智能化制造技術(shù)和智能化工廠研究

葉少軍 胡海峰 湯燕軍 計(jì)德明

摘 要：隨著社會(huì)和時(shí)代的發(fā)展，科技也在不斷的進(jìn)步，我國(guó)制造業(yè)也有了很好的發(fā)展，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家綜合實(shí)力的增加提供了極大的幫助。在新的時(shí)代，智能化已經(jīng)滲透到了社會(huì)各個(gè)行業(yè)中，將智能化技術(shù)運(yùn)用到制造行業(yè)生產(chǎn)中切實(shí)提高了制造行業(yè)的生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率，推動(dòng)了我國(guó)制造行業(yè)的發(fā)展。筆者主要探究了智能化制造技術(shù)及智能化工廠，分析了智能化在勞動(dòng)效率提高方面的作用，希望能夠推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能制造;智能工廠;技術(shù);制造業(yè)

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）08-0054-02

隨著社會(huì)科技的發(fā)展，無(wú)論是企業(yè)制造還是生產(chǎn)都呈現(xiàn)出了智能化的特點(diǎn)，隨著智能化技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率都有了明顯的提高。智能化技術(shù)的使用，轉(zhuǎn)變了企業(yè)的管理模式和生產(chǎn)模式，這也是生產(chǎn)力的重大變革，給制造業(yè)更好的發(fā)展注入了活力。在智能化背景下，探討智能化制造技術(shù)和智能化工廠，能夠幫助企業(yè)切實(shí)提高其管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，給企業(yè)更好的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1智能化制造關(guān)鍵技術(shù)分析

隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的智能化水平不斷的提高，當(dāng)前在智能化制造的時(shí)候，已經(jīng)很好的將多項(xiàng)智能化制造技術(shù)運(yùn)用了進(jìn)來(lái)，筆者下面主要分析了制造行業(yè)中使用到的智能化技術(shù)，希望能夠幫助人們更好地了解各項(xiàng)技術(shù)。

1.1智能化數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)研究

數(shù)控設(shè)備發(fā)展的時(shí)候，將智能化運(yùn)用進(jìn)去，本身便是一種突破，主要是在數(shù)控系統(tǒng)中高精確度高靈敏度的進(jìn)行軟件和硬件的感知，從而更好地滿足當(dāng)前工業(yè)要求的將信息化和智能化集合在一起。為了將信息數(shù)控設(shè)備在制造業(yè)中的作用體現(xiàn)出來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)不但能夠進(jìn)行模糊控制、自動(dòng)編程系統(tǒng)、自學(xué)習(xí)控制以及三維刀具補(bǔ)償，還需要能夠診斷機(jī)器的故障。只有這樣，才能夠完善和健全機(jī)器本身的故障監(jiān)控和自我診斷功能。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)而言，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)智能化的實(shí)現(xiàn)，能夠更好的感知系統(tǒng)負(fù)載方面的變化，并以此為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行參數(shù)的自我調(diào)節(jié)。比如，數(shù)控系統(tǒng)中具備的HRV控制原理，其主要是通過共振理論來(lái)進(jìn)行追隨型HRV過濾器的建立，對(duì)設(shè)備頻率變動(dòng)來(lái)進(jìn)行有效的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的共振。通過融合旋轉(zhuǎn)和伺服電動(dòng)機(jī)，能夠提高精度，將脈沖編碼器更好的整合在一起，從而提高伺服控制的精度和速度，確保進(jìn)行動(dòng)作的平穩(wěn)。

1.2智能自適應(yīng)技術(shù)

在智能化制造業(yè)發(fā)展的時(shí)候，自適應(yīng)技術(shù)主要包含了兩個(gè)重要的類別，第一種為工藝自適應(yīng)，第二種則是幾何自適應(yīng)。對(duì)于工藝自適應(yīng)而言，其包含了自適應(yīng)控制系統(tǒng)和約束自適應(yīng)系統(tǒng)。但是這種技術(shù)比較新穎，還沒有很好的運(yùn)用到生產(chǎn)中去。當(dāng)前使用比較廣泛的技術(shù)是ACC系統(tǒng)。通過ACC系統(tǒng)，能夠在生產(chǎn)的時(shí)候，做好電、車、磨、鉆等一系列的處理和加工。自適應(yīng)系統(tǒng)在工業(yè)制造過程中主要是做好切削、制造、漠河以及電火花等方面的處理。在加工處理的時(shí)候，其受到的影響因素比較多，這也導(dǎo)致了其模型創(chuàng)建的難度比較大，一般需要進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的深入分析和研究。

1.3智能化神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

大腦本身便是一種智能比較高的事物。人工樣式神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)也是模擬了人的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，這種神經(jīng)元本身便和人類大腦具有明顯的相似性，通過神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)能夠?qū)δ切?fù)雜性比較高的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行處理。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)比較明顯，主要體現(xiàn)在聯(lián)想、自主學(xué)習(xí)、非線性映射以及機(jī)器故障尋找和機(jī)器故障處理方面。當(dāng)前，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)一般在監(jiān)控?cái)?shù)控設(shè)備可靠性方面運(yùn)用比較廣泛，有些時(shí)候也會(huì)運(yùn)用到機(jī)床工藝優(yōu)化中去。但是我們必須認(rèn)識(shí)到制造業(yè)數(shù)控設(shè)備方面神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用還需要進(jìn)一步的進(jìn)行研究。隨著神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)形式的不斷發(fā)展，其在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用的空間還非常的廣泛。比如，可以提高數(shù)控系統(tǒng)智能化水平的臺(tái)階，推動(dòng)制造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

1.4智能化專家系統(tǒng)

在計(jì)算機(jī)中，智能化專家系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的程序。很多專家在很多領(lǐng)域中的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)都非常的豐富，從這些經(jīng)驗(yàn)出發(fā)不但能夠解決這個(gè)領(lǐng)域中存在的一些技術(shù)方面的問題，還能夠進(jìn)行復(fù)雜故障的解決。專家系統(tǒng)可以將人工智能技術(shù)運(yùn)用進(jìn)去，在以往經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的基礎(chǔ)上，將專家對(duì)系統(tǒng)決策的過程更好的模擬出來(lái)，這樣能夠幫助專家解決那些其需要采取措施解決的問題。就當(dāng)前而言，數(shù)控方面必須重視這些方面的研究。

1.5智能化制造技術(shù)中云計(jì)算的使用

隨著科技的發(fā)展，很多發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)達(dá)企業(yè)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候，都將計(jì)算機(jī)云計(jì)算技術(shù)很好的運(yùn)用了進(jìn)去，并且人們對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)也非常的重視。通過分析和研究可以發(fā)現(xiàn)，在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，云計(jì)算的意義是劃時(shí)代的。比如，美國(guó)汽車公司和宇航局都會(huì)將云計(jì)算使用進(jìn)去，我國(guó)也進(jìn)行了云計(jì)算專業(yè)發(fā)展研究基地的建設(shè)，華為公司也非常重視將云計(jì)算技術(shù)運(yùn)用到手機(jī)中去。對(duì)于我國(guó)而言，機(jī)器制造行業(yè)中云計(jì)算的使用是在2012年，ACL利豐集團(tuán)第一次將云計(jì)算技術(shù)運(yùn)用到了生產(chǎn)中去[1]。2012年的時(shí)候，利豐集團(tuán)和中科院合作，進(jìn)行了云計(jì)算技術(shù)在機(jī)床制造業(yè)中應(yīng)用合作協(xié)議的建立，同樣是2012年，諾美雕刻也開始將云計(jì)算技術(shù)運(yùn)用到了生產(chǎn)中去。

2智能化技術(shù)下的智能化工廠分析

將智能化技術(shù)運(yùn)用到制造行業(yè)生產(chǎn)中切實(shí)提高了制造行業(yè)的生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率，推動(dòng)了我國(guó)制造行業(yè)的發(fā)展。筆者下面主要分析了智能化工廠的優(yōu)勢(shì)，并探討了其發(fā)展情況，希望能夠推動(dòng)智能化工廠更好的發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)制造行業(yè)的進(jìn)步。

2.1智能化工廠優(yōu)勢(shì)分析

進(jìn)行智能化工廠建設(shè)的時(shí)候，主要是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)智能化和經(jīng)營(yíng)方面的智能化。只要包含了生產(chǎn)智能化、設(shè)計(jì)智能化、測(cè)試智能化、檢驗(yàn)智能化以及儲(chǔ)存智能化等一些方面，能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)無(wú)人工廠的發(fā)展目標(biāo)。智能化工廠能夠讓生產(chǎn)制造的過程實(shí)現(xiàn)全方位的智能化，幫助人們降低管理和人工上的成本。其中還包含了材料成本降低，人力資源優(yōu)化、智能化水平提高以及管理經(jīng)營(yíng)能力提高等重要方面。對(duì)于智能化工廠而言，生產(chǎn)智能化以及經(jīng)營(yíng)智能化的實(shí)現(xiàn)是非常重要的，其主要包含了設(shè)計(jì)方面、生產(chǎn)排版方面、生產(chǎn)線方面、測(cè)試方面以及倉(cāng)儲(chǔ)等方面的智能化，其基本目標(biāo)是工廠無(wú)人化。簡(jiǎn)單而言就是在沒有人進(jìn)行看管和監(jiān)督的情況下也能夠進(jìn)行制造和生產(chǎn)，能夠幫助企業(yè)提高其生產(chǎn)制造能力，讓企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，這對(duì)于企業(yè)更好的發(fā)展有著重要意義。

2.2智能化工業(yè)機(jī)器人研究

在使用智能化數(shù)控設(shè)備的時(shí)候，除了那些和數(shù)控設(shè)備有關(guān)的設(shè)備以及相關(guān)配套設(shè)施，工業(yè)制造的過程中，人們也比較喜歡機(jī)器人智能化制造。其在智能制造單元和智能制造系統(tǒng)中發(fā)揮的作用非常大[2]。比如，日本開發(fā)出了能夠使用到工業(yè)中去的智能化機(jī)器人，其在機(jī)器人內(nèi)部進(jìn)行了力方面的傳感器和三維作用突出的視覺傳感器。這種情況下，疏狂設(shè)備能夠自動(dòng)的進(jìn)行組裝和上料下料。機(jī)器人中的視覺傳感器作用在于三維圖像的識(shí)別，并在這個(gè)基礎(chǔ)上識(shí)別零件所處的位置以及實(shí)際的姿態(tài)，從而更好的進(jìn)行零件的抓取。日本智能機(jī)器人的發(fā)明也啟發(fā)了各個(gè)國(guó)家的工業(yè)制造行業(yè)，推動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

隨著社會(huì)科技的發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)家對(duì)于智能機(jī)器人視覺伺服更加重視，也進(jìn)行了相關(guān)的研究。當(dāng)前，使用工業(yè)智能化機(jī)器人和視覺伺服研究的時(shí)候，主要集中在機(jī)器人處理受到的相關(guān)視覺信號(hào)方面以及控制機(jī)器人行為等方面。此處包含的知識(shí)比較多，比如圖像的識(shí)別和圖像的處理、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人三維信息索取和重構(gòu)、機(jī)器人控制理論等等。研究機(jī)器人智能化視覺伺服的時(shí)候，存在的技術(shù)難點(diǎn)比較多，也比較的復(fù)雜。但是隨著智能數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也能夠給機(jī)器人智能化視覺伺服技術(shù)更好的發(fā)展提供一定的幫助，從而解決其復(fù)雜性的問題[3]。

2.3智能化工廠的研究及分析

對(duì)于智能化工廠而言，其最重要的是實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)智能化以及生產(chǎn)的智能化，其包含的方面比較多，基本目標(biāo)是工廠無(wú)人化的實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)在無(wú)人看守的時(shí)候來(lái)通過生產(chǎn)設(shè)備來(lái)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)[4]。在完善的過程中，除了需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，還必須做好智能化工廠內(nèi)部建設(shè)工作，比如優(yōu)化調(diào)整其人力資源、優(yōu)化配置生產(chǎn)的物質(zhì)、應(yīng)用時(shí)間彈性，提高支配能力等。在進(jìn)行生產(chǎn)周期調(diào)整的時(shí)候，需要根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方案的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，幫助工廠降低其生產(chǎn)成本。就當(dāng)前而言，智能化工業(yè)網(wǎng)絡(luò)工廠已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)，那些技術(shù)出色的國(guó)家和企業(yè)已經(jīng)將其運(yùn)用到了生產(chǎn)中去，切實(shí)提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。但是我們必須認(rèn)識(shí)到制造業(yè)所使用的智能化網(wǎng)絡(luò)本身和社會(huì)通信網(wǎng)絡(luò)之間存在的差異非常大，還存在很多問題和困難需要解決。隨著智能化網(wǎng)絡(luò)的使用，我們還必須強(qiáng)化防塵性能、防水性能以及防磁防爆方面功能的提高。此外，還必須重視抗低溫和抗高溫方面，提高其安全性能和可靠性能，只有這樣才能夠?qū)⑵涓玫剡\(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中去。

比如，某汽車公司進(jìn)行了大量資金的投資，進(jìn)行了智能化較強(qiáng)的工廠的建設(shè)，這個(gè)工廠每個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)都將智能化生產(chǎn)技術(shù)很好的運(yùn)用了進(jìn)來(lái)，而在面對(duì)經(jīng)銷商訂單的時(shí)候，還必須根據(jù)客戶的實(shí)際情況和需要來(lái)有針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整，從而提高設(shè)計(jì)的個(gè)性化[5]。通過智能化制造技術(shù)能夠記錄好制造過程中使用到的每一個(gè)零件的實(shí)際來(lái)源情況，然后分析生產(chǎn)的時(shí)候，這些零件可能存在的問題和質(zhì)量安全方面的問題。此外，還可以將智能化網(wǎng)絡(luò)和智能電網(wǎng)結(jié)合在一起，這樣能夠給設(shè)備更好的運(yùn)行提供能源方面的支持，確保能夠在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候使用，盡量將成本降到最低。

3結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)科技的發(fā)展，將智能化制造技術(shù)運(yùn)用到智能化工廠生產(chǎn)中去是非常重要的，筆者主要分析了當(dāng)前智能化制造技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用情況和存在的問題，并對(duì)智能化技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了分析。希望能夠推動(dòng)制造行業(yè)更好的發(fā)展。在將來(lái)制造行業(yè)發(fā)展的時(shí)候，還可以根據(jù)實(shí)際的情況和需要將多項(xiàng)智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)信息引入進(jìn)來(lái)，切實(shí)提高制造行業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際效率，推動(dòng)制造行業(yè)更好的發(fā)展。在發(fā)展的過程中，我們還必須重視科學(xué)研究，不斷加快更新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備無(wú)人化管理和無(wú)人化的生產(chǎn)，推動(dòng)我國(guó)制造行業(yè)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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