先进制造技术论文23.doc

封面先进制造系统(结课论文) 题目： 智能制造系统 院 （系）： 机械电气工程学院 专 业： 农业机械化 学 号： 姓 名： 指导老师： 2014年1月智能制造系统摘要：现代科学技术的飞速发展及现代经济社会的巨大进步展现了许多开放的、智能化的、复杂巨型系统，也为系统科学的研究提出了如何使系统智能化的新问题。机械制造智能化对机械制造过程有着重要的影响，本文介绍了智能制造系统的概念、发展状况、所具有的特征及支撑技术等。关键词：先进制造，智能制造，发展0 引言机械制造智能化直接影响着我国机械制造业的发展水平，先进的机械制造技术促进我国机械制造业的发展，落后的机械制造技术则影响我国机械制造也的发展水平。在“十二五”的背景下，对机械制造业新的设计、工艺、功能上的发展固不可少，制造业是国民经济发展的支柱工业,是决定国家发展水平最基本因素之一。制造业的发展先后经历了手工制作、泰勒化制造、自动化制造、集成化制造、并行规划设计及敏捷化制造等阶段。20世纪80年代以来,先进的制造技术和计算机技术广泛应用于现代制造业,传统的设计方法和管理手段不能有效、迅速地解决现代制造系统中出现的新问题。20世纪90年代末以来,人们开始借助现代的工具和方法,利用各学科最新研究成果,通过将传统制造技术、人工智能科学、计算机技术与科学等有机集成,发展一种新型的制造技术与系统,这便是智能制造技术与智能制造系统(IMS),它们总称智能制造(IM)。充分的了解世界机械行业发展的现状，对改善我国机械制造水平的不足，以及帮助发展机械制造智能化都有重要的意义。1 智能制造系统概念智能制造系统(Intelligent Manufacturing SystemIMS)是一种智能化的制造系统，是由智能机器和人类专家结合而成的人机一体化的智能系统，它将智能技术融合进制造系统的各个环节，通过模拟人类的智能活动，取代人类专家的部分智能活动，使系统具有智能特征。 智能制造系统的研究内容包括智能活动、智能机器以及两者的有机融合技术,其中智能活动是研究问题的核心。在众多基础技术的研究中,制造智能处理技术负责各环节的制造智能的集成和生成智能机器的智能活动,成为世界各国普遍重视研究的重要课题。2 智能制造系统发展背景 当今世界各国的制造业活动趋向于全球化，制造、经营活动、开发研究等都在向多国化发展，为了有效的进行国际间信息交换及世界先进制造技术共享，各国的企业都希望以统一的方式来交换信息和数据。因此，必须开发出一个快速有效的信息交换工具，创建并促进一个全球化的公共标准来实现这一目标。先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计和管理人员提出了新的挑战，传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题，这就促使我们通过集成传统制造技术、计算机技术与以及人工智能等技术，发展一种新型的制造先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计和管理人员提出了新的挑战，传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题，这就促使我们通过集成传统制造技术、计算机技术与以及人工智能等技术，发展一种新型的制造术与系统，这便是智能制造技术与智能制造系统。早在20世纪80年代，美国人就提出了智能制造系统的概念美国许多大学多年来积极从事这项研究，并取得了一定成果。欧洲各国的起步不比美国晚、并且欧盟为此制定了跨国的高技术研究计划，其主要内容就是智能制造。20世纪80年代末期，由日本东京大学倡导建立一个由日本、美国和西欧各国共同参加的智能制造系统研究中心，并于1995年开始实施，其主要的研究内容包括IMS结构系统化和标准化的原理与方法、IMS信息的通讯网络、用于IMS的最佳生产和控制设备、IMS对社会环境以及人文的影响、新型材料的研究与开发等5个方面。正是由于这种联合性的研究开发机制的产生推动了世界性生产组织形式的变革，虚拟公司就是在这种理念下诞生的一种组织模式。从此宣告“院落式”工厂将成为过去。80年代末,中国也将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题，已在专家系统、模式识别、机器人、汉语机器理解方面取得了一批成果。3 智能制造系统特征 和传统的制造系统相比，智能制造系统具有以下特征: （1）自律能力：搜集理解环境和自身信息，规划自身行为的能力，基于知识的模型是系统自律能力的基础。 （2）人机一体化：智能机器只具有逻辑思维（专家系统和部分形象思维），没有人的灵感思维，不可能全面取代人类专家智能；人机一体化突出人的核心地位，使二者各显其能。 （3）虚拟现实技术：借助于音像和传感装置，虚拟展示现实生活中各种过程，虚拟未来产品及其制造过程，从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。 （4）自组织与超柔性：能够自行组成一种最佳结构，具有运行方式和结构形式的柔性，如同一群人类专家群体，具有生物特性。 （5）学习能力与自我维护能力：在实践中不断充实知识库，具有自主学习，自行进行故障诊断与排除功能。4 智能制造系统研究目标（1）智能制造理论与系统设计技术 智能制造概念的正式提出至今时间还不长，其理论基础与技术体系尚处于形成过程中，其精确内涵和关键设计技术仍需进一步研究。在这方面，研究的主要内容包括：智能制造的概念体系、智能制造系统的体系结构、开发环境、设计方法以及各种评价技术等。（2）智能制造技术与系统 智能制造技术包括智能设计、生产经营的智能决策、生产过程的智能规划、调度与控制、智能质量控制、底层智能制造执行单元以及实现“智能化孤岛”集成等技术。与这些技术相对应的是一些面向特定应用的智能制造系统，如生产经营决策支持系统、智能控制系统、智能机器人、智能数控机床、自动导引车等。5.智能制造系统关键技术 （1）人工智能技术：智能制造技术是利用计算机模拟制造业人类专家的智能活动，旨在取代或延伸人的部分脑力劳动，而这些正是人工智能 技术的研究内容。人工智能研究的是利用机器来模拟人类的某些智能活动的有关理论和技术，由此可见，智能制造技术离不开人工智能技术。图1 人工智能技术 （2）并行工程：并行工程是集成地、并行地设计产品及相关过程的系统化方法，通过组织多学科产品开发小组、改进产品开发流程和利用各种计算机辅助工具等手段，使多科学小组在产品开发初始阶段就能及早考虑下游的可制造性、可装配性、质量保证等因素，从而达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本，增强企业竞争力的目标。 图2 并行工程 并行工程能够克服串行工程存在的因产品质量难以一次满足用户要求而造成的开发周期长、研制成本高等特点。 （3）虚拟制造技术：虚拟制造亦称虚拟产品开发，它是建立在利用计算机完成产品整个开发过程这一构想基础之上的产品开发技术，它综合应用建模、仿真和虚拟现实等技术，提供三维可视交互环境，对从产品概念到制造全过程进行统一建模，并实时、并行地模拟出产品未来制造的全过程，以期在真实执行制造之前，预测产品的性能、可制造性等。图3 虚拟制造原理 （4）计算机网络与数据库技术：计算机网络与数据库的主要任务是采集 中的各种数据，以合理的结构存储它们，并以最佳的方式、最少的冗余、最快的存取响应为多种应用服务，与此同时为这些应用共享数据创造良好的条件，从而使整个制造系统中的各个子系统实现智能集成。图4 计算机网络与数据库技术6.机械制造智能化发展的必然性分析 （1）智能制造技术（Intelligent Manufacturing Technology，IMT）是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等职能活动，并将这些职能活动与智能机器有机的融合起来，将其贯穿应用于整个制造业企业的各种子系统(如经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造、装配、质量保证和市场销售等)，以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化，从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动，并对制造业专家的智能信息进行收集、储存、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产效率的先进制造技术。 （2）智能制造系统(Intellient Manufacting S,IMS)是指基于智能制造技术，利用计算机综合应用人工智能技术（如人工神经网络、遗传算法等）、智能制造机器、代理技术、材料技术、现代管理技术和系统工程理论和方法，在国际标准化和互换性的基础上，使整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化，并使制造系统形成又网络集成的、高度自动化的一种制造系统。结语： 机械制造业是我国工业中的核心产业之一，是国民经济的支柱产业，其技术的高低标志着国家的发展水平及市场竞争力。制造技术是我们的薄弱环节，只有不断加强我国机械制造业技术水平，熟悉其发展趋势，才能提高产品质量及企业效益，才能尽快缩小与发达国家的差距，保证我国在激烈的竞争市场中处于不败之地。总之，在我国研究和发展智能化机械制造技术势在必行。参考文献：1路甬祥.走向绿色和智能制造J.装备制造业振兴专家论坛,2009.12.12.2桂慧.智能制造,机械专业英语M