智能制造技術(shù)

智能制造技術(shù)------------------------------------智能制造技術(shù)------------------------------------智能制造技術(shù)智能制造技術(shù)人機(jī)一體化智能系統(tǒng)車輛15-2班劉博洋智能制造，源于人工智能的研究。一般認(rèn)為智能是知識(shí)和智力的總和，前者是智能的基礎(chǔ)，后者是指獲取和運(yùn)用知識(shí)求解的能力。智能制造應(yīng)當(dāng)包含智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識(shí)庫(kù)，而且還具有自學(xué)習(xí)功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。一、智能制造的制造原理從智能制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征出發(fā)，在分布式制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，根據(jù)分布式集成的基本思想，應(yīng)用分布式人工智能中多Agent系統(tǒng)的理論與方法，實(shí)現(xiàn)制造單元的柔性智能化與基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)柔性智能化集成。根據(jù)分布系統(tǒng)的同構(gòu)特征，在智能制造系統(tǒng)的一種局域?qū)崿F(xiàn)形式基礎(chǔ)上，實(shí)際也反映了基于Internet的全球制造網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下智能制造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模式。二、智能制造系統(tǒng)智能制造系統(tǒng)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)，它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，同時(shí)，收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。由于這種制造模式，突出了知識(shí)在制造活動(dòng)中的價(jià)值地位，而知識(shí)經(jīng)濟(jì)又是繼工業(yè)經(jīng)濟(jì)后的主體經(jīng)濟(jì)形式，所以智能制造就成為影響未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程的制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。智能制造系統(tǒng)是智能技術(shù)集成應(yīng)用的環(huán)境，也是智能制造模式展現(xiàn)的載體。一般而言，制造系統(tǒng)在概念上認(rèn)為是一個(gè)復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)的整體集成，從制造系統(tǒng)的功能角度，可將智能制造系統(tǒng)細(xì)分為設(shè)計(jì)、計(jì)劃、生產(chǎn)和系統(tǒng)活動(dòng)四個(gè)子系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)子系統(tǒng)中，智能制定突出了產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過程中消費(fèi)需求的影響；功能設(shè)計(jì)關(guān)注了產(chǎn)品可制造性、可裝配性和可維護(hù)及保障性。另外，模擬測(cè)試也廣泛應(yīng)用智能技術(shù)。在計(jì)劃子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造將從簡(jiǎn)單信息型發(fā)展到知識(shí)密集型。在排序和制造資源計(jì)劃管理中，模糊推理等多類的專家系統(tǒng)將集成應(yīng)用；智能制造的生產(chǎn)系統(tǒng)將是自治或半自治系統(tǒng)。在監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程、生產(chǎn)狀態(tài)獲取和故障診斷、檢驗(yàn)裝配中，將廣泛應(yīng)用智能技術(shù)；從系統(tǒng)活動(dòng)角度，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在系統(tǒng)控制中已開始應(yīng)用，同時(shí)應(yīng)用分布技術(shù)和多元代理技術(shù)、全能技術(shù)，并采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)活動(dòng)并行，解決系統(tǒng)集成。由此可見，IMS理念建立在自組織、分布自治和社會(huì)生態(tài)學(xué)機(jī)理上，目的是通過設(shè)備柔性和計(jì)算機(jī)人工智能控制，自動(dòng)地完成設(shè)計(jì)、加工、控制管理過程，旨在解決適應(yīng)高度變化環(huán)境的制造的有效性。三、智能制造系統(tǒng)的綜合特征（1）自律能力即搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。具有自律能力的設(shè)備稱為“智能機(jī)器”，“智能機(jī)器”在一定程度上表現(xiàn)出獨(dú)立性、自主性和個(gè)性，甚至相互間還能協(xié)調(diào)運(yùn)作與競(jìng)爭(zhēng)。強(qiáng)有力的知識(shí)庫(kù)和基于知識(shí)的模型是自律能力的基礎(chǔ)。（2）人機(jī)一體化IMS不單純是“人工智能”系統(tǒng)，而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能?；谌斯ぶ悄艿闹悄軝C(jī)器只能進(jìn)行機(jī)械式的推理、預(yù)測(cè)、判斷，它只能具有邏輯思維（專家系統(tǒng)），最多做到形象思維（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），完全做不到靈感（頓悟）思維，只有人類專家才真正同時(shí)具備以上三種思維能力。因此，想以人工智能全面取代制造過程中人類專家的智能，獨(dú)立承擔(dān)起分析、判斷、決策等任務(wù)是不現(xiàn)實(shí)的。人機(jī)一體化一方面突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時(shí)在智能機(jī)器的配合下，更好地發(fā)揮出人的潛能，使人機(jī)之間表現(xiàn)出一種平等共事、相互“理解”、相互協(xié)作的關(guān)系，使二者在不同的層次上各顯其能，相輔相成。因此，在智能制造系統(tǒng)中，高素質(zhì)、高智能的人將發(fā)揮更好的作用，機(jī)器智能和人的智能將真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。（3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)這是實(shí)現(xiàn)虛擬制造的支持技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)高水平人機(jī)一體化的關(guān)鍵技術(shù)之一。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VirtualReality)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，融合信號(hào)處理、動(dòng)畫技術(shù)、智能推理、預(yù)測(cè)、仿真和多媒體技術(shù)為一體；借助各種音像和傳感裝置，虛擬展示現(xiàn)實(shí)生活中的各種過程、物件等，因而也能擬實(shí)制造過程和未來的產(chǎn)品，從感官和視覺上使人獲得完全如同真實(shí)的感受。但其特點(diǎn)是可以按照人們的意愿任意變化，這種人機(jī)結(jié)合的新一代智能界面，是智能制造的一個(gè)顯著特征。（4）自組織超柔性智能制造系統(tǒng)中的各組成單元能夠依據(jù)工作任務(wù)的需要，自行組成一種最佳結(jié)構(gòu)，其柔性不僅突出在運(yùn)行方式上，而且突出在結(jié)構(gòu)形式上，所以稱這種柔性為超柔性，如同一群人類專家組成的群體，具有生物特征。（5）學(xué)習(xí)與維護(hù)智能制造系統(tǒng)能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識(shí)庫(kù)，具有自學(xué)習(xí)功能。同時(shí)，在運(yùn)行過程中自行故障診斷，并具備對(duì)故障自行排除、自行維護(hù)的能力。這種特征使智能制造系統(tǒng)能夠自我優(yōu)化并適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境。四、智能制造系統(tǒng)的智能技術(shù)（1）新型傳感技術(shù)——高傳感靈敏度、精度、可靠性和環(huán)境適應(yīng)性的傳感技術(shù)，采用新原理、新材料、新工藝的傳感技術(shù)（如量子測(cè)量、納米聚合物傳感、光纖傳感等），微弱傳感信號(hào)提取與處理技術(shù)。（2）模塊化、嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)——不同結(jié)構(gòu)的模塊化硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，微內(nèi)核操作系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)軟件技術(shù)、組態(tài)語(yǔ)言和人機(jī)界面技術(shù)，以及實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一編程環(huán)境的工程軟件平臺(tái)技術(shù)。（3）先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)——工業(yè)過程多層次性能評(píng)估技術(shù)、基于大量數(shù)據(jù)的建模技術(shù)、大規(guī)模高性能多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)，大型復(fù)雜裝備系統(tǒng)仿真技術(shù)，高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、電子傳動(dòng)等精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。（4）系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)——大型制造工程項(xiàng)目復(fù)雜自動(dòng)化系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)技術(shù)以及安裝調(diào)試技術(shù)，統(tǒng)一操作界面和工程工具的設(shè)計(jì)技術(shù)，統(tǒng)一事件序列和報(bào)警處理技術(shù)，一體化資產(chǎn)管理技術(shù)。（5）故障診斷與健康維護(hù)技術(shù)——在線或遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、自愈合調(diào)控與損傷智能識(shí)別以及健康維護(hù)技術(shù)，重大裝備的壽命測(cè)試和剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)，可靠性與壽命評(píng)估技術(shù)。（6）高可靠實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，高可靠無線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)，工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)和異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間信息無縫交換技術(shù)。（7）功能安全技術(shù)——智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證技術(shù)及方法，建立功能安全驗(yàn)證的測(cè)試平臺(tái)，研究自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體功能安全評(píng)估技術(shù)。（8）特種工藝與精密制造技術(shù)——多維精密加工工藝，精密成型工藝，焊接、粘接、燒結(jié)等特殊連接工藝，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，精確可控?zé)崽幚砑夹g(shù)，精密鍛造技術(shù)等。（9）識(shí)別技術(shù)——低成本、低功耗RFID芯片設(shè)計(jì)制造技術(shù)，超高頻和微波天線設(shè)計(jì)技術(shù)，低溫?zé)釅悍庋b技術(shù)，超高頻RFID核心模塊設(shè)計(jì)制造技術(shù)，基于深度三位圖像識(shí)別技術(shù)，物體缺陷識(shí)別技術(shù)。五、智能制造實(shí)例——智能機(jī)器所謂的智能機(jī)器也就是智能機(jī)器人，它給人的最深刻的印象是一個(gè)獨(dú)特的進(jìn)行自我控制的“活物”。其實(shí)，這個(gè)自控“活物”的主要器官并沒有像真正的人那樣微妙而復(fù)雜。智能機(jī)器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外，它還有效應(yīng)器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱自整步電動(dòng)機(jī)，它們使手、腳、長(zhǎng)鼻子、觸角等動(dòng)起來。由此也可知，智能機(jī)器人至少要具備三個(gè)要素：感覺要素，運(yùn)動(dòng)要素和思考要素。智能機(jī)器人是一個(gè)多種新技術(shù)的集成體，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識(shí)，涉及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)。機(jī)器人已進(jìn)入智能時(shí)代，不少發(fā)達(dá)國(guó)家都將智能機(jī)器人作為未來技術(shù)發(fā)展的制高點(diǎn)。美國(guó)、日本和德國(guó)在智能機(jī)器人研究領(lǐng)域占有明顯優(yōu)勢(shì)。近年來，中國(guó)大力研發(fā)智能機(jī)器人，并取得了可喜的成就。六、智能制造的發(fā)展前景2017年，具有連接和感知能力的機(jī)器人繼續(xù)引領(lǐng)智能制造發(fā)展，隨著AI技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人也變得更加智能，并能夠感知，學(xué)習(xí)和自己做決策。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院結(jié)合當(dāng)前全球智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，保守估計(jì)未來幾年全球智能制造行業(yè)將保持15%左右的年均復(fù)合增速