智能制造技术概念范文

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篇1

焊接工艺是在三千年以前发明的，但是将焊接工艺做为一种技术应用并开始发展的时期是在一九五零年左右，直至现在，焊接技术的发展时间已经超过了六十年，并且随着科学技术的不断发展，焊接技术也一直得到不断地发展和创新，尤其是现阶段的焊接工艺，更是物理、化学、冶金、电子、机械等不同学科、工艺交叉融合后的产物，而且目前的焊接工艺已有数十种接连问世，其材料、设备的领域更是称为制造业不可缺少的基本制造技术之一。

1.焊接技术的国内外发展

在焊接材料领域，进入21世纪以来，国内的知名焊材企业对钢材的发展迅速跟进，在提升传统产品的品质和开发与高品质钢种配套焊材品种方面做出了不少努力，但新型焊材的开发远远落后于钢种的发展，一些新型钢种的配套焊材尚需进口。高品质焊接材料附加值较高，目前约占我国焊接材料总量的20%左右，预计5年后能达到30%～40%。即使按20%计，其总量也可达60万t左右。近年来国外各著名焊材企业纷纷进入中国抢夺高端焊材市场，我国民族焊材工业在这方面存在明显差距。

例如国外已采用厂房密闭除尘换气的方式生产熔炼焊剂，国内仍是敞开式生产，对环境的污染大；烧结焊剂国外均采用先进的自动化设备生产，我国大部分焊剂的成形欠佳和颗粒强度不好。除此之外，在无铅焊接可靠性评价及寿命评估的机理研究上起步晚，只有少数科研院所在从事无铅可靠性领域的研究及检测工作。助焊剂和锡膏的研发与国际先进水平差距大。

2.智能化焊接技术的构成

基于计算机、控制等信息处理新技术，将人工智能与焊接工艺有机结合，实现焊接工艺制造的技术――称之为“智能化焊接技术”（Intelligentized Welding Technology，IWT）。智能焊接技术的提法含义为：利用机器模拟和实现人的某些智能行为实施焊接工艺制造的技术。

智能化焊接的主要技术构成如图1-1所示。包括采用智能化途径进行焊接工艺规划、焊接设备、传感与检测、信息处理、知识建模、焊接过程控制、机器人运动控制、复杂系统集成设计的实施。可见智能化焊接技术是多学科交叉综合在焊接技术领域的集成与升华。

图 1-1 智能化焊接技术的构成

3.焊接动态过程的视觉传感技术

视觉是人类感觉外部信息的主要功能之一。焊工感官对焊接过程接受的主要是视觉信息。因此，模拟焊工行为的基础技术之一是采用计算机将人类视觉的理解及其信息的处理有效地用于焊接过程传感。近年来，随着计算机视觉技术的发展，利用视觉正面直接观察焊接熔池，以反映焊接过程熔化金属的动态变化行为，通过图象处理获取熔池的几何形状信息实现焊接熔深、熔透以及成形的实时控制，已成为重要的研究方向。

脉冲GTAW的技术研究有以下几方面：熔池正反面同时同幅视觉传感系统，并获得了堆焊熔池正反面图象，对熔池图象二维特征尺寸的实时提取进行了较为系统的研究，为控制正反面熔宽提供了传感信息；对接填丝无间隙熔池图象的三维特征提取进行了的研究，获得了填充焊丝焊接过程中熔池表面凸出和下塌，部分熔透和全熔透状态下的图象。采用灰度分布的反射图方程计算恢复熔池的三维尺寸信息取得了初步的成功，为基于单目图象传感控制焊缝的余高提供了预测传感信息；多方位同时同幅熔池图象，基于对熔池前端图象处理实时提取间隙变化，为解决工程应用中变间隙焊接焊缝成形控制提供了传感信息。成功地提取铝合金熔池的动态特征并实现了对铝合金熔池尺寸的实时控制，实现机器人焊接过程中的熔池特征视觉传感与实时控制的结合技术。

4.焊接动态过程的实时智能控制方法

实现焊接动态过程的实时智能控制是智能化焊接制造过程的关键技术与难点所在。

由于焊接过程是一个多参数相互耦合的时变的非线性系统，影响焊缝成形质量的不确定因素众多，这使得基于精确数学模型的经典和现性控制理论方法的有效应用受到限制和挑战。而模拟焊工决策操作功能的智能控制则有可能在大范围的不确定性条件下实现较为满意焊接质量。因此，在焊接过程控制中引入智能控制，如模糊控制、人工神经网络学习控制和专家系统及其相互结合的智能控制方法的研究已经兴起。

如堆焊、无间隙对接焊、有间隙变化对接焊智能控制器设计的方法；无填丝和有填丝焊条件下正反面焊缝宽度、余高的实时智能控制的系列研究；对焊接速度与熔宽变化过程时滞不确定系统的预测补偿自学习模糊神经控制方法；单个神经元自学习控制器实现了对脉冲GTAW堆焊熔池背面熔宽的智能控制；系统控制和自学习模糊神经网络（焊接速度、电流）双变量控制器实现了对脉冲GTAW对接熔池背面熔宽的智能控制；自适应模糊神经网络控制器实现了对脉冲GTAW填丝熔池背面熔宽与正面余高的预测智能控制；前馈控制送丝速度和自学习模糊神经网络控制器实现了对变间隙脉冲GTAW填丝熔池背面熔宽与焊缝成形质量的智能控制等。

5.智能化焊接技术的未来发展

焊接工艺智能化的未来发展就是能够将焊接技术进行优化发展、智能识别工程制造操作环境、对焊接的质量自动进行检测、对焊接过程智能的进行控制以及对焊接中的纰漏进行自我的诊断和检查等。

目前的焊接制造由于不能感知焊接的操作环境、不能适应工艺条件的变化及波动的干扰，故而，还是以人员操作焊接为主，因此，焊接工艺近期的发展目标就是研发一种具有感知、具有判断能力、具有反馈和决策能力的智能焊接机器人。而智能焊接制造的最终目标是研发一款以智能、协调控制系统为基础，以柔性制造系统、敏捷制造系统为辅的智能化焊接生产线。

结束语：

综合全文的叙述，可以得出以下结论，智能焊接技术主要是由十大技术构成的，其中动态视觉传感以及智能控制过程是智能化焊接的主要研究对象，智能焊接的动态传感技术主要用于焊接的动态成像以及监测技术，而焊接的智能控制则是智能化焊接制造工程中的研究难点，由此可见，智能化焊接工程不仅是信息与科学技术的结合，更是焊接技术发展的又一大突破。

焊接工艺从刚开始的手工作业逐渐发展为机械作业，再发展为半自动化焊接，现今又向智能化焊接技术迈进，并且随着计算机的普及、人工智能技术的渗透，智能化的焊接制造工程将在不远的未来得以实现。

参考文献：

[1]陈善本，林涛，陈文杰，邱涛. 智能化焊接制造工程的概念与技术[J]. 焊接学报（2004）06：124-128+134.

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.018

1 工业4.0与智能制造

工业4.0的核心理念是信息系统和物理系统的深度融合，从而产生具有“人-机”、“机-机”相互通信能力的信息物理融合系统（CPS）。CPS将是一个包含计算、网络和物理世界的复杂系统，通过计算机技术、通信技术和控制技术的有机融合与深度协作，来实现信息世界与物理世界的紧密融合。结合制造业的发展，工业4.0提出了智能制造的概念，它是基于现代传感技术、网络技术、自动化技术以及人工智能技术，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈的方式，来实现产品设计过程、制造过程和企业管理及服务过程的智能化，是信息技术与制造技术的深度融合与集成。智能制造是一种可持续的制造模式，它有助于优化产品的设计和制造过程，大幅度减少生产资料和能源的消耗以及各种废弃物的产生，能够同时实现循环再生和减少污染。实现智能制造的智能工厂将由物理系统和虚拟信息系统组成，被称为信息物理生产系统（CPPS），它是未来制造业的重要组成单位。

2 工业4.0对模具制造业的影响

2.1 3D打印技术的使用

3D打印制造技术作为工业4.0生产模式的突破口，具有分布式制造的重要特征。3D打印制造技术是根据计算机的三维设计和计算，通过软件程序和数控系统将特定功能材料逐层堆积固化的快速成型制造技术。

传统的模具制造技术存在其自身局限，比如生产成本高，一般适用于与之对应的注塑件或冲压件的大规模生产。而且模具的开发技术难度大，特别是对于外观复杂的工业产品或零件而言，其外观越复杂，模具的研发费用越高，开模周期越长，加工成本越高。

3D打印技术可用来加工外观复杂的产品，同时缩短产品研发周期。对于那些生产成本较高的新模具，可以先通过3D打印的方式得到少量产品，待其投放市场后观察动态，再制造更多的模具来进行大批量生产，这样可以避免模具开发前期的投入过高对企业造成的潜在风险；3D打印技术可以精确地制造出零件中的任意结构细节，这些组成整套模具的零件被3D打印技术制造出来后，可以有效地知道模具的装配工艺，避免模具在机构和工艺上的设计失误；在高端精密模具中，随形冷却水道的设计和应用是很广泛的，然而这里无法使用传统的机械加工技术来完成，但3D打印技术能够被用来制造此类复杂的模具，其效果可使模具在需要的部分快速降温，缩短注塑件的成型周期，从而提高生产效率。

2.2 模具的智能制造

根据工业4.0的特点，模具制造业可以通过运用人工智能、物联网、大数据、云计算等手段改造生产流程、管理系统和商业模式，从而缓解该行业的生产成本高、开发周期短的压力。营造智能制造的生产环境，可以改变模具制造业的生产模式，提高产品质量和生产效率。例如日本最大的模具标准零件供应商――米思米（MISUMI）公司，通过使用附着在零件上的RFID电子标签来自动识别相应的作业和制造流程，并通过这些信息，自动重组、配置最适合的生产单元、生产线及工厂，从而不断完善多品种、小批量的生产模式，使得更加灵活机动的多品种、多需求生产和订单管理成为可能。该公司的独特业务模式，构筑了其全球迅速交货体制，实现了商业创新和流程、生产方式的再造；例如某模具制造公司通过对大规模生产的注塑件或冲压件的产品的三维形态扫描和具体尺寸的大数据分析，将产品的尺寸缺陷反馈给模具制造设备，从而发现了用于规模生产的模具的局部缺陷。然后，该公司便可通过模具的三维CAD数字模型的改进，指导3D打印设备，对已使用的模具进行缺陷修复（局部三维再加工和局部修正）或者设计、制造新的模具来替代。整个测量、分析系统的数字化以及产品测量设备与模具制造设备的互联，使得模具开发和改进变得更加智能化；例如通过分析注塑件或冲压件的产品订单、库存情况和半成品信息，智能化的模具制造工厂能够合理地分析出目前生产线的产能状况，并对是否需要制造更多的模具来支持生产线的问题作出判断。

2.3 模具的云制造

随着制造业逐渐进入大数据时代，智能制造需要高性能的计算机和网络设备来实现互联，这样通过上游的计算机安装SCADA数据采集和监控系统，可以将数据发送给云端进行处理、存储和分配，并在需要的时候从云端接受指令。如图1所示的是一群机器人的云端控制模型。同样的，通过上游计算机将模具制造的任务信息发送到云端，并将模具各个部分零件的三维制造信息合理地分配给相互连接的多台3D打印设备，从而分布式地完成整个模具的3D打印制造任务。这样就更加有效地实现了模具的快速开发，提高了模具的生产效率。

3 结束语

工业4.0所倡导的信息系统与物流系统正在深度融合中，而智能制造和智能工厂的概念也必将导致整个工业机构、经济结构和社会结构从垂直向扁平的分布式方向转变。模具制造业作为制造业的重要组成部分，在加入智能制造的概念后，必然能够实现信息和物质的智能互联，更大程度地降低产品成本，提高劳动生产率，这需要我们每一个人的智慧和努力。

参考文献：

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香江国际（HKI）制造产业集群IT经理刘新荣说智能制造不能“单兵作战”，要全面布局……

《中国信息化周报》记者独家采访多位制造企业CIO，

研究和探讨他们眼中的“智造”机会。

伴随着能源价格上涨、赋税增加、劳动力和土地成本提高等问题的出现，我国制造业低成本竞争优势持续削弱，工业制造业急切需要转型升级。

在新一轮的产业变革浪潮中，制造业走向智能制造是历史发展进程的必然，是科技变革的导向，企业如何积极、稳妥、实效地推进智能制造，作为信息化的“掌权”者、排头兵，CIO该如何把握“智造”机会，值得深思和探讨。

2015年，我国《中国制造2025》，全面推进实施制造强国战略；同年，工业和信息化部批准了46个智能制造试点示范项目和94个智能制造专项，还了《国家智能制造标准体系建设指南（2015版）》。

2016年是我国“十三五”开局之年，也是业界普遍认为的我国系统推进智能制造的发展元年。为了贯彻落实《中国制造2025》并将智能制造的顶层设计进一步完善，近日国务院四部委印发了制造业5大工程实施指南之一《智能制造工程实施指南（2016-2020）》（以下简称《指南》）。《指南》为制造业企业发展智能制造指明了基本原则、总体目标、重点任务、组织实施、保障措施等。它是国家对发展智能制造的总体布局和蓝图设计，是企业发展智能制造的纲领性指导意见。

智能制造不仅仅在我国得到了国家层面的政策支持，已经成为全球新一轮制造变革的核心内容，世界各国纷纷加快谋划和布局，力图抢占先进制造业发展的制高点。美国“三位一体”推进智能制造发展，政府、行业组织、企业联盟分别针对关键共性技术、智能制造系统平台和工业互联网加以布局；欧盟的“数字化议程”将智能制造作为重点研发与推进的方向；德国实施“工业4.0”战略。

然而，智能制造究竟是什么？包含哪些范畴？目前业界并没有达成共识。概念、诠释，不同背景的专家学者众说纷纭，容易让制造企业无所适从。在工业和信息化部原副部长杨学山看来，新工业革命、工业4.0、智能制造、工业互联网，这些概念大爆炸的背后都是一样的，只是用了不同的包装而已。“但是，这确实说明，制造业正在发生重大变革。”杨学山肯定地说道。

篇4

炒起来的概念只会让创业者失去理智，加上来自资本的利好，也就怪不得创业者盲目跟风了。

中国制造业落后的问题是一直存在的，尤其是受到2015年互联网行业急速发展的冲击，很多转型速度慢，无创意、无技术的传统制造业企业纷纷倒闭，而那些选择转型拥抱互联网的“二次创业”的企业很多都选择了智能硬件这一条路。

但是，这条路就那么好走么？

错！

没有核心技术，什么都是白扯！

由于技术的困扰，很多企业干起了挂羊头卖狗肉的事情，硬件加了个芯片能联网，再包装一下就成了智能硬件。

“智能”就这么简单？

智能硬件是一个科技概念，指的是通过将硬件和软件相结合对传统设备进行智能化改造。现在的硬件加个芯片，加个APP，连上手机不表示它就智能了，更重要的是它真的是一个实用的产品。

那么，怎样才能创立一家好的智能硬件的企业呢？创业者如何智能硬件这条路上走的更远呢？

首先，在选择项目的时候就应该注意以下几点：

1、市场要大，这是所有创业项目所必须要考虑到的，智能硬件也不例外。小而美的小众产品可能成为一时爆款，但作为一个长期的创业项目却不合适；

2、创新，这里的创新指的是从设计、外观、服务等等方面进行创新；

3、技术，有自己核心技术，同时，技术门槛不宜过低，否则很容易被山寨；

4、实用，不要把自己的智能硬件高的太超前，不实用只能成为用户眼里的“玩具”；

智能硬件的领域细分主要是根据应用场景和技术属性来区分，包括机器人与无人设备、智能家居、智能健康、新交互方式、智能教育、智能运动和娱乐等。

现在，市面上大部分的智能硬件都是手环、手表等小型智能产品，大型智能产品还在处于技术红利期，还未现在等待的是一个真正的划时代的智能产品来引爆。

现在离这个最近的就是被炒的火热的VR。另外，尽管智能家居概念炒得很火，但是距离真正的智能还有很长的路。

确定了项目，就要从智能硬件的各方面着手了，能否做好一款智能硬件产品主要看的是芯片、软件、连接技术这三方面。芯片决定硬件的优劣，软件决定便捷与否，连接则决定的是距离的远近，这三方面形成整个智能硬件的中控系统。

另外，一款优秀的智能硬件要充分的“软硬结合”。有好的硬件支持，软件服务方面拖后腿也是不行的。和现在移动互联网一样，智能硬件联网之后也要考虑的是云服务和数据化。

现在很多投资人看重的不是智能硬件本身，更多是看重智能硬件所带来的数据，因为有了数据，你的商业模式可以变幻出各种可能。所以，在产品开发初就要将这两方面问题充分考虑进去。