面向智能制造的生產(chǎn)控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用

張銘

（湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430000）

一、緒論

（一）研究背景與意義

智能制造的概念最早起源于上世界80 年代。在2016 年6 月，在中國制造的2015 系列叢書的《智能制造》中出現(xiàn)，目前成為現(xiàn)代大多數(shù)離散制造企業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，隨之出現(xiàn)的裝配制造的混流裝配能夠促進(jìn)很多裝配生產(chǎn)的發(fā)展，對傳統(tǒng)的單一生產(chǎn)模式逐漸向多品種是一種沖擊，向適應(yīng)更多類型的企業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型，大大提高了企業(yè)對于市場需要的響應(yīng)能力。為了增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力，降低產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生命周期，生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)的智能化顯得尤為重要。

（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

智能制造最早是由美國的一本書中提出來的，《ManufacturingIntelligence》其中描述了先進(jìn)的制造過程以及軟件系統(tǒng)。美國普渡大學(xué)就柔性制造方面提出智能調(diào)度、韓國慶熙大學(xué)提出智能制造應(yīng)用在診斷上、加拿大卡爾加里大學(xué)與美國羅克韋爾自動化公司共同提出 MetaMorph 的基于agent 自適應(yīng)智能制造體系結(jié)構(gòu)等。

1992 年我國在政策引導(dǎo)下建立了智能制造相關(guān)領(lǐng)域的研究協(xié)議，隨后郭慶林登人提出基于多 Agent 的智能制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、李伯虎等人提出云制造的概念和系統(tǒng)模型架構(gòu)，為研究打下了堅實的基礎(chǔ)。

二、面向智能制造的生產(chǎn)控制系統(tǒng)特征

從智能制造方面的特點能夠看出，與傳統(tǒng)生產(chǎn)控制模式比較，面向智能制造的生產(chǎn)控制會具有一些新的特征，具體可以歸納為以下幾個方面。

（一）自感知

在生產(chǎn)制造的過程中資源是決定性因素，如果沒有全面的信息來源，就無法連接其他豐富的信息，無法得到發(fā)展，目前隨著傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，在制造生產(chǎn)過程中物理資源能夠主動的感知進(jìn)行信息的處理，需要更加人性化，才能更好的為生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

（二）自決策

在智能化制造的背景下，人為進(jìn)行決策的時代已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，要想更好地在制造業(yè)應(yīng)用，需要發(fā)展相關(guān)的人工智能算法代替人進(jìn)行推理和分析。針對人工智能設(shè)計的算法，對生產(chǎn)制造中進(jìn)行優(yōu)化配置，生產(chǎn)達(dá)到最優(yōu)。

（三）自適應(yīng)

生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)生產(chǎn)效率的問題，自適應(yīng)主要是用來對生產(chǎn)制造過程中的環(huán)境和資源因素進(jìn)行控制和實時的監(jiān)控，能夠在事發(fā)第一時間進(jìn)行判斷和處理，減少帶來的不必要的麻煩。

在實際的裝配流水車間中會存在一些裝配不平衡的現(xiàn)象，比如說每個小時的產(chǎn)量50 個。在智能制造的情況下，會將較低的裝配線平衡率會降低，最終導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高或者讓一些資源浪費(fèi)的問題，而且并不能達(dá)到市場的要求。

三、面向智能制造的生產(chǎn)控制系統(tǒng)分析與實現(xiàn)

裝配線是生產(chǎn)制造業(yè)最重要的一種生產(chǎn)結(jié)構(gòu)方式，大概的構(gòu)成是傳送裝置和若干的工作站組成的。需要做到的是滿足正常的生產(chǎn)節(jié)奏情況下，在特殊情況也能有順序的進(jìn)行工作，在分配中做到各個工作站的工時大概一致，就能到達(dá)裝配線平衡。

（一）利用數(shù)學(xué)建模

在滿足一定的約束條件下每個工作站之間進(jìn)行綜合工序作業(yè)的任務(wù)，而一個工作站的組成是由一個或者幾個工序任務(wù)集合的，達(dá)到每個工作站時間的大致相等，達(dá)到優(yōu)化的作用。

可以利用數(shù)學(xué)建模等方式，比如在一定的時間作業(yè)的過程中，作業(yè)會隨之發(fā)生波動影響平衡問題，在數(shù)學(xué)上通常將作業(yè)的時間看做概率分布的隨機(jī)變量，通過兩種減速器的裝配工序進(jìn)行對比以及時間的測定，進(jìn)而得出數(shù)值，再利用MATLAB 之中的ks 檢驗得出樣本數(shù)值，最終得出的概率分布進(jìn)入檢測后，確定工序作業(yè)時間服從，形成正態(tài)分布。

最后將模型與算法應(yīng)用到實際的裝配車間優(yōu)化中，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的平衡問題會得到明顯的提高。

（二）完善系統(tǒng)功能

考慮到智能制造的開發(fā)是在PC 和移動端進(jìn)行的，那么在工作時間不確定下，如何有效地進(jìn)行物流調(diào)度是關(guān)鍵。系統(tǒng)需要以下幾點需求。訂單管理功能、物料管理功能、系統(tǒng)通用性，這樣可以適應(yīng)大多數(shù)的制造企業(yè)。

首先是登錄的界面，事先要驗證身份，需要工作人員輸入身份信息，系統(tǒng)添加驗證碼，提高系統(tǒng)的安全性，如若密碼輸入超過三次，就會鎖定并進(jìn)入注冊頁面。

其次要添加訂單管理功能，主要用來記錄訂單中各種貨物詳細(xì)信息以及需要交易的時間，便于按時地完成任務(wù)，并及時更新。物料管理功能能夠?qū)崿F(xiàn)不同生產(chǎn)下訂單的數(shù)量和所需要的數(shù)量，根據(jù)所需可以物料和零部件加以配送。

最后設(shè)置系統(tǒng)管理模塊，其中包括面前管理員進(jìn)行的用戶管理以及系統(tǒng)幫助功能，能夠通過管理者對用戶信息修改；系統(tǒng)幫助能夠幫助用戶繼續(xù)使用，掌握基本操作流程，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的人性化。

四、結(jié)論

在社會發(fā)展的高速階段，智能制造作為新時代的代表杰作，充當(dāng)了重要的角色，如何能讓智能制造在生產(chǎn)線上發(fā)揮最大的作用是有待解決的重要課題，需要我們的不斷努力探索，本文對于智能化裝配流水線的控制做了分析，解決了一些實際問題，但是實際生產(chǎn)線中，還會出現(xiàn)更多的難題，有待解決，需要更多的學(xué)者和專業(yè)人士學(xué)習(xí)和掌握專業(yè)技巧去實現(xiàn)智能制造的最優(yōu)化。