学科前沿论文智能制造装备与系统目录摘要1一、智能制造装备1（一）智能制造装备的关键技术和实现技术1（二）麦斯铁MPFMS系列汽车纵梁板数控冲孔柔性加工生产线2二、智能制造系统3（一）智能制造系统的关键技术和实现技术3（二）IMS-WMS智能制造系统3三、结语4参考文献：51智能制造装备与系统摘要：上世纪90年代国外几个拥有先进制造业的国家就提出了智能制造系统（Intelligent Manufacturing System，IMS）的概念，而我国的智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）起步相对较晚，技术相对于其他几个发达国家还不太成熟，但经过10多年的发展，也取得了大量的成果。本论文将对于国内外的智能制造装备（Intelligent Manufacturing Equipment，IME）和智能制造系统的关键技术和实现技术进行介绍，举例介绍两个当今先进的智能制造装备和系统，并对智能制造的重要意义进行分析。关键词：智能制造，智能制造装备，智能制造系统引言：作为保障国家发展和改善人民生活的重要力量的制造业，一直是国家重点关注的事业。2002年中科院启动了知识创新工程重大项目“数字化智能制造装备与系统技术”，2010年国家通过第十二个五年规划，要求形成完整的智能制造装备产业体系，2012年三部委实施智能制造装备发展专项，加快智能制造装备的创新发展和产业化，推动制造业转型升级。现如今，作为国家支柱产业的制造业已经逐步迈向智能化，而研究具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备和将智能制造装备与人类联系起来的智能制造系统，也成为了我国制造业发展的重要方向。一、智能制造装备智能制造装备是指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。智能制造装备体现了制造业的智能化、数字化和网络化的发展要求，是战略性新兴产业发展的装备基础，是各行业产业升级、技术进步的重要保障。（一）智能制造装备的关键技术和实现技术对于智能制造装备目前面临的关键技术总共分为12条：（1）新型传感器共性关键技术采用新原理、新效应的传感技术；传感器微型化/芯片化技术；传感器阵列和多传感参数复合的集成技术；传感器数字化和智能化技术；传感器的强环境适应性技术；无线传感器网络技术；传感器数字通信总线技术；传感器的应用技术。（2）工业控制系统硬件平台设计技术高端DCS、FCS、PLC等自动化控制装备体系结构优化技术；不同结构的模块化硬件设计技术；高可靠性、高稳定性、高环境适应性技术；创建单元电路硬件库。（3）工业控制系统软件平台设计技术系统软件总体设计技术；微内核操作系统和开放式系统软件技术；组态语言和人机界面技术；统一数据格式、统一编程环境的工程软件平台技术；实时数据库和关系数据库技术；应用软件的工程化标准化技术；系统集成技术以及集成支撑技术；高可靠软件编制流程研究。（4）工业控制系统可靠性技术可靠性综合分析设计技术；自动化控制装备可靠性建模技术；多环境因子检测技术；可靠性加速试验方法研究；故障诊断、寿命预测和评估技术；预测故障发生位置、时间、程度及故障修复技术；（5）工业控制系统功能安全技术智能装备硬件、软件的功能安全分析、设计、验证方法与技术；建立功能安全验证测试平台；自动化系统整体功能安全评估技术；自动化控制系统的核安全性和功能安全验证技术。（6）高可靠安全计算机系统设计技术三重冗余的硬件技术和软件技术；控制系统元件的故障识别、故障自动排除及自修复技术。（7）先进控制与优化技术工业过程多层次性能评估技术；基于海量数据的统计学习建模技术；大规模高性能多目标优化技术；高阶导数连续运动规划、多轴连续插补、电子齿轮与电子凸轮等精密运动控制技术。（8）系统协同技术大型制造工程项目复杂自动化系统整体方案设计技术以及安装调试技术；统一操作界面和工程工具的设计技术；统一事件序列和报警处理技术；一体化资产管理技术。（9）故障诊断与健康维护技术装备在线或远程状态监测与故障诊断技术；装备自愈合调控与损伤智能识别技术；装备健康维护技术；重大装备的寿命测试和剩余寿命预测及寿命评估技术。（10）高可靠实时通信网络技术嵌入式互联网技术；高可靠无线通信网络构建技术；工业通信网络信息安全（security）技术；异构通信网络间信息无缝交换技术；工业通信协议认证技术；工业通信协议转化为国际标准；工业通信网络安装调试与维护技术。（11）特种工艺与精密制造技术多维精密加工工艺；精密成型工艺，焊接、粘接、烧结等特殊连接技术；微机电系统（MEMS）制造技术；精确可控热处理技术；精密锻造技术。（12）高端分析检测技术质谱分析检测技术；光谱分析检测技术；能谱分析检测技术。1（二）麦斯铁MPFMS系列汽车纵梁板数控冲孔柔性加工生产线南通麦斯铁数控机床有限公司设计制造的MPFMS系列汽车纵梁板数控冲孔柔性加工生产线是为汽车的纵梁平板冲孔而设计的一种高效、高精度的板材自动化加工设备。上料、下料、板料的定位及送进、模具的选择、冲压过程的实现以及故障报警等均能够通过数控系统控制自动完成。该生产线有如下特点：（1）板料完全自动化加工。图形显示功能。（2）可选增独有的漏孔检测装置，避免因为模具的损坏引起的误工。（3）模具采用直线式结构，通过气缸推动模块机构选择不同的模具参与冲压，加快了选模速度，提高了工效；整体式上下模腔成对加工，保证了模具同心度，极大地延长了模具的使用寿命；模具采用镶套式结构，维修更换方便。（4）模具既可以整体更换，也能够单个更换。（5）配有集中自动润滑装置，可将润滑油直接送入各润滑点，减少了运动付的摩擦，提高了运动部位的可靠性，延长机器使用寿命。（6）自动编程系统操作简单功能齐全，可以直接识别二维CAD图。图 1麦斯铁MPFMS系列汽车纵梁板数控冲孔柔性加工生产线二、智能制造系统智能制造系统具有如下特征：（1）多信息感知与融合；（2）知识表达、获取、存储和处理（包括识别、设计、计算、优化、推理与决策）；（3）具有联想记忆功能（Associate Memory）；（4）具有自学习、自适应、自组织、自维护功能；（5）具有自优化功能（系统越用越好用）；（6）智能的分解与集成；（7）容错；（8）智能控制。2（一）智能制造系统的关键技术和实现技术智能制造系统与人类的知识密切相关，其技术包括以下4点：（1）智能设计技术利用CAD/CAPP/CAM等技术帮着专家对产品进行分析、判断、决策。（2）智能诊断技术除计算机的自诊断功能外，还可以进行故障分析、原因查找和故障的自动排除。（3）自适应技术在加工过程中自动检测并适应因材料材质、加工余量的不均匀、环境的变化而带来的一系列问题。（4）远程控制技术通过有线、无线网络等方式，对系统进行监控、分析、控制等。3在某些智能制造装备中由于不是每个制造功能都自动化，但必须允许所有的功能完全集成在智能化制造系统内操作。所以要在设计和制造功能之间的主要连接元件，自动化和优化的工艺规划函数创建一个更强大的环境，使整个过程的优化。特别是，能够整合特征识别和操作顺序优化的制造系统链，是有助于集成设计与制造系统的自动化和灵活性的重要元素。4（二）IMS-WMS智能制造系统IMS-WMS（IMS-Warehouse Management System）是一款基于电子智能制造管理和仓库管理资讯化的现代化仓库管理系统。是以精益生产（JIT）为理论基础，通过数据库技术、影象识别技术、条码技术、API技术（应用程序接口）、OLAP技术（在线事务所处理）和相应的通信机制与外部系统的对接集成，能有效地对仓库流程和空间进行管理，实现批次管理、快速出入库和动态盘点。并快速帮助企业的仓库管理人员对库存物品的入库、出库、移动、盘点、配料等操作进行全面的控制和管理，有效的利用仓库存储空间，提高仓库的仓储能力，在物料的使用上实现先进先出，最终提高企业仓库存储空间的利用率及企业物料管理的质量和效率，提高仓库库存管理水平和生产效率，实现物料防错和追溯管理、降低企业库存和人力成本，提升企业市场竞争力。此系统包括8个模块：AOS管理模块、数据接口模块、IQC检验管理模块、设备仓库管理模块、配送管理模块、智能盘点模块、报表管理模块、生产计划管理模块。WMS系统不仅对结果进行处理，而且通过对作业动作的指导和规范保证作业的准确性、速度和相关记录数据的自动登记（入计算机系统），增加仓库的效率、管理透明度、真实度降低成本。三、结语提升国家实力必须大力发展智能制造技术，现在智能制造技术还不是中心科学技术，但智能化已是所有高新科学技术的发展方向。美国为什么能控制全世界，不是因为她的价值观、军事力量、跨国公司，而是他大量的智能化高新科学技术，比如曼哈顿计划、阿波罗计划、星球大战计划、信息高速公路计划、导弹防御系统等。美国依靠这一系列的高新科学技术（当前特别是依靠智能化信息科学技术）实现了军事、科技、经济的全面发展。而制造技术是所有这些高新科学技术的实现技术。例如美国的波音777/787飞机的制造就采用了智能制造技术，在制作周期、飞机质量等方面有很大的优势。再例如，目前，密歇根大学工程研究中心大学（ ERC）正在开发一种新型的重构系统，这个系统被设计成按需要可以加以改变，包括改变其机械和控制的结构。而重构系统的基础就是智能制造装备，智能制造装备执行某些部分输送，焊接，装配，每个加工站和机制被称为一个站，并执行必要的部件的整体生产特定过程。5重构系统技术是未来智能制造的一个重要领域，它可以更加灵活的适应不同生产加工需求，而美国在这一方面处于领先地位。我国早就意识到智能制造的重要性，并指出智能制造装备将是未来发展的重点。随着我国开始向高端装备制造业快速布局，重型机械、核电、高铁、航空、中高端数控机床、海洋工程等领域已成为产业发展热点，各项扶持政策已开始陆续出台，智能制造在未来几年必将有很大的发展。参考文献：1 合肥经信委装备工业处. 装备制造业关键共性技术发展指南(2011)EB/OL.2 朱剑英（南京航空航天大学）. 智能制造的意义、技术 与实现J. 航空制造技术, 2013(23).3 王红岩, 蔡卫东, 史锦屏. 智能制造系统的关键技术D. 济南大学, 2001.4 Gelgele, Lemu H. Hybrid Intelligent Systems in Manufacturing OptimizationD. Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, 2002.5 MENG Z, DAI X, LI J. DESIGN OF CONTROL SYSTEM STRUCTURE FOR INTELLIGENT MANUFACTURING UNIT-BASED RECONFIGURABLE MANUFACTURING SYSTEMC. Department of Automatic Control , Southeast University, 2004.