智能制造中的关键技术及应用

第1篇

随着科技的飞速发展，智能制造已经成为全球制造业转型升级的重要方向。智能制造工艺作为智能制造的核心，正在引领着未来制造业的新潮流。本文将从智能制造工艺的定义、发展历程、关键技术以及应用前景等方面进行探讨。

一、智能制造工艺的定义

智能制造工艺是指在信息技术、物联网、大数据、人工智能等先进技术的支持下，通过自动化、智能化、网络化等手段，对生产过程进行优化和升级，实现生产过程的智能化、高效化、绿色化的一种新型制造方式。

二、智能制造工艺的发展历程

1. 机械化时代：从18世纪末工业革命开始，人类进入了机械化时代。在这一时期，机械设备逐渐取代了手工劳动，生产效率得到了大幅提升。

2. 自动化时代：20世纪中叶，自动化技术得到了广泛应用。在这一时期，生产线逐渐实现了自动化，生产效率进一步提高。

3. 信息化时代：20世纪90年代，信息技术迅速发展，计算机、网络等技术在制造业中得到广泛应用。在这一时期，智能制造工艺开始萌芽。

4. 智能化时代：21世纪以来，人工智能、大数据等先进技术在制造业中得到广泛应用。智能制造工艺逐渐成为制造业发展的重要方向。

三、智能制造工艺的关键技术

1. 传感器技术：传感器是智能制造工艺的基础，能够实时监测生产过程中的各种参数，为智能决策提供依据。

2. 自动化技术：自动化技术是实现生产过程自动化的关键，包括机器人、数控机床、自动化生产线等。

3. 物联网技术：物联网技术将生产设备、生产过程、生产环境等通过网络连接起来，实现信息共享和协同工作。

4. 大数据分析技术：通过对海量生产数据的分析，挖掘生产过程中的潜在问题和优化空间，提高生产效率。

5. 人工智能技术：人工智能技术能够实现生产过程的智能化决策，包括机器学习、深度学习、自然语言处理等。 四、智能制造工艺的应用前景

1. 提高生产效率：智能制造工艺通过自动化、智能化手段，能够显著提高生产效率，降低生产成本。

2. 优化生产过程：智能制造工艺能够实时监测生产过程，及时发现并解决问题，优化生产过程。

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智能制造中的关键技术及实现途径探析

作者：栾占威

来源：《中国新技术新产品》2016年第22期

摘 要：随着我国科学技术的发展，智能制造逐渐受到人们的关注。将其应用在各个行业的实际生产中不仅能够提高生产效率，还能降低企业人工投入成本。本文重点分析了智能制造包括哪些关键技术，以及如何在生产中实现这些关键技术，从而促进我国智能制造技术的快速发展。

关键词：智能制造；关键技术；实现

中图分类号：TG305 文献标识码：A

智能制造是一种集自动化、智能化、网络化于一体的制造模式。因其具有高效、经济的特定被广泛应用在产品生产作业中。尤其是智能制造还能够优化产品生产流程，实现能源可持续利用。相比于传统的产品生产模式，智能制造从根本上了改变了产品研发、制造、销售的流程，这对于企业的长久发展非常重要。

一、智能制造概述

智能制造系统是一种人机一体化的智能系统，在实际的产品制造过程中，不仅能够代替人类进行分析、判断、决策，还能实现自动化向智能化、集成化、柔性化的扩展。从“十二五”提出推广智能制造技术到目前为止，智能制造已经广泛受到各界人士的关注，且已经被应用在制造各个行业中。如石油石化智能成套设备、冶金智能成套设备、自动化物流成套设备、智能化食品制造生产线等。这些智能系统都是建立在智能制造基础之上的。由此可见，智能制造将会成为产品生产技术发展的主流趋势。

二、智能制造中的关键技术及实现途径

1.射频识别技术

射频识别技术又称RFID，是一种能够识别无线电信号，读写数据信息的无线通信技术。显然，射频识别技术是不需要接触系统和识别目标的。一般射频包括超高频、高频、低频3个频率段，其读写方式包括固定和移动两种方式。基于无线通信技术，在使用射频识别技术时只需要将小型的无线微型设备放置在物体表面，并利用读写和识别技术，就可以实现目标数据信息的收集、记录。 龙源期刊网

智能制造装备的关键技术与应用案例

在当今制造业快速发展的时代，智能制造装备正成为推动产业升级和提高生产效率的重要力量。智能制造装备融合了先进的信息技术、自动化技术和制造工艺，具备高度的智能化、自动化和灵活性。下面我们将深入探讨智能制造装备的关键技术，并通过实际应用案例来展示其巨大的价值。

一、智能制造装备的关键技术

1、 工业机器人技术

工业机器人是智能制造装备中的重要组成部分。它们能够高精度、高效率地完成重复、危险和复杂的工作任务。例如，在汽车生产线上，机器人可以进行焊接、涂装、装配等操作，不仅提高了生产效率，还保证了产品质量的稳定性。工业机器人技术的关键在于其运动控制、感知能力和编程灵活性。通过先进的传感器和算法，机器人能够感知周围环境，实现自适应的动作调整。

2、 智能传感器技术

智能传感器是获取生产过程中各种信息的“眼睛”和“耳朵”。它们能够实时监测温度、压力、湿度、位置等多种参数，并将这些数据准确地传输给控制系统。例如，在数控机床中，智能传感器可以监测刀具的磨损情况，及时提醒更换刀具，从而保证加工精度。智能传感器技术的发展趋势是微型化、集成化、智能化和网络化，以满足智能制造对海量数据采集和实时传输的需求。

3、 大数据与云计算技术

在智能制造中，产生了大量的数据，包括生产设备的运行数据、产品质量数据、供应链数据等。大数据技术能够对这些海量数据进行收集、存储、分析和挖掘，为企业提供决策支持。云计算技术则为数据的处理和存储提供了强大的计算资源和存储空间，使得企业能够灵活地部署和扩展其智能制造系统。通过对大数据的分析，企业可以优化生产流程、预测设备故障、提高能源利用效率等。

4、 人工智能技术

人工智能在智能制造装备中发挥着越来越重要的作用。机器学习算法可以用于设备的故障诊断和预测维护，通过对设备运行数据的学习，提前发现潜在的故障隐患，减少停机时间。深度学习技术可以用于图像识别和质量检测，提高产品质量的检测精度和效率。自然语言处理技术可以用于人机交互，使操作人员能够更方便地与设备进行沟通和控制。

智能制造硬件所涉及的关键技术

过去10年，数字计算和通信的迅猛发展，使得以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、制动化成套设备为代表的智能制造产业得到高速发展。其中3D打印机是数字化代表，机器人是智能化代表。

互联网的再次发展，使得未来是“产业互联网”的时代，互联网将改变每一个产业、组织乃至整个社会。产业互联网所代表的跨界融合成为总的发展趋势，从最早的零售业到如今的金融、医疗、可穿戴、在线教育、在线旅游以及生活服务的方方面面，传统硬件领域也将被改变。近些年来，从智能手机发展到智能手表、智能眼镜，以及物联网下的智能家居，智能硬件产业格局从发端到发展，已经形成巨大的浪潮。产业互联网与智能硬件融合，更酝酿着商业模式颠覆与生活方式的变革，从而使得智能制造、智能服务等多新型行业得以出现和发展。

智能制造，是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造，是高度网络连接、知识驱动的制造模式。智能制造优化了制造行业的全部业务和作业流程，可实现可持续生产力增长、高经济效益目标。并且，智能制造结合信息技术和工程技术，从根本上改变产品研发、制造、运输和销售过程。智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、 制造过程和制造装备智能化，是信息技术、智能技术与装备制造技术的深度融合与集成。智能制造，是世界范围内信息化与工业化深度融合的大趋势，愈加成为衡量一个国家和地区科技创新和高端制造业水平。

智能制造的发展和智能硬件紧密结合，智能硬件是传统设备产业基于产业互联网发展的新阶段。智能硬件技术使传统的制造装备和各种家电、医疗设备具有了信息的采集、分析和执行的能力，通过软硬件结合的方式，对传统设备进行改造，形成了智能装备和智能产品。智能化之后，硬件具备连接的能力，实现互联网服务的加载，通过与网络互连、移动计算、云计算等互联网技术融合，将单体智能扩展到网络智能，形成“云+端”的典型架构，具备了大数据等附加价值，进一步拓展了智能产品的能力和范围。智能的硬件的发展和热捧，已经从可穿戴设备延伸到智能电视、智能家居、智能汽车、医疗健康、智能玩具、机器人等领域。 智能硬件具有以下特征。首先，越来越多的软件代替硬件功能，可以通过软件控制硬件；其次，与以往单纯的硬件商品销售不同，对硬件产品附属的服务性需求 或者基于商品解决方案的需求正在快速增加；第三，硬件制造业周期，从产品设计到生产，再到推向市场需要时间越来越短。硬件产业正在向软性制造的方向发展，不断用软件定义产品的功能和性能，提高对以软件为主导的创新的重视程度，硬件产品的真正价值从硬件转移到了软件。