更改在整个供应链的网络中快速传播并及时响应；实现全价值链上的信息集成和优化调度、资源优化利用、意外的处置、生产安全、信息安全、绿色环保等一系列保障措施；最大限度地缩短产品采购和生产周期，实现精益生产、精益供应；最大限度地降低库存和在制品资金占用，提高资源利用率，准时交货，快速响应客户需求。

4.智能服务系统

智能服务系统在信息物理系统的支持下，着眼于产品全生命周期，实现从客户需求、设计制造、卖方信贷、产品租赁、售后服务、备品备件直至回收再利用全过程的管理和服务，如基于产品设计的增值服务、基于提高产品效能的增值服务、基于提高交易便捷化的增值服务、基于产品集成的增值服务等；在产品智能化的基础上，实现产品运行状态的在线数据采集，通过物联网进行数据传输，结合产品运维知识库，进行诊断和分析、在线服务；通过大数据分析用户的习惯、喜好等显性需求以及与客户的身份、时空特点、工作生活状态关联的隐性需求，分析不同客户的偏好和习惯，主动为客户提供精准、高效的服务，实现传统制造向智能制造的转型，提高客户的满意度，为客户和企业创造新的价值。(www.daowen.com)

5.智能生产系统

智能生产系统由智能装备、智能物流、智能控制、智能感知4个分系统组成。其接收企业资源规划系统的生产指令，进行优化排产、资源分配、指令执行、进度跟踪、智能调度、设备的运行维护和监控、过程质量的监控和分析、产品的追溯、绩效管理等，实现自动化仓储和物流配送、生产过程物流的自动传输。智能化生产装备和控制系统组成柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）、柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，FMC）、柔性制造线（Flexible Manufacturing Line，FML），进行产品的加工和装配。其通过分布式数控系统（Distributed Numerical Control，DNC）、现场总线实现设备之间及设备与系统、系统与人的互联互通。总之，智能生产系统形成从生产任务下达到产品交付全过程的人、机、料、法、环的优化管理和闭环控制，对生产活动、设备、质量的异常信息进行正确的判断和处置；实现制造执行与运营管理、研发设计、智能装备的集成；实现制造柔性化、设计制造一体化、管控一体化从而提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量和制造能力。

6.智能决策系统

在智能工厂的环境下，将会产生大量的产品技术数据、生产经营数据、设备运行数据、设计知识数据、工艺知识数据、管理知识数据、产品运维数据。应用大数据分析工具和商业智能，建立智能决策系统，对上述数据进行搜集、过滤、储存、建模，使各级决策者获得知识和洞察力，提高决策的科学性。

构建企业战略管控体系，通过战略规划、年度经营计划、全面预算管理、绩效管理、运营分析，全面掌控企业的运行状况，提高企业战略管控能力。

7.建立企业标准体系

智能工厂的建设离不开企业标准的支持。企业标准包括技术标准、管理标准和工作标准，还包括一系列国际标准，如质量管理标准ISO 9000、环境管理标准ISO 1400等。本书重点介绍与“两化”融合有关的标准。建立“两化”融合管理体系标准和信息标准是“两化”融合建设中的一项基础性的系统工程，是保障“两化”融合成功的关键。为了推进“两化”融合顺利进行，工业和信息化部组织制定了《信息化和工业化融合管理体系》系列标准，包括要求、基础术语、实施指南、评定规范、审核指南等。企业应按照该系列标准的要求，建立、实施、监视与测量、保持和改进“两化”融合的过程管理，形成一系列管理文件，规范“两化”融合的进程，构建一系列产品研发设计标准、工艺设计标准、业务流程标准、物代码标准等。

8.信息安全

在万物互联的今天，加上云计算、大数据、移动互联的辅助，信息安全成为智能工厂建设不可或缺的重要组成部分。企业要按照不同级别的信息安全要求，采取有效措施保证信息安全。从企业信息安全体系框架的角度，把信息安全分为安全治理、风险与合规性管理，安全运维，基础安全服务与架构3个部分。国家标准ISO 27002是一个完整的信息安全控制模型，包含10个主题：安全政策、组织安全、资产分类与控制、人员安全、物理及环境安全、通信与操作管理、访问控制、信息安全事件管理、业务连续性管理和符合性管理等。

9.企业信息门户

当今的时代是一个互通互联的时代，同时，又是产业链生态环境建设的时代。通过企业信息门户、信息物理系统实现与客户、供应商、合作伙伴的商务协同和信息共享；同时，实现企业内部不同系统之间的业务协同，提高跨企业合作的能力；帮助企业同其关键的交易伙伴们共享业务流程、决策、作业程序和数据，共同开发全新的产品、市场和服务，以提高竞争优势。企业信息门户实现不同应用系统之间单点登录、系统集成和访问控制及数据的物理隔离等，保证在万物互联中的系统安全性和集成性。