智能制造定义范文

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智能建筑是指运用系统工程的观点:将建筑物的结构(建筑环境结构)、系统(智能化系统)、服务(住用、用户需求服务)和管理(物业运行管理)四个基本要素进行优化组合,以最优的设计,提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能建筑物能够帮助建筑物的主人,财产的管理者和拥有者等意识到,他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。

其中结构和系统方面的优化是指将4C技术(即Computer计算机技术、Control自动控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术)和集成技术(Integration)综合应用于建筑物之中,在建筑物内建立一个计算机综合网络,使建筑物智能化。

2建设智能建筑的目标

智能建筑要满足两个基本要求。

(1) 对使用者来说,智能建筑应能提供安全、舒适、快捷的优质服务,有一个有利于提高工作效率、激发人的创造性的环境。

(2) 对管理者来说,智能建筑应当建立一套先进科学的综合管理机制,不仅要求硬件设施先进,软件方面和管理人员(使用人员)素质也要相应配套,以达到节省能耗和降低人工成本的效果。

3智能建筑的系统构成

智能建筑是楼宇自动化系统(BAS:Building Management Automation System)、通信自动化系统(CAS:Communication Automation System)和办公自动化系统(OAS:Office Automation System)三者通过结构化综合布线系统(SCS:Structured Cabling System)和计算机网络技术的有机集成,其中建筑环境是智能建筑的支持平台。

3.1楼宇自动化系统

BAS的功能是调节、控制建筑内的各种设施,包括变配电、照明、通风、空调、电梯、给排水、消防、安保、能源管理等,检测、显示其运行参数,监视、控制其运行状态,根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备,使其始终运行于最佳状态;自动监测并处理诸如停电、火灾、地震等意外事件;自动实现对电力、供热、供水等能源的使用、调节与管理,从而保障工作或居住环境既安全可靠,又节约能源,而且舒适宜人。

BAS按建筑设备和设施的功能划分为十个子系统。

(1) 变配电控制子系统(包括高压配电、变电、低压配电、应急发电等),主要功能有监视变电设备各高低压主开关动作状况及故障报警;自动检测供配电设备运行状态及参数;监理各机房供电状态;控制各机房设备供电;自动控制停电复电;控制应急电源供电顺序等。

(2) 照明控制子系统(包括工作照明、事故照明、舞台艺术照明、障碍灯等特殊照明),主要功能有控制各楼层门厅及楼梯照明定时开关;控制室外泛光灯定时开关;控制停车场照明定时开关;控制舞台艺术灯光开关及调光设备;显示航空障碍灯点灯状态及故障警报;控制事故应急照明;监测照明设备的运行状态等。

(3) 通风空调控制子系统(包括空调及冷热源、通风环境监测与控制等),主要功能有监测空调机组状态;测量空调机组运行参数;控制空调机组的最佳开/停时间;控制空调机组预定程序;监测新风机组状态;控制新风机组的最佳开/停时间;控制新风机组预定程序;监测和控制排风机组;控制能源系统工作的最佳状态等。

(4) 交通运输控制子系统(包括客用电梯、货用电梯、电动扶梯等),主要功能有监测电梯运行状态;处理停电及紧急情况;语音报名服务系统等。

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软件定义重塑信息产业

软件定义重塑IT基础架构，主导信息产业发展。软件定义网络（SDN）、软件定义存储、软件定义数据中心从概念进入深化发展，包括网络、存储和数据中心三大主业内容的IT基础架构被软件重新定义。软硬件间的角色定位发生逆转，软件不再是硬件的附属品，而是决定硬件品质、功能、灵活性、可用性的首要因素。随着软件定义在降低系统复杂性、降低成本、增强IT系统的可伸缩性和适应性等优势凸显，软件将成为硬件的主导和整个信息产业的核心。

软件与IT其他I域加速融合，驱动信息产业变革。数据量的爆发式增长及数据价值挖掘需求的不断增长推动软件与物联网、人工智能等新一代信息技术加速跨界融合和创新发展，软件定义硬件、软件定义系统、软件定义信息安全等思想、概念和产品不断涌现，电脑、手机、电子书、家居产品等传统电子产品也加入被定义的行列，催生智能机器人、电子书、车联网、可穿戴设备、智能家居等新产品、服务和模式创新。各类产品和服务被软件定义后，物理功能越来越简单，应用功能日益丰富，而且功能可以不断拓展和升级。

软件定义改造传统产业

软件作为信息产业的核心，正重新定义制造、电信、能源、电力等传统产业，成为传统产业转型升级的重要引擎。在与传统产业加速跨界融合的过程中，软件技术与制造、电信、能源等领域的专业技术深入融合，促进其业务流程、业务系统的重塑和生产模式、组织形式的变革，驱动传统行业向数字化、网络化、智能化转型升级。

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“互联网+制造”就是工业4.0。“工业4.0”是德国推出的概念，美国叫“工业互联网”，我国叫“中国制造2025”，这三者本质内容是一致的，都指向一个核心，就是智能制造。

2015年中国有几个概念非常火，第一是大众创业、万众创新，第二就是工业4.0，第三个就是“互联网+”。

“互联网+”是巨大无比的概念，“互联网+”里面有“互联网+金融”叫做互联网金融、“互联网+零售”、“互联网电子商务”，而“互联网+制造”就是工业4.0。它将推动中国制造向中国创造转型，所以很多人说，工业4.0是整个中国时代性的革命。

2.工业4.0有哪些特点？

互联：互联工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。

数据：工业4.0连接和产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。

集成：工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间，能够形成一个互联，从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。

创新：工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新，将会层出不穷，从技术创新到产品创新，到模式创新，再到液态创新，最后到组织创新。

转型：对于中国的传统制造业而言，转型实际上是从传统的工厂，从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂，整个生产形态上，从大规模生产，转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。这是工业4.0一个非常重要的特征。

3、工业4.0有哪些技术支柱？

工业4.0九大技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。这九大支柱中会产生无数的商机和上市公司。

4、哪类公司最有前景？

结合中国工业现状来看，未来十年，中国工业4.0领域将有充足发展的三类公司有：

第一类是智能工厂，分为两种，第一种是传统的工厂转型成智能工厂，第二种是一出生就是智能工厂；

第二类是解决方案公司，为制造业公司提供智能工厂顶层设计、转型路径图、软硬件一体化实施的工业4.0解决方案公司。

第三类是技术供应商，包括工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、

除这三类以外，虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等技术供应商也会面临巨大的发展前景。

【解决方案】包括软件硬件。软件有工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等；硬件是工业机器人(包括高端零部件)、传感器、RFID、3D打印、机器视觉、智能物流(AGV)、PLC、数据采集器、工业交换机等。

这是一次巨大的产业革命，错过了工业4.0也就错过了这个时代！！

5、谁最终赢得第四次工业革命主导权？

第四次工业革命以2013年德国汉诺威为标志，宣布这一轮工作革命以智能制造为核心。

德国政府所定义的德国工业4.0，由一个信息，一个网络，四大主题、三项集成、八项计划组成的框架机构。德国政府提出工业4.0整体框架有很多地方和中国的实际国情不同，操作上面还有一定的距离。

第四次工业革命延续时间大概为30到40年，所以说工业4.0、移动互联网对中国工业的颠覆、再造和融合，才刚刚开始。

第四次工业革命的本质是主导这个世界未来的工业标准之争，是由德国和美国按照自己的逻辑路径、表述方法来进行推进。

美国提出了工业互联网标准，希望关注设备互联、数据分析、以及数据基础上对业务的洞察，他们对传统工业互联网互联互通，其关注点在大数据和云计算。

德国提出工业4.0，拥有强大的机械制造技术，嵌入式以及控制设备的先进设备和能力，德国很关注生产过程智能化和虚拟化的深刻改变。

可以看到，美国工业互联网和德国工业4.0，实施路径和逻辑相反，但是目标一致。美国是以GE公司、IBM这些公司为支持，侧重于从软件出发打通硬件；德国是以西门子、库卡、SAP这些公司为主导，希望可以从硬件打通到软件。

无论从软到硬，还是从硬到软，两者的目标是一致的，就是实现智能制造，实现移动互联网和工业的融合。

6、中国为什么选择德国标准？

第一，中国政府认为，德国路径比美国路径更容易实现；第二，美国的工业空心化严重。IT公司出现工业4.0挑战大，缺少基础设施的落地，德国工业技术雄厚，是生产制造基地，生产设备供应商加IT业务解决方案提供商。在第四次工业革命的战略选择上，中国政府的策略是，紧盯新一轮产业发展的潮流，选择工业4.0，推出中国版的中国制造2025，寻找机会弯道超车，后发先制。

工业4.0是一个全新的时代，一期刚刚开始，预计要30到50年的时间发展引进，按照国家工信部部长所说：德国是从工业3.0串联到工业4.0，中国是2.0、3.0一起并联到4.0。

工信部和中国工程院把中国版的工业4.0的核心目标定义为智能制造，这个词表述非常准确。由智能制造再延伸到具体的工厂而言，就是智能工厂。智能制造、智能工厂是工业4.0的两大目标。

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一、人工智能技术要在促进学生学习理解上体现价值。

技术是有成本的。如果技术应用只是提高了训练的效益，其价值便只在低层次认知能力，这些成本是否值当？人工智能技术之应用须在促进学生高层次认知能力的发展上发挥作用，帮助学生从解答习题为主走向解决问题为主。我们应该依托人工智能技术在情境创设与人机互动等方面的优势，促使学生基于理解的学习，促使学生面向应用的学习。

二、人工智能技术要在促进学生个别化学习中发挥作用。

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2013年4月，德国政府在汉诺威工业技术博览会上正式推出 “工业4.0”高科技战略计划。该项目由德国联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。德国学术界和产业界将机械制造设备定义为工业1.0，电气化定义为工业2.0，生产工艺自动化定义为工业3.0，将物联网和制造业服务化带来的智能制造定义为工业4.0。

 

德国“工业4.0”战略旨在通过充分利用信息通讯技术和信息物理系统(CPS)相结合的手段，推动制造业向智能化转型。包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，建立高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。“工业4.0”主要分为三大主题，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，使需求方能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

 

二、工业4.0在医疗行业智能化中推演

 

医疗行业正在通过云计算、物联网、大数据、移动设备、互联网技术等相结合的手段，向信息化迈进。对照“工业4.0”，推演医疗信息化与工业化的融合与创新，可以设计出两大医疗智能化主题，分别为：“智能医院”和“智能医疗”。

 

2.1 智能医院

 

智能医院是在数字化医院的基础上，利用物联网技术和设备监控技术加强信息管理和服务;通过大数据与分析平台，将云计算中由大型医疗设备产生的数据转化为实时信息，并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体，构建一个高效安全、环境舒适的人性化医院。其基本特征主要包含有医疗设备使用过程管控可视化、系统监管全方位两个层面。

 

医疗设备使用过程管控可视化是指在医疗设备使用过程上，包括医用耗材管控及流程，均可直接实时展示于控制者眼前，此外，医疗设备的现况亦可实时掌握，减少因系统故障造成医疗偏差。医疗设备工作过程中的相关数据均可保留在数据库中，让管理者得以有完整信息进行后续规划，也可以依医疗设备的现况规划机器的维护;可根据信息的整合建立医疗设备的智能组合。

 

系统监管全方位是指通过物联网以传感器做连接，使医疗设备具有感知能力，系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能;这类医疗装备，可以说是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合，主要是透过系统平台累积知识的能力，来建立设备信息及反馈的数据库。

 

2.2 智能医疗

 

主要涉及整个医疗过程的物流管理、人机互动、3D打印等技术在医疗过程中的应用。

 

智能医疗是指由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在医疗过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在医疗过程中的脑力劳动。与传统的医疗相比，智能医疗具有学习能力和自维护能力、人机一体化、虚拟实现等特征。

 

近年来，由人工智能、医用机器人和数字化辅助医疗技术等相结合的智能医疗技术，正引领新一轮的医疗变革。智能医疗技术开始贯穿于检验、手术、护理和康复等医疗的各个环节。当今世界医疗行业智能化发展呈现两大趋势。

 

一是以3D打印为代表的“数字化”技术在医疗行业率先应用。尤其是康复医学领域个性定制化需求显着，而个性化、小批量和高精度恰是3D打印技术的优势所在。目前，3D打印在医疗生物行业的应用主要包括1、体外医疗器械如假肢、助听器、齿科手术模板，医疗模型等;2、永久植入物，如骨骼。对人体身体部位的复制是高度定制化的产品，通过3D打印，这些部件可以与身体完全契合，与身体融为一体。3、细胞3D打印，这是一种基于微滴沉积的技术。

 

能够为再生医学、组织工程、干细胞和癌症等生命科学和基础医学研究领域提供新的研究工具;为构建和修复组织器官提供新的临床医学技术，推动外科修复整形、再生医学和移植医学的发展;应用于药物筛选技术和药物控释技术，在药物开发领域具有广泛前景。

 

二是智能医疗技术创新及应用贯穿医疗行业全过程，使得医疗行业的诊断、治疗、管理、服务各个环节日趋智能化，主要体现在以下四个方面。

 

(1)建模与仿真：如用于跨部门复杂医疗流程诊断，医院医疗应急响应系统，生理系统的建模与仿真等，可以极大的提升医疗诊断的准确率。

 

(2)以医疗机器人为代表的智能医疗装备：如医疗机器人已经在脑神经外科、心脏修复、胆囊摘除手术、人工关节置换、整形外科、泌尿科手术等方面得到了广泛的应用。机器人在手术的准确性、可靠性和精准性上远远超过了外科医生。

 

(3)基于无线、嵌入式技术的智能资产管理解决方案：可整合医院资产信息，全面了解设备资产的成本消耗及使用情况，实现设备维护管理标准化和电子信息化升级，提供资产投资和使用分析的依据，帮助医院制定成本控管、设备采购计划，优化医院运营和资产管理。

 

(4)智能医疗服务业急速发展：通过各种可佩戴装置、嵌入式软件，互联网连接和在线服务的启用整合成新的“智能”医疗服务业模式，院内院外制之间的界限日益模糊，融合越来越深入。

 

三、改进之路

 

工业4.0在医疗领域的发展之路将会是一段革命性的进展。现有的医疗科技和经验必将进行改变和革新，而且对于医疗新领域和新市场的创新解决方案将层出不穷。为此，医疗行业需要在标准化与架构、复杂系统管理、医疗宽带设施、安全和安保、工作的组织和设计、培训和职业发展、监管框架和资源效率等方面进行持续和适应性改进。

 

四、价值

 

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1基本概念

11柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括1)机器柔性当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。

2)工艺柔性一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。

3)产品柔性一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。

4)维护柔性采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。

5)生产能力柔性当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。

6)扩展柔性当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。

7)运行柔性利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。

12柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们认为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为:

1)柔性制造系统(FMS)

关于柔性制造系统的定义很多,权威性的定义有:

美国国家标准局把FMS定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。”简单地说,FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目,属于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。

2)柔性制造单元(FMC)

FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,其特点是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。

3)柔性制造线(FML)

它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。

4)柔性制造工厂(FMF)FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表,其特点是实现工厂柔性化及自动化。

2柔性制造所采用的关键技术2.1计算机辅助设计

未来CAD技术发展将会引入专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用CAD数据,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,如此循环操作,逐层扫描成形,并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。

2.2模糊控制技术

模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,使系统性能大为改善,其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。

2.3人工智能、专家系统及智能传感器技术

迄今,柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理,求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合,因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。展望未来,以知识密集为特征,以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在柔性制造业(尤其智能型)中起着日趋重要的关键性的作用。目前用于柔性制造中的各种技术,预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在柔性制造技术中的应用规模将在比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的,它使传感器具有内在的“决策”功能。

24人工神经网络技术

人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域,神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统,成为现代自动化系统中的一个组成部分。

3柔性制造技术的发展趋势

31FMC将成为发展和应用的热门技术

这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。

32发展效率更高的FML

多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。

33朝多功能方向发展

由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。

4结束语

柔性制造技术是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势,是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。届时,智能化机械与人之间将相互融合,柔性地全面协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。

近年来,柔性制造作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认,可以这样认为:柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技,为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图,将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。实现了按端口、MAC地址、应用等来划分虚拟网络,有效地控制了企业内部网络的广播流量和提高了企业内部网络的安全性。

篇7

中国企业对标德国工业4.0

在刚刚结束的德国汉诺威工业博览会上，海尔工业互联网平台开始登上国际舞台，成为中国首个面向全球的大规模个性化定制方案企业。这也是“中国制造2025”计划出台以来，中国在智能制造领域的又一次重拳出击。

当前，全球工业大国都将智能制造视为发展方向。其中，美国工业互联网本质上是以信息化带动工业化，德国“工业4.0”则是以工业化带动信息化。业内专家普遍认为，尽管二者之间的差异较大，但是有一个统一的核心，就是CPS系统（中文翻译为信息物理系统）。

据工信部国际经济技术合作中心工业4.0研究所所长王喜文介绍，以CPS为代表的智能工厂实际上代表了大规模定制化、制造业服务化、智能化的大趋势。在智能生产模式之下，其好处也是非常明显：能满足个性化定制的需求、缩短工业生产周期、降低制造生产的成本、减少能耗等，这些特征决定了工业强国在智能制造领域具备了较强的竞争力。

面对国外制造业的强大优势，中国制造业也必然要正面应对。2015年“中国制造2025”计划，以互联网+协同制造为代表的智能制造成为发展大方向，而且国内企业也开始在这一领域发力，形成了自己的优势。

以海尔的工业互联网解决方案COSMOPlat为例，目前该平台已成功申请自主知识产权89项，成为行业内首个具备自主知识产权的中国版工业互联网平台。据了解，COSMOPlat上聚集了上亿的用户资源，同时聚合了300万+的生态资源，形成了用户与资源、用粲肫笠怠⑵笠涤胱试吹3个“双边市场”，可以给全球企业提供工业升级的服务方案及切实可行的落地方案。

在汉诺威工业博览会上，海尔搭建起一条真实的冰箱生产线，受到了国外同行们的关注。通过这一平台，用户可以全流程参与产品设计研发、生产制造、物流配送、迭代升级等环节，能自主定义自己所需要的产品，帮助更多的企业更快、更准确的向大规模定制转型。

与海尔COSMOPlat对应的，是西门子的Mindsphere平台以及GE的Predix平台。前者代表了德国工业4.0的核心思想，而后者是美国先进制造业的基本理念。从这三家企业的平台能力上来看，其实中美德三家之间差距并不大，甚至与德国、美国对比起来，中国企业在某些方面还有一定的优势。

迎接智能制造的挑战

当前，制造业进入全面变革的特殊时期，这既带来了空前的机遇，也带来前所未有的挑战。抛开 CPS、工业互联网等概念而言，中国制造企业在应用和实践中是否已经做好了准备？

从外部看，新一轮科技革命将使制造的内涵得以扩展，互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、3D 打印都已进入制造领域，各细分产业已经开始发生重大变革；从内部看，制造业的可持续发展面临的约束日益凸显，如能耗、污染、安全等，这也倒逼制造业必须转型升级，才能继续更好地服务于社会。

在4月份由上海航天动力科技工程有限公司与北京国创未来联合举办的“智能制造的应用和未来研讨会”上，北京国创未来总经理郭京京表示，目前中国制造业面临的转型和升级任务是非常艰巨的，也是全方位的：产品设备形态重新定义，不再是单一的产品本身，而是一切联网；制造体系升级，大规模定制化的智能制造体系，将是智能工厂+智能物流+智能服务的集合体；产业趋向生态化，这是技术+产品+体验+商业模式+应用场景的多维革新与重构；产业生态重塑，包括产品+互联网、价值链转移、产业升级等等。

在上述制因素发生变化之后，未来产品设备不再是简单的工具，而是一种服务；未来所有产品设备都将是智能终端，而非现在的信息孤岛；未来设备都将是可移动的能源，而非单纯的耗能机械；制造环节全链条将向智造升级，分布式设备相互连通，联接形成而成一个整体；原来人操纵设备将向设备互联、自行操作转变，从而彻底改变使用模式。

北京国创未来主要围绕汽车、机械、电子、危险品制造、化工、轻工等行业转型需求，提供工业自动化解决方案。目前已经汇聚清华大学、航天科技、中国工业4.0 研究所等产学研各领域专家，整合雄厚资源，将先进的研发成果，前沿的理念，领先的机器人进行技术融合，为军民融合、先进制造、智慧物流等行业提供数字化、智能化、柔性化、自动化的整体解决方案。

郭京京认为，智能制造是把制造自动化的概念扩展到更加柔性化、智能化和高度集成化。集成自动化――包括机器人――替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势，是实现智能制造的基础，也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。

夯就智造的未来

自“中国制造2025”计划以来，带动了越来越多的地方政府、企业、投资机构对智能制造的关注，也吹响了向中国智能制造产业高地进军的冲锋号角。对于中国制造业而言，今天的每一步都关乎着智能制造的未来。

各级地方政府纷纷将智能制造作为振兴经济的重要抓手，并开始在人工智能、物联网、云计算、无人汽车等领域进行布局，智能制造已经形成多处开花结果的局面。以上海为例，2016年开始制定《“中国制造2025”上海行动纲要》，提出：“以创新驱动、提质增效为主线”；坚持“高端化、智能化、绿色化和服务化”；重点发展新一代信息技术、智能制造装备、生物医药与高性能医疗器械、新能源和智能网联汽车等十一个重点领域；推进产业创新、两化融合、工业强基等十大重点工程；提出统筹推进、金融财政、土地、人才、服务企业等七项保障措施。

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引言

随着信息技术和通讯技术的发展，电网系统不断的进行更新换代，迈向了更加智能化的道路。从最初的人工抄表系统，到后来的AMR（Automatic Meter Reading）系统，再到现在的AMI系统，通讯技术起到了举足轻重的作用。由于通讯技术发展迅速，更新换代频率高，导致刚上市不久的电力产品就面临被淘汰的局面。拿PLC（Power Line Communication）来说吧，2008年法国EDF启动LINKY项目，其主推的PLC技术为S-FSK，并成为主流的通讯技术，但不到两年的时间，PLC主力正营开始偏向于PRIME技术，可PRIME技术好景不长，现在PLC主力正营又开始偏向于G3技术。发展如此迅速的通讯技术，导致电力产品制造公司面临很大的经济损失。在这种形势下，几个国际上知名的能源公司和电表制造商开始合作，设想研发出一款通讯模块可更换的智能电表，并因此，成立了Sym2（Synchronous Modular Meters）项目。SML通讯协议也因Sym2项目而诞生，并成功应用到德国智能电表的改造项目当中。

1、AMI系统架构

AMR系统被认为是AMI系统的前身，其主要完成电网数据的抄读功能。随着电力用户用电负荷的不断上升，对电网的调度带来了很大的难度，因此需要对用户的负荷进行控制，当用户超负荷时，需要远程断开继电器；当断电时间结束时，需要远程闭合继电器。另外根据不同的时期，需要远程更新电能表的费率表，使其运行新的尖峰平谷收费政策，实现远程费控。由于以上各种情况的出现，AMI系统开始慢慢取代AMR系统。因为AMI系统不仅具备抄读功能，同时还具备远程设置功能，以及点对点实时操控功能等。

（6）手持单元（Handheld Units）：主要用于智能电表和集中器在安装和维护阶段的数据抄读和参数修改。另外当远程通讯出现问题时，可以用它进行本地数据抄读和现场维护。

2、SML通讯协议

3、SML的应用

（I1）这类通讯接口主要用于数据集中器和智能电表之间，另外当主站无法与智能电表通讯的时候，也可通过它采用手持单元对数据集中器进行维护，典型的应用有PLC通讯。

（I2）这类通讯接口用于主站和智能电表之间的通讯，典型的应用有GPRS网络和以太网。

（I3）这类通讯接口用于智能电表和手持单元之间的通讯，在智能电表安装或无法远程通讯的时候，可通过手持单元进行设置参数和维护，典型的应用有近（远）红外通讯、RS485通讯等。

（I5）这类通讯接口用于家庭内部网络的智能电表和用户终端电气设备之间的通讯，例如IHD可通过该接口获取智能电表的数据并进行显示，典型的应用有无线M-bus通讯、Zigbee通讯等。

SML通讯协议可应用于AMI系统下的I1、I2、I3、I4、I5等通讯接口，德国智能电表项目采用SML协议贯串了整个AMI系统。

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中图分类号：F714 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0136-02

1 传统MES系统的定义与应用

MES系统是制造执行系统的简称，它是由美国的AMR公司在90年代初期的时候提出来的，目的是为了使MPR计划的执行功能进行加强，把车间作业现场和MPR计划进行现场的控制，利用执行系统把它们连接起来。这里面所说的现场控制主要指的是数据采集器、条形码、PLC程序控制器、机械手以及各种各样的检测和计量的仪器。MES系统通过设置必要的接口，和厂商之间建立起合作关系。现代的MES系统是一种管理系统，它是面向制造企业和执行层的生产信息化。它能够给企业提供计划排程管理、设备管理、采购和成本管理、对生产过程进行控制、对项目看板进行管理、对底层数据进行集成分析、对上层数据进行集成分解等等的管理模块，目的是为企业打造出一个可靠、全面、可行并且扎实的制造协同管理的一个平台。

MES的体系结构经历过两个发展历程，即从T-MES向I-MES的发展历程。传统的MES（即T-MES）是在1960年在零星的车间级应用里面发展起来的。它又可以分为专用MES和集成MES两大类。专用的MES是属于一种自己就是一体的应用系统。它一般是对单一的生产问题来说的。这些问题包括制品的库存过大、设备的利用率低以及a品的质量不能够得到更好的保证，它能够给这些问题去提供有限功能。比如质量设备、设备的维护、作业维度、物料管理，还可以适合于某一种特定的生产环境（如应用于MEMS车间和半导体的MES，应用于FMS系统的MES）。专用的MES具有投入少、实施快等等的优点，但是它的可集成性和通用性都比较差。集成MES系统的初衷是为了针对某些特定的行业（如装配、半导体、食品和卫生、航空等等）特定的环境而进行设定的。目前整个的工业领域都得到了拓展。它在功能上面已经实现了与上层处理事务和下层控制系统进行实时的集成。MES集成化具有相当丰富的应用功能，还具有统一的逻辑数据库和产品及工程的模型等优点。但是这类系统一般都会对特定的车间环境有着特殊的依赖，柔性相对来说也比较差，缺少广泛的集成能力和通用性，很难伴随着业务的过程发生变化而进行重新的配置。

可集成MES这个概念是AMR在发展和分析信息技术的方面和MES应用的前景之下提出来的，它是将消息机制、组件技术模块化应用到MES系统的开发中，它是两类传统的MES系统的结合。在表现形式方面看，I-MES具有专业MES系统的特点，就是说可以实现上下两层的集成。另外，I-MES还具有可扩展、可重构、客户化和互操作等等的特性。能够实现各个不同厂商之间的集成和原有系统方便的进行，目前的基于组件的I-MES是MES发展的主要的方面。综合利用成熟的技术和理论，形成可以适应，可以集成，可以重构的MES的框架体系，为了进一步提高MES软件能够跨行业的使用、适应和协调能力进行强有力的支持。基于现在已经具有的成果和基础，发出符合我国流程工业和离散制造业特点及需求的MES软件系统、构件库和相关的工具。

2 智能制造的概念及体系架构

智能制造的定义是由人类专家和智能设备一起组成的人和机器一体化的一种智能系统，它主要在制造的过程中进行智能的活动，比如一系列了判断、分析和决策等等。主要通过人与机器结合在一起共同做事，进而扩大延伸或者部分的去取代人类的专家从事制造中进行的脑力劳动。它更新了制造及其自动化的概念，并扩展到高度集成化、柔性化和智能化。

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人类对于智能机器的探索活动，古已有之。不过，以“人工智能”来命名这一探索并成为一个学科领域，却发生于1956年夏季在Dartmouth举行的一次小规模学术研讨会上。因此，2016年是人工智能学科问世的60周年，在这个不同寻常的年份，世界各地的人工智能科技工作者都在密切关注人工智能的发展动向。

2016年3月，DeepMind研制的人工智能围棋系统AlphaGo以4：1的战绩击败了韩国的围棋高手李世石，把世界对人工智能的关注推向了前所未有的。各种各样的议论喷涌而出。悲观者大呼：“人工智能对于人类的潜在威胁太严重，应当通过立法限制甚至禁止人工智能的研究”；乐观者高喊：“人工智能是人类的真正福音，只要把自己的思想意愿转嫁给人工智能机器，人类就可以通过机器来实现长生不老的千年梦想”。在科技界，人们则在激动着、讨论着：我们应当在什么样的热点技术上发力？是深度学习？是认知技术？还是类脑计算？

回想这些年来，互联网、云计算、大数据、物联网、移动互联、智能制造、智慧城市、人工智能、机器人一波又一波的高新技术登台亮相，中国科技界、教育界和产业界都在一个个地紧紧追赶。虽然在跟踪追赶的过程中取得了不菲的进展，但是人们不禁都在思考：对于人工智能来说，当前社会的需求是什么？什么才是有效的创新战略？怎样才可以摆脱跟踪追赶的被动局面，争取到引领创新的话语权？

发展人工智能不应当是一种孤立性、局部性的行动，而应当是能够带动和引领整个科学技术的创新和发展。

1 人工智能是当代重要交叉科学群的创新前沿

为了阐明“人工智能是当代重要交叉科学群的创新前沿”这个论断，需要逐个澄清相关的基本概念，包括：什么是人工智能？什么是当代的重要交叉科学群？以及什么是当代重要交叉科学群的创新前沿？

1.1 什么是人工智能

人工智能是一门“探索人类智能机理，创制人工智能机器，增强人类智力能力”的科学技术。从这个意义上可以理解，只要人类的智力能力得到了增强和扩展，人们从事各种科学技术以至各种经济社会活动的智力能力就会得到有效提升，从而能够有效促进各行各业的创新与发展。

那么，什么是人类智能？人类智能主要表现在人类主体为了不断改善生存发展的水平而发现问题、定义问题、解决问题的能力。其中，发现问题和定义问题的能力依赖于主体的目的、知识、直觉、理解力、想象力、灵感、顿悟、审美等内在能力，因此被称为“隐性智能”；解决问题的能力则主要依赖于获得信息，生成知识，创生策略等外显能力，因此被称为“显性智能”。

显然，隐性智能十分抽象，几近神秘，不仅研究起来甚为困难，就连理解起来也颇感玄奇，而显性智能则相对可理解，可研究。因此，人工智能研究遵循的原则是：基于人类主体给定的问题、知识、目标（这就是人类发现问题和定义问题的能力）这些前提，研究如何利用信息、生成知识、创生策略来解决问题，达到目标。也就是说，人工智能的研究遵循人类智能与人工智能相结合的原则：人类智能负责发现和定义问题，人工智能则负责在人类所给定的问题框架下解决问题。这样，人工智能机器就可以成为人类认识世界和改造世界的聪明助手。

由此可见，没有生命，没有目的，没有灵感，也没有审美能力的人工智能机器系统，原则上不具有隐性智能的能力，因而不可能独立地发现问题和定义问题，只能在人类所发现和所定义的问题框架下去解决问题。因此，人工智能超越人类的恐惧缺乏科学根据。

1.2 什么是当代重要的交叉科学群

当今的时代是信息时代，认识信息资源和利用信息资源为人类服务的信息科学是当今时代的标志性科学。具体来说，信息科学是“研究信息的性质及其运动规律的科学”，也就是以信息为研究对象，以信息的性质及其运动规律为研究内容，以信息科学方法论为研究指南，以增强和扩展人类信息功能（全部信息功能的有机整体就是人类的智力功能）为研究目标的科学。换言之，信息科学的研究目标就是扩展人类的智力功能，而研究信息的性质及其运动规律和信息科学方法论都是为了实现扩展人类智力功能这个目标服务的。

由此就可以清楚地理解：人工智能的研究是信息科W的最高目标，也是信息时代科学技术发展的基本目的；而为了使人工智能系统能够在人类发现和定义的问题框架下成功地解决问题，人工智能的研究必须从人类求解问题的能力中得到启发。这表明，人工智能的研究需要向认知科学学习，因为认知科学就是研究人类自己是如何面对问题解决问题的。另一方面，认知科学所研究的人类解决问题的机理又建立在脑科学的基础之上，因此，人工智能的研究必须理解脑科学的工作机理。再者，人类发现问题、定义问题、解决问题的能力并不是永远固定不变的，而是不断进化和发展的。因此人工智能的研究还必须学习信息生物学，后者深刻地研究和揭示了人类能力不断进化的机制。可见，脑科学、认知科学、信息科学、信息生物学、人工智能是当代最具重要意义的交叉科学群。这个科学群还包含更多的学科，恕不一一阐述。

1.3 什么是当代重要科学群的创新前沿

虽然脑科学、认知科学、信息科学、信息生物学、人工智能各有各的研究内容，但是所有这些学科共同的目标都是智能，如人类的智能（脑科学）、生物的智能（信息生物学）、人类智能的物质基础（脑科学）、人类智能和生物智能的工作机理（认知科学）、人类智能和生物智能的进化机制（认知科学与信息生物学）、人类智能的信息基础和研究方法论（信息科学）、人类智能的机器模拟和实现（人工智能）等。

所以，人类智能和人工智能是当代这一重要交叉科学群共同的创新前沿。人们对于脑科学、认知科学、信息科学、信息生物学的理解深化了，就会促进人工智能研究的发展；反之，一旦人工智能的研究取得了突破和创新，也必然能够带动脑科学、认知科学、信息科学、信息生物学的突破与创新。

2 中国人工智能发展的现状：差距与优势

中国人工智能的发展现状，大家平日都亲身感受得到，应当比较熟悉，似乎无需赘言；但是国情是我们思考问题的基础，因此不可不察。而且，我们对于中国在人工智能发展方面所存在的差距和优势的认识，确实还有必要进一步深化。

2.1 差距：显差距，隐差距

大家都意识到，中国在人工智能的发展方面确实存在不少的差距。普遍J为，由于中国缺失了工业革命这个历史阶段的洗礼，因此在工业基础和工艺水平方面天然存在明显的不足。特别是中国微电子工业领域的高性能芯片制造能力有待进一步加强，人工智能硬件系统的水平也有待进一步提高等，这些都是众所周知的显差距。

然而，更值得深思的问题是：在人工智能的科学研究方面，长期以来，中国同行普遍习惯于跟踪学习，缺乏突破创新的民族自信心，更缺乏引领国际的强烈意识。无论是互联网、物联网、语义网、云计算、大数据、移动互联这些大概念，还是深度学习、无人驾驶、类脑计算这些技术思想，都是外国学者率先提出，然后才是中国学者蜂拥而上。加上这些年滋长蔓延起来的急功近利和学术诚信缺失，往往在蜂拥而上之后的一夜之间就会冒出许多“新成果”！这是中国人工智能发展存在的隐差距。

需要指出的是，显差距正因为“显”，已经得到各有关方的高度重视，并且正在不断地被缩小；但是，隐差距则因为“隐”，不容易被察觉，至今还没有引起各方面必要的重视，因此仍然是实现突破创新和引领战略的隐患。

2.2 优势：现优势，潜优势

那么中国在人工智能研究中是否也存在什么优势呢？表面看来，似乎中国在人工智能研究领域一直处于跟踪学习状态，谈不上存在什么优势；但是仔细考察发现其实不然，中国在人工智能研究中的确存在不可忽视的优势。

中国目前虽然在整体上还处于相对落后状态，但在某些技术研究上却处于国际领先地位。例如：语音识别技术，中国已经在近期多次国际评测大赛中夺得世界冠军；在汽车自动驾驶方面，中国的研发水平也与国际上旗鼓相当；特别是在理论研究方面，中国在人工智能通用理论研究方面的机制主义人工智能理论、人工智能逻辑理论研究方面的泛逻辑学、人工智能数学方面的因素空间理论都是国际领先的成果。这些都是已经涌现出来的现优势。

更加重要的是，像人工智能这样既十分复杂又极其深刻的科学研究，势必自觉或不自觉地受到科学方法论的影响。几十年来，国际人工智能的研究形成三大学派，就是受了以分而治之为特征的机械还原方法论的影响，把复杂的人工智能研究分为结构模拟的人工神经网络学派、功能模拟的物理符号系统学派、行为模拟的感知动作系统学派，而且长久以来互不认可，不能形成人工智能研究的合力。科学论证充分表明，适于人工智能研究的科学方法论不是“机械还原论”的方法论，而应当是“信息生态论”的方法论。后者与中国历来的“整体论”和“辨证论”思维传统息息相通。因此，在人工智能的研究领域，中国握有方法论的潜在优势（潜优势），只要自觉地加以运用，这种潜在优势完全可以转化为强大的现实优势（现优势）。

3 人工智能的社会需求和发展中国人工智能的战略建议

3.1 人工智能的社会需求

中国的信息化建设全面启动于20世纪90年代，得益于现代信息技术的支持，取得了举世瞩目的辉煌成就，进入了迎接复杂问题的新时期，面临着巨大挑战。从整个经济社会发展和全面改革的大局判断，在多次讲话中也明确指出，中国的改革开放进入了攻坚克难的深水区。众所周知，人工智能技术是信息技术的高端前沿；因此，为了迎接复杂问题的挑战，为了成功走出深水区到达胜利的彼岸，中国亟需人工智能科学技术的全面支持。

另一方面，纵观当今的国际环境不难发现，一些发达国家在中国黄海、台海、东海、南海不断制造紧张局势，企图以武力遏制中国的和平崛起。他们声称要长期投资人工智能，要用人工智能武器战胜中国，对此不能不高度警惕，并采取果断措施。

3.2 加快发展中国人工智能的建议

为加快发展中国人工智能，从战略性、系统性、可操作的角度出发提出5项建议。

（1）顶层规划。

火车跑得快，全靠车头带。建议设立国家级智能科学技术发展规划与协调专家委员会，负责研究和提出中国智能科学技术发展的中长期规划，制订智能科学技术产学研发展的实施政策，协调和促进中国智能科学技术的快速有序健康发展。

（2）人才培养。

万事都紧要，人才是根本。建议国务院学位委员会把中国现有的“智能科学与技术”二级学科提升为一级学科，以形成系统完整的智能科学技术人才培养体系；同时建议教育部在中小学开设智能科学与技术基础知识课程，开展课外兴趣培育活动。

（3）创新研究。

跟踪不可废，创新更关键。在国家自然科学基金设置“智能科学技术基础理论”专门领域，大力推进智能科学基础理论的突破创新；同时在国家“十三五”规划设立智能制造、智能农业、智能服务业、智能交通、智能网络空间安全、智能教育等应用专项。

（4）产业标准。

创新是尖兵，产业是后盾。大力促进中国智能化产业的发展，并在国家标准委员会建立智能产品标准工作委员会，鼓励有条件的单位和学术团体开展各类智能技术产品的测试、评价和检验标准的研究，引导智能化产业和产品市场有序健康发展。

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1 机械自动化的定义

对于现代机械的定义，由于研究的角度不同，进而给出不同的定义。例如美国机械工程师协会，在1984年将其定义为：“现代机械就是通过计算机信息网络协调与控制的机械和（或）机电部件相互联系的系统，该系统可以完成机械力、运动和能量流等动力学任务”。而国际机器与机构理论联合会将现代机械定义为：机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合。

2 机械设计制造及自动化的设计原则

2.1 满足机器的功能要求 机械自动化系统通过处理进入系统的物质、能量和信息等，进而在一定程度上输出所需特性的物质、能量与信息。

2.2 利用先进技术进行创新 基于物料搬运、加工、能量转换、信息处理等功能构成原理，便于对各种机械自动化的产品进行设计或分析。

3 机械自动化系统的应用

3.1 锅炉汽包水位控制

3.1.1 单冲量控制系统

汽包水位控制是通过对给水控制来实现的，单冲量控制系统如图1所示：

3.1.2 双冲量控制系统

引入蒸汽流量信号，购入双冲量控制系统，如图2所示：

3.1.3 三冲量控制系统

在实施方案方面，三冲量控制系统比较多，典型控制方案如图3所示：

三冲量控制系统的方框图，如图4所示：

加法器可以接在控制器之前或者之后，如图5（a）、（b）所示：

3.2 冷却器控制方案的研究

3.2.1 冷却剂流量的控制

如图6所示：

物料出口温度与液位的串级控制方案，如图7所示，对液位的上限进行限制。或者采用选择性控制方案，如图8所示：

3.2.2 控制气氨排量

4 机械自动化的优势

4.1 提高工作质量 根据设计的要求，机械的执行机构完成预定的动作，自动化控制系统提供了精确地保证，工作质量和产品合格率得到有效地保证。

4.2 安全和可靠性高 机械自动化产品在工作过程中，由于使用电子元器件，可动构件和磨损部件在机械产品中明显减少，在一定程度上确保了灵敏度和可靠性。

4.3 调整和维修方便 借助被控对象的数学模型和外界参数的变化，高级机械自动化产品在一定程度上寻找最佳的工作程序，进而对自动化操作进行最优化。

4.4 复合功能 自动化控制，以及自动补偿、校验、调节、保护等，以及智能化是机械自动化产品必须具备的基本功能，通常情况下都能满足用户的需要。

4.5 改善劳动条件 机械自动化产品自动化程度高，工厂、办公、农业、交通等的自动化，以及家庭的自动化等，在一定程度上都可以实现。

4.6 节约能源 对于机械自动化产品来说，通过降低驱动机构的能耗，通过调节控制，在一定程度上提高了能源的利用率，实现节能效果。

5 机械设计制造自动化的发展方向

5.1 机电一体化 机械工业发展的唯一出路就是向着机电一体化的方向发展和延伸。

5.2 智能化 机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能。

5.3 模块化 电气产品的模块化在一定程度上为机械自动化企业指明方向。

5.4 网络化 以计算机为中心，将各种家用电器利用家庭网络进行连接，构成计算机集成家电系统，让人民享受高科技带来的便利和快乐。

5.5 微型化 微机械自动化具有不可比拟的优势。

5.6 绿色化 通常情况下，机械自动化产品的绿色化是指使用时不对环境构成污染，报废后能回收利用。

5.7 人性化 一方面人是机械自动化产品的最终使用者，另一方面结合生物机理、研制机械自动化产品。

6 结论

综上所述，我们可知，机电一体化的发展从本质上就是机械自动化的发展，为此，广大设计人员需要对机械设计制造提高认识，因为只有机械自动化设计制造才是未来的发展方向。

参考文献：

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这不再是一场以汽车为主角的会，但却深刻影响着汽车。

10月26日，上海。全球IT处理器龙头企业英特尔、国内软件领域最大服务提供商东软纷纷与一汽红旗站在了一起，三方联合“智能驾驶舱平台”，为消费者带来与众不同的智能驾驶体验。

通用电器曾经提出过一个概念：只要把生产效率提高1%，落实到工厂当中，那就是万亿级的商机。显然，自动驾驶是一个非常良好的垂直行业。较于传统驾驶舱，“智能驾驶舱平台”让人耳目一新，该解决方案主要由英特尔和东软研发完成，一汽红旗率先应用。

而此次会的意义在于，三方合作树立了汽车业与科技业融合发展的新模式，且立足各自优势、发挥各自潜力，共同推动汽车产业的变革与转型。同时，三方还将在智能网联汽车、车载信息安全、车联网、大数据分析与应用、新能源汽车、智慧交通等方面展开全方位与多层次的合作。

红旗：支撑一汽“挚途”战略

作为各自领域的领军企业，三方合作自然引人关注，特别是处于转型期的一汽红旗。

从大背景上来看，汽车制造已进入工业4.0时代，其核心就是把智能化、信息化注入到传统工业中去进行融合，从而改善其整个生产制造与商业运营。“这种变革不仅是要完成一个产品，实际上也是人类文明的一次升级，随着自动驾驶、互联网、大数据等新技术的注入，传统车企正在由单一产品制造商向移动出行服务商进行角色转变。”一汽技术中心信息化总监李谦博士如是说。

发力智能驾驶体验，可从中一窥一汽红旗跨界驱动创新的谋篇布局。放眼全球车企，无一不在围绕自动驾驶、车联网、人机交互等开展技术研发、产品升级、商业布局。一汽应该说是进入整个智能驾驶领域非常早的一家企业，从2003年开始就已经对其进行研究，目前在车辆定位导航、车辆通信、自动控制等领域拥有非常深厚的技术积淀。

2013年伴随红旗H7轿车上市，很多高阶智能驾驶技术也随即融入到这款产品中去，如全速自适应巡航、自动紧急制动、前撞预警、车道偏离预警等辅助驾驶系统。为进一步释放技术底蕴，2015年4月，一汽正式“挚途”战略，同时在其“十三五”规划中，把低碳化、信息化、智能化作为其整个未来技术战略的发展重点。

红旗无疑会将成为一汽“挚途”战略中的标杆。据李谦博士介绍，2018年以后投产的红旗车型都将搭载手机轿车、自动泊车、拥堵跟车、车道内高阶自适应巡航等一系列带有自动驾驶性能的新技术。同时，全高清数字仪表、全高清中控显示系统、后座娱乐系统、多屏互动、智能语音交互、HUD等也都会成为后续红旗产品的主要特征。

“红旗有信心在预定时间内，给全国乃至全世界的消费者带来一个满意的、拥有良好用户体验的产品。”李谦博士表示，下一代“智能驾驶舱平台”将有望成为全球首次在汽车中使用虚拟软件技术的产品之一，通过虚拟化技术，可实现全车所有屏幕，包括仪表屏、中控屏、后排显示屏、用户消费电子屏实现无缝对接。“然而，这种技术的开发难度非常大，要想达到完美性能，就需要拥有一个良好的系统集成解决方案，在处理器领域中，一汽红旗经过慎重选择，最后选择了英特尔。”

英特尔：支招汽车变Fashion

只要连接到“云”就意味着“物”的所有行为都可以转化为数据，而“物”可以像手表或智能手机那样小而简单，也可以像汽车那样庞大而复杂。如今，汽车正在快速成为全球最智能的互联设备之一。

英特尔是一家助力云计算以及数十亿智能互联计算设备的公司，伴随其已经崛起的良性循环――云和数据中心、物联网、内存和FPGA加速器等，我们看到，英特尔在不断拓展技术边界，让未来非凡体验成为可能。

此次三方合作于英特尔的意义是其角色开始从一家PC公司逐渐转型为驱动云计算和数以亿计的智能c互联计算设备的公司。虽然英特尔因此在智能驾驶领域交出了一份满意答卷，但实际上，英特尔能做到的还远不止这些，汽车正成为英特尔布局万物智能互联时代的重要领域。

英特尔为何如此看好这一次的三方合作？“最近两三年，我们重新梳理了公司发展战略和走势方向，并已在物联网领域重新定义了端、网、云技术架构。‘智能驾驶舱平台’所用到的处理器对于汽车来说无疑是一个非常令人非常兴奋的新终端，它已远远脱离了以往汽车电子的定义。”英特尔中国区域事业董事总经理王稚聪如是说。

据悉，此次推出的“智能驾驶舱平台”是基于10月25日英特尔在巴塞罗那物联网解决方案大会上的最新英特尔?凌动?车载处理器Apollo Lake，这是英特尔专门为车载体验所设计的全新处理器，支持车载信息娱乐系统、车载驾驶舱体验、数字仪表、后座娱乐和先进驾驶辅助系统。

此外，英特尔还与宝马集团和Mobileye展开合作，共同支持宝马下一代全自动驾驶产品汽车于2021年上路，目标是为定义自动驾驶开放平台确立行业标准。面向无人驾驶，英特尔正致力于以革命性的方式重塑驾驶体验，一枚芯片不能完全展现英特尔在汽车领域的雄心壮志，英特尔的目标也绝不只是智能驾驶体验，在科技与汽车加速融合这一进程中，英特尔的真正意图是全面驱动无人驾驶的未来。

东软：汽车不再是信息孤岛