智能制造领域研究现状及未来发展探讨

发表时间:2020/7/6   来源:《城镇建设》2020年第3卷8期   作者:安廷军 董一鸣 陈保龙
[导读] 随着国民经济水平的提高,人民生活质量得到了有效的提高,
        摘要:随着国民经济水平的提高,人民生活质量得到了有效的提高,出现了社会需求大于经济生产的不良发展局面。为了保证城市化进程和社会经济体制的进一步完善,生产制造业要通过有效的体制改革和技术创新,进一步解放社会生产力。智能制造是现代科学技术与传统制造模式的有机结合。通过智能制造模式的合理应用,可以有效降低材料成本、人工成本和管理成本,提高制造企业在工程项目中的经济效益。同时,智能制造支持产品快速成型和设计、生产、销售一体化产业链建设,为制造企业保持行业竞争地位、提高社会价值提供了重要的技术保障。
        关键词:智能制造;现状;未来发展;探讨
        1智能制造领域概述
        1.1智能制造领域的发展历史
        智能制造是一个广泛的制造类别,其目标是优化概念生成、生产和产品交易。虽然制造可以被定义为一个由原材料制造产品的多阶段过程,但智能制造是计算机控制和高级适应性的一个子集。智能制造的目标是利用先进的信息和制造技术,实现物理过程的柔性,以应对动态和全球市场。这种灵活性和技术的使用增加了劳动力培训,而不是传统制造业中常见的特定任务。近年来,制造业被概念化为工厂之外的一个系统,并出现了“制造业作为一个生态系统”的例子。“智能”一词包括在产品生命周期内创建和使用数据和信息的企业,其目的是创建灵活的制造过程,在不损害环境的情况下,以低成本快速响应需求变化。这个概念需要一个生命周期视图,在这个视图中,产品被设计为高效生产和可回收利用。
        智能制造领导联盟(SMLC)正在构建技术和业务基础设施,以促进整个制造生态系统中智能制造系统的开发和部署。以前对制造企业的定义之一是“加强先进智能系统的应用,以实现新产品的快速制造、对产品需求的动态响应以及制造生产和供应链网络的实时优化(SMLC2011)。”。这种思想由依赖于可互操作系统的智能工厂、多尺度动态建模和仿真、智能自动化、可扩展、多级网络安全和网络传感器来表示。这样的企业在整个产品生命周期中使用数据和信息,其目标是创建灵活的制造过程,以快速响应企业和环境低成本要求的变化。这些流程促进了企业内所有业务功能之间的信息流动,并管理与企业外的供应商、客户和其他利益相关者的连接。
        1.2智能制造领域的关键因素
        (1)计算机技术。计算机技术是通信技术和计算机技术的结合。通过某种协议,位于不同区域的计算机通过硬件作为一个集合进行有线或无线连接。计算机通过光纤、宽带等方式或媒体,通过软硬件共享信息或数据,与大量联网计算机交换资源,对集中资源进行统一维护、清洗和整合。计算机的传输可靠性是其正常运行和正常运行的一个极其重要的组成部分。它对保证和提高整个计算机的运行效果和工作效率起着极其重要的作用。然而,由于这种性质,在显示过程阶段引入了相应的智能化关键措施,实现了计算机可靠传输的保护技术。
        (2)自动控制技术。自动控制技术主要是基于闭环控制。闭环控制器有一个反馈回路,确保控制器应用控制动作,以提供与“参考输入”或“设定点”相同的过程输出。因此,闭环控制器又称为反馈控制器。根据闭环控制系统的定义,它是一个具有监控反馈的控制系统。作为反馈结果形成的偏差信号用于控制最终控制元件的动作,使得其倾向于将偏差减小到零。类似地,反馈控制系统是一个通过比较这些变量的函数并将其差分作为一种控制手段来保持一个系统变量和另一个系统变量之间的特定关系的系统。
        (3)通信技术。通过现代通信工程技术,以信息采集和处理为核心,以电子设备制造为动力,将信息系统集成在机床中进行控制、设计和开发。电子通信工程应用广泛。通信融合了现代电子技术、计算机技术和控制技术。它应用性强,专业性强,为科学技术的发展提供了充足的源动力。通信工程师需要掌握现代电子技术,对电子系统的设计具有较高的处理效率,具有较强的计算机和英语能力,工程经验的价值十分重要。通过数字电路、模拟电路、电路分析等学科的积累,再加上自动控制原理和现代控制理论的综合应用,工程技术人员将同时具备计算机和通信技术的实践能力,具有创新意识和创新能力,成为国家电子通信网建设新一代工作的核心和骨干。


        2智能制造核心技术发展现状
        2.1智能化工业装备应用技术发展
        与传统的生产制造模式相比,智能制造模式最大的特点是在生产过程中应用了大量的智能设备、数控设备和机械设备,极大地解放了生产企业的人工劳动力,同时大大提高了企业的生产效率。在工业生产过程中,设备的加工精度和智能化程度在很大程度上决定着产品的质量和水平。目前,智能化工业设备已广泛应用于我国许多大型企业,包括高精度数控机床、智能仪表和平滑生产工艺环节设备。例如,以3D打印项目为代表的新兴材料加工产业,在智能扫描技术、数字形成技术、模型构建技术、材料分解重组技术等专业领域进行了广泛的推广和深化。同时,针对金属材料、光敏树脂材料等印刷原料的不同特点,进行科学的分析和组合,真正实现随时随地、高效率、智能化的生产模式。
        2.2柔性制造和虚拟仿真技术的应用
        柔性制造是新科技与数控制造设备在多个领域融合、交叉的重要表现。柔性制造技术在过程实现手段和制造过程控制方面具有很大的优势,是智能制造模式的重要基础。在实际生产过程中,许多制造企业采用柔性制造技术和虚拟仿真技术相结合。员工利用虚拟仿真技术对产品的效果和整个制造过程进行仿真。同时,通过模型分析,可以对实际生产过程中可能出现的问题进行提前修正。柔性制造技术为智能制造方法提供了技术支持,对优化产品制造设计、应用数字化制造理念起着关键作用。
        2.3物联网应用技术的应用
        一方面,智能制造改变了占据社会生产制造业很大比重、以产品制造和营销为主要经营模式的企业。另一方面,也为物联网产业的发展提供了充分的思想支持和技术支持。但是随着越来越多的新制造技术加入到智能制造系统中,海量的数据和复杂的制造过程给智能制造系统的生产和管理带来了巨大的压力。此时,需要物联网应用技术为智能制造系统提供数据和计算支持。物联网技术主要负责智能制造系统中重要数据变化和生产现场生产的实时监控和科学分析。同时,云计算的工作模式可以使多个专业企业参与智能制造实时监控过程,协同处理制造过程中的技术问题,如工作效率问题和智能问题等,可以有效地提高产生故障问题的能力。
        3我国智能制造领域未来趋势
        3.1大力发展“软”科技技术力量
        在智能制造领域,需要芯片、控制技术、精密测量、先进传感器等“软”技术支撑。未来,我国智能制造水平将有较大提高,但目前,我国智能制造发展的短板主要体现在“软”技术实力严重不足和严重依赖进口。因此,中国必须大力发展“软”科技力量。
        3.2研究我国智能制造可持续发展的路径
        虽然我国已经制定了“中国制造2025”国家智能制造发展战略,但仍处于规划阶段,人们还没有对其进行细化,一些指导缺乏实际可操作性。要实现我国智能制造业的可持续发展,首先要全面分析我国智能制造业发展现状,综合评价我国智能制造业的产业集群和产业扶持政策,同时,考虑技术水平、产业规模和企业竞争力发展的基础,明确我国智能制造发展的优势;二是全面分析我国智能制造发展中存在的问题,主要包括人才和政策支持体系建设、自主创新能力和关键技术建设、智能制造基础理论和技术体系建设等,并根据我国整体发展水平制定相应的发展思路;三是研究推动可持续发展我国智能制造战略,提高我国薄弱技术水平,创造良好的智能制造政策环境。
        结束语
        智能制造领域是实现中国强国建设的主要方向。研究智能制造领域的产业升级和技术升级,不断推动PLM和MES产业的升级和实践,是未来的主要发展方向。
        参考文献
        [1]赵邦,谢书凯,周福宽.智能制造领域研究现状及未来趋势分析[J].现代制造技术与装备,2018,12(2):37-38.
        [2]刘星星.智能制造的发展:现状、问题及对策研究[J].齐齐哈尔大学学报(哲学社会科学版),2016,45(7):66-67.
        [3]陈业航.智能制造技术与智能制造系统的发展与研究[J].数字技术与应用,2016,67(8):133-134.
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