學科前沿-智能制造裝備結(jié)業(yè)論文

1、<p><b>　　學科前沿論文</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）智能制造裝備的關鍵技術和實現(xiàn)技術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>　　（一）智能制造系統(tǒng)的關鍵技術和實現(xiàn)技術3</p><p>　?。ǘ㊣MS-WMS智能制造系統(tǒng)3</p>&l

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

4、stem，IMS）的概念，而我國的智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）起步相對較晚，技術相對于其他幾個發(fā)達國家還不太成熟，但經(jīng)過10多年的發(fā)展，也取得了大量的成果。本論文將對于國內(nèi)外的智能制造裝備（Intelligent Manufacturing Equipment，IME）和智能制造系統(tǒng)的關鍵技術和實現(xiàn)技術進行介紹，舉例介紹兩個當今先進的智能制造裝備和系統(tǒng)，并對智能制造的重要意義進行分析。</p

5、><p>　　關鍵詞：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)，一直是國家重點關注的事業(yè)。2002年中科院啟動了知識創(chuàng)新工程重大項目“數(shù)字化智能制造裝備與系統(tǒng)技術”，2010年國家通過第十二個五年規(guī)劃，要求形成完整的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系，2012年三部委實施智能制造裝備發(fā)展專項，加快智能制造裝備的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化，推動制造

6、業(yè)轉(zhuǎn)型升級。現(xiàn)如今，作為國家支柱產(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)系起來的智能制造系統(tǒng)，也成為了我國制造業(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，是先進制造技術、信息技術和智能技術

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，是各行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、技術進步的重要保障。</p><p>　?。ㄒ唬┲悄苤圃煅b備的關鍵技術和實現(xiàn)技術</p><p>　　對于智能制造裝備目前面臨的關鍵技術總共分為12條：</p><p>　?。?）新型傳感器共性關鍵技術</p><p&g

8、t;　　采用新原理、新效應的傳感技術；傳感器微型化/芯片化技術；傳感器陣列和多傳感參數(shù)復合的集成技術；傳感器數(shù)字化和智能化技術；傳感器的強環(huán)境適應性技術；無線傳感器網(wǎng)絡技術；傳感器數(shù)字通信總線技術；傳感器的應用技術。</p><p>　?。?）工業(yè)控制系統(tǒng)硬件平臺設計技術</p><p>　　高端DCS、FCS、PLC等自動化控制裝備體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術；不同結(jié)構(gòu)的模塊化硬件設計技術；高可靠性

9、、高穩(wěn)定性、高環(huán)境適應性技術；創(chuàng)建單元電路硬件庫。</p><p>　?。?）工業(yè)控制系統(tǒng)軟件平臺設計技術</p><p>　　系統(tǒng)軟件總體設計技術；微內(nèi)核操作系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)軟件技術；組態(tài)語言和人機界面技術；統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一編程環(huán)境的工程軟件平臺技術；實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫技術；應用軟件的工程化標準化技術；系統(tǒng)集成技術以及集成支撐技術；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</p><p>　　可靠性綜合分析設計技術；自動化控制裝備可靠性建模技術；多環(huán)境因子檢測技術；可靠性加速試驗方法研究；故障診斷、壽命預測和評估技術；預測故障發(fā)生位置、時間、程度及故障修復技術；（5）工業(yè)控制系統(tǒng)功能安全技術</p><p>　　智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設計、驗證方法與技術；建立功能安全驗證測試平臺；自動化系統(tǒng)整體

11、功能安全評估技術；自動化控制系統(tǒng)的核安全性和功能安全驗證技術。（6）高可靠安全計算機系統(tǒng)設計技術</p><p>　　三重冗余的硬件技術和軟件技術；控制系統(tǒng)元件的故障識別、故障自動排除及自修復技術。（7）先進控制與優(yōu)化技術</p><p>　　工業(yè)過程多層次性能評估技術；基于海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學習建模技術；大規(guī)模高性能多目標優(yōu)化技術；高階導數(shù)連續(xù)運動規(guī)劃、多軸連續(xù)插補、電子齒輪與電子凸輪等

12、精密運動控制技術。（8）系統(tǒng)協(xié)同技術</p><p>　　大型制造工程項目復雜自動化系統(tǒng)整體方案設計技術以及安裝調(diào)試技術；統(tǒng)一操作界面和工程工具的設計技術；統(tǒng)一事件序列和報警處理技術；一體化資產(chǎn)管理技術。（9）故障診斷與健康維護技術</p><p>　　裝備在線或遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術；裝備自愈合調(diào)控與損傷智能識別技術；裝備健康維護技術；重大裝備的壽命測試和剩余壽命預測及壽命評估技

13、術。（10）高可靠實時通信網(wǎng)絡技術</p><p>　　嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術；高可靠無線通信網(wǎng)絡構(gòu)建技術；工業(yè)通信網(wǎng)絡信息安全（security）技術；異構(gòu)通信網(wǎng)絡間信息無縫交換技術；工業(yè)通信協(xié)議認證技術；工業(yè)通信協(xié)議轉(zhuǎn)化為國際標準；工業(yè)通信網(wǎng)絡安裝調(diào)試與維護技術。（11）特種工藝與精密制造技術</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；微機電系統(tǒng)

14、（MEMS）制造技術；精確可控熱處理技術；精密鍛造技術。</p><p>　?。?2）高端分析檢測技術</p><p>　　質(zhì)譜分析檢測技術；光譜分析檢測技術；能譜分析檢測技術。[1]</p><p>　　（二）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>　　南通麥斯鐵數(shù)控機床有限公司設計制造的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計的一種高效、高精度的板材自動化加工設備。上料、下料、板料的定位及送進、模具的選擇、沖壓過程的實現(xiàn)以及故障報警等均能夠通過數(shù)控系統(tǒng)控制自動完成。該生產(chǎn)線有如下特點：</p><p>　　（1）板料完全自動化加工。圖形顯示功能。</p><p>　　（2）可選增獨有的漏孔檢測裝置，避免因為模具的損壞引起的誤工。（3）模具采用直線式結(jié)構(gòu)，通過

16、氣缸推動模塊機構(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加工，保證了模具同心度，極大地延長了模具的使用壽命；模具采用鑲套式結(jié)構(gòu)，維修更換方便。</p><p>　?。?）模具既可以整體更換，也能夠單個更換。</p><p>　　（5）配有集中自動潤滑裝置，可將潤滑油直接送入各潤滑點，減少了運動付的摩擦，提高了運動部位的可靠性，延長機器使用壽命。</p&g

17、t;<p>　?。?）自動編程系統(tǒng)操作簡單功能齊全，可以直接識別二維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）知識表達、獲取、存儲和處理（包括識別、設計

18、、計算、優(yōu)化、推理與決策）；（3）具有聯(lián)想記憶功能（Associate Memory）；（4）具有自學習、自適應、自組織、自維護功能；（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；（8）智能控制。[2]</p><p>　?。ㄒ唬┲悄苤圃煜到y(tǒng)的關鍵技術和實現(xiàn)技術</p><p>　　智能制造系統(tǒng)與人類的知識密切相關，其技術包括以下4點：</p>

19、<p><b>　　（1）智能設計技術</b></p><p>　　利用CAD/CAPP/CAM等技術幫著專家對產(chǎn)品進行分析、判斷、決策。</p><p><b>　?。?）智能診斷技術</b></p><p>　　除計算機的自診斷功能外，還可以進行故障分析、原因查找和故障的自動排除。</p>&l

20、t;p><b>　?。?）自適應技術</b></p><p>　　在加工過程中自動檢測并適應因材料材質(zhì)、加工余量的不均勻、環(huán)境的變化而帶來的一系列問題。</p><p><b>　?。?）遠程控制技術</b></p><p>　　通過有線、無線網(wǎng)絡等方式，對系統(tǒng)進行監(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制造功能都自動化，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。所以要在設計和制造功能之間的主要連接元件，自動化和優(yōu)化的工藝規(guī)劃函數(shù)創(chuàng)建一個更強大的環(huán)境，使整個過程的優(yōu)化。特別是，能夠整合特征識別和操作順序優(yōu)化的制造系統(tǒng)鏈，是有助于集成設計與制造系統(tǒng)的自動化和靈活性的重要元素。[4]</p><p>　　（二）IMS-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庫管理資訊化的現(xiàn)代化倉庫管理系統(tǒng)。是以精益生產(chǎn)（JIT）為理論基礎，通過數(shù)據(jù)庫技術、影象識別技術、條碼技術、API技術（應用程序接口）、OLAP技術（在線事務所處理）和相應的通信機制與外部系統(tǒng)的對接集成，能有效地對倉庫流程和空間進行管理，實現(xiàn)批次管理、快速出入庫和動態(tài)盤點。并快速幫助企業(yè)的倉庫管理人員對

23、庫存物品的入庫、出庫、移動、盤點、配料等操作進行全面的控制和管理，有效的利用倉庫存儲空間，提高倉庫的倉儲能力，在物料的使用上實現(xiàn)先進先出，最終提高企業(yè)倉庫存儲空間的利用率及企業(yè)物料管理的質(zhì)量和效率，提高倉庫庫存管理水平和生產(chǎn)效率，實現(xiàn)物料防錯和追溯管理、降低企業(yè)庫存和人力成本，提升企業(yè)市場競爭力。此系統(tǒng)包括8個模塊：AOS管理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、IQC檢驗管理模塊、設備倉庫管理模塊、配送管理模塊、智能盤點模塊、報表管理模塊、生產(chǎn)計劃管理

24、模塊。WMS系統(tǒng)不僅對結(jié)果進行處理，而且通過對作業(yè)動作的指導和規(guī)范保證作業(yè)的準確性、速度和相關記錄數(shù)據(jù)的自動登記（入計算機系統(tǒng)），增加倉庫的效率、</p><p><b>　　三、結(jié)語</b></p><p>　　提升國家實力必須大力發(fā)展智能制造技術，現(xiàn)在智能制造技術還不是中心科學技術，但智能化已是所有高新科學技術的發(fā)展方向。</p><p>

25、　　美國為什么能控制全世界，不是因為她的價值觀、軍事力量、跨國公司，而是他大量的智能化高新科學技術，比如曼哈頓計劃、阿波羅計劃、星球大戰(zhàn)計劃、信息高速公路計劃、導彈防御系統(tǒng)等。美國依靠這一系列的高新科學技術（當前特別是依靠智能化信息科學技術）實現(xiàn)了軍事、科技、經(jīng)濟的全面發(fā)展。而制造技術是所有這些高新科學技術的實現(xiàn)技術。</p><p>　　例如美國的波音777/787飛機的制造就采用了智能制造技術，在制作周期、飛

26、機質(zhì)量等方面有很大的優(yōu)勢。</p><p>　　再例如，目前，密歇根大學工程研究中心大學（ ERC）正在開發(fā)一種新型的重構(gòu)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)被設計成按需要可以加以改變，包括改變其機械和控制的結(jié)構(gòu)。而重構(gòu)系統(tǒng)的基礎就是智能制造裝備，智能制造裝備執(zhí)行某些部分輸送，焊接，裝配，每個加工站和機制被稱為一個站，并執(zhí)行必要的部件的整體生產(chǎn)特定過程。[5]重構(gòu)系統(tǒng)技術是未來智能制造的一個重要領域，它可以更加靈活的適應不同生產(chǎn)加工需

27、求，而美國在這一方面處于領先地位。</p><p>　　我國早就意識到智能制造的重要性，并指出智能制造裝備將是未來發(fā)展的重點。隨著我國開始向高端裝備制造業(yè)快速布局，重型機械、核電、高鐵、航空、中高端數(shù)控機床、海洋工程等領域已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱點，各項扶持政策已開始陸續(xù)出臺，智能制造在未來幾年必將有很大的發(fā)展。</p><p><b>　　參考文獻：</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)關鍵共性技術發(fā)展指南(2011)[EB/OL].</p><p>　　[2] 朱劍英（南京航空航天大學）. 智能制造的意義、技術 與實現(xiàn)[J]. 航空制造技術, 2013(23).</p><p>　　[3] 王紅巖, 蔡衛(wèi)東, 史錦屏. 智能制造系統(tǒng)的關鍵技術[D]. 濟南大學, 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