工業自動化中的智能制造技術分析

胡福康

（北京中科奧特自動化設備有限公司，北京 102218）

工業自動化中的智能制造技術分析

胡福康

（北京中科奧特自動化設備有限公司，北京 102218）

許多工業產品，我國都具備了生產的能力。但有的產品技術含量較低，質量較差，與發達國家還有很大差距。智能制造技術是世界上先進的工業制造技術，是工業自動化、機械化、信息化發展到成熟階段的必然產物，是我國工業進行深度變革的助推器。

工業自動化；智能制造技術；人機界面；模擬生產

1 智能制造技術的內涵

1.1 理論核心

智能制造技術被稱作21世紀的工業制造技術。它是將先進的計算機技術融入到傳統的制造工業之中，利用計算機模擬制造專家的一系列思維活動，與制造機器結合起來，執行決策、設計、生產、裝配、質量檢測、銷售等一系列活動的提高工業制造效率和精度的先進技術。該技術強調工業制造過程中的整體“智能化”，通過智能管理中心（IMC）全程參與整個制造過程。智能加工中心（IMC）是一種智能加工機器。它與一般的制造中心（MC）最大的區別是能夠根據獲取的信息自主調整自己的動作，以更好的完成制造過程，具有很強的自主調節能力。

1.2 信息處理方式

智能加工中心平臺處理信息的方式主要有兩種：一種是智能加工中心和其他智能機器或者管理人員共享信息協商策略；一種是智能加工中心的各子系統，如感知系統、決策系統等，從CAD/CAM傳過來的信息數據中提取出智能加工中心所需要的信息，并實現共享。

1.3 系統功能

智能加工中心平臺的功能主要有五種：一是感知功能。智能加工中心根據傳感器傳來的信息，通過收集、分析、整合來獲取對加工對象和系統狀態的感知；二是決策功能。智能加工中心在感知的基礎上，作出決策，明確自己的下一步動作；三是控制功能。智能加工中心根據決策，選擇最優的方案進行加工，并全程監督和維護；四是通信功能。它主要包括智能制造中心與各子系統之間的信息共享交流以及與管理人員之間的信息交流；五是學習功能。智能控制中心通過制造過程獲取知識積累，不斷的改進自己的決策。除此以外，它還能從專家和其他智能機械獲取知識。

2 智能制造技術的優勢

2.1 能夠實現高、精、尖工業產品的制造

傳統手工制造模式，主要靠人來把控制造的精度。人為把控制造精度與實際的精度要求的誤差較大，所以常只能制造一些對精度要求不高的普通工業制成品。一些精度高的車床或者科學實驗儀器，國內沒有制造能力，不得不從國外進口。每年我國在這方面都需要一筆很大的采購資金。受工業制造精度差的影響，我國的工業制造水平持續保持在一個中低端的位置，很難取得突破性的進展。目前，高端的數控機床的很多零部件，我國不具備生產制造的能力，就必須從國外進口。我國高端的數控機床制造水平與發達國家差距大。

工欲善其事，必先利其器。我國要想成為一個工業制造強國，在工業制造高端市場占據一席之地，必須要具備制造高、精、尖工業成品的能力。智能制造技術采用了現代化的信息技術，通過智能加工中心來把控工業產品的制造精度。工作人員只需要把相關的參數輸入到計算機中，智能加工中心就能根據傳入的數據，進行精確的加工工作，基本不受人為因素的影響，工業制成品的精度很高。

我國要進軍高端的工業制造市場，離不開智能制造技術的主力。智能制造技術可以大幅度的提升我國的工業制造水平，實現我國制造業水平的深度變革。

2.2 能夠實現生產效率的大幅提高

傳統手工制造模式，通過手工的方式來完成工業產品加工制造的分析、測量、組裝等過程。產品的生產速度很慢，無法實現工業產品的批量生產。在市場競爭激烈的國際市場，傳統手工制造模式無法及時的滿足客戶大宗量工業產品采購的需求。手工加工制造，效率低，不能將生產能力轉化為強大的競爭力，無法在國際市場占得一席之地。

智能制造技術，是現代信息技術和機械化相結合的產物。它通過智能加工的方式展開工業生產，最大程度的將人從生產過程中解脫出來。由于整個生產過程受人的因素影響很小，生產效率大幅度的提高。例如以往我國的汽車產量，是以小時來計量。生產一輛汽車最快也需要幾個小時。但是，如果采用智能制造技術進行汽車生產，一輛汽車制造時間則只需要幾分鐘甚至幾十秒的時間。大量的工業制成品，按照標準的規格，快速的被制造出來，投入到市場中去。生產效率大幅度的提高，有利于工業產品市場競爭力的形成。

2.3 能夠增加生產效益

在傳統手工生產模式下，工廠需要雇傭大量的工人參與到生產制造過程中來。大量的雇傭工人，導致了勞動力成本的上漲，生產效益的下降。另外，手工操作，也不能保證工業產品的質量。很多產品一下生產線，就成了不合格的廢品，無法實現向商品的轉化。這不僅造成了企業生產效益的縮水，還造成了生產資源的浪費。

智能制造技術的采用，在提高生產效益，降低生產成本上，有兩個方面的優勢，一是最大程度的程度的降低勞動力成本。在智能生產制造體系的生產過程中，大部分的工作，都由機器自動完成。工廠不需要大量的增加勞動力成本，來雇傭工人。這提高了工廠的生產效益。例如，中型食品深加工工廠，如果采用手工加工的方式，則需要從社會中雇傭上百名員工。這上百名工人的工資，都將算入到食品生產成本中去。這就降低了食品工廠的生產效益。如果采用智能制造系統，食品工廠則只需要雇傭十幾個人，便可以實現生產過程的順利高效開展。這就節約了大量的勞動力成本投入，進而轉化成了食品工廠的經濟效益；另一方面，智能制造系統，在工業產品的生產過程中，工作人員只需要把制造參數輸入到計算機中，智能制造系統就能自動的、高精度的完成加工制造。在整個生產過程中，基本不會產生廢品。這種高成功率，極大的減少了不合格產品帶來的浪費，降低了生產成本。

2.4 能夠在生產過程中自動的分析、優化、調整

傳統的手工制造模式，員工要提高生產技能，主要是依靠經驗的積累和專門的業務深造學習培訓。但是由于手工制造本身的缺陷，不管工人經驗多豐富，技能多熟練，手工制造的精度、效率都不能與機器比肩。

智能制造系統，采用先進的智能制造技術，是比單純的機器制造更高一個層次的先進系統。較之單純的機器制造。它還具備了自主學習，調整的功能。智能制造系統能根據現場的反饋，對指令分析、調整、優化，以適應生產環境的變化。這就保證了工業產品的質量和數量符合標準。

3 智能制造技術在工業中的運用

3.1 人機界面

在智能化工業生產中，人與智能操控系統之間的信息傳遞主要是通過人機界面。它在人與智能制作系統之間起著中介作用。一方面，操控者將所要制造的工業產品的參數，通過人機界面輸入到計算機中，然后再轉變成計算機能夠識別的數字語言或指令。智能制造系統據此展開生產；另一方面，智能制造系統，將生產過程中，遇到的問題以及對問題的分析，通過人機界面，反饋給操控者。操控者通過智能操控系統的人機界面實現了對分散在各處的機器的集成化管理。目前，我國的智能操控系統，主要應用于高、精、尖工業產品的生產制造中。

3.2 方便產品設計方案和模型效果圖的生成

智能制造系統的第二大特征是方便工業產品的圖形設計和模型效果圖的展示。當有了工業產品的生產任務后，專業設計人員可以根據客戶的要求，設計出工業產品的生產圖紙。以圖紙為基礎，專業設計員可通過專門的軟件（CAD設計軟件）再將平面的線狀圖轉化為直觀、形象的3D立體模型效果圖。客戶通過直觀、形象的3D圖象，選擇最優設計方案。智能制造中心，以圖紙提供的參數開展生產。除此以外，生產成本、銷售價格、生產利潤也可以生產設計圖為基礎，展開計算和分析。這種技術已經應用在我國鋼鐵、汽車、服裝、家具制造等多個工業領域，并得到了社會的廣泛認可。

3.3 模擬生產過程

在智能制造系統正式開展生產前，為了保證生產過程的順利進行，操控人員可以利用計算機對產品的整個生產過程進行模擬。通過生產過程的模擬，操控員可以提前發現問題，及時做出分析和調整。操作員提前模擬整個生產過程，不僅可以保證整個生產過程的順利開展，還可以大量的節約資源，降低生產成本。

生產過程的模擬，除了可以應用在產前驗證階段外，還可以用在故障排查方面。當生產遇阻，維修人員還可以通過故障生產過程的模擬，快速找到故障點，及時維修，減小故障造成的損失。

4 結語

目前高端的工業制造市場，我國還是無法涉足，要迎頭趕上發達國家，我國必須深入改革工業生產體系，在工業生產的各個領域大力推廣智能制造技術。智能制造技術具有生產量大、制造精度高、生產利潤大等優勢。智能生產技術可以加快我國工業生產向高端市場進軍的步伐，是我國由制造業大國向制造業強國轉變的助推器。

[1]任愛輝.淺談我國工業自動化控制技術的革新[J].數字化用戶，2013.11:23.

[2]陳劉明.工業自動化中的智能制造技術分析[J].企業技術開發，2011.30:22.

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1671-0711（2017）07（上）-0180-02