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智能制造系统的特点范文1
论文摘要：智能制造是当今世界制造业的重要发展方向，它在全球范围内都得到了广泛的应用和研究。文章从对智能制造的定义开始，介绍了智能制造的概念以及智能制造系统的特点及应用，然后通过分析智能制造在国内外的发展，结合我国实际情况介绍了智能制造在我国的发展趋势。
1智能制造简介
智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。以智能制造技术（Intelligent Manufacturing Technology，IMT）为基础组成的系统叫做智能制造系统（Intelligent Manufacturing System，IMS），它具有以下特征:
①具有获取信息并以此来决定自身行为的能力。要具有获取信息并以此来决定自身行为的能力，也就是需要智能系统对信息具有一定的分辨能力，这要求系统的模型必须建立在相应的知识库上，系统运用知识库来决定自身行为。
②实现人机一体化。实现人机一体化就是使人和智能机器在制造过程中相互协作，在此系统中不能把人间单的当作操作者来看待，要意识到此时人和智能机器是平等的，可以认为他们是为了完成某些项工作而进行合作的两个个体，他们需要做的就是运用各自的特长来完成任务。
③拥有学习能力和自我维护能力。产品制造是在不断发展和变化的，因此在制造过程中所需要的知识也不断的增加，同时在运行过程中不可避免的会出现故障，为了更好的适应社会对产品制造的要求，需要智能制造系统拥有学习能力和自我维护能力。
智能制造在现代制造业中应用广泛，主要包含产品智能设计、加工过程智能监控、产品在线智能测量、机器故障智能诊断、制造系统的知识处理与信息处理、制造系统的智能运行管理与决策等方面。
2智能制造在中国制造业的应用现状及发展趋势
2.1国内外智能制造的发展状况
自20世纪80年代智能制造提出以来，世界各国都对智能制造系统进行了各种研究，首先是对智能制造技术的研究，然后为了满足经济全球化和社会产品需求的变化智能制造技术集成应用的环境——智能制造系统被提出。智能制造系统是1989年由日本提出的，随后还于1994年启动了先进制造国际合作项目，包括了公司集成和全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等[1]。近年来，各国除了对智能制造基础技术进行研究外，更多的是进行国际间的合作研究。 在我国对智能制造的研究也早在上世纪八十年代末就已开始。在最初的研究中在智能制造技术方面取得了一些成果，而进入21世纪以来的十年当中智能制造在我国迅速发展，在许多重点项目方面取得成果，智能制造产业也初具规模。总的来说我国在智能制造方面的发展是不错的，近年来国家和各大制造企业对智能制造的发展也越来越重视，越来越多的研究项目成立，研究资金也大幅增长。
2.2智能制造在我国的发展趋势
在我国制造业未来的发展中，智能制造必将扮演更加重要的角色。我国必将由制造大国向制造强国转变，这就要求我国制造业由粗放型向集约型转化，这就要求我们必须控制能源消耗的增长，而通过智能制造系统能够更加充分的利用原材料，有助于我国制造业向集约型转化。要发展好智能制造，我们首要的任务是尽快建立起智能制造的理论体系，理论体系是整个智能制造的基础，也是全面发展智能制造的前提。在建立理论体系的同时技术体系也要相应的建立起来，智能制造系统是以智能制造技术为基础建立起来的，它以智能制造技术为基石。最后，结合我国制造业实际情况，建立符合我国制造业发展需要的特色智能制造系统。
3结语
随着全球制造业的发展，智能制造也将随之不断发展，这是制造系统由能量驱动型转变为信息驱动型所带来必然的结果。在这个全球化的智能制造浪潮中，我国当然也不落人后，我国一些高等院校已进行相关研究，随着国家和各大制造企业对智能制造的认识加深，相信将会有越来越多的人力物力将会投入智能制造的研究当中，最终得以在全国范围形成浓厚的研究氛围，国家、企业、高校之间相互合作，统筹规划、集中优势，最终形成符合我国制造业发展的智能制造系统。
智能制造系统的特点范文2
一、规模
按规模大小FMS可分为如下4类：
1.柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。
2.柔性制造系统(FMS)
通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。
4.柔性制造工厂(FMF)
FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。
二、关键技术
1.计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
3.人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今，FMS中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为FMS的诸方面工作增强了柔性。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在FMS(尤其智能型)中起着关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS中的各种技术，预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初，人工智能在FMS中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作状态，具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化FMS具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的，它使传感器具有内在的“决策”功能。
4.人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统，成为现代自支化系统中的一个组成部分。
三、发展趋势
1.FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
2.发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。
3.朝多功能方向发展
智能制造系统的特点范文3
按规模大小FMS可分为如下4类：
1.柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年，它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有适应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。
2.柔性制造系统(FMS)
通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
3.柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生产过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。
4.柔性制造工厂(FMF)
FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。
二、关键技术
1.计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
3.人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今，FMS中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为FMS的诸方面工作增强了柔性。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在FMS(尤其智能型)中起着关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS中的各种技术，预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初，人工智能在FMS中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作状态，具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化FMS具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的，它使传感器具有内在的“决策”功能。
4.人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统，成为现代自支化系统中的一个组成部分。
三、发展趋势
1.FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
2.发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。
3.朝多功能方向发展
智能制造系统的特点范文4
关键词：智能型；；机械制造技术；机械自动化；机电装备；发展趋势
中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）11-0097-02
科学技术的不断发展，能够不断提高人们的工作、生活的便捷与舒适性，同时对于人们工作的强度也会得到一定程度的下降，尤其是对于工业生产制造而言，采用大型机械化、电气化、自动化甚至是智能化的机械设备、机电装备进行工农业的生产制造，能够极大的提高劳动生产率。因此，目前世界各国都在积极发展机械自动化技术。尤其是随着第三次产业革命浪潮的到来，采用计算机实现的智能化自动化技术在机械装备、机电设备中的广泛应用，实现无人值守的自动化操作与生产，逐步得到了世界各国自动化研发机构及高校院所的重视，逐渐成为新的研究热点和经济增长点。
鉴于此，本文主要结合我国目前机械自动化技术的发展现状及其主要特点，详细谈谈智能型机械自动化技术的发展，对未来智能型机械自动化技术的发展趋势进行展望与探讨。
1 我国机械自动化技术的发展现状
近年来，我国的制造业发展迅速，制造技术也日新月异。机械自动化技术的水平，在某种程度上来说，机械自动化的水平将直接决定和影响着机械制造业的发展。我国目前已经成为了全球公认的制造大国，但是仍然不是制造强国，这主要原因就是因为我国的机械制造自动化技术相较于国外还有很大一段差距。纵观目前我国机械自动化技术的发展，其主要应用集中在以下几个方面：
①自动化加工。自动化加工技术主要体现在一些流水线式的繁杂的手工劳动加工方面，采用机械化设备，配合电气自动化控制技术，能够很好的替代传统的手工加工环节，并且这种采用自动化加工技术加工出来的零部件或者产品，具有更加精确和可靠的产品质量，大大降低了废品率。
②自动化检测。在工业生产制造过程中，经常需要对各个工艺、工步进行检测，以实现后续加工工艺的连续性和一致性，或者需要对加工的零部件等中间产品实施自动化检测，以提高成品率，在这种背景下，基于自动化检测的机械自动化技术就能够实现对相关检测过程的自动化执行，实现无人值守，极大的提高了产品检测效率和检测通过率。
③自动化装配。随着数字化制造技术的兴起，采用新的加工工艺、新的加工刀具、新的夹装夹具以及新的检测、生产、加工技术，不断呼唤自动化装配技术的实现，目前随着机械自动化智能控制技术的发展，自动化装配已经得到了应用，能够将多种零部件按照一定的装配关系自动组装成为一个完整的机电设备或者机械系统，并且装配的质量相较于传统的人工手动装配要高很多，提高了一次装配成功率，降低了因为装配失败而带来的损失。
2 智能型机械自动化技术的主要特点
传统的机械自动化技术主要是利用电磁开关、电气开关等强电元件实现的机械自动化，严格来说这种自动化是不彻底的，等同于半自动化技术。随着计算机技术的发展和网络通信技术的发展，逐渐出现了智能型机械自动化技术，这是一种基于弱电系统、能够远程控制实现的自动化技术，这也是目前机械自动化技术发展的主流技术之一。目前，智能型机械自动化技术得到了普遍飞速的发展，其主要特点集中表现在以下几个方面。
2.1 所见即所得
智能型机械自动化技术主要是采用弱电系统，通过对底层相关传感器或者电器开关状态的数据采集，形成自动化控制的指令或者决策依据，因此这就需要给操作人员提供良好而直观的操作界面，通常都利用计算机技术的所见即所得构建远程控制系统的人机交互界面，这样能够充分发挥智能型机械自动化技术的优势，更加有利于用户实现对机械设备的自动化操作与控制。
2.2 集成程度高
智能型机械自动化技术需要结合机械系统、电气系统的两大单元各自的功能，经过统一的调度实现自动化控制，并完全设备所预期的功能，这就需要将机械系统、电气系统两大单元进行高度集成，实现刚性系统和柔性系统的融合，并充分考虑到系统的全部功能的实现，以及后期功能扩展升级的需求，因此，智能型机械自动化技术的集成度都很高，以适应不断发展的控制要求和功能需求。
2.3 智能化逐渐从现实走向虚拟
过去，能够对机械设备、机电装备实现工艺流程的自动化控制就已经能够称之为智能化控制系统了，但是随着智能化技术的发展，现在智能化控制已经提出了无人值守的控制要求，这也促使了智能化需求逐渐从现实走向虚拟，利用虚拟软件和程序实现对硬件设备的控制，从而实现机械设备的自动化控制，这种利用虚拟技术实现对硬件设备的控制功能，是近年来发展很快的一种智能型控制技术。
3 我国智能型机械自动化发展趋势
当前我国正在从制造大国朝着制造强国的道路迈进，智能型机械自动化技术的发展无疑是最为关键的一个方面。从目前来看，我国制造业自动化技术的发展速度较快，但是质量不高，尤其是在制造业关键技术方面，进步仍然缓慢，因此为了能够更加从容面对将来日益激烈的竞争，我国制造业自动化技术必须要立足基础，重点发展高精尖技术，走符合制造业自动化技术发展趋势的道路。
纵观当前国内智能型机械自动化技术的发展，其表现出来的发展趋势主要体现在以下几个方面。
3.1 光机电液一体化方向
随着制造技术的不断深化发展，单一采用机械或者电气或者液压系统的制造业自动化技术已经越来越少，相反，光机电液一体化的高集成度自动化控制技术已经得到了越来越广泛的研究与应用，利用光学、液压技术，将其与传统的机械电气自动化技术糅合，能够实现更加先进和智能化的自动化控制技术。
3.2 信息集成化方向
目前，知识信息呈爆炸式增长，通过对知识数据的挖掘，能够为系统决策提供基础性支撑，这是未来制造业自动化技术发展的必然趋势，通过对已有的制造过程数据的挖掘和分析，从而为最终的制造技术及自动化控制策略提供隐性的支撑，这是制造业自动化技术实现全球信息化过程的必然发展。
3.3 微型机电一体化方向
纳米技术的提出，使得微型机电一体化系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）逐渐受到广泛研究和应用，MEMS系统能够实现在微观尺度下自动化控制技术的应用，这能够消除过去传统的自动化控制技术在零件检测、自动化装配等环节上的质量不稳定因素，进一步提高制造业自动化技术的稳定性和可靠性。
3.4 绿色化制造方向
能源紧缺、环境污染是目前世界公认的难题之一，智能型机械自动化技术的发展目标之一就是要实现更加经济化的能耗，以及对环境的零污染，因此，业界逐渐提出了绿色化制造方向，通过运用先进的自动化控制技术，将制造业系统的能耗和对环境的污染控制在最小范围之内，这也是绿色化制造自动化控制技术发展和兴盛的主要原因。
4 结 语
当前，我国经济建设正在如火如荼的建设与高速发展之中，工业对于整个经济的刺激与促进作用是不可估量的，如何利用机械自动化技术进一步实现对工业生产制造的能量释放与促进作用，这是当前各个机械自动化技术研发与促进机构的重点问题。基于智能型机械自动化技术的发展，能够渗透到工业发展的每一个角落，从自动化检测到自动化加工，从自动化生产到自动化装配，从自动化工艺到自动化批量生产，这都表明机械自动化技术已经成为了越来越重要的基础核心技术，并且机械自动化技术正朝着大型化、网络化、智能化、微型化、绿色化等方向发展。作为机械技术人员，我们必须时刻紧跟时展的脚步，不断的学习这些新出现的自动化技术，并对其加以消化吸收和利用，才能够更好的发展机械自动化技术，并不断促进我国机械工程自动化技术的发展。
参考文献：
[1] 张伟.浅析我国发展机械自动化的原则[J].魅力中国，2011，（10）：244-245.
[2] 李金洲，方旭.浅析机械自动化的产生与发展前景[J].中国科技博览，2011，（6）：12-13.
[3] 李昱蓉.论我国机械自动化技术未来的发展方向[J].西部大开发（中旬刊），2010，（3）：77-78.
[4] 卢日时，郭民.我国机械自动化的若干发展技术浅析[J].黑龙江科技信息，2007，（4）：30-31.
智能制造系统的特点范文5
随着社会的进步和生活水平的提高,社会对产品多样化,低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量,更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。90年代后,由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展,制造业自动化进入一个崭新的时代,技术日臻成熟。柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。
1基本概念
11柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括1)机器柔性当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
2)工艺柔性一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
3)产品柔性一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
4)维护柔性采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。
5)生产能力柔性当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。
6)扩展柔性当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。
7)运行柔性利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。
12柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们认为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为:
1)柔性制造系统(FMS)
关于柔性制造系统的定义很多,权威性的定义有:
美国国家标准局把FMS定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。”简单地说,FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目,属于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。
2)柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,其特点是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。
3)柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。
4)柔性制造工厂(FMF)FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表,其特点是实现工厂柔性化及自动化。
2柔性制造所采用的关键技术2.1计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用CAD数据,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,如此循环操作,逐层扫描成形,并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.2模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,使系统性能大为改善,其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
2.3人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今,柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理,求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合,因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。展望未来,以知识密集为特征,以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在柔性制造业(尤其智能型)中起着日趋重要的关键性的作用。目前用于柔性制造中的各种技术,预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在柔性制造技术中的应用规模将在比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的,它使传感器具有内在的“决策”功能。
24人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域,神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统,成为现代自动化系统中的一个组成部分。
3柔性制造技术的发展趋势
31FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
32发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。
33朝多功能方向发展
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
4结束语
柔性制造技术是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势,是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。届时,智能化机械与人之间将相互融合,柔性地全面协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
近年来,柔性制造作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认,可以这样认为:柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技,为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图,将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。实现了按端口、MAC地址、应用等来划分虚拟网络,有效地控制了企业内部网络的广播流量和提高了企业内部网络的安全性。
4结论
智能制造系统的特点范文6
关键词：航空制造企业；商业智能系统；数据挖掘
中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 02-0000-02
Enterprises Business Intelligence System Design of Aviation Manufacturing
Bi Chongyi,Yang Yanguo,Cheng Liquan
(AVIC Shenyang Liming Aero Engine (Group) Co.,Ltd.,Data Center,Shenyang110043,China)
Abstract:Aviation manufacturing enterprises in the analysis of a business intelligence system based on the needs,Using data mining techniques to build an aviation manufacturer to build business intelligence systems,proposed aviation manufacturing enterprise business intelligence standard structural model of the system.
Keywords:Aviation manufacturing enterprises;Business intelligence systems;Data mining
一、背景
某企业为航空发动机制造企业，航空制造企业是典型的大型离散制造企业，相对于其他制造型企业来说，航空制造企业有生产零件种类众多、加工周期较长、工艺复杂、质量要求严格等特点，这对企业的管理提出了很高的要求。近几年随着PDM、ERP、MES等系统广泛应用于企业的设计制造管理的各个方面，为企业提升工艺设计水平、提高生产效率及改进产品质量发挥了重要作用，较好地实现了以信息化带动工业化。随着企业信息化的不断成熟和深入，单一的业务型系统已经不能满足企业日趋增长的需求，建立商业智能系统，为分析和决策提供数据信息支持已经成为了企业信息化的更高目标。
二、航空制造企业商业智能系统需求分析
商业智能的关键是从许多来自不同的企业运作系统的数据中提取出有用的数据并进行清理，以保证数据的正确性，然后经过抽取（Extraction）、转换（Transformation）和装载（Load），即ETL过程，合并到一个企业级的数据仓库里，从而得到企业数据的一个全局视图，在此基础上利用合适的查询和分析工具、数据挖掘工具、OLAP工具等对其进行分析和处理，最后将知识呈现给管理者，为管理者的决策过程提供支持。制造业商务智能不同于其他行业，它具有自身鲜明的应用特点，主要包括：（1）整体数据量相对较小，但单个数据的数据结构复杂；（2）数据的生命周期与产品的生命周期有关，许多行业的经营数据生命周期覆盖从物资采购到客户服务的整个环节；（3）制造业注重过程控制管理，如根据ISO9001标准制定了供应、生产、销售、质量保证等体系文档，存在大量完整、系统的非结构化数据，其中包含了许多商务智能的关键性指标。
通过系统向企业内部决策和管理层人员提供直观和面向角色的企业数据，帮助他们更好地做出决策和改善业务处理流程。而且随着企业经济的飞速发展，商业智能将是信息系统实施是否成功的最基本的衡量指标。同时业务系统和分析系统的分离，针对业务系统内分析型报表不断增长的现状，业务系统的性能压力逐渐增大，为了保证业务系统的正常运行，考虑到分析型报表实时性较低的特点，建立独立的分析系统即可以同时满足不同类型系统的性能要求，又可以将多业务系统的数据统一，减少了系统间的数据交互。
三、航空制造企业商业智能系统设计
（一）系统体系架构
系统的逻辑体系架构是由3层组成如图
数据仓库构建层：实现如何从所有源系统中获得原始的业务数据，并对其进行一致性处理，按主题进行数据重组和格式转换，然后传送并装载到数据仓库系统中的平台和过程。
数据仓库管理层：把数据存储到企业级数据仓库系统中，包括数据仓库预置的模型。
数据仓库分析层：实现如何把数据仓库系统中的数据和分析结果提供给最终用户。按照用户的分析需求，使用报表、随即查询、多维分析和数据挖掘进行数据展现。
1.数据仓库构建层。
数据仓库系统需要从多个源数据系统中抽取和汇总各种业务数据，包括：核心业务系统、财务管理系统等业务处理系统及其它管理系统等，这些数据源系统是数据仓库系统的数据来源。
系统按照满足分析需求的原则，把上述数据源系统中的数据按照主题进行划分和组织，然后抽取并装载到数据仓库系统中。
从上述这些系统中获取数据需要三个过程：抽取数据、数据转换和数据装载。
这三个过程是在保证各个数据源系统与数据仓库系统能够成功连接（包括网络协议标准的转换、不同平台之间的接口）的前提下实现的。
这三个过程主要完成确定从哪个系统中抽取什么样的数据，如何保证来自不同源数据系统的同类数据的一致性和完整性，如何把转换完成的数据装载到数据仓库系统中，以及如何处理在转换和装载过程中出现的错误。
2.数据仓库管理层。
在数据存储层，数据是存放在两类数据库中：关系型数据库和多维数据库。数据存储是数据仓库系统的中心。取自多个数据源系统的明细数据，以及用于分析的集成汇总数据都存储在这个中心。它在逻辑上是一个完整的库。
3.数据仓库分析层。
数据输出层的功能是使最终用户通过报表、图形和其它分析工具的方式简便、快捷地访问数据仓库系统中的各种数据，得到分析结果。
（二）数据仓库技术
数据仓库是系统数据采集与信息展示的桥梁，是商业智能系统的核心。在数据仓库设计和开发过程中主要应用了以下技术：
1.分区表和分区索引。
分区技术可以提高可管理性、性能和可用性，为应用带来极大的好处。通常，分区可以使某些查询操作和维护操作的性能大大提高。分区的分层存档原理还可以通过根据数据的重要性分配不同存储介质的方法，大大降低存储设备的成本。
范围分区，数据基于分区键值的范围分配，通常使用时间作为键值，将大数据量的表进行分区存储，使查询根据条件访问正确的分区。
局部索引，局部索引是针对分区表的索引，该索引可以与基本分区表耦合，并“继承”该表的分区策略。局部索引的每个分区仅对应于基础表的一个分区。
2.物化视图。
在数据仓库中，物化视图经常用来实现对数据信息的高度聚合，降低在查询过程中的聚合计算，通过定期刷新操作把聚合结果存储在物理对象中，并可以建立索引，提高了报表的查询速度。
刷新方式，根据不同的对象采用不同的刷新方式，针对数据量小，且数据更新频繁的对象做全表刷新，针对数据量大，且数据更新不频繁的对象做增量更新，此方式需启用物化视图更新日志。
物化视图索引，根据物化视图聚合的结果，可以建立不同于源表字段的索引。
重写功能，启用重写功能后数据库可以自动分析查询语句，判断是否可由物化视图聚合后的对象重写查询语句，对查询语句进行“重写”，从而提高查询效率。考虑到BI工具可以实现根据不同维度，层次选择不同查询对象，建议关闭此功能，由BI工具分析查询对象，更加灵活容易控制。
3.位图索引。
在数据仓库的中，通常建立星型模型来实现多维报表分析，其度量对象上的维度列具有低基数（数据差异度小）的特点，建立位图索引可以节省存储空间，并可以支持星型查询。
位图索引，在度量的外键上建立位图索引。
星型查询，启用数据库功能star_transformation_enabled。
4.OWB工具。
OWB是oracle目前搭建数据仓库的重要方式，其主要功能是用来完成ETL、模型建立、任务调度等工作。在此系统中应用OWB来实现外部数据文件的导入和ETL程序包的调度工作。
外部数据文件导入，在OWB中通过建立外部文件和数据库对象的映射，生成DATA LOAD的脚本，将EXCEL文件的数据导入到数据库。
计划执行工作流，在OWB中开发工作流，按照ETL流程调度数据更新包，周期性进行数据的更新。
ETL数据转换开发，该步骤是整个技术实现过程的关键，由于数据仓库涉及到多业务主题甚至多系统数据的整合，在完成数据抽取、数据转换、数据装载任务的同时，需要屏蔽数据之间的差异，保证数据的准确性、一致性、完整性，转换过程中应保持数据支持其最细颗粒度层次。
5.BIEE工具。
BIEE是oracle在数据挖掘方面的主要工具，其具有强大的建模功能，完善的用户和权限管理机制，提供了完整易用的分析平台、强大的智能展现仪表盘，配合回写、预警、简要簿、MS Office插件等功能使用户可以通过多种方式交互、接收、查询、分析数据。
CUBE搭建，通过使用BIEE可以方便的搭建业务模型，建立维度。
用户和权限管理，BIEE提供了多种用户管理和权限控制的方案，可以灵活的实现数据的安全性保证。
多维报表，建立丰富的分析主题和CUBE，使用户可以灵活组合查询报表的内容，并利用不同的图表展示。
仪表盘，对报表应用提供强大的展现平。
四、结论
本系统是针对航空发动机制造企业而设计实施的商业智能系统，对于航空制造企业具有一定的通用性，但在具体业务活动中，每个企业还有其自身的特点。
商业智能系统将帮助企业的管理层进行快速、准确的决策。直观、迅速的展现企业各种业务数据信息，直接发现企业中的各类问题，使决策管理层能够尽快关注，及时解决。它为企业带来的是一种经过科学武装的管理思维，给整个企业带来的是决策的快速性和准确性，发现问题的及时性。商业智能系统将企业运营过程中多套应用系统产生的信息数据进行有效整合处理，为企业合理定位、精确控制和准确决策提供依据。随着企业信息化的深度应用，海量数据的出现，只能通过商业智能系统选取关键信息，及时反馈。它将成为航空制造企业提升自身竞争能力的必然选择。
参考文献：
[1]王建良,杜元胜.面向离散制造业数据挖掘技术研究与应用[J].万方数据,2009
[2]项喜章,肖平.物流企业商业智能系统模型设计[J].万方数据,2008
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