智能制造技术和智能制造系统.pdf

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国防科技大学学报�
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【���智能制造技术和智能制造系统’�
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李圣怡�
�国防科技大学机械电子工程与仪器系长沙��������
摘要智能制造技术�����和智能制造系统�����是当今先进工业国家争相开发�
和探索的高技术领域之一。本文简要地介绍了该项技术的基本内容和原则,并着重从智能控�
制的高度概述了制造过程建模与信号分析,控制策略与方法等棱心技术。本文还通过一个实�
例简介了���的结构,借以说明该领域发展趋势。�
智能制
分类号�������智能控制�智田�融旬‘�造~�辑��不�‘�锯�巧���√�违糸,�琉��
视械制造蔹末�����
�智能制造技术和智能制造系统的基本概念�’一’�
��年代末期,机械制造技术开始进入现代制造技术阶段,��多年来机械制造技术有�
了长足的进展,表现为以下四个概念和形式有较大更新的阶段:�
���直接数字控制�����技术。��年代末形成了机床的数控技术,实现了机床加�
工过程自动化。�
���柔性制造系统�����.机床装置了工件和***的自动更换系统,实现了计算机�
在线的机床加工过程调度和规划,出现了完善的加工中心。���至今仍在继续发展之�
中�
���计算机集成制造系统������.����的特点是���、����和���技术的综�
合以及管理、经营、计划等上层生产活动的集成。该项技术目前已有一些投入工厂的运�
行。�
���智能制造系统�����和智能制造技术�����.这种制造系统可以在确定性受�
到限制的或没有先验知识的、、不精确的信息来完成�
拟人的制造任务。这是��年代以来由高度工业化国家首先提出的开发性技术和项目。�
上述发展的前两阶段的特征是以取代制造过程中人的体力劳动为目标的自动化技�
术。而后两个阶段,特别是���是以取代制造中人的脑力劳动力为目标的自动化技术。目�
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前由于科学技术发展水平的限制,在制造过程中人的�
因素未得到充分的认识,一方面表现为智力资源不足,�
另一方面表现为智力资源的大量浪费。���简单的说�
就是要把人的智能活动变为制造机器的智能活动,如�
图�所示。具体来说���就是要通过集成知识工程,�
制造软件系统,机器人视觉和机器人控制等来对制造�
技术的技能与专家知识进行建模, 以使智能机器在没�图�����的构成�
有人工干预情况下进行生产。�
�智能制造技术和智能制造系统的主要内容�
���和���研究的主要内容可用图�来加以说明。和���比较,����强调的是材�
料流和信息流的集成,而���强调的是制造系统的自组织、自学****和自适应能力,实际�
上���将会成为����的基础核心,只有建立在���的基础上����才能真正实现信息�
和物流的集成�
、�删�����干口���研究的主要内窨�
工业化国家对���和���研究的兴趣近年来已进入大规模国际合作的阶段。例如�
由日本工业和国际贸易部������发起的国际合作研究计划投资��亿美元建立起日、美、�
西欧等国家共同参加的���国际研究中心。该计划于����年开始执行,共设���个项�
目,十年完成�����认为:“���是整个制造过程中贯穿智能活动,并将这种知识活动�
与智能机器的有机融合,将整个制造过程——从订货,产品设计,生产和市场销售以柔性�
方式集成起来,从而提高生产效率”。����的计划包括开发以下几个方面的研究:�
��结构系统化标准化原理方法�
�����信息和通讯网络。�
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��最佳智能生产与控制设备。�
��提高设备质量及性能的新材料应用与研究�
��社会,环境和人的因素。�
上述每一个方面都涉及十分广泛的内容和大量的研究专题,是必须由各方面的专家�
协同努力才能完成的�
首先,智能制造系统的物理基础是智能机器,它包括具有各种程序的智能加工机床,�
工具和材料传送、准备装置、检测和试验装置,以及安装、装配装置等。�
制造技术包括人类对制造过程的行为的认识以及人类对等制造问题的各种方法和认�
识等,、新的工具和手段还在不断地出现。在�
智能制造系统中,如何将这些知识信息转变为机器的知识与智能这将是���所要解决的�
问题。�
智能制造系统的目