最新智能制造現(xiàn)狀及發(fā)展前景論文(五篇)

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智能制造現(xiàn)狀及發(fā)展前景論文篇一

智能制造「‘」(工m:intelligent manufacturing)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發(fā)展。1.1智能制造系統(tǒng)概述

智能制造系統(tǒng)「2」就是要通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺與機器人控制等來對制造技術(shù)的技能與專家知識進行模擬，使智能機器在沒有人工干預(yù)情況下進行生產(chǎn)。智能制造系統(tǒng)就是要把人的智力活動變?yōu)橹圃鞕C器的智能活動。智能制造系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)是智能機器，它包括具有各種程序的智能加工機床，工具和材料傳送裝置，檢測和試驗裝置，以及裝配裝置等。1.2智能化制造的特點

川智能化制造技術(shù)以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高產(chǎn)品對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭力為目標(biāo)。

(2)智能化制造技術(shù)不局限于制造工藝，而是覆蓋了市場分析、生產(chǎn)管理、加工和裝配、銷售、維修、服務(wù)，以及回收再生的全過程。

(3)智能化制造強調(diào)技術(shù)、人、管理和信息的四維集成，不僅涉及到物質(zhì)流和能量流，還涉及到信息流和知識流，即四維集成和四流交匯是智能化制造技術(shù)的重要特點:

(4)智能化制造技術(shù)更加重視制造過程組成和管理的合理化以及革新，它是硬件、軟件、智能(人)與組織的系統(tǒng)集成。

2.智能化制造數(shù)控設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

機械制造設(shè)備的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、以及對神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、云計算技術(shù)的研究與應(yīng)用，使機械制造工)‘智能化技術(shù)得到了跨越式的發(fā)展，可以說這是又一次具有劃時代意義的工業(yè)技術(shù)革命。目前，智能化制造數(shù)控設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，除了機械主體以外，主要是由智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)、智能感知技術(shù)、智能自適應(yīng)技術(shù)、智能神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能云計算技術(shù)和智能專家系統(tǒng)等主要技術(shù)構(gòu)成。

(1>智能化數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控設(shè)備智能化的發(fā)

展是以數(shù)控系統(tǒng)完善的軟硬件功能及高靈敏度、高精度感知檢測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以適應(yīng)智能化、信息化、數(shù)字化集成技術(shù)發(fā)展的要求。為追求數(shù)控設(shè)備加工效率和加工質(zhì)量，數(shù)控系統(tǒng)不但有自動編程、前饋控制、模糊控制、自學(xué)習(xí)控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)戎悄芑δ埽⒂泄收显\斷專家系統(tǒng)，使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨勢完善。伺服驅(qū)動系統(tǒng)智能化，能自動感知負(fù)載變化，自動優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。如發(fā)那科推出的hrv控制，通過共振追隨型hrv濾波器，可以避免因頻率變動而造成設(shè)備的共振。通過融合旋轉(zhuǎn)伺服電動機，高精度、高響應(yīng)和高分辨率脈沖編碼器，實現(xiàn)高速和高精度的伺服控制，保證極其平穩(wěn) 的進刀。

(2)智能自適應(yīng)控制技術(shù)自適應(yīng)控制分為 工藝自適應(yīng)和兒何自適應(yīng)。工藝自適應(yīng)又分為

最佳自適應(yīng)控制系統(tǒng)(aco)和約束式自適應(yīng)(acc)。自適應(yīng)控制自20世紀(jì)60年代已開始研究，但用于生產(chǎn)實踐尚不普遍。目前應(yīng)用面較廣的還是結(jié)構(gòu)簡單的acc系統(tǒng)，已用于銑、車、鉆、磨、電加工和加工中心等機床上;而aco多用于加工因素相對簡單的磨削和電火花加工(ed m)上。影響加工的因素很多很復(fù)雜，不僅建立數(shù)學(xué)模

型困難，而且要實時采集和實時調(diào)整參數(shù)也有很大難度，有待深入研究。(3)智能化神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最智能的莫過于人的大腦，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)

(ann)是一種模擬

人的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，即類似人的大腦神經(jīng)突觸連接的結(jié)構(gòu)進行信息處理的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)功能、聯(lián)想記憶功能、非線性映射功能和高速尋找優(yōu)化解的功能等。目前，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)多用于數(shù)控設(shè)備可靠性預(yù)測和優(yōu)化工藝參數(shù)方面，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在機床數(shù)控系統(tǒng)方面的研究與應(yīng)用尚不多見。隨著神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)控機床方面的應(yīng)用可能會有很好的前景，或許會把數(shù)控系統(tǒng)的智能化水平推向高級階段。未來兒年希望能有一個較快的發(fā)展。(4)智能專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個智能計算i機程序系統(tǒng)，其專家知識庫中含有某個領(lǐng)域大量的l專家知識與經(jīng)驗，就是利用這些專家知識、經(jīng)驗和土解決問題的方法來處理該領(lǐng)域的技術(shù)問題。它能夠f應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)該專家系統(tǒng)中的知識和經(jīng)驗進行推理和判斷，模擬專家的決策過程，來解決·需要專家處理的復(fù)雜問題。目前，數(shù)控設(shè)備領(lǐng)域尚l(wèi)缺乏這種專家系統(tǒng)。(5)云計算將把智能化制造推向更高級階右段國外工業(yè)技術(shù)發(fā)達國家的大型工業(yè)企業(yè)、研究機構(gòu)和高等院校對云計算的研究和發(fā)展都極為重視，之認(rèn)為這是一種具有劃時代意義的技術(shù)。如美國宇航!局和通用汽車公司都在研究和應(yīng)用云計算技術(shù);我1國北京建有云計算基地，華為技術(shù)有限公司和tcl集團也都特別關(guān)注云計算的發(fā)展、研究和應(yīng)用。3.智能化工廠

智能化機械工)‘是以“智能化”為核心，以智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化為主要特征的生產(chǎn)、經(jīng)營實體。智能化工)‘將逐步分層次實現(xiàn)。智能工業(yè)機器人在智能自動化制造工)‘中扮演著重要角色。(1>智能工業(yè)機器人在智能化數(shù)控設(shè)備中

除了各種數(shù)控設(shè)備和相關(guān)數(shù)控配套設(shè)備以外，智能工業(yè)機器人在智能制造單元、智能制造系統(tǒng)和智能制造工)‘中具有重要作用。

(2)智能化自動化工)‘在各種智能化自動化數(shù)控設(shè)備的基礎(chǔ)上，智能化工)‘將由工廠‘局部智能自動化、逐步分層次地發(fā)展到全工)‘智能自動化和社會化智能制造。

第一層次:單機或單元智能自動化。

單機或單元智能自動化，可以實現(xiàn)長時間無人值守。國內(nèi)外都有用于生產(chǎn) 的實例。

第二個層次:生產(chǎn)制造系統(tǒng)智能自動化。

在第三代“智能機器人化單元”的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)控制生產(chǎn)車間全自動化系統(tǒng)。包括毛坯倉儲管理，再制品倉儲管理，成品零件倉儲管理及其搬運、裝卸、裝配作業(yè)和質(zhì)量檢驗等。

第三個層次:智能化數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)。

在第二層次生產(chǎn)制造系統(tǒng)智能自動化的基礎(chǔ)上，配置網(wǎng)絡(luò)綜合管理系統(tǒng)，來實現(xiàn)全工)‘的智能化數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)制造。智能化工)‘的實現(xiàn)主要是靠信息通信技術(shù)(ict)和智能網(wǎng)絡(luò)的可靠運行加以保證。具有實時資料搜集與傳輸功能、高效能計算機與分析預(yù)測功能、遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷功能及模擬功能等。智能化工)‘最核心的部分是生產(chǎn)過程和全面經(jīng)營運行的智能自動化，包括設(shè)計智能化，生產(chǎn)排序自動化，生產(chǎn)線自動化，測試檢驗自動化，倉儲自動化，電力管理智能自動化等等，進一步發(fā)展到自動化無人化工)‘(絕大多數(shù)設(shè)備可以無人值守)。

第四個層次:智能化社會化生產(chǎn)。

智能化網(wǎng)絡(luò)化社會化制造，將山企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)經(jīng)因特網(wǎng)向企業(yè)外部傳輸。這就是所謂的internet/intranet。網(wǎng)絡(luò)可使企業(yè)與企業(yè)之間進行跨地區(qū)協(xié)同設(shè)計、協(xié)同制造、信息共享、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷和服務(wù)等。網(wǎng)絡(luò)能為制造提供完整的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，可以通過網(wǎng)絡(luò)將加工程序傳給遠(yuǎn)方的設(shè)備進行加工，也可遠(yuǎn)程診斷并發(fā)出指令調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)使各地分散的數(shù)控機床聯(lián)系在一起，互相協(xié)調(diào)，統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)整，使產(chǎn)品加工不局限于一個工)‘內(nèi)而實現(xiàn)社會化生產(chǎn)。智能化社會化制造能夠借助internet網(wǎng)實現(xiàn)跨行業(yè)、跨國際智能化制造，進人internet/intranet時代。云計算借助internet網(wǎng)整合了計算機資源，為智能化制造開了先河。智能化網(wǎng)絡(luò)化社會化制造將引領(lǐng)社會和全球資源的整合與優(yōu)化運用，同時將有效地提高人類的生活質(zhì)量，逐步地減少人類的體力勞動而擴大腦力勞動的比重，進入知識社會，智能社會。

智能制造具有高科技高水平的先進制造系統(tǒng)，面臨一些極具挑 戰(zhàn)性的問題。當(dāng)然也需要我們投入大量的研究去攻克這些技術(shù)難題。產(chǎn)品和制造過程的數(shù)字建模理論及混合約束求解方法，幾何表示與推理在運動規(guī)劃、抓取、夾持、裝配、nc加工、計算機視覺、測量中的應(yīng)用，制造技能和制造知識的表示、獲取與推理。智能制造單元的agent建模及智能制造系統(tǒng)的多agent建模理論、多agent系統(tǒng)學(xué)>-j及重構(gòu)理論、多agent系統(tǒng)動力學(xué)分析方法及性能評價標(biāo)、多agent系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度、控制與協(xié)調(diào)等。制造資源的holon模型holonic系統(tǒng)組成及其分別式協(xié)調(diào)與控制等。由于人類智能問題本身的復(fù)雜性，智能制造理論與技術(shù)的研究任重而道遠(yuǎn)，上述問題的深入研究，不僅將促進智能制造理論與技術(shù)的發(fā)展與進一步完展具有積極的推動作用。不僅要提高機器設(shè)備的智商，更要協(xié)調(diào)好人與機器的關(guān)系，建立一種新型的人機一體化關(guān)系，從而產(chǎn)生高效高性能的生產(chǎn)系統(tǒng)?？傊?，隨著智能制造技術(shù)的普及以及其帶來的優(yōu)勢愈發(fā)明顯，可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來，智能制造將成為下一代重要的生產(chǎn)模式。參考文獻：

1.趙亞波 智能制造(工業(yè)控制計算機}2002年15卷第3期(333001)2.榮烈潤 面向21世紀(jì)的智能制造機電一體化2006,12(4)3.熊有倫 孫容磊 李斌 吳波 智能制造：回顧與展望木華中科技大學(xué)機械學(xué)院武漢430074 c1〕土子龍.中國裝備制造業(yè)系統(tǒng)演化與評價研究[d].中國博 上學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2007 c2} l一繼勇.教育結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和就業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系研究[d].中 國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2007 參考文獻

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智能制造現(xiàn)狀及發(fā)展前景論文篇二

智能制造的發(fā)展與前景展望

(南京航空航天大學(xué)機電學(xué)院，南京市，210016)摘要:簡述了智能制造形成的原因及智能制造的概念；分析了智能制造國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀；指出了智能制造的發(fā)展趨勢及其面臨的問題。

關(guān)鍵詞：智能制造 人工智能 機械制造 工業(yè)4.0

the development and research of intelligent manufacturing

jiayu wang(college of mechanical engineering, nanjing university of aeronautics＆

astronautics, nanjing, 210016, china;)abstract：this paper depicts the cause of formation and conception of presents status in the development on y indication is given of the trend of development and question confronting words:im;ai;mechanical manufacture;industrie 4.0

0 前言

智能制造裝備是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)以及人工智能技術(shù)在制造裝備上的集成和深度融合，是實現(xiàn)高效、高品質(zhì)、節(jié)能環(huán)保和安全可靠生產(chǎn)的下一代制造裝備。在綜述了智能制造裝備國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，重點論述了目前智能制造存在的問題，并得出結(jié)論，認(rèn)為德國的”工業(yè)4.0”和美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備將是智能制造裝備未來的發(fā)展方向。

1研究背景

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)部門，是決定國家發(fā)展水平的最基本因素之一。從機械制造業(yè)發(fā)展的歷程來看，經(jīng)歷了由手工制作、泰勒化制造、高度自動化、柔性自動化和集成化制造、并行規(guī)劃設(shè)計制造等階段。就制造自動化而言，大體上每十年上一個臺階: 50-60年代是單機數(shù)控，70年代以后則是cnc機床及由它們組成的自動化島，80年代出現(xiàn)了世界性的柔性自動化熱潮。與此同時，出現(xiàn)了計算機集成制造，但與實用化相距甚遠(yuǎn)。隨著計算機的問世與發(fā)展，機械制造大體沿兩條路線發(fā)展:一是傳統(tǒng)制造技術(shù)的發(fā)展，二是借助計算機和自動化科學(xué)的制造技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展。80年代以來，傳統(tǒng)制造技術(shù)得到了不同程度的發(fā)展，但存在著很多問題。近來年，人們對制造過程的自動化程度賦予了極大的研究熱情，這是因為從1870年到1980年間，制造過程的效率提高了20倍，而生產(chǎn)管理效率只提高了1.8-2倍，產(chǎn)品設(shè)計的效率只提高了1.2倍，這表明體力勞動通過采用自動化技術(shù)得到了極大的解放，而腦力勞動的自動化程度（其實質(zhì)是決策自動化程度）則很低，制造過程中人的因素尚未得到充分的認(rèn)識，人尚未真正地從復(fù)雜的生產(chǎn)過程中解放出來，各種問題求解的最終決策在很大程度上仍依賴于人的智慧。因而，人類群體所面臨的眾多問題（包括社會問題、生理問題等）在制造過程中都有所反映。面對批量小、品種多、質(zhì)量高、更新快的產(chǎn)品市場競爭要求以及各種社會因素的綜合影響，制造過程的自動化程度的提高面臨眾多問題，譬如:（1）專家人才的短缺和轉(zhuǎn)移致使一些專門技能不能及時或長久地得到提供；（2）現(xiàn)代制造過程中信息量大而繁雜，傳統(tǒng)的信息處理方式已不能滿足要求，大量的信息資源需要開發(fā)與共享；（3）制造環(huán)境柔性要求更大，決策過程更加復(fù)雜，決策時間要求更短；（4）制造過程的自動化程度受制于制造系統(tǒng)的自組織能力，即智能水平；（5）現(xiàn)代生產(chǎn)要求專家們在更大范圍內(nèi)進行更及時的合作，小到一個企業(yè)內(nèi)部的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大至一個國家甚至世界范圍內(nèi)的工業(yè)界中的眾多企業(yè)之間。各種跡象表明，“我們正處在制造歷史上的一個危險時期”。幸運的是，計算機與計算機科學(xué)以及其它高技術(shù)的發(fā)展，通過集成制造技術(shù)、人工智能等而發(fā)展起來的一種新型制造工程—智能制造技術(shù)（intelligent manufacturing technology,imt）與智能制造系統(tǒng)（intelligent manufacturing system,ims）使我們有可能走出這個危機。這是因為，制造過程所面臨的眾多問題的核心是“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”。imt是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動；并對人類專家的制造智能進行收集、存貯、完善、共享、繼承與發(fā)展。未來工業(yè)生產(chǎn)的基本特征應(yīng)該是知識密集型，制造自動化的根本是決策自動化。

2發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國外研究現(xiàn)狀：

目前，imt&ims的研究正迅速受到眾多國家的政府、工業(yè)界和科學(xué)家們的廣泛重視：

2.1.1美國

美國是國際智能制造思想的發(fā)源地之一，美國政府高度重視智能制造的發(fā)展，并且已經(jīng)把它作為21世紀(jì)占領(lǐng)世界制造技術(shù)領(lǐng)先地位的基石。從上世紀(jì)90年代開始，美國國家科學(xué)基金（nsf）就著重資助有關(guān)智能制造的諸項研究，項目覆蓋了智能制造的絕大部分，包括制造過程中的智能決策、基于多施主（multi-agent）的智能協(xié)作求解、智能并行設(shè)計、物流［］傳輸?shù)闹悄茏詣踊?。2005年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（nist）提出了“聰明加工系統(tǒng)（smart machining system,sms）”研究計劃。聰明加工系統(tǒng)的實質(zhì)是智能化，該系統(tǒng)的主要目標(biāo)和研究內(nèi)容包括：（1）系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化。即將相關(guān)工藝過程和設(shè)備知識加以集成后進行建模，進行系統(tǒng)的動態(tài)性能優(yōu)化；（2）設(shè)備特征化。即開發(fā)特征化的測量方法、模型和標(biāo)準(zhǔn)，并在運行狀態(tài)下對機床性能進行測量和通信；（3）下一代數(shù)控系統(tǒng)。即與step-nc兼容的接口和數(shù)據(jù)格式，使基于模型的機器控制能夠無縫運行；（4）狀態(tài)監(jiān)控和可靠性。即開發(fā)測量、傳感和分析方法；（5）在加工過程中直接測量刀具磨損和工件精度的方法。

2011年，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布實施包括工業(yè)機器人在內(nèi)的”advanced manufacturing partnership plan”（先進制造聯(lián)盟計劃），立即得到同日發(fā)布的“實現(xiàn) 21世紀(jì)智能制造”新報告的積極響應(yīng)。在這份由美國智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟（smart manufacturing leadership coalition,smlc）公布的報告中，不但描繪了該領(lǐng)域未來的發(fā)展藍圖，而且確定了十大優(yōu)先行動目標(biāo)，意圖通過采用21世紀(jì)的數(shù)字信息技術(shù)和自動化技術(shù)，加快對20世紀(jì)的工廠進行

［］現(xiàn)代化改造過程，以改變以往的制造方式，借此獲得經(jīng)濟、效率和競爭力方面的多重效益2。

2.1.2 日本

日本于1990年首先提出為期10年的智能制造系統(tǒng)（ims）的國際合作計劃，并與美國、加拿大、澳大利亞、瑞士和歐洲自由貿(mào)易協(xié)定國在1991年開展了聯(lián)合研究，其目的是為了克服柔性制造系統(tǒng)（fms）、計算機集成制造系統(tǒng)（cims）的局限性，把日本工廠和車間的專業(yè)技術(shù)與歐盟的精密工程技術(shù)、美國的系統(tǒng)技術(shù)充分地結(jié)合起來，開發(fā)出能使人和智能設(shè)備都不受生產(chǎn)操作和國界限制，且能彼此合作的高技術(shù)生產(chǎn)系統(tǒng)。2.1.3 歐盟

歐盟于2010年啟動了第七框架計劃（fp7）的制造云項目3，特別是制造業(yè)強國的德

［］國，繼實施智能工廠（smart factory）之后4，又啟動了一個投入達2億歐元的工業(yè)4.0（industry ［］4.0）項目5。德國政府2010年制定的《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》計劃行動中，意圖以未來項目“工業(yè)4.0”奠定德國在關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)上的國際領(lǐng)先地位，并在2013年4月舉行的漢諾威工業(yè)博覽會上正式將此計劃推出?！肮I(yè)4.0”概念最初是在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子

［］公司等德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動下形成，目前其已上升為國家級戰(zhàn)略6。

［］2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)在智能制造技術(shù)與系統(tǒng)方面的絕大多數(shù)研究工作，目前還處在探討人工智能在制造領(lǐng)域中應(yīng)用的階段。幾年來，開發(fā)出了眾多類型、水平各異的面向制造過程中特定環(huán)節(jié)、特定間題的“智能化孤島”，諸如專家系統(tǒng)、基于知識的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)等，而對制造環(huán)境的全面“智能化”研究工作還處于剛剛起步階段。我國自 2009 年 5 月《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》出臺以來，國家對智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的政策支持力度不斷加大，2012年國家有關(guān)部委更集中出臺了一系列規(guī)劃和專項政策，使得我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展輪廓得到進一步地明晰。工業(yè)與信息化部發(fā)布了《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，同時發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》子規(guī)劃，明確提出到2020年將我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)培育成為具有國際競爭力的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)?？茖W(xué)技術(shù)部也發(fā)布了《智能制造科技發(fā)展”十二五”專項規(guī)劃》；國家發(fā)展改革委員會、財政部、工業(yè)與信息化部三部委組織實施了智能制造裝備發(fā)展專項；工業(yè)與信息化部制定和發(fā)布了《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展路線圖》，該路線圖明確把智能制造裝備作為高端裝備制造業(yè)的發(fā)展重點領(lǐng)域，以實現(xiàn)制造過程智能化為目標(biāo)，以突破九大關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù)為支撐，其思路是：以推進八項智能測控裝置與部件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化為核心，以提升八類重大智能制造裝備集成創(chuàng)新能力為重點，促進在國民經(jīng)濟六大重點領(lǐng)域的示范應(yīng)用推廣。問題與展望

3.1 存在問題

總的說來，目前ims的研究仍處在人工智能在制造領(lǐng)域中應(yīng)用的階段，研究課題涉及到市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、制造過程控制、材料處理、信息管理、設(shè)備維護等眾多方面，取得了豐碩的成果，開發(fā)了種類繁多的面向特定領(lǐng)域的專家系統(tǒng)、基于知識的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)，甚至智能加工工作站（imw），形成了一系列”智能化孤島”（islands of intelligence）。這中間包括cims研究中所取得的有關(guān)進展。然而，隨著研究與應(yīng)用工作的深入，人們逐漸地認(rèn)識到自動化程度的進一步提高依賴制造系統(tǒng)的自組織能力，研究工作還面臨著一系列理論、技術(shù)和社會問題，、問題的核心是“智能化”。一般說來，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)作為一個有機的整體要受技術(shù)（包括生產(chǎn)系統(tǒng)）、人（包括間接影響生產(chǎn)過程的社會群體）和經(jīng)濟（包括市場競爭和社會競爭）三方面因素的制約。從技術(shù)的角度來看，對于一個企業(yè)來說，市場預(yù)測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計、原料訂購與處理、制造加工、生產(chǎn)管理、原料產(chǎn)品的儲運、產(chǎn)品銷售、研究與發(fā)展等環(huán)節(jié)彼此相互影響，構(gòu)成產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。該過程的自動化程度取決于各環(huán)節(jié)的集成自動化（integrated automation）水平，而生產(chǎn)系統(tǒng)的自組織能力取決于各環(huán)節(jié)的集成智能（integrated intelligence）水平。目前，尚缺乏這種“集成”制造智能的技術(shù)，這也是目前“并行工程”的研究重點。

3.2發(fā)展趨勢 當(dāng)前，智能制造的發(fā)展趨勢以德國的”工業(yè)4.0”和美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備最為清晰。

3.2.1 德國“工業(yè)4.0”

德國“工業(yè) 4.0”通過充分利用信息物理系統(tǒng)（cps），實現(xiàn)由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，推動現(xiàn)有制造業(yè)向智能化方向轉(zhuǎn)型。cps是一個綜合計算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3c（computation、communication、control）技術(shù)的有機融合與深度協(xié)作，實現(xiàn)制造裝備系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務(wù)。cps實現(xiàn)計算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實時協(xié)同。德國電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會于2013年發(fā)布了德國首個“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，以加強德國作為技術(shù)經(jīng)濟強國的核心競爭力，確保德國制造［］的未來7-8?！肮I(yè)4.0”項目主要分為兩大主題：（1）智能工廠。重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過。程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)（工業(yè)4.0智能工廠如圖1所示）；

（2）智能生產(chǎn)。主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3d技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。

圖1 工業(yè)4.0智能工廠

3.2.2 美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備

2013年，美國通用電氣公司（ge）發(fā)表了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)-打破智慧與機器的邊界》報告［9］。該報告提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（industrial internet）的概念。工業(yè)化創(chuàng)造了無數(shù)的機器、設(shè)施和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)則是指讓這些機器和先進的傳感器、控制和軟件應(yīng)用相連接，以提高制造業(yè)的生產(chǎn)效率、減少資源消耗。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)裝備將整合兩大革命性轉(zhuǎn)變的優(yōu)勢：（1）工業(yè)革命。伴隨著工業(yè)革命，出現(xiàn)了無數(shù)臺機器、設(shè)備、機組和工作站；（2）強大的網(wǎng)絡(luò)革命；

（3）在網(wǎng)絡(luò)化的影響下，計算、信息與通訊系統(tǒng)應(yīng)運而生并不斷發(fā)展。小結(jié)

智能制造裝備集制造、信息和人工智能技術(shù)于一身，是未來高端裝備制造業(yè)的重點發(fā)展方向。各國政府高度重視智能制造裝備的研發(fā)和應(yīng)用，美、日、歐已有一系列的研究成果和部分產(chǎn)品面世，德國的“工業(yè)4.0”項目也積極地推動了制造業(yè)向智能化的轉(zhuǎn)型。我國政府也充分認(rèn)識到智能制造裝備的重要戰(zhàn)略地位，已出臺政策推動智能制造裝備的產(chǎn)業(yè)化水平提升?？梢灶A(yù)見，未來智能制造裝備在引領(lǐng)制造業(yè)低碳、節(jié)能、高效發(fā)展上的作用將進一步得到顯現(xiàn)；同時，行業(yè)也將在工業(yè)機器人、智能機床和基礎(chǔ)制造裝備、智能儀器儀表、三維打印裝備、新型傳感器、自動化成套生產(chǎn)線等重點領(lǐng)域形成快速發(fā)展與突破。參考文獻

［1］ guo qing-lin,zhang agent-oriented approach to resolve scheduling optimization in intelligent manufacturing［j］.robotics and computer-integrated manufacturing,2010（26）：39-45.［2］ 羅克韋爾自動化.奧巴馬總統(tǒng)的先進制造聯(lián)盟計劃得到今日最新發(fā)布報告的支持［eb/ol］.［2011-07-24］.［3］ manu cloud［eb/ol］.［2014-03-01］.http：///.［4］ james factories［j］.engineering and technology，2012，7（6）：64-67.［5］ 宋慧欣.“工業(yè)4.0”制造業(yè)未來之路［j］.自動化博覽，2013（10）：26-27.［6］ 何 瑾.智能制造裝備業(yè)萬億市場藍圖初現(xiàn)［j］.科技智囊，2013（8）：38-40.［7］ 杜品圣.智能工廠-德國推進工業(yè)4.0戰(zhàn)略的第一步（上）［j］.自動化博覽，2014（1）：22-25.［8］ 杜品圣.智能工廠-德國推進工業(yè)4.0戰(zhàn)略的第一步（下）［j］.自動化博覽，2014（1）：50-55.［9］evans p c，annunziata m.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)-打破智慧與機器的邊界［r］.2013.

智能制造現(xiàn)狀及發(fā)展前景論文篇三

智能制造綜述

馮劍龍 1043115257 摘要

本文評述了智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)，指出了智能制造確系21世紀(jì)的制造技術(shù)，分析了智能制造在發(fā)展中的問題，提出我國智能制造的近期研究重點應(yīng)為其關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。

關(guān)鍵詞智能制造智能制造技術(shù)智能制造系統(tǒng)智能機器 集成化智能化 智能制造系統(tǒng)的研究背景與發(fā)展現(xiàn)狀

近來年，人們對制造過程的自動化程度賦予了極大的研究熱情，這是因為從1870年到1980年間，制造過程的效率提高了20倍，而生產(chǎn)管理效率只提高了1.8～2.2倍，產(chǎn)品設(shè)計的效率只提高了1.2倍。這表明體力勞動通過采用自動化技術(shù)得到了極大的解放，而腦力勞動的自動化程度(其實質(zhì)是決策自動化程度)則很低，制造過程中人的因素尚未得到充分的認(rèn)識，人尚未真正地從復(fù)雜的生產(chǎn)過程中解放出來，各種問題求解的最終決策在很大程度上仍依賴于人的智慧。因而，人類群體所面臨的眾多問題(包括社會問題、生理問題等)在制造過程中都有所反映。面對批量小、品種多、質(zhì)量高、更新快的產(chǎn)品市場競爭要求以及各種社會因素的綜臺影響.制造過程的自動化程度的提高面臨眾多問題，譬如；(1)專家人才的短缺和轉(zhuǎn)移致使一些專門技能不能及時或長久地得到提供；(2)現(xiàn)代制造過程中信息量大而繁雜，傳統(tǒng)的信息處理方式已不能滿足要求，大量的信息資源需要開發(fā)與共享；(3)制造環(huán)境柔性要求更大，決策過程更加復(fù)雜，決策時問要求更短。各種跡象表明，“我們正處在制造歷史上的一個危險時期” 幸運的是，計算機與計算機科學(xué)以及其它高技術(shù)的發(fā)展，通過集成制造技術(shù)、人工智能等而發(fā)展起來的一種新型制造工程—— 智能制造技術(shù)(intelligent manufacturing technology，imt)與智能制造系統(tǒng)(inteliigent manufacturingsystem，ims)使我們有可能走出這個危機，“帶來真正的第二次工業(yè)革命”。這是因為，制造過程所面臨的眾多問題的核心是“制造智能(nlanufacturing iteliigence)”和制造技術(shù)的“智能化(intellecturallzation)。imt是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動；并對人類專家的制造智能進行收集、存貯、完善、共享、繼承與發(fā)展。未來工業(yè)生產(chǎn)的基本特征應(yīng)該是知識密集型.制造自動化的根本是決策自動化。目前，imt~ims的研究正迅速受到眾多國家的政府、工業(yè)界和科學(xué)家們的廣泛重視，研究方向從最初的“人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用”發(fā)展到今天的ims，研究課題涉及的范圍由最初僅一個企業(yè)內(nèi)部的市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃、制造加工、過程控制、材料處理、信息管理、設(shè)備維護等技術(shù)型環(huán)節(jié)的自動化.發(fā)展到今天的面向世界范圍內(nèi)的整個制造環(huán)境的集成化與自組織能力+包括制造智能處理技術(shù)、自組織加工單元、自組織機器人、智能生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、多級競爭式控制網(wǎng)絡(luò)、全球通訊與操作網(wǎng)等?？傊?，智能制造是21世紀(jì)的制造技術(shù)，作為其特征的雙i(integration＆ intelligence)將是21世紀(jì)制造業(yè)賴以行進的基本軌道。從更深刻的意義上講，智能制造是從信息時代走向智能時代面臨的第一個嚴(yán)重任務(wù)。存在的問題

總的說來，目前ims的研究仍處在人工智能在制造領(lǐng)域中應(yīng)用的階段，研究課題涉及到市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、制造過程控制、材料處理、信息管理、設(shè)備維護等眾多方面，取得了豐碩的成果.開發(fā)了種類繁多的面向特定領(lǐng)域的專家系統(tǒng)、基于知識的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)，甚至智能加工工作站(imw)，形成了一系列“智能化孤島”(islands of intelligence)。這中間包括cims研究中所取得的有關(guān)進展然而，隨著研究與應(yīng)用工作的深入，人們逐漸地認(rèn)識到自動化程度的進一步提高依賴制造系統(tǒng)的自組織能力，研究工作還面臨著一系列理論、技術(shù)和社會問題，問題的核心是“智能化”。一般說來，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)作為一個有機的整體要受技術(shù)(包括生產(chǎn)系統(tǒng))、人(包括間接影響生產(chǎn)過程的社會群體)和經(jīng)濟(包括市場競爭和社會競爭)-方面因素的制約。從技術(shù)的角度來看，對于一個企業(yè)來說，市場預(yù)測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計、原料訂購與處理、制造加工、生產(chǎn)管理、原料產(chǎn)品的儲運、產(chǎn)品銷售、研究與發(fā)展等環(huán)節(jié)彼此相互影響，構(gòu)成產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。該過程的自動化程度取決于各環(huán)節(jié)的集成自動化(integrated automatlon)水平，而生產(chǎn)系統(tǒng)的自組織能力取決于各環(huán)節(jié)的集成智能(inte—grated intelligence)水平。目前，尚缺乏這種“集成”制造智能的技術(shù)，這也是目前“并行工程”的研究重點。由日本提出的國際合作研究計劃對ims的解釋可看出，ims的研究包括三個基本方面：智能活動、智能機器和兩者的有機融合技術(shù)，其中智能活動是問題的核心。在ims研究的眾多基礎(chǔ)技術(shù)中.制造智能處理技術(shù)(manufacturing in—telligence processing technology)是最為關(guān)鍵和追切需要研究的問題之一，因為它負(fù)責(zé)各環(huán)節(jié)的制造智能的集成和生成智能機器的智能活動。從人的因素方面來看，其一，企業(yè)內(nèi)部負(fù)責(zé)各個環(huán)節(jié)的專家和技術(shù)人員有著各自不同的知識背景和解決問題的策略，他們應(yīng)該“坐”在一起，通過相互之間充分的合作、協(xié)商與理解，“并行”地開睫制造過程中各環(huán)節(jié)的工作，把以后可能出現(xiàn)的“隱患”和“反復(fù)”降低到最低程度。其二，人們參與制造過程的智能行為和知識存在著多種層次水平、多種類型。因而要采用多種表示方式。其三，參與制造過程的群體，作為社會中的一子集，受社會發(fā)展變更的影響，這種影響都將對制造過程產(chǎn)生既有積極又有消極的作用 最后.人與人之間存在生活、語言、社會背景等方面的差別。總之，人的因素對現(xiàn)代生產(chǎn)的自動化程度有著關(guān)鍵作用。事實證明，人的因素是ims中制造智能的重要來源。從經(jīng)濟因素來看，它包括三個方面：第一，ims系統(tǒng)的主要目標(biāo)之一是全面提高制造過程的生產(chǎn)與經(jīng)濟效益，它將把制造過程自動化的概念更新和拓寬到“集成化”和“智能化”的高度，從而具有更強的市場競爭能力 但如何設(shè)定和評價ims的各項經(jīng)濟性指標(biāo)和性能則是一個問題。第二，目前，在工業(yè)發(fā)達國家普遍存在著勞動力昂貴，所占生產(chǎn)成本的比例越來越高的問題。從當(dāng)前的經(jīng)濟利益出發(fā)，大量的制造企業(yè)被轉(zhuǎn)移至發(fā)展中國家，致使生產(chǎn)技術(shù)和勞動者因素等方面受到牽制，存在喪失他們產(chǎn)品市場競爭力的危險這也是智能制造國際合作研究計劃提出的重要原因之一。方向與課題

根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的工作基礎(chǔ)和國家的需要，以及imt＆ims研究與開發(fā)工作的特點，我們認(rèn)為近期的研究點應(yīng)該放在imt＆ims的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)上，它主要包括以下內(nèi)容：

3.1 智能制造系統(tǒng)理論基礎(chǔ)與設(shè)計技術(shù)ims的概念正式提出至今僅二三年時間。作為制造工程中的一個全新的概念，ims理論基礎(chǔ)與體系尚未完全形成.它的精確內(nèi)涵和設(shè)計技術(shù)亟待進一步研究，具體研究內(nèi)容應(yīng)包括：

3.1.1 體系結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略 需要建立ims統(tǒng)一的概念體系，研究ims的系統(tǒng)組成和發(fā)展方向以及跟蹤國際上該領(lǐng)域的研究前沿

3.1.2 開發(fā)環(huán)境與設(shè)計方法學(xué)ims的開發(fā)與設(shè)計方法將有別于現(xiàn)有任何制造系統(tǒng)的設(shè)計方法，因為ims是面向整個制造過程的系統(tǒng)和各個環(huán)節(jié)的“智能化”的 因此.有必要研究ims的設(shè)計策略和開發(fā)環(huán)境(包括開發(fā)語言、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具等)必須強調(diào)ims設(shè)計過程的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和通用化。

3.1.3 評價技術(shù)研究制造過程中的設(shè)計評價、生產(chǎn)評價、材料評價、管理評價、市場評價、經(jīng)濟評價、報價評價和功能評價等問題。

3.2 制造智能理論及處理技術(shù)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)作為一個有機整體不僅是指各制造環(huán)節(jié)之間存在的技術(shù)型聯(lián)系，而且還表現(xiàn)在人類專家的制造智能的統(tǒng)一體特性方面。制造智能理論及處理技術(shù)就是要研究整個制造環(huán)境中的各種智能源的開發(fā)、描述、集成、共享與處理，最后生成智能機器的智能活動，具體研究內(nèi)容包括： 3.2.1 制造環(huán)境的描述與建模研究描述制造環(huán)境的一致性概念體系、制造過程建模，影響制造過程的多因素分析與不確定性處理。

3.2.2 制造智能處理技術(shù)重點研究制造智能源的開發(fā)與獲取、制造智能的表示、制造智能的集成與共享

3.2.3 智能活動的生成與融合研究智能活動的生成策略，智能活動的機器化技術(shù)。3.3 智能制造單元技術(shù)的集成近10年來，人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用研究取得較大進展，建立了一些智能制造單元技術(shù)。為了應(yīng)用于實際制造過程和面向21世紀(jì)制造工業(yè)，這些單元技術(shù)除了需要進一步完善與發(fā)展外，更重要的是研究如何集成這些單元技術(shù)。

3.3.1 并行智能設(shè)計并行工程方法學(xué)這一概念是1986年由美國國防部定義，并首先應(yīng)用于美國軍事武器系統(tǒng)開發(fā)計剞dos cals的。.為了制造過程的設(shè)計階段能有效地模仿由來自各環(huán)節(jié)制造專家組成的專家組(expeit team)的智能行為，集成和共享各環(huán)節(jié)與各方面的制造智能，并行地開展產(chǎn)品環(huán)節(jié)的設(shè)計工作，必須研究并行智能設(shè)計的支撐環(huán)境、產(chǎn)品描述的統(tǒng)一模型、設(shè)計智能交互和并行智能設(shè)計方法學(xué)。

3.3.2 生產(chǎn)過程的智能調(diào)度、規(guī)劃、仿真與優(yōu)化現(xiàn)代生產(chǎn)過程要面臨多信息源、多因素、多對象的及時處理問題，生產(chǎn)過程的調(diào)度與規(guī)劃中的智能決策問題的研究是迫在眉睫的。仿真與優(yōu)化是實現(xiàn)設(shè)計和過程評估的有效途徑。目前，更強調(diào)對設(shè)計、制造、裝配、使用、維修等過程的優(yōu)化與動態(tài)仿真。3.3 產(chǎn)品質(zhì)量信息的智能處理系統(tǒng)研究整個制造過程的“全質(zhì)量(total quality)模型和建立相應(yīng)的質(zhì)量數(shù)據(jù)庫，研究質(zhì)量狀態(tài)的智能決策和質(zhì)量過程的智能控制.3.3.4 制造過程與系統(tǒng)的智能監(jiān)視、診斷、補償與控制研究面向在強干擾、多因素條件下監(jiān)視與診斷模型，研究制造過程的動態(tài)辨識與自適應(yīng)技術(shù)。

3.3.5 生產(chǎn)與經(jīng)營管理的智能決策系統(tǒng)研究多因素、多目標(biāo)智能決策模型，研究生產(chǎn)過程的實時跟蹤技術(shù)，研究產(chǎn)品市場評估與預(yù)測模型。

3.4 知識庫系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識庫系統(tǒng)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是制造過程的系統(tǒng)與各環(huán)節(jié)“集成智能化”的支撐，在imt＆ims研究中占有重要地位。

3.4.1 分布式異構(gòu)聯(lián)想知識庫系統(tǒng)研究知識庫異構(gòu)、知識庫分布式策略與維修、知識庫聯(lián)想和分布數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

3.4.2 信息控制與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)研究ims中各種信息的交換接el、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、系統(tǒng)操作控制策略。

3.5 智能機器的設(shè)計智能機器是ims中模仿人類專家智能活動的工具之一，是新一代的制造工具，因而，研究智能機器的設(shè)計方法及其相關(guān)技術(shù)將有劃時代的意義。

3.5.1 機器人智能技術(shù)智能機器人將在ims中占有重要的地位，主要體現(xiàn)在機器的視覺和機器^控制兩個方面。有必要研究智能機器眼(視覺)、信息感知與智能傳感器、智能機器手(控制)和智能機器的自適應(yīng)定位與夾具設(shè)計等技術(shù)。

3.5.2 機器自學(xué)習(xí)與自維護技術(shù)研究智能機器的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型，系統(tǒng)誤差的自動恢復(fù)與維護技術(shù)。

3.5.3 智能制造單元機的設(shè)計與制造研究智能制造單元機的結(jié)構(gòu)組成與設(shè)計方法、新型材料的應(yīng)用技術(shù)。

3.6 制造中人的因素ims的宗旨之一就是減輕人類制造專家的艱苦的腦力勞動負(fù)擔(dān)，因此.與腦力勞動有密切聯(lián)系的制造中人的因素理應(yīng)受到充分的重視，研究內(nèi)容包括：

3.6.1 人一系統(tǒng)柔性交互技術(shù)研究人一系統(tǒng)柔性、聯(lián)想、容錯交互模型以及交互環(huán)境。3 6.2 未來制造環(huán)境的設(shè)計研究人在未來制造環(huán)境中的地位和作用以及未來舒適、友好的制造環(huán)境的設(shè)計。

3.6.3 人才培養(yǎng)與教學(xué)系統(tǒng)研究面向imt＆ims的^才培養(yǎng)計劃.研制教學(xué)示范系統(tǒng)。

智能制造現(xiàn)狀及發(fā)展前景論文篇四

現(xiàn)代制造技術(shù)

1142813203 吳文樂

摘要：現(xiàn)代制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上, 不斷吸收和發(fā)展機械、電子、能源、材料、信息及現(xiàn)代管理技術(shù)的成果, 將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢驗、管理服務(wù)等產(chǎn)品生命周 期的全過程, 以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、靈活、清潔的生產(chǎn)技術(shù)模式,取得理想的技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱傳統(tǒng)的自動化生產(chǎn)技術(shù)可以顯著提高生產(chǎn)效率，然而其局限性也顯而易見，即無法很好地適應(yīng)中小批量生產(chǎn)的要求。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，特別是自動控制技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)等的迅猛發(fā)展，柔性制造技術(shù)(fmi)應(yīng)運而生。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代制造技術(shù)；自動控制技術(shù)；柔性制造技術(shù)

1.現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展綜述

現(xiàn)代制造技術(shù)在系統(tǒng)論、方法論、信息論和協(xié)同 論等的基礎(chǔ)上形成制造系統(tǒng)工程學(xué)，是一種廣義制造的概念，亦稱之為“大制造”的概念，它體現(xiàn)了制造概念的擴展。廣義制造概念的形成過程主要有以下幾方面原因[1]。

1).制造設(shè)計一體化。體現(xiàn)制造和設(shè)計的密切結(jié)合，形成了設(shè)計制造一體化，設(shè)計不僅是指產(chǎn)品設(shè)計，而且包括工藝設(shè)計、生產(chǎn)調(diào)度設(shè)計、質(zhì)量控制設(shè)計等。

2).材料成形機理的擴展。現(xiàn)在加工成形機理明確地將加工分為去除加工、結(jié)合加工和變形加工。

3).制造技術(shù)的綜合性?，F(xiàn)代制造技術(shù)是一門以 機械為主體，交叉融合光、電、信息、材料等學(xué)科的綜合體，并與管理科學(xué)、社會科學(xué)、文化、藝術(shù)、人機工 程、生物工程和生命科學(xué)等相結(jié)合，拓展了新領(lǐng)域?，F(xiàn)代制造技術(shù)應(yīng)包括硬件和軟件兩大方面，硬／軟件工具、平臺和支撐環(huán)境有了很大的發(fā)展。

4).產(chǎn)品的全生命周期。制造的范疇從過去的設(shè)計、加工和裝配發(fā)展為產(chǎn)品的全生命周期，包括市場調(diào)研、設(shè)計、制造、銷售、維修和報廢處理等。

5).生產(chǎn)制造模式的發(fā)展。計算機集成制造技術(shù) 是制造技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，集成制造系統(tǒng)強 調(diào)信息集成，其后出現(xiàn)了柔性制造、敏捷制造、虛擬制 造、網(wǎng)絡(luò)制造、大規(guī)模定制、綠色制造、智能制造和協(xié) 同制造等多種制造模式，有效地提高了制造技術(shù)的水平，擴展了制造技術(shù)的領(lǐng)域[2]。

現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展主要沿著“廣義制造”或稱 “大制造”的方向發(fā)展，其具體的發(fā)展可以歸納為四個方面和多個大項目[3]，如圖1所示：

圖1：現(xiàn)代制造技術(shù)方向

針對現(xiàn)代制造技術(shù)，本文從柔性制造技術(shù)的角度對現(xiàn)代制造技術(shù)進行學(xué)習(xí)，對柔性制造在實際中的應(yīng)用進行深入的研究；

2.柔性制造

2.1 柔性制造簡述

所謂“柔性”，是指制造系統(tǒng)(企業(yè))對系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。柔性可分為瞬時、短期和長期柔性[4]。瞬時柔性是指設(shè)備出現(xiàn)故障后，自動排除故障或?qū)⒘慵D(zhuǎn)移到另一臺設(shè)備上繼續(xù)進行加工的能力；短期柔性是指系統(tǒng)在短時期內(nèi)，適應(yīng)加工對象變化的能力，包括在任意時期混合進行加工2種以上零件的能力；長期柔性則是指系統(tǒng)在長期使用中，能夠加工各種不同零件的能力。迄今為止，柔性還只能定性地加以分析，尚無科學(xué)實用的量化指標(biāo)。因此，凡具備上述3種柔性特征之一的、具有物料或信息流的自動化制造系統(tǒng)都可以稱為柔性制造系統(tǒng)。柔性制造技術(shù)是計算機技術(shù)在生產(chǎn)過程及其裝備上的應(yīng)用，是將微電子技術(shù)、智能技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)融合在一起，具有自動化、柔性化、高效率的特點，是目前自動化制造系統(tǒng)的基本單元技術(shù)[5]。

柔性制造技術(shù)是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和[6]。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群，我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性，適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為[7]：

(1)柔性制造系統(tǒng)（fms）：關(guān)于柔住制造系統(tǒng)的定義很多，權(quán)威性的定義有：美國國家標(biāo)準(zhǔn)局把fms定義為：“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放征其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動化。

(2)柔性制造單元（fmc）：m s是fms向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物，它是由l～2臺加工中心、工業(yè)機器人。數(shù)控機床及物料運送存貯設(shè)備構(gòu)成，其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進入普及應(yīng)用階段。

(3)柔性制造線（fml):它是處于單一或少品種人批量非柔性自動線與中小批量多品種fms之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心，cnc機床；亦可采用爭用機床或nc專用機床，對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于fms，但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制系統(tǒng)(d c s)為代表，其特點是實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化，其技術(shù)已日趨成熟，迄今已進入實用化階段。

(4)柔性制造工廠(fmf):fmf是將多條fms連接起來，配以自動化屯體倉庫，用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整f m s。它包括了cad／cam，并使計算機集成制造系統(tǒng)(cims)投入實際，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng) 柔性化及自動化，進而實現(xiàn)全廠范圍的生產(chǎn)管理、產(chǎn)品加工及物料貯運進程的全盤化。fmf是自動化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應(yīng)用技術(shù)。它是將制造、產(chǎn)品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(ims)為代表，其特點是實現(xiàn)工廠柔性化及自動化[8]。

2.2柔性制造所采用的關(guān)鍵技術(shù)

1.計算機輔助設(shè)計未來cad技術(shù)發(fā)展將會引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復(fù)雜的問題。當(dāng)前設(shè)計技術(shù)最新的一個突破是光敏立體成形技術(shù)，該項新技術(shù)是直接利用cad數(shù)據(jù)，通過計算機控制的激光掃描系統(tǒng)，將二維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖彤對池內(nèi)的光敏樹脂液面進行光學(xué)掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環(huán)操作，逐層掃描成形，并自動地將分層成形的各斤狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數(shù)據(jù)，數(shù)小時內(nèi)便呵制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產(chǎn)品和研制新結(jié)構(gòu)的速度。

2.模糊控制技術(shù)模糊數(shù)學(xué)的實際應(yīng)用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊摔制器具有自學(xué)習(xí)功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息井自動地對控制量作調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為改善，其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)方法更引起人們極大的關(guān)注。

3.人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術(shù)迄今，柔性制造技術(shù)中所采用的人工智能大多指基礎(chǔ)規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識和推理規(guī)則進行推理，求解各類問題（如解釋、預(yù)測，診斷、查找故障、設(shè)汁、計劃、監(jiān)視、修復(fù)、命 令及控制等）。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及經(jīng)驗證過的理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結(jié)合，因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強綜合性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能（包括專家系統(tǒng)）技術(shù)必將在柔性制造(尤其智能型)中起著非常重要的關(guān)鍵性的作用。目前對未來智能化柔性制造技術(shù)具有重要意義的一個正在急速發(fā)展的領(lǐng)域是智能傳感器技術(shù)。該項技術(shù)是伴隨計算機應(yīng)用技術(shù)和人工智能產(chǎn)生的，它使傳感器具有內(nèi)在的“決策”功能。

4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ann)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息進行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也就是一種人工智能工具。在自動控制領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不久將并列到專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中的一個組成部分[9]。

3.國內(nèi)現(xiàn)代制造技術(shù)狀況

近年來，世界各國都投入了巨大的財力和物力，強化作為光機電一體化制造業(yè)基礎(chǔ)的先進制造業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略研究。美國、德 國、日 本 等 國 已 經(jīng) 開 發(fā) 出 了 數(shù) 控（nc）、計算機數(shù)控（cnc）、直接數(shù)控（cam）、計算機集成制造系統(tǒng)（cims）、制造資源規(guī)則（mrp）、柔性制造單元（tmc）、柔性制造系統(tǒng)（fms）、機器人、計算機輔助設(shè)計／制造（cad／cam）、精益生產(chǎn)（lp）、智能制造系統(tǒng)（ms）、并行工程（ce）和敏捷制造（am）等多項現(xiàn)代制造技術(shù)與制造模式。這些技術(shù)的推廣與應(yīng)用，不僅使本國企業(yè)的國際競爭力得到鞏固，也使得世界先進制造業(yè)發(fā)展迅猛[10]。我國制造業(yè)市場的巨大潛力，為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展提供了廣闊的市場空間。但是，與制造業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)相比，國內(nèi)的現(xiàn)代制造技術(shù)的研發(fā)與市場拓展還不均衡。其中，國內(nèi)機械基礎(chǔ)件制造行業(yè)中的數(shù)控化率極低，不足1.6%，先進加工工藝、技術(shù)和裝備的普及程度不足10 % ；cad／cam 系統(tǒng)應(yīng)用的普及率在國內(nèi)骨干企業(yè)僅有35%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小。另外，在相關(guān)行業(yè)中如印刷業(yè)、電力行業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)等，技術(shù)裝備的低數(shù)控化率也遠(yuǎn)不能滿足市場對中高檔先進產(chǎn)品的需求?？v觀國際制造業(yè)的競爭與發(fā)展，面對國際、國內(nèi)兩個制造業(yè)市場的日漸融合，如何立足國內(nèi)制造業(yè)的市場需求，整合分散的科研與企業(yè)資源，盡快形成自己在先進制造產(chǎn)業(yè)競爭中的技術(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)是擺在我國制造業(yè)面前的迫在眉睫的課題了[11]。

總之，重視制造業(yè)和現(xiàn)代制造技術(shù)已成為全球化的大趨勢?，F(xiàn)代制造技術(shù)不是一項具體技術(shù)，而是利用系統(tǒng)工程技術(shù)將各種相關(guān)技術(shù)集成的一個有機整體；現(xiàn)代制造技術(shù)是一種動態(tài)技術(shù)，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到產(chǎn)品的所有領(lǐng)域，結(jié)合成一個有機整體，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活的生產(chǎn)[12]；現(xiàn)代制造技術(shù)的目的是提高制造業(yè)的綜合效益，其不摒棄傳統(tǒng)技術(shù)，而是有賴于不斷用科技新手段去研究它和傳承它，并應(yīng)用科技新成果去改造它和充實它；現(xiàn)代制造技術(shù)在強調(diào)環(huán)境保護的同時，還強調(diào)各專業(yè)學(xué)科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。我國先進制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)結(jié)合自身的特點，形成特色，大力發(fā)展一些關(guān)鍵前沿技術(shù)，比如新一代材料成型技術(shù)、微米及納米技術(shù)、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的將來，現(xiàn)代制造技術(shù)將得到更大的發(fā)展和壯大，發(fā)展和應(yīng)用先進制造技術(shù)是每個國家為提高企業(yè)的國際競爭力和技術(shù)創(chuàng)新能力的必然選擇。

參考文獻：

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智能制造現(xiàn)狀及發(fā)展前景論文篇五

智能制造、企業(yè)互通

------2014年智能制造研討與創(chuàng)美工業(yè)4.0現(xiàn)場體驗會

2014年10月31日在蘇州白金漢爵大酒店舉行了智能制造研討與創(chuàng)美工業(yè)4.0現(xiàn)場體驗會。來自全國的300余名制造行業(yè)客戶蒞臨現(xiàn)場，熱情參與了本次大會。此次大會以智能制造，協(xié)同合作這一主題進行研討，就企業(yè)間如何實現(xiàn)共同互聯(lián)、智能互通以及如何邁向工業(yè)4.0來展開，創(chuàng)美集團及用友軟件專家一道共同探討了制造企業(yè)的信息化之路。

大會開始大遷總經(jīng)理回顧了創(chuàng)美集團與用友的合作歷史，從與用友王文京董事長締結(jié)戰(zhàn)略協(xié)議、系統(tǒng)原型客戶的確立、nc項目開始到用友集團的大力支持，逐步講述了創(chuàng)美與用友戰(zhàn)略好伙伴的一個個美好瞬間，也為體驗會的現(xiàn)場拉開了精彩的序幕。會上由用友集團執(zhí)行總裁章培林董事長發(fā)表致辭，提出在企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化時代制造企業(yè)應(yīng)利用新技術(shù)將互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)深度融合，并剖析nc6如何為制造業(yè)塑造核心競爭優(yōu)勢。隨后金工場長也發(fā)表了精彩的演講。演講以國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移趨勢作為背景，講述了創(chuàng)美工藝與用友的協(xié)同合作來進行管理信息化項目的實施，逐步實現(xiàn)了設(shè)計敏捷化、制造智能化、業(yè)務(wù)過程實時化，客戶協(xié)同化、集團管控化的智能工廠這一輝煌過程。并分享了制造業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展方向和總體趨勢。會上作為特邀嘉賓進行本次發(fā)言的還有用友項目經(jīng)理岳偉龍、創(chuàng)美生產(chǎn)革新部主任金垠博、uap中心技術(shù)支持部總經(jīng)理彭立東、摩托羅拉制造經(jīng)驗專家等。用友咨詢與實施業(yè)務(wù)部專家岳偉龍先生為大家講述如何為創(chuàng)美實現(xiàn)信息化價值這一經(jīng)驗分享。生產(chǎn)革新部主任金垠博就創(chuàng)美工業(yè)4.0的實踐案例進行分享，描述了工廠制造從自動化到智能制造這一改革創(chuàng)新的道路。uap中心技術(shù)支持部彭立東總經(jīng)理就uap平臺與客戶聯(lián)合創(chuàng)新作為主題，進行了本次演講。緊接著大會現(xiàn)場體驗階段展示了由我們創(chuàng)美工藝自主研發(fā)的工業(yè)4.0的原型機。該系統(tǒng)在2014年用友廣州展會上第一次以創(chuàng)新的姿態(tài)展現(xiàn)給大家。它打穿了從生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)到生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)的隔閡，并同手機移動客戶端結(jié)合起來，用戶只需手機上輕輕一按，就能下發(fā)訂單，控制生產(chǎn)。會上體驗的人群更是絡(luò)繹不絕將大會的氣氛推上了高潮。隨后金工場長同用友集團執(zhí)行總裁章培林董事長參加了用友產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴創(chuàng)美授牌儀式。這是即9月用友廣州展會后又一大事件。本次授牌是基于用友公司與創(chuàng)美工藝的專業(yè)分工和戰(zhàn)略契合。利用雙方互補優(yōu)勢，為更多制造類企業(yè)提供更多專業(yè)類服務(wù)。會議現(xiàn)場，用友、創(chuàng)美、新華都、暢通天元領(lǐng)導(dǎo)簽署了四方協(xié)議，通過四方合作將進一步推動產(chǎn)品伙伴招募和深化合作，標(biāo)志著創(chuàng)美將與伙伴的形式共同實現(xiàn)合作開發(fā)，達成產(chǎn)業(yè)鏈共贏目標(biāo)。

31日下午還進行了創(chuàng)美工廠車間的現(xiàn)場體驗，來自用友的200多名制造行業(yè)客戶參觀了創(chuàng)美工廠。參觀團分為4組，分別參觀了第一事業(yè)部、第三事業(yè)部、第三事業(yè)部、登車平臺、生產(chǎn)革新和新品開發(fā)車間以及金牌模具工廠等生產(chǎn)車間。創(chuàng)美向用友參觀團全面展示了全自動的沖壓生產(chǎn)線、精密的3d模具技術(shù)和測控設(shè)備、直線式機械手臂和機器點焊機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等等半自動甚至全自動的智能設(shè)備，讓用友的各界朋友們?nèi)娓惺艿絼?chuàng)美工藝正在從傳統(tǒng)勞動力密集型向自動智能化的轉(zhuǎn)變。隨后的三個小時，開展了創(chuàng)美與用友的交流會，會場主分為：制造、財務(wù)供應(yīng)鏈、uap系統(tǒng)等三個個分會，交流會在輕松又包含成長的環(huán)境中度過，各個會場中開展了智者與智者的對話，共同體驗了一次行業(yè)間的深入研討。

創(chuàng)美工藝與用友集團共同打造了一整套適應(yīng)于“工業(yè)4.0時代的信息化系統(tǒng)?；趗ap平臺，創(chuàng)美對28個業(yè)務(wù)小系統(tǒng)、涉及nc18個核心業(yè)務(wù)單據(jù)的信息進行集成。除了將內(nèi)部管理數(shù)據(jù)進行整合之外，通過uap平臺，創(chuàng)美又將智能化管理延伸到了機械設(shè)備上。即通過uap平臺，構(gòu)建了一套物聯(lián)網(wǎng)中間件，幫助創(chuàng)美實現(xiàn)了設(shè)備之間的數(shù)據(jù)互操作、設(shè)備的全面數(shù)據(jù)分析以及可視化運營，為創(chuàng)美集團的全球化戰(zhàn)略奠定了堅實的基礎(chǔ)。

未來創(chuàng)美工藝將率先邁入了工業(yè)4.0時代，工業(yè)4.0的內(nèi)涵已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越機器的自動化，甚至數(shù)字制造本身。它讓設(shè)備與設(shè)備開啟對話，產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備之間相互溝通，建立虛擬世界與現(xiàn)實世界之間的對話窗口。我們讓設(shè)備開始了愉快的“生產(chǎn)旅行”，即將到來的機械技術(shù)與信息化技術(shù)高度融合，讓機械數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)全部整合到一個數(shù)字化企業(yè)平臺中，“信息平臺”作為企業(yè)智能制造的中樞，將成為智能制造體系的核心。