工业自动化中的智能制造技术分析

2017-01-20胡福康

中国设备工程 2017年13期

关键词：工业加工智能

胡福康

（北京中科奥特自动化设备有限公司，北京 102218）

工业自动化中的智能制造技术分析

胡福康

（北京中科奥特自动化设备有限公司，北京 102218）

许多工业产品，我国都具备了生产的能力。但有的产品技术含量较低，质量较差，与发达国家还有很大差距。智能制造技术是世界上先进的工业制造技术，是工业自动化、机械化、信息化发展到成熟阶段的必然产物，是我国工业进行深度变革的助推器。

工业自动化；智能制造技术；人机界面；模拟生产

1 智能制造技术的内涵

1.1 理论核心

智能制造技术被称作21世纪的工业制造技术。它是将先进的计算机技术融入到传统的制造工业之中，利用计算机模拟制造专家的一系列思维活动，与制造机器结合起来，执行决策、设计、生产、装配、质量检测、销售等一系列活动的提高工业制造效率和精度的先进技术。该技术强调工业制造过程中的整体“智能化”，通过智能管理中心（IMC）全程参与整个制造过程。智能加工中心（IMC）是一种智能加工机器。它与一般的制造中心（MC）最大的区别是能够根据获取的信息自主调整自己的动作，以更好的完成制造过程，具有很强的自主调节能力。

1.2 信息处理方式

智能加工中心平台处理信息的方式主要有两种：一种是智能加工中心和其他智能机器或者管理人员共享信息协商策略；一种是智能加工中心的各子系统，如感知系统、决策系统等，从CAD/CAM传过来的信息数据中提取出智能加工中心所需要的信息，并实现共享。

1.3 系统功能

智能加工中心平台的功能主要有五种：一是感知功能。智能加工中心根据传感器传来的信息，通过收集、分析、整合来获取对加工对象和系统状态的感知；二是决策功能。智能加工中心在感知的基础上，作出决策，明确自己的下一步动作；三是控制功能。智能加工中心根据决策，选择最优的方案进行加工，并全程监督和维护；四是通信功能。它主要包括智能制造中心与各子系统之间的信息共享交流以及与管理人员之间的信息交流；五是学习功能。智能控制中心通过制造过程获取知识积累，不断的改进自己的决策。除此以外，它还能从专家和其他智能机械获取知识。

2 智能制造技术的优势

2.1 能够实现高、精、尖工业产品的制造

传统手工制造模式，主要靠人来把控制造的精度。人为把控制造精度与实际的精度要求的误差较大，所以常只能制造一些对精度要求不高的普通工业制成品。一些精度高的车床或者科学实验仪器，国内没有制造能力，不得不从国外进口。每年我国在这方面都需要一笔很大的采购资金。受工业制造精度差的影响，我国的工业制造水平持续保持在一个中低端的位置，很难取得突破性的进展。目前，高端的数控机床的很多零部件，我国不具备生产制造的能力，就必须从国外进口。我国高端的数控机床制造水平与发达国家差距大。

工欲善其事，必先利其器。我国要想成为一个工业制造强国，在工业制造高端市场占据一席之地，必须要具备制造高、精、尖工业成品的能力。智能制造技术采用了现代化的信息技术，通过智能加工中心来把控工业产品的制造精度。工作人员只需要把相关的参数输入到计算机中，智能加工中心就能根据传入的数据，进行精确的加工工作，基本不受人为因素的影响，工业制成品的精度很高。

我国要进军高端的工业制造市场，离不开智能制造技术的主力。智能制造技术可以大幅度的提升我国的工业制造水平，实现我国制造业水平的深度变革。

2.2 能够实现生产效率的大幅提高

传统手工制造模式，通过手工的方式来完成工业产品加工制造的分析、测量、组装等过程。产品的生产速度很慢，无法实现工业产品的批量生产。在市场竞争激烈的国际市场，传统手工制造模式无法及时的满足客户大宗量工业产品采购的需求。手工加工制造，效率低，不能将生产能力转化为强大的竞争力，无法在国际市场占得一席之地。

智能制造技术，是现代信息技术和机械化相结合的产物。它通过智能加工的方式展开工业生产，最大程度的将人从生产过程中解脱出来。由于整个生产过程受人的因素影响很小，生产效率大幅度的提高。例如以往我国的汽车产量，是以小时来计量。生产一辆汽车最快也需要几个小时。但是，如果采用智能制造技术进行汽车生产，一辆汽车制造时间则只需要几分钟甚至几十秒的时间。大量的工业制成品，按照标准的规格，快速的被制造出来，投入到市场中去。生产效率大幅度的提高，有利于工业产品市场竞争力的形成。

2.3 能够增加生产效益

在传统手工生产模式下，工厂需要雇佣大量的工人参与到生产制造过程中来。大量的雇佣工人，导致了劳动力成本的上涨，生产效益的下降。另外，手工操作，也不能保证工业产品的质量。很多产品一下生产线，就成了不合格的废品，无法实现向商品的转化。这不仅造成了企业生产效益的缩水，还造成了生产资源的浪费。

智能制造技术的采用，在提高生产效益，降低生产成本上，有两个方面的优势，一是最大程度的程度的降低劳动力成本。在智能生产制造体系的生产过程中，大部分的工作，都由机器自动完成。工厂不需要大量的增加劳动力成本，来雇佣工人。这提高了工厂的生产效益。例如，中型食品深加工工厂，如果采用手工加工的方式，则需要从社会中雇佣上百名员工。这上百名工人的工资，都将算入到食品生产成本中去。这就降低了食品工厂的生产效益。如果采用智能制造系统，食品工厂则只需要雇佣十几个人，便可以实现生产过程的顺利高效开展。这就节约了大量的劳动力成本投入，进而转化成了食品工厂的经济效益；另一方面，智能制造系统，在工业产品的生产过程中，工作人员只需要把制造参数输入到计算机中，智能制造系统就能自动的、高精度的完成加工制造。在整个生产过程中，基本不会产生废品。这种高成功率，极大的减少了不合格产品带来的浪费，降低了生产成本。

2.4 能够在生产过程中自动的分析、优化、调整

传统的手工制造模式，员工要提高生产技能，主要是依靠经验的积累和专门的业务深造学习培训。但是由于手工制造本身的缺陷，不管工人经验多丰富，技能多熟练，手工制造的精度、效率都不能与机器比肩。

智能制造系统，采用先进的智能制造技术，是比单纯的机器制造更高一个层次的先进系统。较之单纯的机器制造。它还具备了自主学习，调整的功能。智能制造系统能根据现场的反馈，对指令分析、调整、优化，以适应生产环境的变化。这就保证了工业产品的质量和数量符合标准。

3 智能制造技术在工业中的运用

3.1 人机界面

在智能化工业生产中，人与智能操控系统之间的信息传递主要是通过人机界面。它在人与智能制作系统之间起着中介作用。一方面，操控者将所要制造的工业产品的参数，通过人机界面输入到计算机中，然后再转变成计算机能够识别的数字语言或指令。智能制造系统据此展开生产；另一方面，智能制造系统，将生产过程中，遇到的问题以及对问题的分析，通过人机界面，反馈给操控者。操控者通过智能操控系统的人机界面实现了对分散在各处的机器的集成化管理。目前，我国的智能操控系统，主要应用于高、精、尖工业产品的生产制造中。

3.2 方便产品设计方案和模型效果图的生成

智能制造系统的第二大特征是方便工业产品的图形设计和模型效果图的展示。当有了工业产品的生产任务后，专业设计人员可以根据客户的要求，设计出工业产品的生产图纸。以图纸为基础，专业设计员可通过专门的软件（CAD设计软件）再将平面的线状图转化为直观、形象的3D立体模型效果图。客户通过直观、形象的3D图象，选择最优设计方案。智能制造中心，以图纸提供的参数开展生产。除此以外，生产成本、销售价格、生产利润也可以生产设计图为基础，展开计算和分析。这种技术已经应用在我国钢铁、汽车、服装、家具制造等多个工业领域，并得到了社会的广泛认可。

3.3 模拟生产过程

在智能制造系统正式开展生产前，为了保证生产过程的顺利进行，操控人员可以利用计算机对产品的整个生产过程进行模拟。通过生产过程的模拟，操控员可以提前发现问题，及时做出分析和调整。操作员提前模拟整个生产过程，不仅可以保证整个生产过程的顺利开展，还可以大量的节约资源，降低生产成本。

生产过程的模拟，除了可以应用在产前验证阶段外，还可以用在故障排查方面。当生产遇阻，维修人员还可以通过故障生产过程的模拟，快速找到故障点，及时维修，减小故障造成的损失。