智能化制造技术和智能化工厂的探讨

张　君　李树伟

（平顶山工业职业技术学院，平顶山467000）



智能化制造技术和智能化工厂的探讨

张君李树伟

（平顶山工业职业技术学院，平顶山467000）

摘要：伴随着现代企业和高科技水平的发展，我国的制造业呈现出新的产业腾飞局面，为国家经济发展和社会工业水平的提升创造了新的契机。当前情况下，智能一词已经触及到社会的各个领域。本文主要探讨智能化制造过程中主要的智能制造技术以及其在工厂中的使用情况，以解读其对劳动生产率的提升作用，同时说明其对我国制造业的发展也是一种突破。

关键词：智能化制造技术工厂

随着科学技术信息的发展，机械制造设备已经向着智能化、网络化以及神经多元化的方向发展。云计算的使用，让制造业技术更加先进。可以说，网络技术的加入，让制造业又实现了一次工业革命。基于此，本文将对智能化制造技术和智能化工厂进行分析和研究。

1 智能化制造过程中的数控技术

在智能化制造过程中，关键性的技术主要是指数控方面的系统技术、遥感技术和自适应技术，同时还包含神经元网络技术等。

（1）关于智能化数控系统的研究。在数控设备的发展过程中，智能化是一种突破，主要是在数控系统中对软件和硬件进行高灵敏度以及高精准度的感知，以适应现代工业所要求的智能化和信息化之间的集成。为了使信息数控设备在制造业中能够拥有更高的效率和更突出的工作质量，需要数控系统不仅拥有自动编程系统、模糊控制、自学习控制、三维刀具补偿，还要有对机器故障的诊断系统。因为只有这样，机器的自我诊断和故障的监控功能才会更加完善和健全。在数控系统中，伺服驱动系统的智能化发展，可以有效对系统负载的变化进行感知，并且在感知的基础上自我调节参数。例如，数控系统中的HRV控制原理。它主要是利用共振理论，建立追随型的HRV过滤器，从而有效地对设备的频率变动产生反应，进而造成整个设备的共振。利用融合旋转的方式，使用伺服电动机，可以在更高的精度状态下，实现高响应和高分辨率的脉冲编码器之间的整合，从而实现对系统高速和高精度的伺服控制，平稳保障进刀动作的完成［1］。

例如，西门子公司从网络角度出发，分析电子产品的服务方案，然后通过数控系统以及CM系统之间的监控连接，对制造系统中的轴状态进行监管，并且评估出机床的相关参数和基本状况。这样的做法能够很好地实现机器远程监控方面的维修服务，以免一些机器因为早期故障出现各种停机运作的情况。实际中，检修过程不仅浪费时间，还会加大资源的投入。而这种方式极大地提升了系统工作的可靠性和劳动生产效率，并且减少了维修成本的投入。我国的数控系统正在向数字化和智能化方向发展，也引进了一些智能化的生产技术。例如，制造业中所使用的华中8型、凯恩第IV型等，都是带有自诊功能的数控系统，能够对机器设备的运行情况进行实时显示，并且发现故障，及时报警［2］。图1为数控机床相关智能化器件的示意图。

图1 数控机床相关智能化器件示意图

（2）智能自适应控制技术。在制造业智能化发展中，自适应控制技术有两种类型：一种是工艺自适应，另一种则是几何自适应。在工艺自适应中，涉及到最佳自适应控制系统和约束自适应系统。但是，这种技术应用在生产中还不是特别普遍，当前广受欢迎的是ACC系统。ACC系统主要实现工业制造中车、钻、磨、电等方面的加工。最佳自适应系统则多数用于简单的工业制造、削、磨合、电火花等方面的加工。加工过程中，它会受到多种元素的影响，因此出现了建立模型困难的问题，往往需要实时采集一些参数和数据加以深层次分析和研究［3］。图2为制造业智能化视图。

图2 制造业智能化视图

（3）智能化神经元网络技术的研究。大脑，是具有较高智能的事物。所以，人工样式的神经元网络主要是从人的神经结构出发进行模拟，即这种神经元与人的大脑非常类似，神经突触结构能够处理一些比较复杂的网络系统。人工神经网络具有一定优势，主要表现在自主学习方面、联想方面、非线性映射和高速度寻找机器故障、化解问题方面。当前情况下，神经元网络多数都用在对数控设备的可靠性检测方面，有时也用在机床工艺的优化上。但是，神经元网络在制造业数控设备端的研究还需要进一步深化。伴随神经元网络形式的延伸，它在数控机床上的使用还有非常广阔的空间。例如，可以把数控系统在智能化水平上再晋升一个台阶，以促使未来的制造技术更加高速地发展［4］。

（4）智能化专家系统。智能化专家系统是计算机中的一个主要程序。由于专家往往具有众多领域的大量经验与相关知识，而从这些经验出发不仅能够解决这个领域中的相关技术问题，还能解决一些复杂的故障。专家系统可以使用人工智能技术，在知识和经验的基础上，模拟专家对系统进行决策的整个过程，由此解决一些专家所需要解决的问题。当前情况下，数控领域尚需要加强此方面技术的研究［5］。

（5）云计算在智能化制造技术中的应用。当前，很多发达企业或者发达国家的工业方面都大量使用计算机云计算技术，且该项技术也受到了很高重视。由此可知，云计算在全球具有划时代的发展意义。例如，在美国，宇航局和汽车公司都会使用云计算；我国首都建立了云计算的专业发展研究基地；著名智能手机品牌——华为公司也非常关注云计算在手机技术中的应用。我国的机器制造业使用云计算是以2012年的ACL利丰集团为开端的。2012年，利丰集团与中科院建立联系，正式签署了关于云计算技术在机床制造业中的应用合作协议。2012年，诺美雕刻也开始使用云计算技术［6］。

2 智能化技术下的智能化工厂研究

（1）智能化工业机器人。在智能化数控机器设备的使用过程中，排除一些数控设备和数控的相关配套设施以外，工业制造中机器人的智能化制造也非常受用。它在智能制造单元以及智能制造系统等方面发挥了极大效用［7］。

例如，日本开发出工业中使用的智能化机器人，在机器人的体内安装了具有三维作用的视觉传感器以及力方面的传感技术。这样在机器人的作用下，数控设备就可以自动完成生产中的上下料和组装。机器人视觉传感器的主要作用是识别一些三维图像，以此识别出零件所在的位置和拥有的姿态，以便于抓取零散动作的完成。日本智能机器人的问世，给各国的工业制造领域以一定启发，对其工业的发展产生了十分明显的促进作用。

近些年，很多国家的专家都将自己的注意力放在智能机器人的视觉伺服方面。目前，工业智能化机器人的使用以及视觉伺候的研究主要倾向于机器人对收到的视觉信号的处理，对机器人行为的控制等。这里包含了各方面知识，如机器人运动学、机器人控制理论、图像识别以及图像处理、机器人对三维信息的索取、重构技术的处理和应用以及实时计算技术的融合等。

机器人智能化视觉伺服的主要技术难点较多，复杂度较大。但是，相对成熟的智能数控技术的高精度和高灵敏度可以给机器人视觉传感技术提供一定的借鉴，由此解决视觉伺服方面的复杂性问题。

（2）智能化工厂的分析和研究。智能化工厂最为主要的部分就是生产的智能化和经营的智能化，主要涉及设计、生产排版、生产线、测试、仓储等各个方面的智能化，并且以工厂无人化为基本目标。也就是说，很多生产设备的使用可以达到无人看守的状态。排除制造工厂整个生产过程的全部自动化，还关系智能化工厂的内部建设，如人力资源的优化调整、生产物资资料的优化调配、专案时程能力、时间弹性的应用以及支配能力等。在完善生产周期的调整方面，可对工厂的生产经营方案加以优化和调整，以此达到提升生产效率、降低工业生产成本的目标［8］。

当前情况下，智能化的工业网路工厂已经基本落成，技术先进的国家将会优先实现企业生产效率的提升。但是，制造业的智能化网络和一般的社会通信网络存在很大的差异性，尚有多种困难需要克服。在智能化网络的应用下，需要在防水性能、防尘性能和防磁防爆方面予以能力强化。另外，还要能抵抗高温和低温，争取在安全性和可靠性方面高于其他的通信网络。

例如，某汽车公司投资了将近1800万美元建设一个较为智能化的工厂，由此在每一个生产系统中都能够进行智能化的生产技术，如面对经销商的订单，要能够即时根据客户的喜好进行相应调整，以达到个性化设计的目的。利用智能化的制造技术能够对制造过程中的每一种零件来源进行记录，然后快速确认生产过程中这些零件可能产生的问题以及质量安全性问题。另外，智能化网络还可以和智能电网建立起联系，从而有效地为机器设备的运行提供能源，以便在最合适的时间段使用，降低资源设备的运行成本。

3 结束语

综上所述，本文对智能化制造技术和智能化制造工厂进行了研究和分析，指出了各项技术在我国发展的空间和前景。同时，利用举例的方法加深了对各项技术的理解。在以后的制造业发展过程中，还可以使用多项的智能技术和网络信息实现制造业生产效率的提升，以此跻身于世界先进水平的制造业行列中，促使各项技术越来越智慧，越来越拟人化，完成机器设备的无人化管理，从而使我国的制造业取得更加突出的进步。

参考文献

［1］陈善本，林涛，陈文杰，等.智能化焊接制造工程的概念与技术［J］.焊接学报，2014，（6）：124-128.

［2］白洋，陈虎.智能化机械的未来发展趋势［J］.科学导报，2015，（9）：213.

［3］张悟.机械制造技术中自动化技术的应用分析［J］.科学导报，2015，（11）：220.

［4］中国模具工业协会.一体化、智能化、自动化--引领模具智造DMC2015中国国际模展蓄力进发［J］.电加工与模具，2015，（Z1）：65-67.

［5］孙昊鹏.滨海新区高职院校焊接专业人才培养方案分析［J］.科学导报，2015，（2）：304.

［6］刘修展，张俊超.对现代智能建筑规划设计的分析与探究［J］.工程建设标准化，2015，（4）：22.

［7］胡迪.基于GSM模块的智能考勤与管理系统设计［J］.科学导报，2016，（1）：264.

［8］曹文鹏.焊接设备的技术与发展趋势［J］.装饰装修天地，2015，（10）：130.

出现摩擦杂质。转换成TRIZ标准冲突改善的参数：通用工程参数27（可靠性）；恶化的参数：通用工程参数31（物体产生的有害因素）。

Discussion on Intelligent Manufacturing Technology and Intelligent Chemical Plant

ZHANG Jun,LI Shuwei
（Pingdingshan Institute of Industry Technology, Pingdingshan 467000）

Abstract:With the development of modern enterprise and high technology level, the manufacturing industry in our country has developed a new industry, which has created a new opportunity for the development of national economy and the improvement of social industry. In the current circumstances, the word Smart has touched each field of the society, especially the technology of intelligent guidance in the use of plant, not only to enhance the labor productivity, and the Chinese manufacturing industry development is also a kind of breakthrough.

Key words:intelligent, manufacturing technology, factory