智能化裝備平臺的研發(fā)及應(yīng)用

智能化裝備平臺的研發(fā)及應(yīng)用近年來，我國的各行各業(yè)迅速發(fā)展，智能化建設(shè)的發(fā)展也有了改善。智能化產(chǎn)業(yè)裝備，是集合多種高技術(shù)和多行業(yè)結(jié)構(gòu)改造的制造裝備。智能產(chǎn)業(yè)裝備制造是先進產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與人工智能科技的深度融合?，F(xiàn)在所說的智能制造裝備，主要包括幾個方面：先進靈敏的傳感器組件、靈活多用的控制系統(tǒng)、工業(yè)機操縱設(shè)備、自動化設(shè)備生產(chǎn)線。智能化產(chǎn)業(yè)裝備代表著高端裝備的核心，是制造裝備的基礎(chǔ)同時也是制造業(yè)的前提，如今智能化產(chǎn)業(yè)裝備制造工業(yè)，已經(jīng)是越來越多國家的競相追求的目標。作為一個智能裝備制造業(yè)有力的發(fā)展導(dǎo)向和互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)產(chǎn)業(yè)化高度相容的完美體現(xiàn)，發(fā)展智能化產(chǎn)業(yè)裝備，在加快我國制造業(yè)快速升級、生產(chǎn)水平和產(chǎn)品性能，大大提高生產(chǎn)率、減少浪費能源資源有著非常現(xiàn)實和重要的意義，在保護環(huán)境方面能起到突出的作用。標簽：智能化裝備平臺;研發(fā);應(yīng)用引言面向重型機械、機器人等智能裝備行業(yè)對設(shè)備管理、遠程運維、優(yōu)化迭代等方面需求，有利于實現(xiàn)智能裝備行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，促進裝備制造業(yè)與新一代信息技術(shù)融合發(fā)展，規(guī)范了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺搭建提供有益借鑒。1數(shù)據(jù)驅(qū)動PHM系統(tǒng)運行模式智能裝備的數(shù)據(jù)驅(qū)動PHM系統(tǒng)按功能可分為6大部分：數(shù)據(jù)采集、信號處理、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、故障預(yù)測、維護決策。首先各類傳感器對智能裝備的運行信號進行采集，對信號進行預(yù)處理和特征提取后，利用監(jiān)測模型進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，利于預(yù)測模型進行故障預(yù)測，為設(shè)備的維護決策提供支持。（1）信號處理。其包括兩部分：①進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，如對缺失數(shù)據(jù)進行插值處理、數(shù)據(jù)異常值剔除、提取相關(guān)信號等;②針對不同的信號類型的特點進行信號特征提取，比如統(tǒng)計特征分析、小波分解、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解等。（2）狀態(tài)監(jiān)測。對特征信息進行實時監(jiān)測，得到智能裝備運行狀態(tài)，為故障報警、故障診斷、故障預(yù)測提供歷史監(jiān)測與統(tǒng)計數(shù)據(jù)。（3）故障診斷。對故障信號進行離線或在線診斷，本系統(tǒng)采用基于總體經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解法（ensembleempiricalmodedecomposition，EEMD）和徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（radialbasisfunction，RBF）故障診斷方法進行故障診斷建模，確定故障類型。（4）故障預(yù)測。其為PHM的核心技術(shù)和能力，在狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷信息的基礎(chǔ)上，對關(guān)鍵參數(shù)進行時間序列上的故障預(yù)測，實現(xiàn)故障提前感知能力。智能裝備的運行參數(shù)一般呈現(xiàn)非線性和非平穩(wěn)性，針對該特點，本文采用動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行模型建立和故障預(yù)測。（5）維護決策。維護人員根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測、健康評估和故障預(yù)測結(jié)果進行，評估和判定職能裝備的總體健康狀態(tài)，采取合適的維護策略進行維護。2微服務(wù)架構(gòu)本平臺采用微服務(wù)模式進行設(shè)計，包括服務(wù)注冊、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負載均衡、服務(wù)網(wǎng)關(guān)、配置中心、API管理、調(diào)用鏈等組件，微服務(wù)框架。服務(wù)注冊：服務(wù)注冊是一個記錄當前可用的微服務(wù)實例的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)庫，是服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制的主要核心，服務(wù)注冊表包含查詢API、管理API，使用查詢API獲得可用服務(wù)的實例，使用管理API實現(xiàn)注冊、注銷。服務(wù)發(fā)現(xiàn)：服務(wù)調(diào)用方從服務(wù)注冊中心找到自己需要調(diào)用的服務(wù)的地址。負載均衡：服務(wù)提供方一般以多實例的形式提供服務(wù)，負載均衡功能能夠讓服務(wù)調(diào)用方連接到合適的服務(wù)節(jié)點，并且節(jié)點選擇的工作對服務(wù)調(diào)用方來說是透明的。服務(wù)網(wǎng)關(guān)：服務(wù)網(wǎng)關(guān)是服務(wù)調(diào)用的唯一入口，可以在這個組件是實現(xiàn)用戶鑒權(quán)、動態(tài)路由、負載限流等功能。配置中心：將本地化的配置信息（Properties、XML、YAML等）注冊到配置中心，實現(xiàn)程序包在開發(fā)、測試、生產(chǎn)環(huán)境的無差別性，方便程序包的遷移。API管理：以方便的形式編寫及更新API文檔，并以方便的形式供調(diào)用者查看和測試。通常需要加入版本控制的概念，以確保服務(wù)的不同版本在升級過程中都能夠提供服務(wù)。（7）調(diào)用鏈記錄完成一個業(yè)務(wù)邏輯時調(diào)用到的微服務(wù)，并將這種串行或并行的調(diào)用關(guān)系展示出來。在系統(tǒng)出錯時，可以方便地找到出錯點。同時統(tǒng)計各個服務(wù)的調(diào)用次數(shù)，確保比較熱的服務(wù)能夠被分配更多的資源?；谖⒎?wù)架構(gòu)可實現(xiàn)資源靈活組織、功能封裝復(fù)用，開發(fā)敏捷高效，支撐快速構(gòu)建面向智能裝備的業(yè)務(wù)PaaS平臺。以設(shè)計仿真、生產(chǎn)優(yōu)化、管理運營等領(lǐng)域經(jīng)驗知識為背景，打造可移植、可復(fù)用的工業(yè)微服務(wù)組件，形成豐富的工業(yè)機理模型，構(gòu)建應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，幫助用戶快速構(gòu)建定制化的工業(yè)APP。3我國智能裝備制造業(yè)在未來的發(fā)展在我國智能裝備制造業(yè)起步晚，發(fā)展?jié)摿薮?。?）智能裝備行業(yè)想要發(fā)展，就必須有長期動力，而這一動力就來自于產(chǎn)業(yè)升級。自從我國經(jīng)濟走出國門工業(yè)開始繁榮時起，我國國民經(jīng)濟快速提高和發(fā)展的主要動力都也以說來源于我的工業(yè)化的道路發(fā)展，尤其是我們國家在裝備制造產(chǎn)業(yè)的告訴快節(jié)奏增加。到了2016年為止，我國的在工業(yè)這一領(lǐng)域，對我們國家的GDP貢獻率總和大約占比32%，在各行業(yè)同期中排名最高。制造業(yè)產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟增長的上的貢獻仍然占據(jù)了不可替代的重要作用和提供了主要的動力。但是，我們可以看到是，在這個經(jīng)濟快速增長的模式的另一面，裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展同時也帶給我們的眾多不可知道的隱患。我國的工業(yè)化企業(yè)一直都從事著粗放型生產(chǎn)發(fā)展模式的引導(dǎo)，依靠著地大物博、資源礦產(chǎn)豐富、國家和政府的財力物力支撐，在此之間，用高產(chǎn)能、高度污染和較高的能源消耗，以此來換取更高的收益。在制造業(yè)轉(zhuǎn)型的過程中，智能裝備的發(fā)展不可忽視，制造業(yè)升級需要智能裝備幫助一般制造業(yè)從繁重的人力勞動中解脫，降低生產(chǎn)成本，更多的投入到研發(fā)和服務(wù)中去，建立新的發(fā)展模式。在未來相對較長的一段時間里，智能裝備將圍繞產(chǎn)業(yè)升級得到進一步發(fā)展。（2）下游制造業(yè)的需求穩(wěn)定增長，為未來智能制造提供廣闊的發(fā)展空間，自動化生產(chǎn)線在發(fā)展初期，主要運用于汽車行業(yè)，經(jīng)過長期發(fā)展，汽車行業(yè)自動化程度已達較高水平。而隨著環(huán)保標準的不斷提升，以及客戶對汽車消費品質(zhì)的提升、個體化和差異化的消費需求增長，汽車生產(chǎn)向差異化小規(guī)模定制生產(chǎn)模式方向發(fā)展，汽車生產(chǎn)廠商管理向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)方向發(fā)展，新車型的推出速度和更新?lián)Q代周期不斷加快，這些趨勢都對以自動化生產(chǎn)線為代表的汽車制造裝備的自動化、柔性化、智能化和信息化水平提出了更高的要求，相應(yīng)汽車行業(yè)固定資產(chǎn)投資將保持持續(xù)較快的增長。（3）國家產(chǎn)業(yè)政策大力支持智能裝備發(fā)展，國務(wù)有關(guān)文件指出，在快速培育和發(fā)展新型戰(zhàn)略性智能化產(chǎn)業(yè)中，把高端裝備制造業(yè)列入了我國反正新興產(chǎn)業(yè)的七大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。為了加快落實實施國務(wù)院這一重要決定，快速將智能制造裝備發(fā)展成產(chǎn)業(yè)化，國家多個部門組織開展了以智能裝備制造業(yè)位典范的專項立案。著重加大對智能測控技術(shù)的支持，在產(chǎn)業(yè)智能裝備設(shè)備領(lǐng)域進行示范性應(yīng)用，以及試點產(chǎn)業(yè)設(shè)備生產(chǎn)線的建設(shè)和使用。項目支持包括了沖壓成型產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)線、自動化裝配制造生產(chǎn)線和自動化焊接生產(chǎn)線項目，和包括我國汽車產(chǎn)業(yè)的自動化加工、裝配、運輸?shù)壬a(chǎn)線項目。結(jié)語智能裝備對智能化、網(wǎng)絡(luò)化的維護需求正逐步提高，PHM技術(shù)是未來智能裝備智能維護的發(fā)展方向。本文針對智能裝備預(yù)測性維護存在的智能化和網(wǎng)絡(luò)化程度不高、物理模型建模困難等問題，從數(shù)據(jù)挖掘的角度出發(fā)，結(jié)合智能算法和混合編程網(wǎng)絡(luò)開發(fā)技術(shù)，研究和開發(fā)了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的遠程PHM系統(tǒng)。應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)能以較高效率完成故障診斷、故障預(yù)測等核心功能，其開發(fā)模式和核心技術(shù)為PHM系統(tǒng)的開發(fā)提供了借鑒意義。參考文獻[1]張軍，李志秀，王銳，等.基于SharpDevel