智能制造装备与系统

智能制造装备与系统学 生：柯小林学 号：20112651班 级：机自11班指导老师：鄢萍 阎春平 智能制造装备与系统 班级:11机自11班 学号：20112651 姓名：柯小林摘要：随着制造信息的爆炸性增长以及处理信息工作量的猛增, 要求制造系统表现出更大的智能, 但是专业人才的缺乏和专门知识的短缺，严重制约了制造工业的发展，在发展中国家是如此，在发达国家由于制造企业向第三世界转移，同样也造成本国技术力量的空虚，这动荡不定的市场和激烈的竞争要求制造企业在生产活动中表现出更高的机敏性和智能，而CIMS的实施和制造业的全球化发展遇到两个重大的障碍，即目前已形成的“自动化孤岛”的连接和全局优化问题以及各国、各地区的标准、数据和人- 机接口的统一问题，这些问题的解决促进了智能制造系统的产生。智能制造装备的定义1是：具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。关键词：智能制造 智能制造装备 智能制造系统 一、智能制造的主要特征智能制造主要表现有下列的特征：自组织能力、自律能力、自学习能力、系统的智能集成、人机一体化智能系统等等。可以看出IMS作为一种模式，它是集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身，并不断向纵深发展的先进制造系统。20世纪60年代的数控机床(CNC)实现了机械加工过程的可编程自动化：2O世纪70年代的柔性制造系统(FMS)将车间级的机床设备、工艺装备、工业机器人及搬运小车等通过计算机在线控制实现了以物流为基础的系统自动化。进一步满足制造系统的柔性化要求；20世纪80年代的计算机集成制造 (CIM)通过信息技术将工厂中CAD、CAPP、CAM及经营管理等集成起来，按照人们预测的方式实现加工过程的自动化。而智能制造可以在确定性不明确、不能预测的条件下完成拟人的制造工作。二、智能制造的发展方向根据中国智能制造装备行业价值链与市场前瞻分析报告2分析，重点推进高档数控机床与基础制造装备，自动化成套生产线，智能控制系统，精密和智能仪器仪表与试验设备，关键基础零部件、元器件及通用部件，智能专用装备的发展，实现生产过程自动化、智能化、精密化、绿色化，带动工业整体技术水平的提升。例如，在精密和智能仪器仪表与试验设备领域，要针对生物、节能环保、石油化工等产业发展需要，重点发展智能化压力、流量、物位、成分、材料、力学性能等精密仪器仪表和科学仪器及环境、安全和国防特种检测仪器。在关键基础零部件、元器件及通用部件领域，要重点发展高参数、高精密和高可靠性轴承、液压/气动/密封元件、齿轮传动装置及大型、精密、复杂、长寿命模具等。在智能专用装备领域，要重点发展新一代大型电力和电网装备，机器人产业，全断面掘进机、快速集成柔性施工装备等智能化大型施工机械，以及大型先进高效智能化农业机械等。此外，还要以大飞机、支线飞机及通用飞机为应用对象，采用飞机制造、机床制造和材料生产企业相结合，重点发展复合材料制备装备、自动辅带/辅丝设备、构件加工机床、超声加工/高压水切割设备等。工业和信息化部装备工业司副司长李东18日在2011年国际现代工厂/过程自动化技术与装备展览会上表示，高端装备制造业是国家“十二五”规划提出的战略性新兴产业七大领域之一，其中智能制造装备是高端装备制造业的重点方向之一。李东说，改造提升制造业、加快培育战略新兴产业是国家“十二五”规划中明确的重要任务。实现由主要依靠规模增长的传统工业化道路向主要依靠技术进步和可持续发展的新型工业化道路转变，调整优化技术结构、组织结构、布局结构和行业结构，成为转变工业发展方式的核心工作。3面向传统产业改造提升和战略性新兴产业发展的需求，重点推进智能仪表装备、智能装备等四大类产品，其中智能专用装备主要包括大型智能工程机械、高效农业机械、智能印刷机械、自动化纺织机械、环保机械、煤炭机械、冶金机械等各类专用装备，实现各种制造过程自动化、智能化、精义化，带动整体智能装备水平的提升。4从智能制造的系统结构方面来考虑，未来智能制造系统应为分布式自主制造系统，该系统由若干个智能施主组成，根据生产任务细化层次的不同，智能施主可以分为不同的级别。如一个智能车间称为一个施主，它调度管理车间的加工设备，它以车间级施主身份参与整个生产活动；同时对于一个智能车间而言，它们直接承担加工任务。无论哪一级别的施主，它与上层控制系统之间通过网络实现信息的连接，各智能加工设备之间通过自动引导小车实现物质传递。在这样的制造环境中产品的生产过程为通过并行智：能设计出的产品，经过IMS 智能规划, 将产品的加工任务分解成一个个子任务，控制系统将子任务通过网络向相关施主“广播”，若某个施主具有完成此子任务的能力且当前空闲，则该施主通过网络向控制系统投出一份“标书”，“标书”中包含了该施主完成该任务的有关技术指标，如加工所需时间，加工所能达到的精度等内容，如果同时有多个施主投出“标书”，那么控制系统将对各个投标者从加工效率、加工质量等方面加以仲裁, 以决定“中标”施主，中标施主若为低层施主，则施主申请由自动引导小车将被加工工件送向“中标”的加工设备，否则“中标”施主还将子任务进一步细分，重复以上过程，直至任务到达底层施主。这样，整个加工过程通过任务广播、投标、仲裁、中标, 实现生产结构的自组织。三、当前智能制造研究热点5当前智能制造研究的热点包括：制造知识的结构及其表达，大型制造领域知识库，适用于制造领域的形式语言、语义学；计算智能在设计与制造领域中的应用，计算智能是一门新兴的与符号化人工智能相对应的人工智能技术，主要包括人工智能网络、模糊逻辑、遗传算法等方法； 制造信息模型( 产品模型、资源模型、过程模型)；特征分析、特征空间的数学结构； 智能设计、并行设计；制造工程中的制造信息学；具有自律能力的制造设备；通讯协议和信息网络技术；推理、论证、预测及高级决策支持系统，面向加工车间的分布式决策支持系统；车间加工过程的智能监视、诊断、补偿和控制；灵境技术和虚拟制造；生产过程的智能调度、规划、仿真与优化等。四、典型智能制造装备及系统分析（一）i5智能控制系统及其应用得益于沈阳机床6在世界范围内首创的基于互联网的智能运动控制系统（i5智能控制系统），该系统成功地将运动控制技术、计算机技术、网络技术、信息技术集成在一起，展示了我国机床行业在工业生产高度自动化的最新前沿成果，也标志着配置i5数控系统的智能机床进入产业化阶段。立加事业部锐意进取，集中企业内部资源，全力进行系统与机床的融合，在立式车床、立式钻攻中心和立式加工中心等产品上成功实现搭载，在今年月份上海举行的第八届中国数控机床展览会上，推出了具有自动对刀、特征编程、加工仿真、实时监控、智能诊断、远程等功能系列智能机床，能够实现网络智能制造以及工厂分布式、分级式布局，率先进入世界机床行业“智能制造”领域，实现了自主创新的决定性突破。在搭载i5数控系统的展示机床前，只见手拿平板电脑或手机的操作者轻点几个按键，数控车床在几分钟内便加工出精美的零部件。据现场人员介绍，i5数控系统主要通过预置经过优化的机床加工循环，以图形化引导的方式用户进行操作，可有效减少用户的编程和加工时间。此外，系统除本机的图形化故障诊断外，在沈阳机床集团搭建的基于“云制造”和“智能制造”概念的信息集成平台“i平台”上，用户也可实现远程故障诊断，降低机床维护成本，减少停机时间。“在i平台上，用户在全国各地可通过手机或电脑实时查询工厂的产量信息、各生产线的订单生产执行情况、耗材资源库存等信息，可为企业决策提供及时可靠的数据信息。”沈阳机床集团董事长关锡友介绍说，这种全新的智能系统甚至不需要用户选择自动、手动等操作模式，根据当前状态自动判断，省去了繁琐的菜单选择。同时，系统提供智能化的编程工具，再复杂的零件加工也只需轻松点击几下按键即可实现。i5智能装备数控系统由沈阳机床集团研制成功。做为全球首台全智能化数控系统，它包含了多款智能化工具，操作简单、兼容性强、可靠性高。（二）RFID智能仓储物流管理系统7RFID智能仓储物流管理系统，采用远距离RFID射频识别技术及网络信息技术对企业物流货品进行智能化、信息化管理，实现自动记录货品出入库信息、智能仓库盘点、记录及发布货品的状态信息、输出车辆状态报表等功能。本系统集射频自动识别技术、无线通信技术、计算机控制技术、网络技术于一体的高科技产品。系统硬件主要由固定式阅读器、平板天线、货物电子标签、无线手持式阅读器、管理服务器组成。固定式阅读器与天线一起安装在仓库出入口处，以获取物品上电子标签的信息并通过局域网（或者RS485总线）把所读取到的电子标签信息传送到管理服务器上进行处理，手持式阅读器用于物品盘点时，读取物品电子标签信息，并通过无线方式把电子标签信息传送到管理服务器上进行处理。系统能够实现以下功能：1.物品入库，货品入库前，在其外包装上粘贴一张柔性电子标签，并写入物品信息，物品入库时通过阅读器读取后，通过局域网讲这些信息显示在屏幕上，让操作人员根据其信息进行存放；2.散货配送散货，例如油、煤等货品，在收货称量完毕后，丰泰瑞达通过无线手持式阅读器在管理中心数据库寻找空闲车辆的信息，为该货品分配运输车辆。车辆到达并装货后，再通过无线手持式阅读器输入车辆信息、货品信息、到达目的地及时间、货主名称等信息，并通过手持式阅读器的无线功能传送到中心数据库中进行确认和保存；3.配载出库，首先操作人员根据客户的出库计划制作出货清单，同时通过车辆的智能仓储物流管理系统GPS信息找到空闲车辆，分配运送该清单上的货品，然后在仓库中找到所需货品进行出库作业；4卸货中转，货品达到目的地（或中转地）卸车后，采用手持式阅读器读取货品上电子标签信息。了解产品的情况。5.货品盘点， 盘点时，工作人员可采用手持式阅读器，在仓库内采集物品上的电子标签信息，完毕后，把所采集到信息通过无线方式传送到中心数据库上进行对比、保存，形成盘点报表。五、结语 综上所述，我们定义智能制造流程8为：一个综合的，知识驱动型，型号丰富的企业中，所有操作动作确定并执行积极运用最佳的信息和广泛的性能指标（an integrated, knowledge-enabled, model-rich enterprise in which all operating actions are determined and executed proactively applying the best possible information and a wide range of performance metrics）。可以看出IMS是一种集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身的制造模式9，具有不断向纵深发展的高技术和高水平的先进制造系统，同时也是需要投人巨大科研力量去突破一个个技术难点的先进制造系统。智能制造技术是制造技术，自动化技术,系统工程与人机智能等学科互相渗透互相交织而形成的一门综合技术，智能制造是新世纪制造业的发展方向，也是我国实现制造业跨越发展的必经之路!参考文献1定义摘自百度百科.2 2013-2020中国智能制造装备行业价值链与市场前瞻分析报告R.前瞻产业研究院,2013.3 工信部：智能制造装备将是未来发展的重点. 4 张于贤,刘枚莲.智能制造系统的自组织单元结构研究J . 昆明理工大学学报.5 王坚, 徐国华. 智能制造环境下的信息集成技术J . 焦点, 2001( 7) : 8-10.6 2014年05月13日01:18证券日报.7深圳市丰泰瑞达实业有限公司.8加州大学洛杉矶.9Gelgele, Lemu H. Hybrid Intelligent Systems in Manufacturing OptimizationD. Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, 2002