新一代信息技术、人工智能等的迅猛发展及其在制造领域的融合不断促使各先进制造国家积极探索智能制造的发展战略，以实现全制造流程与全生命周期数据的互联互通、业务的协同联动及决策的动态优化，最终达到制造系统的智能化、协同化、透明化、绿色化。为更全面地理解智能制造的内涵、现状与趋势，本文详细介绍了智能制造的历史与起源、制造模式的发展与演化，分析了国内外典型智能制造战略的内涵与特点，并从中抽取了若干影响智能制造有效实施的关键使能技术。最后，结合团队在智能制造领域近年来的研究基础，分析和讨论了智能制造未来的发展趋势。
智能制造及其关键技术研究现状与趋势综述
1.前言
1.1智能制造的历史与起源
智能制造的概念随信息技术（Information Technology）与人工智能（Artificial Intelligence）的发展不断演进。20世纪80年代，由于人工智能技术在制造领域的初步应用，P.K.Wright和D.A.Bourne在《Manufacturing Intelligence》一书中首次提出智能制造（Intelligent Manufacturing）的概念，并将其定义为通过集成知识工程、制造软件系统、机器人视觉和机器人控制，针对专家知识与工人技能进行建模，进而使智能机器可以在无人干预状态下完成小批量生产。
随着人工智能与制造业的融合发展，针对制造领域中市场分析、产品设计、生产管控、设备维护等环节，各种专家系统和智能辅助系统相继开发。但这些系统彼此独立，导致了“智能化孤岛”的形成。因此，如何实现这些“孤岛”信息的互联互通成为研究人员关注的焦点。近年来，得益于信息技术的进步，一种通过集成制造自动化、人工智能等技术的新型制造系统——智能制造系统（Intelligent Manufacturing System）脱颖而出。针对该目标，日本于1991年发起“智能制造系统国际合作研究计划”，并指出智能制造系统是一种将贯穿全制造流程各个环节的智能活动以柔性方式集成，并将这种智能活动与智能机器有机融合的先进生产系统。
21世纪以来，云计算（Cloud Computing）、物联网（Internet of Thing）、大数据（Big Data）、移动互联（Mobile Internet）等信息技术的出现，促进了制造业向新一代智能制造（Smart Manufacturing）的转型升级。通过全制造流程与全生命周期数据的互联互通，实现分布、异构制造资源与制造服务的动态协同联动及决策优化，已成为制造业发展的趋势。因此，世界各制造大国纷纷提出了不同的战略规划来抢占未来制造业的制高点，如美国倡导的工业互联网、德国提出的工业4.0（Industrie 4.0）、和我国正在大力推进的中国制造2025等。
1.2制造模式的发展与演化
为更好地理解智能制造的内涵，本节将进一步对制造模式的发展与演化历史进行论述。
18世纪中叶英国采用蒸汽机开展机械化革命以来，随着电力和信息技术的发展，制造模式相继经历了19世纪早期的装配线大规模生产及20世纪后期的自动化生产。在计算机和网络技术的推动下，一系列先进的制造模式如雨后春笋般涌现，如计算机集成制造、虚拟制造、敏捷制造、网络化制造、全球制造等。这些制造模式产生与应用简化了制造企业的组织结构，提升了资源配置能力，革新了生产、管理和经营模式，进而确保了制造企业其能够以更低的成本、更快的速度生产出质量更好、更符合市场需求的产品。
如今严峻的市场竞争环境、多样化和个性化的客户需求以及经济与环境效益的均衡等问题，给上述制造模式带来了新的挑战，迫使制造企业必须探索一种更加智能化、柔性化和绿色化的发展模式。而新一代信息技术和人工智能的发展，为制造业变革注入了新的动力，并产生了诸如物联制造（Internet of Manufacturing Things）、云制造（Cloud manufacturing）、服务型制造（Service-oriented manufacturing）等新型制造模式，从而提升了制造业的柔性化、服务化与智能化程度，为制造企业提供了新的价值增值手段，并增强了企业的核心竞争力。
与传统制造模式相比，智能制造的核心目标是通过更精确的过程状态跟踪和更完整的实时数据获取，获得更丰富的信息，并在科学决策支持下对生产制造过程进行更科学的管理，以实现更加灵活与柔性的过程控制，在快速响应并满足多样化、个性化用户需求的同时减少对环境的损害。其优势在于以新一代信息技术和人工智能等技术为支撑，将制造即服务等先进理念融合到产品全制造流程，并从全局视角实施面向产品全生命周期的制造智能。
1.3国内外智能制造内涵与战略规划