智能制造技術

智能制造技術------------------------------------智能制造技術------------------------------------智能制造技術智能制造技術人機一體化智能系統(tǒng)車輛15-2班劉博洋智能制造，源于人工智能的研究。一般認為智能是知識和智力的總和，前者是智能的基礎，后者是指獲取和運用知識求解的能力。智能制造應當包含智能制造技術和智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)不僅能夠在實踐中不斷地充實知識庫，而且還具有自學習功能，還有搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。一、智能制造的制造原理從智能制造系統(tǒng)的本質特征出發(fā)，在分布式制造網(wǎng)絡環(huán)境中，根據(jù)分布式集成的基本思想，應用分布式人工智能中多Agent系統(tǒng)的理論與方法，實現(xiàn)制造單元的柔性智能化與基于網(wǎng)絡的制造系統(tǒng)柔性智能化集成。根據(jù)分布系統(tǒng)的同構特征，在智能制造系統(tǒng)的一種局域實現(xiàn)形式基礎上，實際也反映了基于Internet的全球制造網(wǎng)絡環(huán)境下智能制造系統(tǒng)的實現(xiàn)模式。二、智能制造系統(tǒng)智能制造系統(tǒng)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統(tǒng)，它突出了在制造諸環(huán)節(jié)中，以一種高度柔性與集成的方式，借助計算機模擬的人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，同時，收集、存儲、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的制造智能。由于這種制造模式，突出了知識在制造活動中的價值地位，而知識經濟又是繼工業(yè)經濟后的主體經濟形式，所以智能制造就成為影響未來經濟發(fā)展過程的制造業(yè)的重要生產模式。智能制造系統(tǒng)是智能技術集成應用的環(huán)境，也是智能制造模式展現(xiàn)的載體。一般而言，制造系統(tǒng)在概念上認為是一個復雜的相互關聯(lián)的子系統(tǒng)的整體集成，從制造系統(tǒng)的功能角度，可將智能制造系統(tǒng)細分為設計、計劃、生產和系統(tǒng)活動四個子系統(tǒng)。在設計子系統(tǒng)中，智能制定突出了產品的概念設計過程中消費需求的影響；功能設計關注了產品可制造性、可裝配性和可維護及保障性。另外，模擬測試也廣泛應用智能技術。在計劃子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫構造將從簡單信息型發(fā)展到知識密集型。在排序和制造資源計劃管理中，模糊推理等多類的專家系統(tǒng)將集成應用；智能制造的生產系統(tǒng)將是自治或半自治系統(tǒng)。在監(jiān)測生產過程、生產狀態(tài)獲取和故障診斷、檢驗裝配中，將廣泛應用智能技術；從系統(tǒng)活動角度，神經網(wǎng)絡技術在系統(tǒng)控制中已開始應用，同時應用分布技術和多元代理技術、全能技術，并采用開放式系統(tǒng)結構，使系統(tǒng)活動并行，解決系統(tǒng)集成。由此可見，IMS理念建立在自組織、分布自治和社會生態(tài)學機理上，目的是通過設備柔性和計算機人工智能控制，自動地完成設計、加工、控制管理過程，旨在解決適應高度變化環(huán)境的制造的有效性。三、智能制造系統(tǒng)的綜合特征（1）自律能力即搜集與理解環(huán)境信息和自身的信息，并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。具有自律能力的設備稱為“智能機器”，“智能機器”在一定程度上表現(xiàn)出獨立性、自主性和個性，甚至相互間還能協(xié)調運作與競爭。強有力的知識庫和基于知識的模型是自律能力的基礎。（2）人機一體化IMS不單純是“人工智能”系統(tǒng)，而是人機一體化智能系統(tǒng)，是一種混合智能?；谌斯ぶ悄艿闹悄軝C器只能進行機械式的推理、預測、判斷，它只能具有邏輯思維（專家系統(tǒng)），最多做到形象思維（神經網(wǎng)絡），完全做不到靈感（頓悟）思維，只有人類專家才真正同時具備以上三種思維能力。因此，想以人工智能全面取代制造過程中人類專家的智能，獨立承擔起分析、判斷、決策等任務是不現(xiàn)實的。人機一體化一方面突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時在智能機器的配合下，更好地發(fā)揮出人的潛能，使人機之間表現(xiàn)出一種平等共事、相互“理解”、相互協(xié)作的關系，使二者在不同的層次上各顯其能，相輔相成。因此，在智能制造系統(tǒng)中，高素質、高智能的人將發(fā)揮更好的作用，機器智能和人的智能將真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。（3）虛擬現(xiàn)實技術這是實現(xiàn)虛擬制造的支持技術，也是實現(xiàn)高水平人機一體化的關鍵技術之一。虛擬現(xiàn)實技術(VirtualReality)是以計算機為基礎，融合信號處理、動畫技術、智能推理、預測、仿真和多媒體技術為一體；借助各種音像和傳感裝置，虛擬展示現(xiàn)實生活中的各種過程、物件等，因而也能擬實制造過程和未來的產品，從感官和視覺上使人獲得完全如同真實的感受。但其特點是可以按照人們的意愿任意變化，這種人機結合的新一代智能界面，是智能制造的一個顯著特征。（4）自組織超柔性智能制造系統(tǒng)中的各組成單元能夠依據(jù)工作任務的需要，自行組成一種最佳結構，其柔性不僅突出在運行方式上，而且突出在結構形式上，所以稱這種柔性為超柔性，如同一群人類專家組成的群體，具有生物特征。（5）學習與維護智能制造系統(tǒng)能夠在實踐中不斷地充實知識庫，具有自學習功能。同時，在運行過程中自行故障診斷，并具備對故障自行排除、自行維護的能力。這種特征使智能制造系統(tǒng)能夠自我優(yōu)化并適應各種復雜的環(huán)境。四、智能制造系統(tǒng)的智能技術（1）新型傳感技術——高傳感靈敏度、精度、可靠性和環(huán)境適應性的傳感技術，采用新原理、新材料、新工藝的傳感技術（如量子測量、納米聚合物傳感、光纖傳感等），微弱傳感信號提取與處理技術。（2）模塊化、嵌入式控制系統(tǒng)設計技術——不同結構的模塊化硬件設計技術，微內核操作系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)軟件技術、組態(tài)語言和人機界面技術，以及實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一編程環(huán)境的工程軟件平臺技術。（3）先進控制與優(yōu)化技術——工業(yè)過程多層次性能評估技術、基于大量數(shù)據(jù)的建模技術、大規(guī)模高性能多目標優(yōu)化技術，大型復雜裝備系統(tǒng)仿真技術，高階導數(shù)連續(xù)運動規(guī)劃、電子傳動等精密運動控制技術。（4）系統(tǒng)協(xié)同技術——大型制造工程項目復雜自動化系統(tǒng)整體方案設計技術以及安裝調試技術，統(tǒng)一操作界面和工程工具的設計技術，統(tǒng)一事件序列和報警處理技術，一體化資產管理技術。（5）故障診斷與健康維護技術——在線或遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、自愈合調控與損傷智能識別以及健康維護技術，重大裝備的壽命測試和剩余壽命預測技術，可靠性與壽命評估技術。（6）高可靠實時通信網(wǎng)絡技術——嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術，高可靠無線通信網(wǎng)絡構建技術，工業(yè)通信網(wǎng)絡信息安全技術和異構通信網(wǎng)絡間信息無縫交換技術。（7）功能安全技術——智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設計、驗證技術及方法，建立功能安全驗證的測試平臺，研究自動化控制系統(tǒng)整體功能安全評估技術。（8）特種工藝與精密制造技術——多維精密加工工藝，精密成型工藝，焊接、粘接、燒結等特殊連接工藝，微機電系統(tǒng)（MEMS）技術，精確可控熱處理技術，精密鍛造技術等。（9）識別技術——低成本、低功耗RFID芯片設計制造技術，超高頻和微波天線設計技術，低溫熱壓封裝技術，超高頻RFID核心模塊設計制造技術，基于深度三位圖像識別技術，物體缺陷識別技術。五、智能制造實例——智能機器所謂的智能機器也就是智能機器人，它給人的最深刻的印象是一個獨特的進行自我控制的“活物”。其實，這個自控“活物”的主要器官并沒有像真正的人那樣微妙而復雜。智能機器人具備形形色色的內部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外，它還有效應器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱自整步電動機，它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。由此也可知，智能機器人至少要具備三個要素：感覺要素，運動要素和思考要素。智能機器人是一個多種新技術的集成體，它融合了機械、電子、傳感器、計算機硬件、軟件、人工智能等許多學科的知識，涉及到當今許多前沿領域的技術。機器人已進入智能時代，不少發(fā)達國家都將智能機器人作為未來技術發(fā)展的制高點。美國、日本和德國在智能機器人研究領域占有明顯優(yōu)勢。近年來，中國大力研發(fā)智能機器人，并取得了可喜的成就。六、智能制造的發(fā)展前景2017年，具有連接和感知能力的機器人繼續(xù)引領智能制造發(fā)展，隨著AI技術的進步，工業(yè)機器人也變得更加智能，并能夠感知，學習和自己做決策。前瞻產業(yè)研究院結合當前全球智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，保守估計未來幾年全球智能制造行業(yè)將保持15%左右的年均復合增速