智能制造內(nèi)涵和系統(tǒng)架構(gòu)探究

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1、.一、智能制造的內(nèi)涵?????（一）概念關(guān)于智能制造的研究大致經(jīng)歷了三個階段：起始于20世紀(jì)80年代人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，智能制造概念正式提出，發(fā)展于20世紀(jì)90年代智能制造技術(shù)、智能制造系統(tǒng)的提出，成熟于21世紀(jì)以來新一代信息技術(shù)條件下的“智能制造（SmartManufacturing）”。　　　　世紀(jì)80年代：概念的提出。1998年，美國賴特（PaulKennethWright）、伯恩（DavidAlanBourne）正式出版了智能制造研究領(lǐng)域的首本專著《制造智能》（SmartManufacturing），就智能制造的內(nèi)涵與前景進(jìn)行了系統(tǒng)描述，將智能制造定義為“通過集成知識工程、制

2、造軟件系統(tǒng)、機器人視覺和機器人控制來對制造技工們的技能與專家知識進(jìn)行建模，以使智能機器能夠在沒有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)”。在此基礎(chǔ)上，英國技術(shù)大學(xué)Williams教授對上述定義作了更為廣泛的補充，認(rèn)為“集成范圍還應(yīng)包括貫穿制造組織內(nèi)部的智能決策支持系統(tǒng)”。麥格勞-希爾科技詞典將智能制造界定為，采用自適應(yīng)環(huán)境和工藝要求的生產(chǎn)技術(shù)，最大限度的減少監(jiān)督和操作,制造物品的活動?！　　　　?0世紀(jì)90年代：概念的發(fā)展。20世紀(jì)90年代，在智能制造概念提出不久后，智能制造的研究獲得歐、美、日等工業(yè)化發(fā)達(dá)國家的普遍重視，圍繞智能制造技術(shù)（IMT）與智能制造系統(tǒng)（IMS）開展國際合作研究。1991

3、年，日、美、歐共同發(fā)起實施的“智能制造國際合作研究計劃”中提出：“智能制造系統(tǒng)是一種在整個制造過程中貫穿智能活動，并將這種智能活動與智能機器有機融合,將整個制造過程從訂貨、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到市場銷售等各個環(huán)節(jié)以柔性方式集成起來的能發(fā)揮最大生產(chǎn)力的先進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)”?！　　　　?1世紀(jì)以來：概念的深化。21世紀(jì)以來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展及應(yīng)用，智能制造被賦予了新的內(nèi)涵，即新一代信息技術(shù)條件下的智能制造（SmartManufacturing）。2010年9月，美國在華盛頓舉辦的“21世紀(jì)智能制造的研討會”指出，智能制造是對先進(jìn)智能系統(tǒng)的強化應(yīng)用，使得新產(chǎn)品的迅速制造，

4、產(chǎn)品需求的動態(tài)響應(yīng)以及對工業(yè)生產(chǎn)和供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的實時優(yōu)化成為可能。德國正式推出工業(yè)4.0戰(zhàn)略，雖沒明確提出智能制造概念，但包含了智能制造的內(nèi)涵，即將企業(yè)的機器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施融入到虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理系統(tǒng)（CPS）。在制造系統(tǒng)中，這些虛擬網(wǎng)絡(luò)—實體物理系統(tǒng)包括智能機器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，能夠相互獨立地自動交換信息、觸發(fā)動作和控制。　　　　綜上所述，智能制造是將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)與先進(jìn)自動化技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)工廠和企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間和產(chǎn)品全生命周期的實時管理和優(yōu)化的新型制造系統(tǒng)?！　　　。ǘ┨卣???......智能制造的特征在于實時感知、

5、優(yōu)化決策、動態(tài)執(zhí)行等三個方面：一是數(shù)據(jù)的實時感知。智能制造需要大量的數(shù)據(jù)支持，通過利用高效、標(biāo)準(zhǔn)的方法實時進(jìn)行信息采集、自動識別，并將信息傳輸?shù)椒治鰶Q策系統(tǒng)；二是優(yōu)化決策。通過面向產(chǎn)品全生命周期的海量異構(gòu)信息的挖掘提煉、計算分析、推理預(yù)測，形成優(yōu)化制造過程的決策指令?！　　　∪莿討B(tài)執(zhí)行。根據(jù)決策指令，通過執(zhí)行系統(tǒng)控制制造過程的狀態(tài)，實現(xiàn)穩(wěn)定、安全的運行和動態(tài)調(diào)整?！　　　。ㄈ?gòu)成???1、智能產(chǎn)品（裝備）　　　　智能產(chǎn)品是發(fā)展智能制造的基礎(chǔ)與前提，由物理部件、智能部件和聯(lián)接部件構(gòu)成。智能部件由傳感器、微處理器、數(shù)據(jù)存儲裝置、控制裝置和軟件以及內(nèi)置操作和用戶界面等構(gòu)成；聯(lián)接部件由接口、有線

6、或無線聯(lián)接協(xié)議等構(gòu)成；物理部件由機械和電子零件構(gòu)成。智能部件能加強物理部件的功能和價值，而聯(lián)接部件進(jìn)一步強化智能部件的功能和價值，使信息可以在產(chǎn)品、運行系統(tǒng)、制造商和用戶之間聯(lián)通，并讓部分價值和功能脫離物理產(chǎn)品本身存在?！　　　≈悄墚a(chǎn)品具有監(jiān)測、控制、優(yōu)化和自主等四個方面的功能。監(jiān)測是指通過傳感器和外部數(shù)據(jù)源，智能產(chǎn)品能對產(chǎn)品的狀態(tài)、運行和外部環(huán)境進(jìn)行全面監(jiān)測；在數(shù)據(jù)的幫助下，一旦環(huán)境和運行狀態(tài)發(fā)生變化，產(chǎn)品就會向用戶或相關(guān)方發(fā)出警告。控制是指可以通過產(chǎn)品內(nèi)置或產(chǎn)品云中的命令和算法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。算法可以讓產(chǎn)品對條件和環(huán)境的特定變化做出反應(yīng)；優(yōu)化是指對實時數(shù)據(jù)或歷史記錄進(jìn)行分析，植入算法，從而

7、大幅提高產(chǎn)品的產(chǎn)出比、利用率和生產(chǎn)效率；自主是指將檢測，控制和優(yōu)化功能融合到一起，產(chǎn)品就能實現(xiàn)前所未有的自動化程度。　　　　2、智能生產(chǎn)智能生產(chǎn)是指以智能制造系統(tǒng)為核心，以智能工廠為載體，通過在工廠和企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間以及產(chǎn)品全生命周期形成以數(shù)據(jù)互聯(lián)互通為特征的制造網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時管理和優(yōu)化。智能生產(chǎn)涵蓋產(chǎn)品、工藝設(shè)計、工廠規(guī)劃的數(shù)字設(shè)計與仿真，底層智能裝備、制造單元、自動化生產(chǎn)線，制造執(zhí)行系統(tǒng)，物流