智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用研究

曹榮盛

摘要：在信息化的時(shí)代背景下，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)手段也在不斷進(jìn)步，自動化技術(shù)、智能化技術(shù)已經(jīng)成為了時(shí)代的主流，并在各個(gè)社會領(lǐng)域當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，這對人們的生產(chǎn)生活起到了重要的影響。近年來，工業(yè)自動化已經(jīng)成為了重要的趨勢，它取代了很多人工操作，增強(qiáng)了操作的有效性，避免了操作誤差的出現(xiàn)。而智能制造技術(shù)的應(yīng)用則使工業(yè)自動化的優(yōu)勢得到了更好地體現(xiàn)?；诖耍疚倪\(yùn)用文獻(xiàn)分析法、歸納總結(jié)法，探究了智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用，希望為該領(lǐng)域的技術(shù)人員提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞： 智能制造技術(shù);工業(yè)自動化;應(yīng)用

引言

信息化是新世紀(jì)最大的特點(diǎn)，自動化技術(shù)和智能化技術(shù)也不斷涌現(xiàn)出來。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，智能制造技術(shù)是近年來興起的一種高新技術(shù)，它的應(yīng)用促進(jìn)了工業(yè)制造效率的提升，同時(shí)降低了工業(yè)生產(chǎn)的勞動強(qiáng)度，使產(chǎn)品質(zhì)量得到了增強(qiáng)。與此同時(shí)，智能制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也為我國工業(yè)制造領(lǐng)域的發(fā)展指明了方向。在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，智能制造技術(shù)已經(jīng)成為了各國共同關(guān)注的一項(xiàng)重要技術(shù)手段，將其運(yùn)用到工業(yè)自動化領(lǐng)域當(dāng)中可以推動行業(yè)的智能化和多功能化發(fā)展，在這個(gè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)能源消耗的降低，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)體現(xiàn)出較強(qiáng)的社會效益[1]。

1.傳統(tǒng)工業(yè)制造模式的缺陷

1.1生產(chǎn)質(zhì)量比較低

當(dāng)前，我國的工業(yè)可以分為輕工業(yè)和重工業(yè)這兩種不同的類型，其中輕工業(yè)主要是與原材料采購和加工有關(guān)的工業(yè)，而重工業(yè)則主要指化工行業(yè)。在過去，工業(yè)制造主要是人們通過手工的形式來完成，大多數(shù)的操作也都是依賴于人工。在這樣的情況下，產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量難以被保障，整體的生產(chǎn)效率也處于比較低的狀態(tài)。與此同時(shí)，缺乏機(jī)械精準(zhǔn)操作和精準(zhǔn)計(jì)算的情況下，產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中會出現(xiàn)各種誤差，這也是導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量低的一個(gè)重要原因。

1.2生產(chǎn)時(shí)間比較長

在過去，工業(yè)制造的過程中所運(yùn)用的技術(shù)手段和工藝流程都比較落后，各項(xiàng)工作的開展主要是依賴于工作人員的主觀經(jīng)驗(yàn)，沒有先進(jìn)的設(shè)備和工藝作為支撐，這導(dǎo)致整體的生產(chǎn)時(shí)間被延長。比如在采煤的時(shí)候，各項(xiàng)施工工藝都比較落后，運(yùn)用的技術(shù)手段也不夠先進(jìn)，這導(dǎo)致每天的開采量都比較小。為了達(dá)到預(yù)期的采礦量，礦工需要延長工作時(shí)間，每天的工作時(shí)間經(jīng)常會超過12小時(shí)。在超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況下，工作人員會處于疲勞的狀態(tài)，工作效率會下降，不良操作出現(xiàn)的可能性也將會進(jìn)一步提高，這增加了安全隱患。

1.3生產(chǎn)效益比較少

工業(yè)制造活動的開展往往需要企業(yè)投入大量的成本。但是基于傳統(tǒng)制造模式，經(jīng)常會出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象發(fā)生，這些產(chǎn)品無法被流入到市場當(dāng)中去，企業(yè)的貨物會因此被囤積起來，導(dǎo)致整體的生產(chǎn)效益被降低。與此同時(shí)，這些質(zhì)量上的問題也會對企業(yè)運(yùn)營活動的順利開展以及對企業(yè)的社會形象造成不良的影響。導(dǎo)致工業(yè)制造行業(yè)呈現(xiàn)出了投資大、收益小的特點(diǎn)。

2. 智能制造技術(shù)與工業(yè)自動化技術(shù)的基本概述

2.1智能制造技術(shù)的內(nèi)涵

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，智能制造技術(shù)基于智能化的理論知識和技術(shù)手段來促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高。同時(shí)，智能制造技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了工業(yè)理論知識、實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)以及工業(yè)數(shù)字模型的融合。它可以在現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下對生產(chǎn)制造活動進(jìn)行集成，并在這個(gè)基礎(chǔ)上開展相應(yīng)的管理工作[2]。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，智能制造技術(shù)最大的特點(diǎn)在于能夠解決人工生產(chǎn)制造活動當(dāng)中所出現(xiàn)的不足之處，運(yùn)用技術(shù)手段來減少勞動力的投入，以此來為工業(yè)自動化的發(fā)展創(chuàng)造條件。在當(dāng)前的社會背景下，智能制造技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了企業(yè)核心競爭力提高的重要途徑，這可以幫助企業(yè)更好地應(yīng)對未來發(fā)展過程當(dāng)中遇到的各種挑戰(zhàn)。在現(xiàn)代化信息技術(shù)的支持下，智能制造技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。在這個(gè)過程中，企業(yè)也進(jìn)一步引進(jìn)了更多的高端技術(shù)人才，以此對智能制造系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，對制造流程進(jìn)行了調(diào)整，為工業(yè)生產(chǎn)活動的順利開展提供了技術(shù)上的支持和系統(tǒng)上的保障。

2.2智能制造技術(shù)的特點(diǎn)

在實(shí)踐當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，智能制造技術(shù)展現(xiàn)出了以下三個(gè)特點(diǎn)。第一是獨(dú)立性，這也是智能制造與人工制造的最大區(qū)別。即使面對復(fù)雜的問題和多變的環(huán)境，智能制造技術(shù)也可以獨(dú)立地完成各項(xiàng)工作，在短時(shí)間內(nèi)完成加工任務(wù)。不僅提高了工業(yè)制造行業(yè)的效率，同時(shí)還可以完成很多傳統(tǒng)人工操作無法完成的任務(wù)，這都得益于智能制造技術(shù)獨(dú)立性的特征。第二是可以實(shí)現(xiàn)定量和定性分析。面對不同的加工產(chǎn)品，工作人員可以基于智能制造系統(tǒng)來獲取綜合數(shù)據(jù)，并基于大數(shù)據(jù)技術(shù)等進(jìn)行分析，通過定量和定性這兩個(gè)角度來為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供保障，為產(chǎn)品制造活動的開展提供支持，促進(jìn)決策水平的提升，同時(shí)因?yàn)楫a(chǎn)品的質(zhì)量提供必要的保障。第三是開放性。它指的是在應(yīng)用智能制造系統(tǒng)的過程中可以對其中的信息進(jìn)行有效修改，促進(jìn)信息的有效更新?；谠撓到y(tǒng)，用戶可以更好地進(jìn)行操作，獲取自己需要的信息。

2.3工業(yè)自動化技術(shù)的特點(diǎn)

2.3.1 智能控制

工業(yè)自動化技術(shù)的第一個(gè)重要特點(diǎn)就是智能控制，最近一段時(shí)間智能控制有了非?？焖俚陌l(fā)展，對于智能控制的程序開發(fā)以及內(nèi)容等工作的研究都非常集中。作為人工智能領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一，智能控制可以有效的實(shí)現(xiàn)自動把控、整體規(guī)劃的結(jié)合，屬于交叉性領(lǐng)域中的一部分內(nèi)容。智能控制在實(shí)際的應(yīng)用過程中，控制系統(tǒng)具有多樣化的特點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)橹悄芸刂破鲹碛蟹浅６嗟墓δ埽虼藢τ诳刂破鞯淖灾骶S修要求就比較高[3]。

2.3.2 系統(tǒng)集成信息化

對于原有的自動化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其內(nèi)部構(gòu)成主要有四個(gè)部分，這四個(gè)部分分別是計(jì)算機(jī)管理、操作站、廣域網(wǎng)、企業(yè)管理。這種系統(tǒng)管理模式在具體的落實(shí)工作過程中難度還是比較高的，對于系統(tǒng)的整體控制效率是比較低下的。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，原有的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開始逐漸的同工程自動化相互結(jié)合起來，這樣集成信息化的系統(tǒng)能夠開展自動管理的一體化。

3.智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用

3.1智能制造技術(shù)在人及操作當(dāng)中的應(yīng)用

基于智能制造技術(shù)，工作人員可以在工業(yè)生產(chǎn)的過程當(dāng)中進(jìn)行人機(jī)操作。近年來，隨著人們生活水平的提高，對工業(yè)制造企業(yè)生產(chǎn)活動的開展提出了更高的要求，尤其是在進(jìn)度和質(zhì)量方面有了新的要求。在工業(yè)自動化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，還要運(yùn)用智能制造技術(shù)才能滿足實(shí)際需要。尤其是對金屬產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，對精度有著較高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，僅僅依靠人工操作的手段難以達(dá)到預(yù)期的效果，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化生產(chǎn)的目標(biāo)。而在智能制造技術(shù)的支持下，企業(yè)可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及相應(yīng)的數(shù)控設(shè)備在系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建聯(lián)系，并通過自動化操作的形式來提高產(chǎn)品的精準(zhǔn)度，為自動化生產(chǎn)方式的優(yōu)化創(chuàng)造條件。與此同時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)活動開展的過程中，很多問題都無法依靠人工操作得到解決和處理。而基于智能制造技術(shù)，通過智能機(jī)器人可以完成這些操作。比如打磨操作是工業(yè)生產(chǎn)活動當(dāng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這是一項(xiàng)繁瑣且耗時(shí)的工作，使用智能機(jī)器人來代替人工完成這一工作可以起到良好的效果，促進(jìn)提高了工作效率，同時(shí)也提高了打破的精準(zhǔn)度。

3.2智能制造技術(shù)在自動設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用

與人工相比，智能機(jī)器和設(shè)備無論是在判斷還是在推理方面都有著顯著的優(yōu)勢。因此，在工業(yè)自動化的過程中，企業(yè)可以充分利用這一優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)自動化設(shè)計(jì)。通常來說，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程包含了機(jī)器接收、數(shù)字信號處理以及程序代碼應(yīng)用等環(huán)節(jié)[4]。在智能制造技術(shù)的支持下，產(chǎn)品研發(fā)人員在實(shí)際操作的過程當(dāng)中只需要將產(chǎn)品參數(shù)信息輸入到設(shè)備當(dāng)中去，就可以進(jìn)行智能化和自動化設(shè)計(jì)。在特定設(shè)計(jì)模型的支持下提高了設(shè)計(jì)的有效性和準(zhǔn)確性。

3.3智能制造技術(shù)在虛擬化生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用

虛擬化生產(chǎn)也是工業(yè)生產(chǎn)活動的重要環(huán)節(jié)。在開展生產(chǎn)活動的過程當(dāng)中，需要將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為生產(chǎn)手段，基于數(shù)據(jù)來對相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)測，并在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行智能化的推理。在這之后，就可以針對工業(yè)產(chǎn)品的特點(diǎn)形成相應(yīng)的生產(chǎn)操作流程，并對整個(gè)操作過程進(jìn)行模擬，這有利于成本的控制和制造工藝的優(yōu)化。當(dāng)前，在工業(yè)自動化生產(chǎn)的過程當(dāng)中所使用的虛擬化生產(chǎn)技術(shù)主要是無線射頻識別技術(shù)。無線射頻識別技術(shù)作為智能制造技術(shù)的一種，能夠基于可讀可寫的形式來促進(jìn)生產(chǎn)活動的開展，同時(shí)還可以基于識別、定位、感知以及聯(lián)網(wǎng)操作等共同來促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。在將該技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)車間和物流當(dāng)中，不僅基于全過程提高了生產(chǎn)服務(wù)的質(zhì)量，同時(shí)因?yàn)槠髽I(yè)帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益。

4.智能制造技術(shù)應(yīng)用與推廣過程中需要解決的關(guān)鍵性問題

4.1系統(tǒng)感知問題

在應(yīng)用的過程中，智能制造系統(tǒng)的感知主要是基于傳感器集成技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。但是當(dāng)前，大多數(shù)的數(shù)控機(jī)床控制中心操作是由單一傳感器，對加工的工程開展監(jiān)測，傳感器測定數(shù)據(jù)的方式單一，未能準(zhǔn)確反映產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程。所以未來，其關(guān)鍵是怎樣更好的發(fā)揮出傳感器繼承技術(shù)在各種復(fù)雜條件下數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確。

4.2 決策問題

系統(tǒng)的決策受傳感器集成模塊和決策模型結(jié)構(gòu)以及算法的影響。未來制造系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)的模板信息的準(zhǔn)確性怎樣得到保證是智能制造系統(tǒng)決策亟待解決的問題。

4.3 智能的制造系統(tǒng)的控制問題

對于智能制造系統(tǒng)的控制問題，其主要是受到傳感器的控制以及技術(shù)影響，要實(shí)現(xiàn)對于決策模型、執(zhí)行元件實(shí)時(shí)控制[5]。在可預(yù)見的未來，智能制造系統(tǒng)的發(fā)展要朝向如何提升自身的反應(yīng)速度和模塊實(shí)時(shí)性控制方向前進(jìn)，解決這些問題能夠?qū)崿F(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制的突破性發(fā)展。

結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，會對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)力產(chǎn)生重要的影響，加快工業(yè)化發(fā)展也是我國在未來較長時(shí)間內(nèi)的發(fā)展目標(biāo)。工業(yè)自動化生產(chǎn)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)，近年來智能制造技術(shù)的融合成為了一個(gè)重要的趨勢，尤其是在人機(jī)操作、自動設(shè)計(jì)以及虛擬化生產(chǎn)領(lǐng)域，智能制造技術(shù)展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢，同時(shí)也發(fā)揮了重要的作用。但同時(shí)，在系統(tǒng)感知、決策以及系統(tǒng)控制這三個(gè)方面還存在不足，這也是未來智能制造技術(shù)需要完善的地方。

參考文獻(xiàn)

[1]王玉.北自所：智能制造必須與智能物流互聯(lián)互通--訪北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所物流技術(shù)工程研究中心副主任王勇[J].物流技術(shù)與應(yīng)用，2017，22（03）：100-103.

[2]黃騰輝，孫正東，彭寧濤.智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（10）：237-238.DOI：10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2018.10.128.

[3]第十七屆工業(yè)自動化與標(biāo)準(zhǔn)化論壇專訪 智能制造 標(biāo)準(zhǔn)先行——訪國際電工委員會工業(yè)過程測量控制和自動化技術(shù)委員會（IEC/TC65）秘書長Rudy Belliardi[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2018（03）：17.

[4]張小多，張強(qiáng)，武進(jìn)虎，吳志超，唐劍.電缸在工業(yè)自動化中的應(yīng)用與選型簡述[J].機(jī)電技術(shù)，2020（01）：43-46.DOI：10.19508/j.cnki.1672-4801.2020.01.013.

[5]王宇璇，周新，吳玉月，郭飛.工藝設(shè)計(jì)在自動化生產(chǎn)線中的重要性[J].設(shè)備管理與維修，2021（05）：121-122.DOI：10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2021.03.59.