【正文】 第一篇：先進(jìn)制造技術(shù)論文智能制造智能制造作者：王玉石湖北文理學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院工業(yè)工程1311班 學(xué)號2013123106摘要：介紹了智能制造提出的背景、主要研究內(nèi)容和目標(biāo),人工智能與IMT、IM的關(guān)系,IMS和CIMS,智能制造的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ),智能制造系統(tǒng)的特征及框架結(jié)構(gòu),并簡要介紹了智能加工中心IMC,智能制造技木的發(fā)展趨勢，以及智能制造系統(tǒng)研究成果及存在問題。關(guān)鍵詞：智能制造，IMS,IMC,IMT。智能制造在國際上尚無公認(rèn)的定義。目前比較通行的一種定義是, 智能制造技術(shù)是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié),以一種高度柔性與高度集成的方式,通過計算機(jī)來模擬人類專家的制造智能活動。因此,智能制造的研究開發(fā)對象是整個機(jī)械制造企業(yè), 其主要研究開發(fā)目標(biāo)有二: ①整個制造工作的全面智能化,它在實際制造系統(tǒng)中首次提出了以機(jī)器智能取代人的部腦力勞動作為主要目標(biāo),，強(qiáng)調(diào)整個企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程大范圍的自組織能力。②信息和制造智能的集成與共享, 強(qiáng)調(diào)智能型的集成自動化。目前,IMT和IMS的研究方向已從最初的人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用(AiM)發(fā)展到今天IMS,研究課題涉及的范圍由最初僅一個企業(yè)內(nèi)的市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃、制造加工、過程控制、信息管理、設(shè)備維護(hù)等技術(shù)型環(huán)節(jié)的自動化,發(fā)展到今天的面向世界范圍內(nèi)的整個制造環(huán)境的集成化與自組織能力,包括制造智能處理技術(shù)、自組織加工單元、自組織機(jī)器人、智能生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、多級競爭式控制網(wǎng)絡(luò)、全球通訊與操作網(wǎng)等。，IMS 人工智能的研究一開始就未能擺脫制造機(jī)器生物的思想,即“機(jī)器智能化”。這種以“自主”系統(tǒng)為目標(biāo)的研究路線,嚴(yán)重地阻礙了人工智能研究的進(jìn)展。許多學(xué)者已意識到這一點, Feigenbaum、Newell、錢學(xué)森從計算機(jī)角度出發(fā),提出了人與計算機(jī)相結(jié)合的智能系統(tǒng)概念。目前國外對多媒體及虛擬技術(shù)研究進(jìn)行大量投資,以及日本第五代智能計算機(jī)研制計劃的擱淺等事例, 就是智能系統(tǒng)研究目標(biāo)有所改變的明證。人工智能技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用涉及市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、過程控制、質(zhì)量管理、材料處理、設(shè)備維護(hù)等諸方面。結(jié)果是開發(fā)出了種類繁多的面向特定領(lǐng)域的獨立的專家系統(tǒng)、基于知識的系統(tǒng)或智能輔助系統(tǒng),形成一系列的“智能化孤島”。隨著研究與應(yīng)用的深入,人們逐漸認(rèn)識到, 未來的制造自動化應(yīng)是高度集成化與智能化的人—機(jī)系統(tǒng)的有機(jī)融合, 制造自動化程度的進(jìn)一步提高要依賴于整個制造系統(tǒng)的自組織能力。如何提高這些“孤島”的應(yīng)用范圍和在實際制造環(huán)境中處理問題的能力, 成為人們的研究焦點。在80 年代末和90年代初,一種通過集成制造自動化、新一代人工智能、計算機(jī)等科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的新型制造工程—— IMT和新——代制造系統(tǒng)—— IMS 便脫穎而出。人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用與 IMT 和IMS 的一個重要區(qū)別在于, IMS 和 IMT 首次以部分取代制造中人的腦力勞動為研究目標(biāo), 而不再僅起“輔助和支持”作用,在一定范圍還需要能獨立地適應(yīng)周圍環(huán)境, 開展工作。四IMS和CIMS發(fā)展的道路不是一帆風(fēng)順的。今天,CIMS的發(fā)展遇到了不可逾越的障礙,可能是剛開始時就對CIMS提出了過高的要求,也可能是CIMS本身就存在某種與生俱來的缺陷,今天的CIMS在國際上已不像幾年前那樣受到極大的關(guān)注與廣泛地研究。從CIMS的發(fā)展來看,眾多研究者把重點放在計算機(jī)集成上,從科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀看,要完成這樣一個集成系統(tǒng)是很困難的。CIMS作為一種連接生產(chǎn)線中的單個自動化子系統(tǒng)的策略,是一種提高制造效率的技術(shù)。它的技術(shù)基礎(chǔ)具有集中式結(jié)構(gòu)的遞階信息網(wǎng)絡(luò)。盡管在這個遞階體系中有多個執(zhí)行層次,但主要控制設(shè)施仍然是中心計算機(jī)。CIMS存在的一個主要問題是用于異種環(huán)境必須互連時的復(fù)雜性。在CIMS概念下,手工操作要與高度自動化或半自動化操作集成起來是非常困難和昂貴的。在CIMS深入發(fā)展和推廣應(yīng)用的今天,人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識到,要想讓CIMS真正發(fā)揮效益和大面積推廣應(yīng)用,有兩大問題需要解決:①人在系統(tǒng)中的作用和地位。②在不作很大投資對現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造的情況下亦能應(yīng)用CIMS?，F(xiàn)有的CIMS概念是解決不了這兩個難題的。今天,人力和自動化是一對技術(shù)矛盾,不能集成在一起,所能做的選擇,或是昂貴的全自動化生產(chǎn)線,或是手工操作,而缺乏的是人力和制造設(shè)備之間的相容性,人機(jī)工程只是一個方面的考慮,更重要的相容性考慮要體現(xiàn)在競爭、技能和決策能力上。人在制造中的作用需要被重新定義和加以重視。3．智能制造的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論基礎(chǔ)：(1)數(shù)控機(jī)床和加工中心美國于1952年研制成功第一臺數(shù)控銑床,使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生一次技術(shù)革命。數(shù)控機(jī)床和加工中心是柔性制造的核心單元技術(shù)。(2)計算機(jī)輔助設(shè)計與制造提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,改變了傳統(tǒng)用手工繪圖、依靠圖紙組織整個生產(chǎn)過程的技木管理模式。(3)工業(yè)控制技術(shù)、微電子技術(shù)與機(jī)械工業(yè)的結(jié)合———機(jī)器人開創(chuàng)了工業(yè)生產(chǎn)的新局面,使生產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化,使制造過程更富于柔性擴(kuò)展了人類工作范圍。(4)制造系統(tǒng)為智能化開發(fā)了面向制造過程中特定環(huán)節(jié)、特定問題的“智能化孤島”,如專家系統(tǒng)、基干知識的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)等。(5)智能制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)用計算機(jī)一體化控制生產(chǎn)系統(tǒng),使生產(chǎn)從概念、設(shè)計到制造聯(lián)成一體,做到直接面向市場進(jìn)行生產(chǎn),可以從事大小規(guī)模并舉的多樣化的生產(chǎn)。近年來,制造技術(shù)有了長足的發(fā)展和進(jìn)步,也帶來了很多新問題。數(shù)控機(jī)床、自動物料系統(tǒng)、計算機(jī)控制系統(tǒng)、=機(jī)器人等在工業(yè)公司得到了廣泛的應(yīng)用,越來越多的公司使用了“計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)”、“柔性制造系統(tǒng)(FMS)”、“工廠自動化(FA)”、“多目標(biāo)智能計算機(jī)輔助設(shè)計(M1CAD)”、“模塊化制造與工廠(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系統(tǒng)(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技術(shù)(IMT)”和“智能制造系統(tǒng)(IMS)”等等新術(shù)語。先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和制造技術(shù)向產(chǎn)品、工藝和系統(tǒng)的設(shè)計師和管理人員提出了新的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的設(shè)計和管理方法不能再有效地解決現(xiàn)代制造系統(tǒng)提出的問題了。要解決這些問題、需要用現(xiàn)代的工具和方法,例如人工智能(AI)就為解決復(fù)雜的工業(yè)問題提出了一套最適宜的工具。智能制造技術(shù)是采用一種全新的制造概念和實現(xiàn)模式。其核心特征強(qiáng)調(diào)整個制造系統(tǒng)的整體“智能化”或“自組織能力”與個體的“自主性”?！爸悄苤圃靽H合作研究計劃JIRPIMS”明確提出:“智能制造系統(tǒng)是一種在整個制造過程中貫穿智能活動,并將這種智能活動與智能機(jī)器有機(jī)融合,將整個制造過程從訂貨、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到市場銷售等各個環(huán)節(jié)以柔性方式集成起來的能發(fā)揮最大生產(chǎn)力的先進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)“?；谶@個觀點,在智能制造的基礎(chǔ)理論研究中,提出了智能制造系統(tǒng)及其環(huán)境的一種實現(xiàn)模式,這種模式給制造過程及系統(tǒng)的描述、建模和仿真研究賦予了全新的思想和內(nèi)容,涉及制造過程和系統(tǒng)的計劃、管理、組織及運行各個環(huán)節(jié),體現(xiàn)在制造系統(tǒng)中制造智能知識的獲取和運用,系統(tǒng)的智能調(diào)度等,亦即對制造系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)流、信息流、功能決策能力和控制能力提出明確要求。作為智能制造技術(shù)基礎(chǔ),各種人工智能工具,及人工智能技術(shù)研究成果在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了智能制造技術(shù)的發(fā)展。而智能制造系統(tǒng)中,智能調(diào)度、智能信息處理與智能機(jī)器的有機(jī)融合而構(gòu)成的復(fù)雜智能系統(tǒng),主要體現(xiàn)在以智能加工中心為核心的智能加工系統(tǒng)的智能單元上。作為智能單元的神經(jīng)中樞——智能數(shù)控系統(tǒng),不僅需要對系統(tǒng)內(nèi)部中各種不確定的因素如噪聲測量、傳動間隙、摩擦、外界干擾、系統(tǒng)內(nèi)各種模型的非線性及非預(yù)見性事件實施智能控制,而且要對制造系統(tǒng)的各種命令請求做出智能反應(yīng)。這種功能已遠(yuǎn)非傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)所能勝任,這是一個具有挑戰(zhàn)性的新課題。對此有待研究解決的問題有很多,其中包括智能制造機(jī)理、智能制造信息、制造智能和制造中的計算幾何等?？傊?制造技術(shù)發(fā)展到今天,已經(jīng)由一種技術(shù)發(fā)展成為包括系統(tǒng)論、信息論和控制論為核心的、貫穿在整個制造過程各個環(huán)節(jié)的一門新型的工程學(xué)科,即制造科學(xué)。制造系統(tǒng)集成與調(diào)度的關(guān)鍵是信息的傳遞與交換。從信息與控制的觀點來看,智能制造系統(tǒng)是一個信息處理系統(tǒng),由輸入、處理、輸出和反饋等部分組成。輸入有物質(zhì)(原料、設(shè)備、資金、人員)、能量與信息。輸出有產(chǎn)品與服務(wù)。處理包括物料的處理與信息處理。反饋有產(chǎn)品品質(zhì)回饋與顧客反饋。制造過程實質(zhì)上是信息資源的采集、輸入、加工處理和輸出的過程,而最終形成的產(chǎn)品可視為信息的物質(zhì)表現(xiàn)形式。4．結(jié)語制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)和綜合國力的基礎(chǔ),被稱為“立國之本”。而我國的制造工業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比,差距很大,主要表現(xiàn)為自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱,核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)仍依賴進(jìn)口。對此,我國已引起重視,在“九五”科技規(guī)劃和15年科技發(fā)展規(guī)劃中,將先進(jìn)制造技術(shù)列為重點發(fā)展領(lǐng)域之一。進(jìn)入21世紀(jì),經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程日益加快,制造業(yè)領(lǐng)域的競爭日益加劇,而競爭的核心是先進(jìn)制造技術(shù)。在此環(huán)境下,我們只有抓住機(jī)遇,迎接挑戰(zhàn),利用先進(jìn)制造技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、機(jī)制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新及人才創(chuàng)新,才能實現(xiàn)我國躋身世界制造強(qiáng)國的目標(biāo)。參考文獻(xiàn)[1]李偉。先進(jìn)制造技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [2]張世昌。先進(jìn)制造技術(shù)。北京:天津大學(xué)出版社，2004 [3]顏永年。先進(jìn)制造技術(shù)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [4]張迪妮?，F(xiàn)金制造技術(shù)。北京：北京大學(xué)出版社，2006 [5]周育才，劉忠偉。先進(jìn)制造技術(shù)。北京：國防工業(yè)出版社,2011 [6]王隆太?，F(xiàn)金指導(dǎo)技術(shù)。北京：機(jī)械制造出版社，2012 [7]趙云龍。先進(jìn)制造技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [8]張平亮。先進(jìn)制造技術(shù)。北京：高等教育出版社，2012 [9]李發(fā)致。模具先進(jìn)制造技術(shù)。北京。機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [10]劉延林。柔性制造自動化概念。武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001第二篇：智能制造技術(shù)現(xiàn)代制造技術(shù)1142813203 吳文樂摘要：現(xiàn)代制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上, 不斷吸收和發(fā)展機(jī)械、電子、能源、材料、信息及現(xiàn)代管理技術(shù)的成果, 將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢驗、管理服務(wù)等產(chǎn)品生命周 期的全過程, 以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、靈活、清潔的生產(chǎn)技術(shù)模式,取得理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱傳統(tǒng)的自動化生產(chǎn)技術(shù)可以顯著提高生產(chǎn)效率，然而其局限性也顯而易見，即無法很好地適應(yīng)中小批量生產(chǎn)的要求。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，特別是自動控制技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等的迅猛發(fā)展，柔性制造技術(shù)(FMI)應(yīng)運而生。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代制造技術(shù)；自動控制技術(shù)；柔性制造技術(shù)現(xiàn)代制造技術(shù)在系統(tǒng)論、方法論、信息論和協(xié)同 論等的基礎(chǔ)上形成制造系統(tǒng)工程學(xué)，是一種廣義制造的概念，亦稱之為“大制造”的概念，它體現(xiàn)了制造概念的擴(kuò)展。廣義制造概念的形成過程主要有以下幾方面原因[1]。1).制造設(shè)計一體化。體現(xiàn)制造和設(shè)計的密切結(jié)合，形成了設(shè)計制造一體化，設(shè)計不僅是指產(chǎn)品設(shè)計，而且包括工藝設(shè)計、生產(chǎn)調(diào)度設(shè)計、質(zhì)量控制設(shè)計等。2).材料成形機(jī)理的擴(kuò)展。現(xiàn)在加工成形機(jī)理明確地將加工分為去除加工、結(jié)合加工和變形加工。3).制造技術(shù)的綜合性。現(xiàn)代制造技術(shù)是一門以 機(jī)械為主體，交叉融合光、電、信息、材料等學(xué)科的綜合體，并與管理科學(xué)、社會科學(xué)、文化、藝術(shù)、人機(jī)工 程、生物工程和生命科學(xué)等相結(jié)合，拓展了新領(lǐng)域?，F(xiàn)代制造技術(shù)應(yīng)包括硬件和軟件兩大方面，硬／軟件工具、平臺和支撐環(huán)境有了很大的發(fā)展。4).產(chǎn)品的全生命周期。制造的范疇從過去的設(shè)計、加工和裝配發(fā)展為產(chǎn)品的全生命周期，包括市場調(diào)研、設(shè)計、制造、銷售、維修和報廢處理等。5).生產(chǎn)制造模式的發(fā)展。計算機(jī)集成制造技術(shù) 是制造技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，集成制造系統(tǒng)強(qiáng) 調(diào)信息集成，其后出現(xiàn)了柔性制造、敏捷制造、虛擬制 造、網(wǎng)絡(luò)制造、大規(guī)模定制、綠色制造、智能制造和協(xié) 同制造等多種制造模式，有效地提高了制造技術(shù)的水平，擴(kuò)展了制造技術(shù)的領(lǐng)域[2]?，F(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展主要沿著“廣義制造”或稱 “大制造”的方向發(fā)展，其具體的發(fā)展可以歸納為四個方面和多個大項目[3]，如圖1所示：圖1：現(xiàn)代制造技術(shù)方向針對現(xiàn)代制造技術(shù)，本文從柔性制造技術(shù)的角度對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，對柔性制造在實際中的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究； 柔性制造簡述所謂“柔性”，是指制造系統(tǒng)(企業(yè))對系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。柔性可分為瞬時、短期和長期柔性[4]。瞬時柔性是指設(shè)備出現(xiàn)故障后，自動排除故障或?qū)⒘慵D(zhuǎn)移到另一臺設(shè)備上繼續(xù)進(jìn)行加工的能力；短期柔性是指系統(tǒng)在短時期內(nèi)，適應(yīng)加工對象變化的能力，包括在任意時期混合進(jìn)行加工2種以上零件的能力；長期柔性則是指系統(tǒng)在長期使用中，能夠加工各種不同零件的能力。迄今為止，柔性還只能定性地加以分析，尚無科學(xué)實用的量化指標(biāo)。因此，凡具備上述3種柔性特征之一的、具有物料或信息流的自動化制造系統(tǒng)都可以稱為柔性制造系統(tǒng)。柔性制造技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)過程及其裝備上的應(yīng)用，是將微電子技術(shù)、智能技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)融合在一起，具有自動化、柔性化、高效率的特點，是目前自動化制造系統(tǒng)的基本單元技術(shù)[5]。柔性制造技術(shù)是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術(shù)的總和[6]。柔性制造技術(shù)是技術(shù)密集型的技術(shù)群，我們認(rèn)為凡是側(cè)重于柔性，適應(yīng)于多品種、中小批量(包括單件產(chǎn)品)的加工技術(shù)都屬于柔性制造技術(shù)。目前按規(guī)模大小劃分為[7]：(1)柔性制造系統(tǒng)（FMS）：關(guān)于柔住制造系統(tǒng)的定義很多，權(quán)威性的定義有：美國國家標(biāo)準(zhǔn)局把FMS定義為：“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放征其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動化。(2)柔性制造單元（FMC）：M S是FMS向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物，它是由l～2臺加工中心、工業(yè)機(jī)器人。數(shù)控機(jī)床及物料運送存貯設(shè)備構(gòu)成，其特點是實現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動化，具有適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的靈活性。迄今已進(jìn)入普及應(yīng)用階段。(3)柔性制造線（FML):它是處于單一或少品種人批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產(chǎn)線。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心，CNC機(jī)床；亦可采用爭用機(jī)床或NC專用機(jī)床，對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。它是以離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制