智能制造中的关键技术及实现途径探析

2016-11-29栾占威

中国新技术新产品 2016年22期

关键词：传感关键技术射频

栾占威

（中航工业哈尔滨东安发动机集团有限公司，黑龙江哈尔滨 150066）

智能制造中的关键技术及实现途径探析

栾占威

（中航工业哈尔滨东安发动机集团有限公司，黑龙江哈尔滨 150066）

随着我国科学技术的发展，智能制造逐渐受到人们的关注。将其应用在各个行业的实际生产中不仅能够提高生产效率，还能降低企业人工投入成本。本文重点分析了智能制造包括哪些关键技术，以及如何在生产中实现这些关键技术，从而促进我国智能制造技术的快速发展。

智能制造；关键技术；实现

智能制造是一种集自动化、智能化、网络化于一体的制造模式。因其具有高效、经济的特定被广泛应用在产品生产作业中。尤其是智能制造还能够优化产品生产流程，实现能源可持续利用。相比于传统的产品生产模式，智能制造从根本上了改变了产品研发、制造、销售的流程，这对于企业的长久发展非常重要。

一、智能制造概述

智能制造系统是一种人机一体化的智能系统，在实际的产品制造过程中，不仅能够代替人类进行分析、判断、决策，还能实现自动化向智能化、集成化、柔性化的扩展。从“十二五”提出推广智能制造技术到目前为止，智能制造已经广泛受到各界人士的关注，且已经被应用在制造各个行业中。如石油石化智能成套设备、冶金智能成套设备、自动化物流成套设备、智能化食品制造生产线等。这些智能系统都是建立在智能制造基础之上的。由此可见，智能制造将会成为产品生产技术发展的主流趋势。

二、智能制造中的关键技术及实现途径

1.射频识别技术

射频识别技术又称RFID，是一种能够识别无线电信号，读写数据信息的无线通信技术。显然，射频识别技术是不需要接触系统和识别目标的。一般射频包括超高频、高频、低频3个频率段，其读写方式包括固定和移动两种方式。基于无线通信技术，在使用射频识别技术时只需要将小型的无线微型设备放置在物体表面，并利用读写和识别技术，就可以实现目标数据信息的收集、记录。

射频识别技术被广泛应用在消费应用、制造、安全访问控制等各个行业之中。如将其应用在供应链管理中，能够通过自动化数据收集和数据传输，减少错误发货、物品丢失等问题，尤其是能够实现远程产品维护。例如在药品冷链物流中应用RFID电子标签技术能够进行全程连续的温度追踪，从而实现可靠的温度管理。当冷链箱被贴上RFID电子标签之后，RFID电子标签就会自动记录有关冷链箱的所有数据信息包括实时温度信息。而且在一批冷链周转箱出库时，读写器能一次性读取到该批次各冷链保温箱内的所有RFID温度标签的信息。这使冷链周转箱出入库的信息录入实现了自动化，缩短时间的同时也确保了出入库信息的准确性。当货物量很大时，出入库自动读取信息能够解决物流操作环节的瓶颈问题。

2.实时定位技术

在实际的产品生产过程中，企业要对所有的产品、原材料、设备等进行实时跟踪管理。但是又无法应用人工手段。因而需要建立相应的实时定位系统。而智能制造中的无线射频技术就能够实现这一目标。一般情况是，实时定位系统会有信号接收器和发射器等设备组成。

目前实时定位系统还会利用光学、声学技术实现信号定位，如超声、红外、超宽带等。不同定位技术的频率、带宽、穿透性、抗干扰能力都有所不同。如清华同方RFID资源管理跟踪系统通过使用RFID标签、读写器和软件来对企业资源进行监测，帮助其提高效益及投资回报率。该系统主要由阅读器和电子标签（RFID）组成，用于完成免打扰的信息采集和识别。软件系统包括应用软件和接口引擎两部分组成，用于完成信息采集、数据加工、位置信息时时显示等功能，从而实现管理人员能实时地监测到整个企业资源的状态，包括人员位置、各种设备使用情况，兼顾安全出入管理。这样方便管理人员对相关重要资源进行调整和分配。

3.无线传感系统

无线传感系统能够帮助企业更好地控制生产流程和物流。无线传感系统主要由计算定位、感应、信息传递3个部分组成。另外，无线传感系统还能够对温度、声音等不用的物体做出反应。

无线传感系统的核心技术是无线数据库技术，具有信息传递、查询、跳跃路由协议等功能。而且无线传感系统是一种全新的信息获取和处理技术，被广泛应用各个行业中，如工业环境监测、智能电网等行业中。尤其是将其应用在工业生产中，不仅能够有助于工业生产工艺的优化，还能够提高产品生产效率。如可以实现生产全过程的检测、实时生产参数的采集、材料消耗状况的检测。

4.信息物理融合网络

信息物理融合网络也可称为CPS。CPS包含环境感知、嵌入式计算、网络通信等多种系统工程，主要应用于智能系统上，如物联传感。CPS的应用彻底改变了传统的产品生产理念。另外，CPS还是工业4.0发展的核心内容，能够助力于智能车间、工厂的构建。

简单的说CPS就是互联网+制造的智能化系统。在新的工业革命中，CPS将会成为实现智能制造系统的关键技术。CPS应用在产品生产过程中，能够实现产品、设备数据信息与企业信息系统的融合，并将生产数据传送到云计算中心。准确的说是产品生产线中的传感器会及时收集生产信息，然后通过无线通信这些数据就会传送至数据处理中心。相比于传统的产品生产模式，管理人员能够迅速获知产品出了什么故障，哪里需要配件，从而实现真正的生产智能化管理。另外，CPS还能够把帮助企业进行消费者数据和企业生产数据信息的分析，经过数据挖掘、设备调整等工作流程之后就能够生产出具有个性化的产品。总的来说，CPS是智能制造中的关键技术，同时也是现代工业革命发展的重点技术。