先進(jìn)制造技術(shù)論文

1、封面先進(jìn)制造系統(tǒng)(結(jié)課論文) 題目： 智能制造系統(tǒng) 院 （系）： 機(jī)械電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 2014年1月智能制造系統(tǒng)摘要：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的巨大進(jìn)步展現(xiàn)了許多開放的、智能化的、復(fù)雜巨型系統(tǒng)，也為系統(tǒng)科學(xué)的研究提出了如何使系統(tǒng)智能化的新問題。機(jī)械制造智能化對(duì)機(jī)械制造過程有著重要的影響，本文介紹了智能制造系統(tǒng)的概念、發(fā)展?fàn)顩r、所具有的特征及支撐技術(shù)等。關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造，智能制造，發(fā)展0 引言機(jī)械制造智能化直接影響著我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平，先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，落后的機(jī)械制造技術(shù)則影響我國(guó)機(jī)械制造也的發(fā)展水平

2、。在“十二五”的背景下，對(duì)機(jī)械制造業(yè)新的設(shè)計(jì)、工藝、功能上的發(fā)展固不可少，制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱工業(yè),是決定國(guó)家發(fā)展水平最基本因素之一。制造業(yè)的發(fā)展先后經(jīng)歷了手工制作、泰勒化制造、自動(dòng)化制造、集成化制造、并行規(guī)劃設(shè)計(jì)及敏捷化制造等階段。20世紀(jì)80年代以來,先進(jìn)的制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè),傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和管理手段不能有效、迅速地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)中出現(xiàn)的新問題。20世紀(jì)90年代末以來,人們開始借助現(xiàn)代的工具和方法,利用各學(xué)科最新研究成果,通過將傳統(tǒng)制造技術(shù)、人工智能科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與科學(xué)等有機(jī)集成,發(fā)展一種新型的制造技術(shù)與系統(tǒng),這便是智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)(IMS),它們

3、總稱智能制造(IM)。充分的了解世界機(jī)械行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)改善我國(guó)機(jī)械制造水平的不足，以及幫助發(fā)展機(jī)械制造智能化都有重要的意義。1 智能制造系統(tǒng)概念智能制造系統(tǒng)(Intelligent Manufacturing SystemIMS)是一種智能化的制造系統(tǒng)，是由智能機(jī)器和人類專家結(jié)合而成的人機(jī)一體化的智能系統(tǒng)，它將智能技術(shù)融合進(jìn)制造系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過模擬人類的智能活動(dòng)，取代人類專家的部分智能活動(dòng)，使系統(tǒng)具有智能特征。 智能制造系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容包括智能活動(dòng)、智能機(jī)器以及兩者的有機(jī)融合技術(shù),其中智能活動(dòng)是研究問題的核心。在眾多基礎(chǔ)技術(shù)的研究中,制造智能處理技術(shù)負(fù)責(zé)各環(huán)節(jié)的制造智能的集成和生成智能機(jī)

4、器的智能活動(dòng),成為世界各國(guó)普遍重視研究的重要課題。2 智能制造系統(tǒng)發(fā)展背景 當(dāng)今世界各國(guó)的制造業(yè)活動(dòng)趨向于全球化，制造、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、開發(fā)研究等都在向多國(guó)化發(fā)展，為了有效的進(jìn)行國(guó)際間信息交換及世界先進(jìn)制造技術(shù)共享，各國(guó)的企業(yè)都希望以統(tǒng)一的方式來交換信息和數(shù)據(jù)。因此，必須開發(fā)出一個(gè)快速有效的信息交換工具，創(chuàng)建并促進(jìn)一個(gè)全球化的公共標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)向產(chǎn)品、工藝和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理人員提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理方法不能有效地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問題，這就促使我們通過集成傳統(tǒng)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與以及人工智能等技術(shù)，發(fā)展一種新型的制造先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)向產(chǎn)品

5、、工藝和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理人員提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理方法不能有效地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問題，這就促使我們通過集成傳統(tǒng)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與以及人工智能等技術(shù)，發(fā)展一種新型的制造術(shù)與系統(tǒng)，這便是智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)。早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)人就提出了智能制造系統(tǒng)的概念美國(guó)許多大學(xué)多年來積極從事這項(xiàng)研究，并取得了一定成果。歐洲各國(guó)的起步不比美國(guó)晚、并且歐盟為此制定了跨國(guó)的高技術(shù)研究計(jì)劃，其主要內(nèi)容就是智能制造。20世紀(jì)80年代末期，由日本東京大學(xué)倡導(dǎo)建立一個(gè)由日本、美國(guó)和西歐各國(guó)共同參加的智能制造系統(tǒng)研究中心，并于1995年開始實(shí)施，其主要的研究?jī)?nèi)容包括IMS結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)

6、化的原理與方法、IMS信息的通訊網(wǎng)絡(luò)、用于IMS的最佳生產(chǎn)和控制設(shè)備、IMS對(duì)社會(huì)環(huán)境以及人文的影響、新型材料的研究與開發(fā)等5個(gè)方面。正是由于這種聯(lián)合性的研究開發(fā)機(jī)制的產(chǎn)生推動(dòng)了世界性生產(chǎn)組織形式的變革，虛擬公司就是在這種理念下誕生的一種組織模式。從此宣告“院落式”工廠將成為過去。80年代末,中國(guó)也將“智能模擬”列入國(guó)家科技發(fā)展規(guī)劃的主要課題，已在專家系統(tǒng)、模式識(shí)別、機(jī)器人、漢語機(jī)器理解方面取得了一批成果。3 智能制造系統(tǒng)特征 和傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比，智能制造系統(tǒng)具有以下特征: （1）自律能力：搜集理解環(huán)境和自身信息，規(guī)劃自身行為的能力，基于知識(shí)的模型是系統(tǒng)自律能力的基礎(chǔ)。 （2）人機(jī)一體化：智

7、能機(jī)器只具有邏輯思維（專家系統(tǒng)和部分形象思維），沒有人的靈感思維，不可能全面取代人類專家智能；人機(jī)一體化突出人的核心地位，使二者各顯其能。 （3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：借助于音像和傳感裝置，虛擬展示現(xiàn)實(shí)生活中各種過程，虛擬未來產(chǎn)品及其制造過程，從感官和視覺上使人獲得完全如同真實(shí)的感受。 （4）自組織與超柔性：能夠自行組成一種最佳結(jié)構(gòu)，具有運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)形式的柔性，如同一群人類專家群體，具有生物特性。 （5）學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力：在實(shí)踐中不斷充實(shí)知識(shí)庫，具有自主學(xué)習(xí)，自行進(jìn)行故障診斷與排除功能。4 智能制造系統(tǒng)研究目標(biāo)（1）智能制造理論與系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 智能制造概念的正式提出至今時(shí)間還不長(zhǎng)，其理論基礎(chǔ)與

8、技術(shù)體系尚處于形成過程中，其精確內(nèi)涵和關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)仍需進(jìn)一步研究。在這方面，研究的主要內(nèi)容包括：智能制造的概念體系、智能制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)環(huán)境、設(shè)計(jì)方法以及各種評(píng)價(jià)技術(shù)等。（2）智能制造技術(shù)與系統(tǒng) 智能制造技術(shù)包括智能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的智能決策、生產(chǎn)過程的智能規(guī)劃、調(diào)度與控制、智能質(zhì)量控制、底層智能制造執(zhí)行單元以及實(shí)現(xiàn)“智能化孤島”集成等技術(shù)。與這些技術(shù)相對(duì)應(yīng)的是一些面向特定應(yīng)用的智能制造系統(tǒng)，如生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策支持系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能機(jī)器人、智能數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)導(dǎo)引車等。5.智能制造系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) （1）人工智能技術(shù)：智能制造技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)模擬制造業(yè)人類專家的智能活動(dòng)，旨在取代或延伸人的部

9、分腦力勞動(dòng)，而這些正是人工智能 技術(shù)的研究?jī)?nèi)容。人工智能研究的是利用機(jī)器來模擬人類的某些智能活動(dòng)的有關(guān)理論和技術(shù)，由此可見，智能制造技術(shù)離不開人工智能技術(shù)。圖1 人工智能技術(shù) （2）并行工程：并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及相關(guān)過程的系統(tǒng)化方法，通過組織多學(xué)科產(chǎn)品開發(fā)小組、改進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)流程和利用各種計(jì)算機(jī)輔助工具等手段，使多科學(xué)小組在產(chǎn)品開發(fā)初始階段就能及早考慮下游的可制造性、可裝配性、質(zhì)量保證等因素，從而達(dá)到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。 圖2 并行工程 并行工程能夠克服串行工程存在的因產(chǎn)品質(zhì)量難以一次滿足用戶要求而造成的開發(fā)周期長(zhǎng)、研制成本高等特點(diǎn)。

10、 （3）虛擬制造技術(shù)：虛擬制造亦稱虛擬產(chǎn)品開發(fā)，它是建立在利用計(jì)算機(jī)完成產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)過程這一構(gòu)想基礎(chǔ)之上的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，它綜合應(yīng)用建模、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，提供三維可視交互環(huán)境，對(duì)從產(chǎn)品概念到制造全過程進(jìn)行統(tǒng)一建模，并實(shí)時(shí)、并行地模擬出產(chǎn)品未來制造的全過程，以期在真實(shí)執(zhí)行制造之前，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能、可制造性等。圖3 虛擬制造原理 （4）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫的主要任務(wù)是采集 中的各種數(shù)據(jù)，以合理的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)它們，并以最佳的方式、最少的冗余、最快的存取響應(yīng)為多種應(yīng)用服務(wù)，與此同時(shí)為這些應(yīng)用共享數(shù)據(jù)創(chuàng)造良好的條件，從而使整個(gè)制造系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能集成。圖4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)

11、據(jù)庫技術(shù)6.機(jī)械制造智能化發(fā)展的必然性分析 （1）智能制造技術(shù)（Intelligent Manufacturing Technology，IMT）是指利用計(jì)算機(jī)模擬制造專家的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等職能活動(dòng)，并將這些職能活動(dòng)與智能機(jī)器有機(jī)的融合起來，將其貫穿應(yīng)用于整個(gè)制造業(yè)企業(yè)的各種子系統(tǒng)(如經(jīng)營(yíng)決策、采購、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、制造、裝配、質(zhì)量保證和市場(chǎng)銷售等)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造企業(yè)經(jīng)營(yíng)運(yùn)作的高度柔性化和集成化，從而取代或延伸制造環(huán)境中專家的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)制造業(yè)專家的智能信息進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、完善、共享、繼承和發(fā)展的一種極大地提高生產(chǎn)效率的先進(jìn)制造技術(shù)。 （2）智能制造系統(tǒng)(Intell

12、ient Manufacting S,IMS)是指基于智能制造技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用人工智能技術(shù)（如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等）、智能制造機(jī)器、代理技術(shù)、材料技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和系統(tǒng)工程理論和方法，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化和互換性的基礎(chǔ)上，使整個(gè)企業(yè)制造系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)分別智能化，并使制造系統(tǒng)形成又網(wǎng)絡(luò)集成的、高度自動(dòng)化的一種制造系統(tǒng)。結(jié)語： 機(jī)械制造業(yè)是我國(guó)工業(yè)中的核心產(chǎn)業(yè)之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)的高低標(biāo)志著國(guó)家的發(fā)展水平及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)，只有不斷加強(qiáng)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)水平，熟悉其發(fā)展趨勢(shì)，才能提高產(chǎn)品質(zhì)量及企業(yè)效益，才能盡快縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，保證我國(guó)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中處于不敗之地?？傊谖覈?guó)研究和發(fā)展智能化機(jī)械制造技術(shù)勢(shì)在必行。參考文獻(xiàn)：1路甬祥.走向綠色和智能制造J.裝備制造業(yè)振興專家論壇,2009.12.12.2桂慧.智能制造,機(jī)械專業(yè)英語M.國(guó)防工業(yè)出版社,2010