美国国家标准与技术研究院“智能制造”项目

本文摘要：美国国家标准与技术研究院（NIST）是美国政府大力发展制造业战略的联合单位，先进设备生产国家计划办公室（AMNPO）就北航于此，先进设备伙伴关系（AMP）、国家生产创意网络（NNMI）等战略计划都由NIST协商，因此，其对智能生产积极开展的研究可以说道必要体现了美国政府对于智能生产的定位、市场需求，以及发展重点。

美国国家标准与技术研究院（NIST）是美国政府大力发展制造业战略的联合单位，先进设备生产国家计划办公室（AMNPO）就北航于此，先进设备伙伴关系（AMP）、国家生产创意网络（NNMI）等战略计划都由NIST协商，因此，其对智能生产积极开展的研究可以说道必要体现了美国政府对于智能生产的定位、市场需求，以及发展重点。　　1.项目阐述　　为构建智能美国的目标，美国商务部国家标准与技术研究院的工程实验室（EL）智能系统分部和生产系统集成分部在2013年一起主持人了一系列智能生产项目，其战略目标是通过先进设备测量科学为下一代生产获取使能技术，构建智能生产。项目的研究重点是加快前沿智能技术在美国先进设备生产领域的研发、应用于与构建。　　EL将通过伸延测量科学的界限、拓展当前测量与试验能力的范围，构建以下4个明确目标：面向智能生产和CPS应用于，安全性地减少智能机器人、自动化技术的多功能性、自主性以及较慢任务轻分配能力；构建智能生产系统的动态监测、掌控和性能优化；通过先进设备生产工艺和设备，构建简单、新产品的较慢、灵活和经济生产；增进简单生产和建设网络中的工程信息系统的必要构建，提高产品、工艺的性能。

　　此外，针对智能生产的核心CPS的发展，NIST于2012年3月资助了信息物理系统创意基础研讨会，辨识美国在CPS创意与竞争上的前沿技术壁垒以及科学知识缺口，明确提出了面向21世纪的战略研发机遇。波音、范德比尔特大学、联合技术公司、霍尼韦尔、福特公司等是NIST委员会成员。

2014年6月，NIST正式成立了CPS公众工作组（PWG），协助定义并构成CPS研发的关键方面，加快其发展和实行。该工作组由5个初始小组构成：词汇与参照架构、用于案例、时间和实时、信息安全与隐私、数据互用性。

　　2.要点分析　　NIST并没明确提出智能生产的原始发展计划与路线，只是的组织并分担了涉及项目的研究工作，但这些项目定位明晰、市场需求具体，可以说道代表了美国的重点技术研究方向与标准化目标。对于智能生产来说，主要的研究重点是：智能生产系统、机器人、增材生产、CPS，其中CPS并不在智能生产项目的研究范围内。　　智能生产项目对基础的软硬件技术并无过于多牵涉到，研究集中于在通过先进设备测量技术展开构建应用于上。在该项目中，对智能生产系统的研究则更为全面，牵涉到设计、建模、分析、掌控、构建与安全性等，包括使能技术、方法工具与确保手段。

　　3.CPS战略研发机遇　　信息物理系统创意基础研讨会明确提出了CPS发展愿景、变革思路和挑战，还包括在智能生产中应用于的挑战。同时，研讨会也明确提出了在4个方面的战略研发机遇，它们涵括了CPS的设计、研发、实行和用于。　　（1）CPS发展的挑战　　CPS发展的5个技术主题：可信、安全性和牢靠的系统；网络化、协同、与人交互的系统；横跨数字-物理界限的工程；CPS的架构与平台；教育、劳动力、培训和技术转化成。　　（2）CPS的战略研发机遇　　CPS战略研发机遇还包括4个方面：科学和工程基础方面，面向系统、基础结构的牢靠、有效地的设计和建构；系统性能、质量和接管（系统工程）方面，面向计算出来、物理系统的性能与质量保证提高；应用于研发与部署方面，面向有效地、可信的系统集成与互用性；CPS持续创意的劳动力方面，面向动态、多学科教育与培训。

　　（3）智能生产中的CPS应用于挑战　　实行CPS的部分根本性挑战还包括经济可忍受性、网络构建以及工程系统的互用性。绝大多数企业在展开企业和工厂层级的智能生产投资论证时都遇上过艰难，转变生产结构、的组织和文化的过程十分较慢，这阻碍了CPS技术的构建。

前数字化时代的控制系统很少被更换，因为它们还能用，用CPS革新这些现有的工厂是艰难且便宜的，在新的工厂设计中重新加入CPS则是更加不切实际的。此外，挑战还包括：生产管理缺少标准工业手段而造成软件的自定义简化或人工手段的用于，而且对于非同类的掌控和通信系统还必须一个统一的理论。

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