面向智能制造的生產控制系統研究與應用

張銘

（湖北輕工職業技術學院，湖北 武漢 430000）

一、緒論

（一）研究背景與意義

智能制造的概念最早起源于上世界80 年代。在2016 年6 月，在中國制造的2015 系列叢書的《智能制造》中出現，目前成為現代大多數離散制造企業生產過程中必不可少的關鍵環節，隨之出現的裝配制造的混流裝配能夠促進很多裝配生產的發展，對傳統的單一生產模式逐漸向多品種是一種沖擊，向適應更多類型的企業進行轉型，大大提高了企業對于市場需要的響應能力。為了增強企業的競爭能力，降低產品生產環節的生命周期，生產過程中控制系統的智能化顯得尤為重要。

（二）國內外研究現狀

智能制造最早是由美國的一本書中提出來的，《ManufacturingIntelligence》其中描述了先進的制造過程以及軟件系統。美國普渡大學就柔性制造方面提出智能調度、韓國慶熙大學提出智能制造應用在診斷上、加拿大卡爾加里大學與美國羅克韋爾自動化公司共同提出 MetaMorph 的基于agent 自適應智能制造體系結構等。

1992 年我國在政策引導下建立了智能制造相關領域的研究協議，隨后郭慶林登人提出基于多 Agent 的智能制造系統體系結構、李伯虎等人提出云制造的概念和系統模型架構，為研究打下了堅實的基礎。

二、面向智能制造的生產控制系統特征

從智能制造方面的特點能夠看出，與傳統生產控制模式比較，面向智能制造的生產控制會具有一些新的特征，具體可以歸納為以下幾個方面。

（一）自感知

在生產制造的過程中資源是決定性因素，如果沒有全面的信息來源，就無法連接其他豐富的信息，無法得到發展，目前隨著傳感技術的不斷發展，在制造生產過程中物理資源能夠主動的感知進行信息的處理，需要更加人性化，才能更好的為生產打下基礎。

（二）自決策

在智能化制造的背景下，人為進行決策的時代已經不能滿足生產的需要，要想更好地在制造業應用，需要發展相關的人工智能算法代替人進行推理和分析。針對人工智能設計的算法，對生產制造中進行優化配置，生產達到最優。

（三）自適應

生產過程中會出現生產效率的問題，自適應主要是用來對生產制造過程中的環境和資源因素進行控制和實時的監控，能夠在事發第一時間進行判斷和處理，減少帶來的不必要的麻煩。

在實際的裝配流水車間中會存在一些裝配不平衡的現象，比如說每個小時的產量50 個。在智能制造的情況下，會將較低的裝配線平衡率會降低，最終導致生產成本的提高或者讓一些資源浪費的問題，而且并不能達到市場的要求。

三、面向智能制造的生產控制系統分析與實現

裝配線是生產制造業最重要的一種生產結構方式，大概的構成是傳送裝置和若干的工作站組成的。需要做到的是滿足正常的生產節奏情況下，在特殊情況也能有順序的進行工作，在分配中做到各個工作站的工時大概一致，就能到達裝配線平衡。

（一）利用數學建模

在滿足一定的約束條件下每個工作站之間進行綜合工序作業的任務，而一個工作站的組成是由一個或者幾個工序任務集合的，達到每個工作站時間的大致相等，達到優化的作用。

可以利用數學建模等方式，比如在一定的時間作業的過程中，作業會隨之發生波動影響平衡問題，在數學上通常將作業的時間看做概率分布的隨機變量，通過兩種減速器的裝配工序進行對比以及時間的測定，進而得出數值，再利用MATLAB 之中的ks 檢驗得出樣本數值，最終得出的概率分布進入檢測后，確定工序作業時間服從，形成正態分布。

最后將模型與算法應用到實際的裝配車間優化中，生產效率和生產的平衡問題會得到明顯的提高。

（二）完善系統功能

考慮到智能制造的開發是在PC 和移動端進行的，那么在工作時間不確定下，如何有效地進行物流調度是關鍵。系統需要以下幾點需求。訂單管理功能、物料管理功能、系統通用性，這樣可以適應大多數的制造企業。

首先是登錄的界面，事先要驗證身份，需要工作人員輸入身份信息，系統添加驗證碼，提高系統的安全性，如若密碼輸入超過三次，就會鎖定并進入注冊頁面。

其次要添加訂單管理功能，主要用來記錄訂單中各種貨物詳細信息以及需要交易的時間，便于按時地完成任務，并及時更新。物料管理功能能夠實現不同生產下訂單的數量和所需要的數量，根據所需可以物料和零部件加以配送。

最后設置系統管理模塊，其中包括面前管理員進行的用戶管理以及系統幫助功能，能夠通過管理者對用戶信息修改；系統幫助能夠幫助用戶繼續使用，掌握基本操作流程，充分體現了系統的人性化。

四、結論

在社會發展的高速階段，智能制造作為新時代的代表杰作，充當了重要的角色，如何能讓智能制造在生產線上發揮最大的作用是有待解決的重要課題，需要我們的不斷努力探索，本文對于智能化裝配流水線的控制做了分析，解決了一些實際問題，但是實際生產線中，還會出現更多的難題，有待解決，需要更多的學者和專業人士學習和掌握專業技巧去實現智能制造的最優化。