學(xué)科前沿-智能制造裝備結(jié)業(yè)論文

1、<p><b>　　學(xué)科前沿論文</b></p><p><b>　　智能制造裝備與系統(tǒng)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　一、智能制造裝備1</p>

2、<p>　　（一）智能制造裝備的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)1</p><p>　?。ǘ溗硅FMPFMS系列汽車縱梁板數(shù)控沖孔柔性加工生產(chǎn)線2</p><p>　　二、智能制造系統(tǒng)3</p><p>　?。ㄒ唬┲悄苤圃煜到y(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)3</p><p>　　（二）IMS-WMS智能制造系統(tǒng)3</p>&l

3、t;p><b>　　三、結(jié)語(yǔ)4</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：5</b></p><p><b>　　智能制造裝備與系統(tǒng)</b></p><p>　　摘要：上世紀(jì)90年代國(guó)外幾個(gè)擁有先進(jìn)制造業(yè)的國(guó)家就提出了智能制造系統(tǒng)（Intelligent Manufacturing Sy

4、stem，IMS）的概念，而我國(guó)的智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）起步相對(duì)較晚，技術(shù)相對(duì)于其他幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家還不太成熟，但經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，也取得了大量的成果。本論文將對(duì)于國(guó)內(nèi)外的智能制造裝備（Intelligent Manufacturing Equipment，IME）和智能制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行介紹，舉例介紹兩個(gè)當(dāng)今先進(jìn)的智能制造裝備和系統(tǒng)，并對(duì)智能制造的重要意義進(jìn)行分析。</p

5、><p>　　關(guān)鍵詞：智能制造，智能制造裝備，智能制造系統(tǒng)</p><p>　　引言：作為保障國(guó)家發(fā)展和改善人民生活的重要力量的制造業(yè)，一直是國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的事業(yè)。2002年中科院?jiǎn)?dòng)了知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目“數(shù)字化智能制造裝備與系統(tǒng)技術(shù)”，2010年國(guó)家通過(guò)第十二個(gè)五年規(guī)劃，要求形成完整的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系，2012年三部委實(shí)施智能制造裝備發(fā)展專項(xiàng)，加快智能制造裝備的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)制造

6、業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)?，F(xiàn)如今，作為國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)已經(jīng)逐步邁向智能化，而研究具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備和將智能制造裝備與人類聯(lián)系起來(lái)的智能制造系統(tǒng)，也成為了我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的重要方向。</p><p><b>　　一、智能制造裝備</b></p><p>　　智能制造裝備是指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的制造裝備，是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)

7、的集成和深度融合。智能制造裝備體現(xiàn)了制造業(yè)的智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展要求，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的裝備基礎(chǔ)，是各行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、技術(shù)進(jìn)步的重要保障。</p><p>　　（一）智能制造裝備的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)</p><p>　　對(duì)于智能制造裝備目前面臨的關(guān)鍵技術(shù)總共分為12條：</p><p>　　（1）新型傳感器共性關(guān)鍵技術(shù)</p><p&g

8、t;　　采用新原理、新效應(yīng)的傳感技術(shù)；傳感器微型化/芯片化技術(shù)；傳感器陣列和多傳感參數(shù)復(fù)合的集成技術(shù)；傳感器數(shù)字化和智能化技術(shù)；傳感器的強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；傳感器數(shù)字通信總線技術(shù)；傳感器的應(yīng)用技術(shù)。</p><p>　　（2）工業(yè)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)</p><p>　　高端DCS、FCS、PLC等自動(dòng)化控制裝備體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)；不同結(jié)構(gòu)的模塊化硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；高可靠性

9、、高穩(wěn)定性、高環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)；創(chuàng)建單元電路硬件庫(kù)。</p><p>　?。?）工業(yè)控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)</p><p>　　系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)技術(shù)；微內(nèi)核操作系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)軟件技術(shù)；組態(tài)語(yǔ)言和人機(jī)界面技術(shù)；統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一編程環(huán)境的工程軟件平臺(tái)技術(shù)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)；應(yīng)用軟件的工程化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)；系統(tǒng)集成技術(shù)以及集成支撐技術(shù)；高可靠軟件編制流程研究。</p>&

10、lt;p>　?。?）工業(yè)控制系統(tǒng)可靠性技術(shù)</p><p>　　可靠性綜合分析設(shè)計(jì)技術(shù)；自動(dòng)化控制裝備可靠性建模技術(shù)；多環(huán)境因子檢測(cè)技術(shù)；可靠性加速試驗(yàn)方法研究；故障診斷、壽命預(yù)測(cè)和評(píng)估技術(shù)；預(yù)測(cè)故障發(fā)生位置、時(shí)間、程度及故障修復(fù)技術(shù)；（5）工業(yè)控制系統(tǒng)功能安全技術(shù)</p><p>　　智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證方法與技術(shù)；建立功能安全驗(yàn)證測(cè)試平臺(tái)；自動(dòng)化系統(tǒng)整體

11、功能安全評(píng)估技術(shù)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核安全性和功能安全驗(yàn)證技術(shù)。（6）高可靠安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)</p><p>　　三重冗余的硬件技術(shù)和軟件技術(shù)；控制系統(tǒng)元件的故障識(shí)別、故障自動(dòng)排除及自修復(fù)技術(shù)。（7）先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)</p><p>　　工業(yè)過(guò)程多層次性能評(píng)估技術(shù)；基于海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)建模技術(shù)；大規(guī)模高性能多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)；高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、多軸連續(xù)插補(bǔ)、電子齒輪與電子凸輪等

12、精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。（8）系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)</p><p>　　大型制造工程項(xiàng)目復(fù)雜自動(dòng)化系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)技術(shù)以及安裝調(diào)試技術(shù)；統(tǒng)一操作界面和工程工具的設(shè)計(jì)技術(shù)；統(tǒng)一事件序列和報(bào)警處理技術(shù)；一體化資產(chǎn)管理技術(shù)。（9）故障診斷與健康維護(hù)技術(shù)</p><p>　　裝備在線或遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)；裝備自愈合調(diào)控與損傷智能識(shí)別技術(shù)；裝備健康維護(hù)技術(shù)；重大裝備的壽命測(cè)試和剩余壽命預(yù)測(cè)及壽命評(píng)估技

13、術(shù)。（10）高可靠實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)</p><p>　　嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；高可靠無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)；工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)信息安全（security）技術(shù)；異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間信息無(wú)縫交換技術(shù)；工業(yè)通信協(xié)議認(rèn)證技術(shù)；工業(yè)通信協(xié)議轉(zhuǎn)化為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)安裝調(diào)試與維護(hù)技術(shù)。（11）特種工藝與精密制造技術(shù)</p><p>　　多維精密加工工藝；精密成型工藝，焊接、粘接、燒結(jié)等特殊連接技術(shù)；微機(jī)電系統(tǒng)

14、（MEMS）制造技術(shù)；精確可控?zé)崽幚砑夹g(shù)；精密鍛造技術(shù)。</p><p>　?。?2）高端分析檢測(cè)技術(shù)</p><p>　　質(zhì)譜分析檢測(cè)技術(shù)；光譜分析檢測(cè)技術(shù)；能譜分析檢測(cè)技術(shù)。[1]</p><p>　?。ǘ溗硅FMPFMS系列汽車縱梁板數(shù)控沖孔柔性加工生產(chǎn)線</p><p>　　南通麥斯鐵數(shù)控機(jī)床有限公司設(shè)計(jì)制造的MPFMS系列汽車縱梁

15、板數(shù)控沖孔柔性加工生產(chǎn)線是為汽車的縱梁平板沖孔而設(shè)計(jì)的一種高效、高精度的板材自動(dòng)化加工設(shè)備。上料、下料、板料的定位及送進(jìn)、模具的選擇、沖壓過(guò)程的實(shí)現(xiàn)以及故障報(bào)警等均能夠通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制自動(dòng)完成。該生產(chǎn)線有如下特點(diǎn)：</p><p>　　（1）板料完全自動(dòng)化加工。圖形顯示功能。</p><p>　　（2）可選增獨(dú)有的漏孔檢測(cè)裝置，避免因?yàn)槟＞叩膿p壞引起的誤工。（3）模具采用直線式結(jié)構(gòu)，通過(guò)

16、氣缸推動(dòng)模塊機(jī)構(gòu)選擇不同的模具參與沖壓，加快了選模速度，提高了工效；整體式上下模腔成對(duì)加工，保證了模具同心度，極大地延長(zhǎng)了模具的使用壽命；模具采用鑲套式結(jié)構(gòu)，維修更換方便。</p><p>　　（4）模具既可以整體更換，也能夠單個(gè)更換。</p><p>　?。?）配有集中自動(dòng)潤(rùn)滑裝置，可將潤(rùn)滑油直接送入各潤(rùn)滑點(diǎn)，減少了運(yùn)動(dòng)付的摩擦，提高了運(yùn)動(dòng)部位的可靠性，延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命。</p&g

17、t;<p>　?。?）自動(dòng)編程系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單功能齊全，可以直接識(shí)別二維CAD圖。</p><p>　　圖 1麥斯鐵MPFMS系列汽車縱梁板數(shù)控沖孔柔性加工生產(chǎn)線</p><p><b>　　二、智能制造系統(tǒng)</b></p><p>　　智能制造系統(tǒng)具有如下特征：（1）多信息感知與融合；（2）知識(shí)表達(dá)、獲取、存儲(chǔ)和處理（包括識(shí)別、設(shè)計(jì)

18、、計(jì)算、優(yōu)化、推理與決策）；（3）具有聯(lián)想記憶功能（Associate Memory）；（4）具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自維護(hù)功能；（5）具有自優(yōu)化功能（系統(tǒng)越用越好用）；（6）智能的分解與集成；（7）容錯(cuò)；（8）智能控制。[2]</p><p>　?。ㄒ唬┲悄苤圃煜到y(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)</p><p>　　智能制造系統(tǒng)與人類的知識(shí)密切相關(guān)，其技術(shù)包括以下4點(diǎn)：</p>

19、<p><b>　　（1）智能設(shè)計(jì)技術(shù)</b></p><p>　　利用CAD/CAPP/CAM等技術(shù)幫著專家對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析、判斷、決策。</p><p><b>　?。?）智能診斷技術(shù)</b></p><p>　　除計(jì)算機(jī)的自診斷功能外，還可以進(jìn)行故障分析、原因查找和故障的自動(dòng)排除。</p>&l

20、t;p><b>　　（3）自適應(yīng)技術(shù)</b></p><p>　　在加工過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)并適應(yīng)因材料材質(zhì)、加工余量的不均勻、環(huán)境的變化而帶來(lái)的一系列問題。</p><p><b>　?。?）遠(yuǎn)程控制技術(shù)</b></p><p>　　通過(guò)有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等方式，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、分析、控制等。[3]</p>&

21、lt;p>　　在某些智能制造裝備中由于不是每個(gè)制造功能都自動(dòng)化，但必須允許所有的功能完全集成在智能化制造系統(tǒng)內(nèi)操作。所以要在設(shè)計(jì)和制造功能之間的主要連接元件，自動(dòng)化和優(yōu)化的工藝規(guī)劃函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)更強(qiáng)大的環(huán)境，使整個(gè)過(guò)程的優(yōu)化。特別是，能夠整合特征識(shí)別和操作順序優(yōu)化的制造系統(tǒng)鏈，是有助于集成設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)的自動(dòng)化和靈活性的重要元素。[4]</p><p>　?。ǘ㊣MS-WMS智能制造系統(tǒng)</p>

22、<p>　　IMS-WMS（IMS-Warehouse Management System）是一款基于電子智能制造管理和倉(cāng)庫(kù)管理資訊化的現(xiàn)代化倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)。是以精益生產(chǎn)（JIT）為理論基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、影象識(shí)別技術(shù)、條碼技術(shù)、API技術(shù)（應(yīng)用程序接口）、OLAP技術(shù)（在線事務(wù)所處理）和相應(yīng)的通信機(jī)制與外部系統(tǒng)的對(duì)接集成，能有效地對(duì)倉(cāng)庫(kù)流程和空間進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)批次管理、快速出入庫(kù)和動(dòng)態(tài)盤點(diǎn)。并快速幫助企業(yè)的倉(cāng)庫(kù)管理人員對(duì)

23、庫(kù)存物品的入庫(kù)、出庫(kù)、移動(dòng)、盤點(diǎn)、配料等操作進(jìn)行全面的控制和管理，有效的利用倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)空間，提高倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)儲(chǔ)能力，在物料的使用上實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出，最終提高企業(yè)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)空間的利用率及企業(yè)物料管理的質(zhì)量和效率，提高倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存管理水平和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)物料防錯(cuò)和追溯管理、降低企業(yè)庫(kù)存和人力成本，提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此系統(tǒng)包括8個(gè)模塊：AOS管理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、IQC檢驗(yàn)管理模塊、設(shè)備倉(cāng)庫(kù)管理模塊、配送管理模塊、智能盤點(diǎn)模塊、報(bào)表管理模塊、生產(chǎn)計(jì)劃管理

24、模塊。WMS系統(tǒng)不僅對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，而且通過(guò)對(duì)作業(yè)動(dòng)作的指導(dǎo)和規(guī)范保證作業(yè)的準(zhǔn)確性、速度和相關(guān)記錄數(shù)據(jù)的自動(dòng)登記（入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)），增加倉(cāng)庫(kù)的效率、</p><p><b>　　三、結(jié)語(yǔ)</b></p><p>　　提升國(guó)家實(shí)力必須大力發(fā)展智能制造技術(shù)，現(xiàn)在智能制造技術(shù)還不是中心科學(xué)技術(shù)，但智能化已是所有高新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向。</p><p>

25、　　美國(guó)為什么能控制全世界，不是因?yàn)樗膬r(jià)值觀、軍事力量、跨國(guó)公司，而是他大量的智能化高新科學(xué)技術(shù)，比如曼哈頓計(jì)劃、阿波羅計(jì)劃、星球大戰(zhàn)計(jì)劃、信息高速公路計(jì)劃、導(dǎo)彈防御系統(tǒng)等。美國(guó)依靠這一系列的高新科學(xué)技術(shù)（當(dāng)前特別是依靠智能化信息科學(xué)技術(shù)）實(shí)現(xiàn)了軍事、科技、經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。而制造技術(shù)是所有這些高新科學(xué)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。</p><p>　　例如美國(guó)的波音777/787飛機(jī)的制造就采用了智能制造技術(shù)，在制作周期、飛

26、機(jī)質(zhì)量等方面有很大的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　再例如，目前，密歇根大學(xué)工程研究中心大學(xué)（ ERC）正在開發(fā)一種新型的重構(gòu)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成按需要可以加以改變，包括改變其機(jī)械和控制的結(jié)構(gòu)。而重構(gòu)系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是智能制造裝備，智能制造裝備執(zhí)行某些部分輸送，焊接，裝配，每個(gè)加工站和機(jī)制被稱為一個(gè)站，并執(zhí)行必要的部件的整體生產(chǎn)特定過(guò)程。[5]重構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)是未來(lái)智能制造的一個(gè)重要領(lǐng)域，它可以更加靈活的適應(yīng)不同生產(chǎn)加工需

27、求，而美國(guó)在這一方面處于領(lǐng)先地位。</p><p>　　我國(guó)早就意識(shí)到智能制造的重要性，并指出智能制造裝備將是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。隨著我國(guó)開始向高端裝備制造業(yè)快速布局，重型機(jī)械、核電、高鐵、航空、中高端數(shù)控機(jī)床、海洋工程等領(lǐng)域已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)，各項(xiàng)扶持政策已開始陸續(xù)出臺(tái)，智能制造在未來(lái)幾年必將有很大的發(fā)展。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p&g

28、t;<p>　　[1] 合肥經(jīng)信委裝備工業(yè)處. 裝備制造業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南(2011)[EB/OL].</p><p>　　[2] 朱劍英（南京航空航天大學(xué)）. 智能制造的意義、技術(shù) 與實(shí)現(xiàn)[J]. 航空制造技術(shù), 2013(23).</p><p>　　[3] 王紅巖, 蔡衛(wèi)東, 史錦屏. 智能制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[D]. 濟(jì)南大學(xué), 2001.</p>&

29、lt;p>　　[4] Gelgele, Lemu H. Hybrid Intelligent Systems in Manufacturing Optimization[D]. Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, 2002.</p><p>　　[5] MENG Z, DAI X, LI J. DESIGN OF CONTROL SYSTEM ST