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。

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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。

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他们如此费尽心思的主要目的便是获得投资人关注，但却陷入了骗取投资人钱财的漩涡。比如汽车之家创始人李想在2015年4月注册的车和家，初期注册资金仅为10万元人民币，而就在刚刚过去的5月，李想在微博宣布，车和家完成7.8亿元人民币A轮融资，估值29.8亿元人民币。之前乐视汽车在会上把汽车开上台来也被指是为吸引投资人的视线。如今互联网造车应验了互联网经济就是想象力经济的说法。加入到互联网造车大军的互联网公司都希望榜上互联网造车的概念，为自己寻求新的资本故事。

雪上加霜，智能汽车被曝出严重问题

除了被质疑是“PPT造车”，智能汽车本身的问题更是给智能汽车厂商当头一棒，比如谷歌汽车迟迟不能上路的重要原因就是上路测试遭遇多次事故，根据谷歌2016年1月向加州政府提交的最新无人自驾车测试报告，341次的安全事件中，共有272个次属于技术性故障，包含电线断裂和GPS不准确等等。同样的事特斯拉也未能幸免，4月19日，美国《消费者报告》率先报道了Model X出现的一系列故障，其中之一就是鹰翼式车门的问题。这一事件也让互联网车企的制造能力备受质疑。

问题背后，是互联网造车自身的不足

这所有问题的出现都在暴露同一个事实：互联网造车仍有诸多不足，尽管从逻辑上来说，如果特斯拉、谷歌和苹果能造车，那么国内的互联网公司也有可能成功。但事实上，海外互联网公司、科技公司背后拥有强大的技术优势以及美国高效、高端的制造业实力，大多数中国的互联网公司在这方面望尘莫及，而且汽车行业的核心技术没有实现共享，即便有钱也买不到，再加上车联网的研发涉及比如联网、云计算和交互等上万个信息零件，绝非造手机、电视那样简单。对于技术积累几乎为零的互联网公司单靠招募几位传统汽车领域的高管是解决不了技术短板的。更何况造车是一个漫长的过程，有业内人士分析，汽车的基础研发周期为3～5年，汽车电子系统需要3年，软件部分和操作系统需要2～3年，也就是说一辆靠谱的概念车至少需要3年的研发周期。于是更多的互联网公司开始把注意力放在设计上，比如前文说到的LESEE，在外形上”天马行空”，而智车优行之前的奇点概念车，在外形上也十分炫酷，但却引发网友吐糟，其原因就是太过超前，并不完全符合大众审美。

更为关键的是互联网造车缺少核心科技，多是停留概念上，比如无人驾驶、智能车载系统、安全和搭载各种高科技产品等。正如吉利董事长李书福所言，互联网汽车不是简单地把手机功能集成到汽车上，更不是搞电子商务。

互联网造车，对传统车企有何影响？

就在各类智能汽车大行其道之时，传统车企的态度和应对方式也变得颇为敏感，那他们具体又是如何处理的呢？

一部分是自己开始研发智能汽车。据媒体报道，奔驰、奥迪和沃尔沃的智能汽车都已经亮相。其中宝马公司与Karma汽车公司达成重要合作伙伴关系，Karma将结合宝马技术资源推出一系列混合动力和纯电动豪华汽车。

另一部分则选择与互联网企业合作，比如上汽与阿里巴巴合作。除此之外，还有奇瑞汽车与博泰，以及前文提到的长安汽车与百度。

当然也有个别传统车企直接沦为了代工厂。这一方面是因为制造工厂和地盘结构等部分本身就是传统汽车厂商最大的核心竞争力。另一方面，中国每年有大量产能过剩，传统车企从事代工也能获得不错利润，江淮汽车就是一例。今年4月7日，江淮公告，证实与蔚来汽车签订战略合作框架协议，双方将全面推进新能源汽车、智能网联汽车产业链合作，预计整体合作规模约100亿元人民币。这也意味着在蔚来汽车第二款量产车“落地”之前，江淮是它唯一的汽车制造合作企业。

当智能汽车之潮滚滚而来时，传统车企无论主动还是被动，都得加快脚步，否则下一个掉队的就可能是自己。

未来，我们期待第四次“工业革命”

说了这么多，最后我们不妨来畅想下互联网造车的未来。

首先必须承认的是：未来的汽车将不再只是一个交通工具，而是一个智能互联的终端，但它首先还是交通工具，智能汽车依然是汽车，必须要像传统汽车一样可靠和安全，所以对于一款智能汽车的制造，研发、设计、制造、测试和量产等各个环节，一个都不能少，同时还需要大规模的资金消耗、大量的人员协作，以及各个环节上极强的技术研发能力。这对于互联网公司来说，单纯招募车企高管与技术人员仍旧解决不了技术的短板，尤其是汽车行业的核心专利仍旧集中在传统汽车企业手中的当下。这就使得无论是BAT还是乐视、蔚来汽车先从操作系统等软件方面入手，再与整车企业深度合作，同时拓展汽车行业上下游资源，丰富自己的技术积累和供应链，来实现汽车智能化、信息化。

其次即便越来越多的互联网汽车已经从PPT中走了出来，但造车仍然不是一件一蹴而就的事。除了成品外，安全测试还要面临很多的考验，因此理论上两三年造不出来，甚至三四年都不一定能投入生产，各互联网汽车厂商和消费者都应该沉得住气，耐心等待。

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引言

2011年，德国联邦教育局和研究部推出德国“工业4.0”，与美国倡导的“工业互联网”和我国提出的“中国制造2025”相似，核心是智能制造，,主要是为了提高德国制造工业的智能化水平和竞争力[1]。“工业4.0”是德国政府对整个工业发展过程重新划分而提出的一个新颖概念。提出这个概念的德国产业界和学术界人士认为，技术不断精进的情况下，工业发展历经机械化的“工业1.0”、电气化的“工业2.0”和自动化的“工业3.0”三个时代后必然会步入智能化的“工业4.0”阶段。智能化时代，核心技术特征是“虚拟—实体系统”。“虚拟—实体系统”是指工业发展会以原有的互联网和信息系统为基石，融入服务网和物联网的新血液，紧密衔接实体世界与虚拟的信息网络，形成新的智能整体[2-3]。在工业范畴中，“虚拟—实体系统”可演变为以智能代替人控的“智能工厂”。在“智能工厂”中，可进行交互控制的智能机器提供生产，保证生产信息可以实时监控和传输；大数据存储系统保障核心控制系统，串联起生产原料采购入库、产品制造检测、成品物流输送等整个完整的流水线，同时可收集各环节传来的信息，以人工智能对其分析判断，决定具体的生产方案，并自动完成加工制造。这样就形成了精准按需生产、高度个性化制造的模式，达到降低成本、提高附加值的目的。德国“工业4.0”的出现无疑会撼动传统加工制造的机械产业部分，并迫使其产生重大变革，所以从事该行业的相关人员必须紧跟产业改革的步伐，提高自身的专业素养，做到改革与发展一致前进。同时，机械行业相关的人员需要具备更高的专业素养，因此必须改革模具设计与制造专业的教学模式，从教育源头抓起，逐步提高人员的专业素养，最终变革产业模式。

1建立绿色智能化制造的新理念

“工业4.0”概念的核心为智能制造，希望工业生产全面使用智能系统指导生产过程，做到人机互动，甚至可以将3D技术融入工业生产中。因此，培养储备力量的教学环境必须主动适应这一工业变革，无论教师还是学生都需要打破传统粗放生产的旧观念，形成创新的智能制造新思想。作为未来生力军的学生，尤其是机械、电子等相关专业的学生，需要在高校学习中形成符合“工业4.0”要求的智能化生产新思想，这也要求高校相关专业的教师在教学过程中做出与智能化制造相关的引导。

2教学内容多样化和具体化

虽然德国“工业4.0”的技术涵盖的领域较为广泛，但核心基础均为机械。因此，要求未来的机械工程师不仅要在自己的机械专业做到高精尖，还需要对相关电子、信息等专业知识有足够的储备，而学校机械专业在其培养计划中都应意识到学科的交叉学习，并做出相应改动。全面改革的德国“工业4.0”是希望智能化的工厂和生产系统能够代替传统方式。因此，机械专业学生的课程计划应涵盖与此智能化相关的软件工程、计算机网络技术、传感器、通信系统等课程。因为课时无法兼顾的学校，也应尽量利用课外实践课、选修课等方式引导学生进行自学，并在完成教学任务的前提下，尽可能挤出时间为学生解答疑问，帮助学生弥补相关知识，从而拓展机械专业学生的眼界和知识面。

3引导学生向着知识多元化发展

“工业4.0”的实现要求其从业人员掌握了解自身专业和相关领域的知识。因此，作为未来生力军的学生，在储备知识的阶段需要涉猎多方面知识，多元化发展，做到本专业高精尖，相关专业全了解，以成长为全能人才。但是，现在的高校教育制度仍旧是学分制，造成了学生学习十分局限的现状。学生很少主动与其他专业学生交流，学习知识面狭窄。所以，专业教师在教学过程中应该适当为学生安排与其发展相关的系列专题讲座，定期举办跨专业学习交流会，激发学生相互交流的学习热情，提高学生自身知识素养，鼓励和引导学生成长为适应时展需要的复合型人才。

4基于学科竞赛提高学生创新意识

德国“工业4.0”的另一个重要内容创新，但目前国内大部分高校的模具设计与制造专业还是沿用传统的教学内容和教学体系。因此，积极参与专业学科竞赛不仅可以提高学生的学习热情，还可以激发学生的创新能力，提高学生的动手能力。

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现在提得最多的是工业4.0。实际上，工业是从蒸汽机，解决大批量的生产；随着数控机床和机器人的出现，进行了数控化，叫做数字化时代。所谓的智能化，更加跟传感技术、信息技术、人工智能技术，包括大数据技术密切相关。所以，智能化技术面临的挑战更多一点。

这里面牵涉到局部突破的问题，每个企业特点不一样，不是一定要实现智能化。其实，实现什么化不重要，最重要把产品质量提上去，效率提上去，然后怎么去赢得市场，在市场上站稳脚跟，才是更重要的。但是，有些企业和行业的变化周期非常快，必须要进行驱动。例如做导轨的企业，它的变化不快，因为导轨强调要花时间做好。一个导轨的价格将近好几百万元，但是它不需要搞那么多的智能化、数字化。可能需要的工匠精神反而更多一点。这里面确实有一些行业变化非常大，如果没有一个很好的数字化和信息化手段，就响应不了市场，而反映速度很慢就很容易失去市场。

有人说，智能制造的概念很大。我倒觉得这个概念不大，但是内涵很重要。这个过程无非是如何把人的知识积累起来，同时在这个过程中进行武装，通过进化自己的能力，最后实现高品质的制造。

所以，制造行业永恒的主题还是高品质，高效的制造是永恒的核心，不管叫什么名字，这个是永恒的。大家通过现在的信息化手段，能够使得这个装备的性能，有一个适应能力，同时使其工艺知识不断地积累。

制造业有一个很重要特点就是要长期积累，其中工艺知识的积累很重要，而不是说买了几个机器人就是智能化了。最近我们在做机器人的一个实验，最难做的是工艺的膜剖，这里需要一个长期积累。但是智能制造里面可能有几个核心的部分，一个就是数字制造，一个就是载体―机器人。但这里面贯穿整个过程的，还是一些人工智能的技术。

我认为智能制造很重要的特点就是产品的智能化。因为人们对产品的要求不断在提高，当你的产品增加一些智能以后，你的竞争力就大大提升，所以产品的创新非常重要。离开了产品创新，单独谈智能制造，这纯粹是炒概念。必须要为了这个产品进行全面创新，通过智能制造的创新过程，使它缩短，使创新更加方便才行。

然，产品创新的方面有很多，可以根据企业不同的情况，进行不同的产品创新。例如我给这个设备加几个传感器，可以把整个过程实现个性化定制等。你有这个功能，人家没有，你的产品可能就比较好卖。

机器人是智能制造的未来

从1959年第一台机器人诞生以来，机器人就在国民服务、制造业方面发挥了极其重要的作用。工业机器人出现的最大受益者是汽车行业，现在慢慢扩大到老人护理、安全、太空勘探等领域。机器人在各行各业发挥重要的作用，甚至不可替代。

但是，目前的机器人在各方面的感知能力还很差，只能在结构化的环境中工作。人机合作都是简单的工作，特种机器人很多的交互远远不能满足我们的要求。今天的机器人技术，其功能和实用性和人类的愿望还有很大的差距，所以需要我们几代人拼命工作，并且要其他学科的进步共同推动机器人的发展。

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结果就是，同一个生产线，过去只生产一种产品，而现在可以通过智能化生产出许多不同型号的产品，满足消费者的个性化需求。

2015年5月8日，国务院公布《中国制造2025》行动纲领，这是中国版的“工业4.0”规划。我们计划用十年时间步入制造强国行列，就像《中国制造2025》开始的第一句：“制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。”

那么，“中国制造2025”战略的基本思路是什么呢？主要有两个方面。第一，我们计划在2020年着力形成15家左右制造业创新中心，力争到2025年形成40家左右制造业创新中心。各位注意，这个思路和美国奥巴马总统在2010年之后推行的重振制造业思路是一致的。第二，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。这和德国推出的工业4.0本质是一样的。

所以各位请注意，我们这个“中国制造2025”的制造强国理念，主要是学习美国和德国。2014年10月，总理访问德国期间，签订了一个“工业4.0”的战略合作框架。这是什么目的？我相信就是为目前已经处于困境的中国制造业寻找一个新的方向。

1、德国的工业4.0

在2013年4月的汉诺威工业博览会上，德国首次提出工业4.0的概念，并将其作为国家战略由总理默克尔亲自推动。根据工业4.0提出的设想，德国将运用互联技术与高度集成化，使工厂的各个生产模块智能化，从而将工厂变为具备自律分散系统的智能工厂。

我以德国飞梭哈雷机车的生产工厂为例。在过去工业3.0以前的时代，生产一台哈雷机车需要21天，因为它的生产过程全部都是固定的、不可更改的。但到了工业4.0时代，客户在早上九点下单，购买一台个人定制化的摩托车，到下午三点就可以收到这辆完全按照其要求生产的摩托车。过去需要21天，现在只需6小时，怎么做到的呢？就是这五大模块统统激活了，可以按照客户的需求自动进行加工组合，在6小时之内完工，这就是智能化的力量。

你会发现，在工业4.0的时代，生产商不需要做广告，因为这个产品本身就是为客户量身定制的。生产商也不需要仓储、批发、零售，因为产品一生产出来就直接送到客户手上，这是非常有意思的。所以工业4.0打破了我们过去制造行业的传统观念，制造业6 1的产业链概念也不复存在，而是真正实现了全产业链整合。

并且，工业4.0的智能化生产在大幅提高效率的同时，成本下降了大约40%，这是一个非常不得了的进步。请各位想一想，目前主要发达国家的制造业，如德国、日本、法国、瑞士、英国，它们的成本只比中国高10%～20%，如果它们全面实现了工业4.0，成本将比中国低得多，到时候我们哪还有竞争机会？因此可以说，中国推动工业4.0是势在必行。

2、美国的工业互联网

既然讲到德国，就不能不讲到美国，美国也推动工业4.0了吗？不，美国提出了一个新的概念叫工业互联网，比工业4.0更伟大。美国五家行业龙头企业，包括通用电器、英特尔、思科、AT&T、IBM等，联手组建了工业互联网联盟（IIC），将这一概念大力推广开来。

工业互联网是个伟大的工程，涵盖五大行业，除了德国人讲的制造之外，还有电力、能源、交通、医疗等四大行业，共有九个平台。而德国工业4.0，只是美国工业互联网九大平台里面的一个平台，其他平台都是德国所没有的。通用电器在2012年11月26号发表的工业互联网研究报告中指出，美国推动的工业互联网可以在未来增加10万亿到15万亿美元的产值，而这等于是再建一个新的美国。

上海交通大学谷来丰教授指出，目前中国举国上下正在搞轰轰烈烈的“互联网”，而美国则通过工业互联网计划悄悄进入了“新硬件时代”。如今天的多轴无人飞行器、无人驾驶汽车、3D打印机、可穿戴设备、机器人厨师等等，都是之前无法想象的东西。谷歌、亚马逊、Facebook等一大批传统互联网公司，如今都在布局围绕硬件的产业。如谷歌开始进军无人驾驶汽车、智能机器人；亚马逊正在完善多轴无人飞行器来送快递；苹果公司推出智能手表；等等。随着这些技术的普及，制造业将迎来颠覆性的革命，未来的生产组织形态、用工模式将产生重大变革。

其实早在2011年，美国奥巴马总统就提出了制造业网络创新计划，准备在全美各地设立45个创新研发中心，其中15个是制造业的研发中心。目前已经建设完成了4个，是政府跟民间力量共同推动的，包括3D打印、可弯曲的芯片、传感器等等。政府的强力介入，使得美国制造业如虎添翼。因此，必须将发展制造业当成一个国家战略来推动，我们才有可能搭上工业4.0甚至工业互联网的顺风车。

3、中国发展工业4.0的瓶颈

篇9

2.智能制造装备的优点

自20世纪70年代以来，以计算机、信息技术为基础的高新技术得到迅猛发展。这给传统的制造业带来了新的发展机遇。计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合，形成了先进制造技术。2012年，劳动力成本提升、产业升级以及政策扶持等使得先进制造装备技术具有较强的发展潜力。自计算机技术问世以来，装备制造大体沿着两条线路发展:传统制造技术的发展和借助计算机与自动化科学的先进制造技术的发展。自20世纪80年代以来，传统制造技术虽然得到了不同程度的发展，但仍存在着很多问题。先进的计算机技术和制造技术对产品、工艺和系统等设计师和管理人员提出了新的挑战，传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中存在的问题。要解决这些问题，需要采用现代的工具和方法。通过集成传统制造技术、计算机技术与科学及人工智能(artificialintelligent，AI)等发展起来的一种新型智能制造技术(intelligentmanufacturingtechnology，IMT)和智能制造系统(intelligentmanufacturingsystem，IMS)，则有可能使企业走出困境，度过危机。传统的制造技术与人工智能、自动化等技术相结合，形成了智能化的先进制造技术(advancedmanufacturingtechnology，AMT)。先进制造技术是在市场需求及科学技术带动下逐步发展形成的。在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模已向多品种、变批量、柔性化的方向发展;在信息科学技术发展的推动下，制造业的资源配置已向信息(知识)密集型的方向发展。发展先进制造技术的目的，不仅是要高效制造出满足用户需求的优质产品，而且还要清洁、灵活地进行生产，以提高产品对动态多变的市场的适应能力和竞争能力。作为近两年国家新确定的高端装备制造业的重点发展方向之一，智能装备制造始终与生产制造息息相关，几乎可以在每一个生产环节中加以运用和体现。智能装备制造提高了生产效率，降低了成本。

21世纪，先进制造技术的优点主要体现在以下几个方面。

①精密化:速度、精度和效率是装备制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动、静态特性等有效措施，大大提高了机械装备的速度、精度、效率。

②自动化:先进制造技术的发展是和自动化技术的发展紧密联系在一起的。自动化技术，特别是智能控制技术，大多首先应用于先进制造技术的发展领域。

③信息化:信息技术，特别是计算机技术，大大改变了制造的面貌，它是先进制造技术发展与制造科学形成的主要条件。但信息技术的发展离不开制造技术的发展，制造业依然是发展信息产业乃至整个知识经济的基础工业。当然，制造技术的发展也离不开信息技术的发展。

④柔性化:柔性化包含数控系统本身的柔性和群控系统的柔性两方面。数控系统本身的柔性是指数控系统采用模块化设计，功能覆盖面广;系统可裁剪性强，便于满足不同用户的需求。群控系统的柔性是指同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。

⑤图形化:用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因此开发用户界面的工作量极大。当前，Internet、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用。人们可以通过窗口和菜单进行操作，实现蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能。

⑥智能化:早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是调度任务，以确保任务在规定期限内完成;而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。在科学技术不断发展的今天，人工智能正朝着具有实时响应、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为、更加复杂的应用发展，人工智能和实时系统相互结合，由此产生了实时智能控制这一新的领域。

⑦可视化:科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字表达，而是可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域。这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

⑧多媒体化:多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在先进制造技术领域，应用多媒体技术可以实现信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

⑨集成化:采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程序集成电路FPGA、专用集成电路ASIC芯片等，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度;应用LED平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、质量轻、体积小、功耗低、携带方便等优点，可实现超大尺寸显示。应用先进封装和互联技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度等方式，降低产品价格、改进产品性能、减小组件尺寸，并提高系统的可靠性。

⑩网络化:制造装备联网可进行远程控制和无人化操作。通过制造装备联网，可在任何一台制造装备上对其他装备进行编程、设定、操作、运行。不同装备的画面可同时显示在每一台装备的屏幕上。智能化是人类利用技术改造自然的极致，而绿色化是人类与自然和谐相处的见证。在绿色化、智能化装备的生产过程中，能量的消耗更低、材料更少、质量更轻，使用时所需的驱动能量更小、效率更高。

3.智能装备制造的发展重点

当前，制造业正着朝全球化、信息化、专业化、绿色化、服务化的方向发展;而制造技术则向高精度、自动智能、绿色低碳、高附加值、增值服务、物流联动等方向发展。在智能装备制造的发展趋势中，制造业的发展重点将主要围绕“绿色化”与“智能化”展开。作为我国高端装备制造领域重点发展的五大行业之一，智能装备制造产业是目前唯一未被国内资本市场充分挖掘的“金矿”，智能装备将成为推进我国装备制造业迈向“高精尖”的最主要力量。

3．1“绿色化与智能化”

引领世界发展的潮流绿色化与智能化，一直是近年来国际工业领域的主要潮流。这两大主题，无一不是对当前实际工业需求的高度概括和响应。国际许多知名企业，如西门子、ABB、菲尼克斯电气、日本三菱集团等，都在各自企业的发展过程中，强调“绿色化与智能化”，而“智能化”则是许多外国企业产品与技术的发展方向。2012年，汉诺威工业博览会就是以“绿色、智能”为主题，中国是本届工博会伙伴国。中国展团推出了主题为“绿色、智能”的1500m2中心展区，主要展示新能源、新能源汽车和智能制造的最新产品和技术。2012年11月5日，第14届中国国际工业博览会在上海开幕。该展览会以“创新转型与战略性新兴产业”为主题，来自全球1600余家中外企业集中展示高端制造、绿色制造的各类新品。

3．2绿色化

目前，绿色经济受到国际社会的广泛关注。以里约全球峰会20周年为契机，2012年，里约召开的联合国可持续发展大会(UNCSD)的主题之一就是“可持续发展和消除贫困背景下的绿色经济”。联合国环境规划署(UNEP)从2008年开始实施绿色经济倡议，2011年2月发表了绿色经济报告书(UNEP2011)。经济合作与发展组织(OECD)从2008年开始制定绿色增长战略，并将绿色增长作为其成立50周年的纪念主题。随着世界经济的发展，一场绿色变革浪潮正在席卷全球。纵观世界绿色文明的发展趋势，21世纪必将成为“绿色世纪”。绿色制造是一种综合考虑环境问题和资源效率的现代制造模式，其目标是使产品在设计、制造、包装、运输、使用、报废处理的整个产品生命周期对环境影响最小、资源利用率最高。随着人类社会的进步和发展，绿色化是提高可持续发展水平的关键。中国政府高度重视发展绿色产业和绿色经济，把可持续发展作为国家战略，把建设资源节约型、环境友好型社会作为重点任务。为了适应装备制造业领域对“绿色化”的迫切需求，必须确立管理、设计、材料、工艺、生产、物流、报废、回收、循环使用等全生命周期理念。绿色制造是通过改进传统的制造技术、设计理念和生产方式，实现资源能源的高效清洁利用和环境影响的最小化。制造过程的绿色化是指从环境保护角度出发，在制造的各个阶段都要充分考虑环境保护，做到可持续发展，实现人类社会和自然界的统一与和谐。这里的环境不仅指自然环境，还包括社会环境和生产环境。

3．3智能化

3．3．1智能化的概念

通常人们所指的“智能”，是指人的思维能力，从其外延来看，“智能”就是发现规律、运用规律的能力和分析问题、解决问题的能力。通常“智能”包括四个方面的能力，即感知能力、记忆与思维能力、学习能力和自适应能力。而对于智能化，目前尚无明确的、公认的、科学的定义，但通常认为其应当包括两方面的含义:一是采用“人工智能”的理论、方法和技术来处理各种问题;二是具有“拟人智能”的特性，具备自适应、自学习、自校正、自协调、自组织、自诊断和自修复等功能。“拟人智能”特性可以作为衡量是否为智能化装置、设备、系统的基本标准。

3．3．2智能化的需求

世界技术进步与经济发展表明，发展智能制造是提升制造业效能、促进经济发展的大趋势。因此，装备制造业对于智能化的需求十分迫切。产业转型升级智能制造或将成为新的突破口。智能化是自动化的高级阶段，是柔性化和集成化的延伸和发展。专家指出:今后，传统的制造业仍将朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”方向发展。新型的先进制造技术将朝着小型化(微型化)、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化方向发展;在服务上，将朝着专业化、简捷化、无维护化以及组装生产自动化、无尘(或超净)化等方向发展。在这些“化”中，占主导地位、起关键作用的是智能化和网络化。智能控制是当今多学科交叉的前沿领域之一，其研究重心是解决传统控制理论与方法所难以解决的不确定性问题。智能控制是自动控制的最新发展阶段，它的本质是在宏观结构和行为能力上对机器人控制器进行模拟。

3．3．3智能制造

在高端制造业发展过程中，智能化是其中一个方向。现在倡导的高端制造业是全方位的发展，智能化只是技术上的要求。随着原材料价格和人工成本的持续上涨，更多企业寄望于通过制造业与高新技术“联姻”，孕育出新的产业扩张模式。业内人士表示，我国智能制造产业应通过融合集成先进制造、信息和智能等技术，实现制造业的绿色化、自动化和智能化。智能制造这个概念是面向产品全生命周期的，用来实现泛在感知条件下的信息化制造。智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化。它是信息技术、智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。分析人士普遍认为，制造企业引入机器人折射出三层信息:企业成本再造加速、制造业产业转型时代到来、议价能力提高。这些趋势表明，“注入人类知识”的智能制造正不断地从根本上改变着传统生产方式。我国高端智能装备尚处于初级阶段，汽车行业万人工业机器人保有量仍不及发达国家的1/10。虽然2011年，中国汽车工业的增速大幅下降，但是1800万辆的庞大市场规模仍然预示着以自动化装备代替高涨的人工成本所带来的巨大市场空间。“十二五”高端装备制造发展将选择五大方向重点突破，它们分别是航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备和智能制造装备。在智能制造装备方面，将重点发展智能仪器仪表与控制系统、关键基础零部件、高档数控机床与基础制造装备、重大智能制造成套装备等四大类产品。

4.智能制造技术走向

2010年10月，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》明确提出要加大培育和发展高端装备制造产业等七大战略性新兴产业，并将智能制造装备列为高端装备制造产业的重点方向之一。太原科技大学机电工程学院院长孟文俊表示，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》的出台给整个制造业的转型升级带来了前所未有的机遇，这将会进一步加快我国智能制造装备产业的发展。相关专家认为，近20年来，我国微电子、通信、计算机、人工智能控制和图像处理等多学科飞速发展，这为智能制造的发展奠定了坚实的基础。未来10年，我国智能制造装备(包括仪器仪表行业)产业，应牢牢抓住发展的战略机遇期，本着“创新优先、重点突破、技术融合、夯实基础、多元投入”的原则，面向传统产业改造提升和战略性新兴产业发展的需求，针对制造过程中的感知、分析、决策、控制和执行等环节，融合集成先进制造、信息和智能等技术，实现制造业的自动化、智能化、精益化和绿色化。

5.加快绿色化、智能化步伐的原因

加快绿色化、智能化步伐的原因分析如下。第一，我国有限的资源和严重的环境污染决定了必须走装备工业绿色制造的发展道路。装备工业可持续发展的概念可归纳为研发极少产生废料和污染物的工艺或技术系统，在环境资源不减少的前提下，加强环境系统的生产和更新能力，实现经济的持续发展，提高人们的生活质量。目前，我国正大力提倡科学发展观和绿色GDP概念，推进可持续发展战略。加快发展装备制造业，尤其是开展绿色先进制造技术的开发和应用，对环境保护和资源的合理利用提出了更高的要求。第二，提高我国装备制造业国际竞争力的需要。我国加入WTO后，国内企业的环保、技术、法制、经济理念需要及时更新。WTO体制及其规则允许各成员采取保护人体健康、动植物健康、环境和自然资源等措施，提倡消耗适度、无污染、有利于环保的产品和服务。第三，先进工业国家的智能化水平正在加速提升，这给我国装备制造业带来更大挑战。现在世界先进国家正在展开对工业智能化制高点的争夺，特别是日本，对于工业机器人和家庭机器人的研究已经开展了十多年，而且开发得非常成功。“十二五”期间，国家将在制造领域成立绿色化、智能化制造联盟，积极推进业界的发展，加快中国装备制造业的绿色化、智能化步伐。第四，先进制造技术以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高产品对动态多变市场的适应能力和竞争力为目标。它不局限于制造工艺，而是覆盖了市场分析、产品设计、加工和装配、销售、维修、服务以及回收再生的全过程。技术、人员、管理和信息的四维集成不仅涉及到物质流和能量流，而且还涉及到信息流和知识流，即四维集成和四流交汇是先进制造技术的重要特点。第五，积极承担国家科技项目，加强与国内外大型装备制造商之间的合作。如与石油、化工公司开展从石油炼制到合成加工的各个方面的横向合作研究;开发系列化绿色机械工艺用油，包括绿色极压切削油、高速合成型电火花加工油、环保型多功能合成切削液、环保长效防锈油等产品。在“十二五”期间，国家装备制造业将投入大量精力开发工业机器人和智能控制系统。作为装备制造业企业，应当抓住这种发展机遇，在“产学研”的合作项目中，吸取丰富的营养。

6.结束语

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快速变化的市场要求现在的企业必须具有较强的应变能力和市场快速速度，应具备根据市场需求及时调整产品种类的能力。市场的变化就是商机的变化，我想每个企业都会深刻的意识到这一点，所以目前柔性自动化的发展趋势为敏捷制造。其主线就是高度柔性化的生产。MFS相关应用研究实践表明，MFS 这种多品种中批量生产模式在提高生产率、保证交货期、产品质量、提高信息系统可靠性以及加强企业应变能力等方面均有较大的经济效益。伴随着实践的逐步深入，过去的"无人化全自动化"概念已经被逐渐更新，人在自动化系统中作用重新得到了重视，机械自动化开始逐步向多样化和小型化方向转移，由于人的作用在自动化系统中不断加强，因此对于人的素质和技能的要求自然也会不断的提高，企业做好技术改进的同时更要培养自身员工在机械自动化方面的知识。

智能制造的相关应用

随着社会的发展，任何事情都是在不断发展和进步的，所以目前的制造技术也不仅仅再是简单的商品设计制造，而是已经从商品概念体系逐步过渡到最终产品的集成活动以及系统的过程，制造技术可以看做一个功能体系和信息处理体系的结合。是制造技术、人工智能、自动化技术相互渗透的过程，是多专业相互交织而形成的一门综合技术，即智能制造技术。在智能制造系统当中，也就具有了部分专家的智能功能，可以自动监视自身的运动状态，并随时发现错误或者对可能发生的错误进行预测，同时对错误进行改正或者进行有效的预防。这种系统还有着应付外界突发事件的功能，可以自动调整自身参数以更好地适应外部环境，使自身始终保持最佳的运行状态。与常规制造系统不同，我们所说的智能制造系统还具有很强的自适应能力和自学习以及自组织能力。拥有制造目标的制造系统作为一个有序组织，不仅既重组织同时也需要信息。为此智能制造系统同能量和信息以及环境物质不断进行交换的，它依赖于强制磨损和耗散的一种开放式组织系统，也是远离平衡态的一种耗散结构。当前，智能技术的研究已经得到了全球范围内的共同关注，已经成功开发了智能式CAPP、智能式CAD、智能式制造单元控制系统以及智能式故障诊断和维护系统和智能机器人等。智能制造系统所涉及的范围已经从最初的一个企业内部的市场分析、生产计划、产品设计、材料处理、制造加工过程控制、信息管理和设备维护等技术环节的自动化，逐步发展到的面向全球范围的整个制造环境的集成化以及自组织能力。所以说智能制造系统对于很多方面都将有着很大的远景，那么掌握和应用它就是必要的。

集成化的相关应用

篇11

位于德国安贝格的西门子电子制造厂被认为是最接近“工业4.0”概念的工厂，实现了75%的生产作业自动化，产品可追溯性高达100%。安贝格工厂将微型化处理器、存储装置、传感器和发送器等装置嵌入几乎所有机器、半成品和材料，以及用于组织数据流的职能工具和新型软件中，使产品和机器之间能够相互通信并交换命令，采集和分析与设计、开发、生产有关的所有数据，形成自组织、超柔性、可自律的智能生产系统。

“工业互联网”的概念最早由通用电气于2012年提出，随后AT&T、思科、通用电气、IBM和英特尔等美国五家行业龙头企业联手组建了工业互联网联盟（IIC），以期打破技术壁垒，促进物理世界和数字世界的融合。相比德国“工业4.0”的“硬”，美国工业互联网更加注重软件、网络、大数据等“软”对于工业生产与服务领域的颠覆。“工业互联网”是美国重塑其制造业全球竞争优势的重大战略部署，依托GE、苹果等制造业巨头和Google、IBM等IT明星，借助互联网带动制造业的重构。

通用电气通过设备与IT的深度融合，逐渐由设备制造商向智能设备、智能分析、智能决策三位一体的智能服务商转型。在航空领域，通用电气通过在飞机发动机上安装各种传感器，实时采集发动机的运转情况、温度和耗油量等许多数据，利用智能软件系统分析后，可以精确监控发动机运行状况，提前预测故障等，实现航空发动机的在线维护；在风力发电领域，通用电气通过安装在风机上的传感器，不仅能预测风场的风况，而且能对风机关键部件的疲劳载荷进行分析，可使风机发电量提高5%，相当于每个风机的利润增加20%。

篇12

    2.机械自动化技术在机械制造业中的应用

    2.1柔性的自动化

    竞争日益激烈的市场要求各大制造企业的应变能力要强,必须要能根据市场的需求进行及时调整自身产品的种类。市场所产生的每一个变化都有可能是一种新的商机,因此笔者认为现阶段的柔性自动化,敏捷制造是其今后的发展趋势。其的主线就是生产高度柔性化产品。MFS的应用研究结果显示,MFS是一种中批量的多品种的生产模式,其在提高企业生产率、确保交货期、提高信息完整可靠以及产品质量等方面均有较好的经济效益[2]。随着实践的不断深入,以往无人化的全自动化的概念逐渐被更新,在自动化的系统之中,人的作用受到越来越多的关注,机械自动化日益向小型化以及多样化的方向转移,因人的作用日益增强,所以对人的素质以及技能方面的要求也在不断提高,企业在发展机械自动化技术的过程中,同时要重视培养员工的机械自动化知识。

    2.2集成化

    计算机的集成制造是由若干个紧密联系的分系统来组成,可分为制造自动化的分系统:包括加工中心、计算机数控、自动装配等;工程技术信息的分系统:计算机的辅助设计、计算机工艺的辅助设计、数控程序的编制等;质量信息的分系统:包括计算机辅助质控、三坐标的测量机等;管理信息的分系统:包括物料、经营、财务、人事管理等方面的管理。

    2.3有关智能制造的应用

    伴随着现代科技的飞速发展,商品制造技术不再是简单的对商品进行设计以及制造,它已经从最原始的商品概念设计发展为一系列商品的集成活动,所以在另一个层面上来说制造技术是一个把信息处理与功能体系结合起来的多功能技术,也可以称为智能制造技术,这个是一种融合了自动化技术、人工智能、制造技术的先进技术,他不仅具备了某一部分专家的智能功能,还能对自身的运作状态进行监视,能够及时地对故障进行预测并且在出现故障后马上做出应对措施[3]。相较于传统的制造系统,智能制造技术最先进的一点则是它有着自主组织、适应、学习能力,是以往每一种制造技术所不能具备的。目前,已经取得一定成果的智能技术有:智能机器人、智能式故障诊断以及维护系统、制造单元控制系统、智能式CAD以及智能式CAPP,这些研究在全球范围内都引起了一定的反响。智能制造系统的运用从最原始的市场分析、产品设计制造以及加工过程控制、产品生产计划及其材料处理、企业信息管理、设备维护等技术自动化方面,延伸到其自主组织能力与制造环境的集成化层面。总而言之,智能制造系统能给制造技术带来质的飞跃,并且其前景广阔,因此,在制造过程中有必要将其融入自身机械制造环境中。

    2.4虚拟化的应用