第一篇：智能制造管理系统
智能制造系统
智能制造系统
摘要：智能制造渊于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基 摘要 础， 后者是指获取和运用知识求解的能力。 智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统， 智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库， 具有自学习功能， 还有搜集与理解环信 息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力 关键词：人工智能 自动化 专家 制造系统 关键词 Summary: Smart manufacturing-Yuan in artificial intelligence research. General considers that smart is the sum of knowledge and intelligence, the former is
二、智能制造的发展历史 和人类专家共同组成的人机一体化智能 智 能 制 造 系 统 ( intelligent 系统，它在制造过程中能进行智能活动， manufacture system，MS)由部分或全部具 诸如分析、推理、判断、构思。和决策 有一定自主性和合作性的智能制造单元组 等。通过人与智能机器的合作共事，去 成的、 在制造活动全过程中表现出相当智能 扩大、延伸和部分地取代人类专家在制 行为的制造系统。 智能制造系统最主要的特 造过程中的脑力劳动。它把制造自动化 征是在工作过程中知识的获取、表达与使 的概念更新，扩展到柔性化、智能化和 用。 智能制造系统根据其知识来源的不同可 高度集成化。 分为两种类型：(1)以专家系统为代表的非 毫无疑问，智能化是制造自动化的 自主式的制造系统， 其特点是系统的知识是 发展方向。在制造过程的各个环节几乎 根据人类的制造知识总结归纳而来， 系统知 都广泛应用人工智能技术。专家系统技 识依赖于人工进行扩展， 因而有知识获取瓶 术可以用于工程设计，工艺过程设计， 颈、适应性差、缺乏创新能力等缺陷;(2) 生产调度，故障诊断等。也可以将神经 建立在系统自学习、 自进化与自组织基础上 网络和模糊控制技术等先进的计算机智 的自主型的智能制造系
统， 其特点是系统的 能方法应用于产品配方，生产调度等， 知识可以在使用过程中不断自动学习、 完善 实现制造过程智能化。而人工智能技术 与进化， 从而具有很强的适应性以及开放式 尤其适合于解决特别复杂和不确定的问 的创新能力。随着以神经网络、遗传算法与 题。但同样显然的是，要在企业制造的 遗传编程为代表的计算智能技术的发展， 智 全过程中全部实现智能化，如果不是完 能制造系统正逐步从非自主式的向具有自 全做不到的事情，至少也是在遥远的将 学习、 自进化与自组织的具有持续发展能力 来。有人甚至提出这样的问题，下个世
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的自主式智能制造系统过渡发展。 【1】 纵览全球，虽然总体而言智能制造 尚 处 于 概 念和 实 验 阶段， 但 各 国 政府 均 将此列入国家发展计划，大力推动实施。 1992 年美国执行新技术政策，大力支持 被 总 统 称 之 的 关 键 重 大 技 术 ( Critical Techniloty) ， 包 括 信 息 技 术 和 新 的 制 造 工 艺 ， 智能 制 造 技术自 在 其 中 ，美 国 政 府 希 望 借助 此 举 改造传 统 工 业 并启 动 新产业。 加拿大制定的 1994~1998 年发展战 略计划，认为未来知识密集型产业是驱 动全球经济和加拿大经济发展的基础， 认为发展和应用智能系统至关重要，并 将具体研究项目选择为智能计算机、人 机界面、机械传感器、机器人控制、新 装置、动态环境下系统集成。 日本 1989 年提出智能制造系统，且 于 1994 年启动了先进制造国际合作研究 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。 欧洲联盟的信息技术相关研究有 ESPRIT 项目，该项目大力资助有市场潜 力的信息技术。 1994 年又启动了新的 R&D 项目，选择了 39 项核心技术，其中三项 ( 信 息 技 术、 分 子 生物学 和 先 进 制造 技 术)中均突出了智能制造的位置。 中国 80 年代末也将“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 。 最 近， 国 家科技部正式提出了“工业智能工程” ， 作 为 技 术 创新 计 划 中创新 能 力 建 设的 重 要 组 成 部 分， 智 能 制造将 是 该 项 工程 中 的重要内容。
三、智能制造的发展现状
智能制造渊于人工智能的研究。人 工智能就是用人工方法在计算机上实现 的智能。随着产品性能的完善
智能信息库 化 及 其 结 构的 复 杂 化、精 细 化 ， 以及 功 能 的 多 样 化， 促 使 产品所 包 含 的 设计 信 息 和 工 艺 信息 量 猛 增，随 之 生
生 产 线和 生 产 设 备 内 部的 信 息 流量增 加 ， 制 造过 程 和 管 理 工 作的 信 息 量也必 然 剧 增 ，因 而 促 使 制 造 技术 发 展 的热点 与 前 沿 ，转 向 了 提 高 制 造系 统 对 于爆炸 性 增 长 的制 造 信息处理的能力、效率及规模上。目前， 先 进 的 制 造设 备 离 开了信 息 的 输 入就 无 法运转，柔性制造系统(FMS)一旦被切 断 信 息 来 源就 会 立 刻停止 工 作 。 专家 认 为 ， 制 造 系统 正 在 由原先 的 能 量 驱动 型 转 变 为 信 息驱 动 型 ，这就 要 求 制 造系 统 不但要具备柔性，而且还要表现出智能， 否 则 是 难 以处 理 如 此大量 而 复 杂 的信 息 工 作 量 的 。其 次 ， 瞬息万 变 的 市 场需 求 和 激 烈 竞 争的 复 杂 环境， 也 要 求 制造 系 统 表 现 出 更高 的 灵 活、敏 捷 和 智 能。 因 此，智能制造越来越受到高度的重视。 因此，它是制造技术发展，特别是 制 造 信 息 技术 发 展 的必然 ， 是 自 动化 和 集成技术向纵深发展的结果
四、智能制造的优缺点 智能制造系统(Intelligent Manufacturing System---IMS)是一种 由智能机器和人类专家共同组成的人机 一体化系统，它突出了在制造诸环节中， 以一种高度柔性与集成的方式，借助计 算机模拟的人类专家的智能活动，进行 分析、判断、推理、构思和决策，取代
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或延伸制造环境中人的部分脑力劳动， 同时，收集、存储、完善、共享、继承 和发展人类专家的制造智能。由于这种 制造模式，突出了知识在制造活动中的 价值地位，而知识经济又是继工业经济 后的主体经济形式，所以智能制造就成 为影响未来经济发展过程的制造业的重 要生产模式。 智能制造系统是智能技术 集成应用的环境，也是智能制造模式展 机器人手机 现的载体。 一般而言，制造系统在概念上认为 是 一 个 复 杂的 相 互 关联的 子 系 统 的整 体 集 成 ， 从 制造 系 统 的功能 角 度 ， 可将 智 能 制 造 系 统细 分 为 设计、 计 划 、 生产 和 系统活动四个子系统。在设计子系统中， 智 能 制 定 突出 了 产 品的概 念 设 计 过程 中 消 费 需 求 的影 响 ; 功能设 计 关 注 了产 品 可制造性、可装配性和可维护及保障性。 另 外 ， 模 拟测 试 也 广泛应 用 智 能 技术 。 在 计 划 子 系统 中 ， 数据库 构 造 将 从简 单 信 息 型 发 展到 知 识 密集型 。 在 排 序和 制 造 资 源 计 划管 理 中 ，模糊 推 理 等 多类 的 专 家 系 统 将集 成 应 用;智 能 制 造 的生 产 系 统 将 是 自治 或 半 自治系 统 。 在 监测 生 产 过 程 、 生产 状 态 获取和 故 障 诊 断、 检 验 装 配 中 ，将 广 泛 应用
智 能 技 术 ;从 系 统 活 动 角 度， 神 经 网络技 术 在 系 统控 制 中 已 开 始 应用 ， 同 时应用 分 布 技 术和 多 元 代 理 技 术、 全 能 技术， 并 采 用 开放 式 系 统 结 构 ，使 系 统 活动并 行 ， 解 决系 统 集成。 智能制造的未来发展趋势 五﹑智能制造的未来发展趋势
1、人工智能技术。因为 IMS 的目标 单是“人工智能系统，而且是人机一体 是计算机模拟制造业人类专家的智能活 化智能系统，是一种混合智能。想以人 动，从而取代或延伸人的部分脑力劳动， 工智能全面取代制造过程中人类专家的 因此人工智能技术成为 IMS 关键技术之 智能，独立承担分析、判断、决策等任 一。IMS 与人工智能技术(专家系统、人 务，目前来说是不现实的。人机一体化 工神经网络、模糊逻辑)息息相关。 突出人在制造系统中的核心地位，同时 在智能机器的配合下，更好的发挥人的 潜能，使达到一种相互协作平等共事的
2、并行工程。针对制造业而言，并 行工程是一种重要的技术方法学，应用 于 IMS 中，将最大限度的减少产品设计 的盲目性和设计的重复性。
3、信息网络技术。信息网络技术是 制造过程的系统和各个环节“智能集成” 化的支撑。信息网络同时也是制造信息 及知识流动的通道。
4、虚拟制造技术。虚拟制造技术可 以在产品设计阶段就模拟出该产品的整 个生命周期，从而更有效，更经济、更 灵活的组织生产，实现了产品开发周期 最短，产品成本最低，产品质量最优， 生产效率最高的保证。同时虚拟制造技 术也是并行工程实现的必要前提。
5、自律能力构筑。即收集和理解环 境信息和自身的信息并进行分析判断和 规划自身行为的能力。强大的知识库和 基于知识的模型是自律能力的基础。
6、人机一体化。智能制造系统不单
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关系，使二者在不同层次上各显其能， 相辅相成。
7、自组织和超柔性。只能制造系统 中 的 各 组 成单 元 能 够依据 工 作 任 务的 需 要 ， 自 行 组成 一 种 最佳结 构 ， 使 其柔 性 从智能制造的系统结构方面来考虑, 未来智能制造系统应为分布式自主制造系 统, 该系统由若干个智能施主组成, 根据 生产任务细化层次的不同, 智能施主可以 分为不同的级别。 如一个智能车间称为一个 施主, 它调度管理车间的加工设备, 它以 车间级施主身份参与整个生产活动; 同时 对于一个智能车间而言, 它们直接承担加 工任务。 无论哪一级别的施主, 它与上层控 制系统之间通过网络实现信息的连接, 各 智能加工设备之间通过自动引导小车实现 物质传递。 在这样的制造环境中产品的生产 过程为: 通过并行
第二篇：长沙智能制造试点示范项目管理办法
第一章 总 则
第一条 智能制造是两化融合的主攻方向，是制造业转型升级的突破口和着力点。为贯彻落实国务院“中国制造2025”及省委省政府“制造强省”战略部署，顺应制造业智能化的发展趋势，加快我市制造业转型升级，根据《中国制造2025》(国发〔2015〕28号)、国务院《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(国发〔2015〕40号)、《湖南省贯彻〈中国制造2025〉建设制造强省五年行动计划(2016-2020)》(湘政发〔2015〕43号)和《长沙市人民政府办公厅关于印发<长沙智能制造三年(2015-2018年)行动计划>的通知》(长政办函〔2015〕101号)等文件精神，特制订本办法。
第二条 本办法所称智能制造试点示范项目，是指经市政府或市政府授权部门按程序筛选并发布的制造业智能制造试点示范项目。
第三条 智能制造试点示范项目的申请遵循企业自愿申请，并坚持公开、公平、公正的原则择优确定，对于获得省级试点示范的项目，自动纳入市级试点示范项目。
第二章 认定条件
第四条 申报智能制造试点示范项目基本条件：
(一)项目符合《长沙市人民政府办公厅关于印发<长沙智能制造三年(2015-2018年)行动计划>的通知》(长政办函〔2015〕101号)相关规定。
(二)项目单位具备独立法人资格和健全的财务管理制度，财务状况良好，近三年内无严重违规违法记录。
(三)申报单位已制定信息化工作制度，积极推行首席信息官(CIO)制度，建立智能化组织实施机构，编制了智能化发展规划。
(四)申报单位智能化水平在同行业中处于先进水平，企业两化融合发展处于单项应用阶段向综合集成阶段或综合集成阶段向协同创新阶段过渡，在设备自动化、产品研发设计、生产管理、质量管理和智能服务等一个或几个方面具有示范带动作用，具体包括：
1.设计数字化：研发设计数字化工具普及率在80%以上，使用产品生命周期管理系统(PLM)进行研发过程、数据的管控及全产品生命周期数据管控;
2.设备智能化：数控装备占生产装备总数的60%以上，全自动化生产线一般不少于2条(流程制造业不少于1条);
3.生产管理：建立起生产过程数据采集和分析系统、车间制造执行系统(MES)、车间级的工业通讯网络、资源计划管理系统(ERP)，关键数控设备及大型加工中心全部联网，建立起适应数字传递的零部件数字化工艺设计、数字化加工、生产现场管理和质量检测的综合自动化应用环境，实现了对车间现场网络化监控和可视化管理。 4.质量管理：基于物联网技术实时在线检测和控制能耗设施，实现现场的数据采集、过程监控、设备运维与产品质量跟踪追溯、优化控制和集约化生产。
5.“+互联网”协同制造：企业利用互联网采集并对接用户个性化需求，发展个性化定制;探索众包设计研发和网络化制造等新模式;将服务作为制造业产品的外延和价值的核心，由关注产品生产转向涉及整个生命周期的制造服务化，包括定时定位、远程监控、在线诊断、预警和售后服务智能化等。
6.管理智能化：工厂总体设计、工艺流程及布局数字化建模;以信息技术为主导，实现工厂生产操作、生产管理、管理决策三个层面全部业务流程的闭环管理，构建起一个全新的智能制造体系，推动智能制造生产模式的集成应用，继而实现整个企业全部业务流程上下一体化业务运作的决策、执行智能化。
(五)申报单位应为项目的实际投资主体，项目建设有可行的实施方案或可研报告，具备实施项目的基本条件;
(六)原则上单个项目的总投资额不低于500万元。
第三章 认定程序
第五条 组织申报。由各区县(市)经信局，湘江新区、长沙高新区、长沙经开区园区管委会经发(产业)局组织企业申报长沙市智能制造试点示范企业，并联合同级财政部门对企业上报的材料进行初审，出具推荐意见，加盖公章后集中上报市经信委和市财政局，申报材料一式两份。 申报项目必须录入“长沙工业信息智能调度管理系统”(http://182.92.159.31/gxw/)，注册登陆系统并进入“数据填报”栏，完善企业信息、项目信息(项目类别选智能制造类)、产品信息等，并按月更新项目进度。
第六条 评审认定。市经信委受理并会同市财政局进行初审，组织专家对初审合格的单位进行评审，提出预选名单，并向社会公示，公示期5个工作日。市经信委和市财政局根据专家意见和公示收集的反馈意见提出建议名单，报市政府审批认定，由市政府或市政府授权部门发文公布。
第七条 有下列情况之一的，撤销其试点示范资格：
(一)验收结果为不合格的;
(二)企业自行要求撤销的;
(三)企业被依法终止的;
(四)弄虚作假、违反相关规定或有其它违法行为的。 第八条 智能制造试点示范项目发生更名、重组等重大调整的，要通过项目所在区县(市)经信局，湘江新区、长沙高新区、长沙经开区园区管委会经发(产业)局及时上报市经信委申请更名。
第四章 项目验收
第九条 项目竣工后两个月内对项目开展验收评估，验收程序如下：
(一)验收申请。项目单位向市经信委提出项目验收申请，包括项目验收申请报告及验收申请佐证材料;
(二)组织验收。市经信委会同市财政局组织专家对项目完成情况进行验收，提出验收意见，并报市政府审批。验收内容包括：
1.项目投资和建设任务完成情况; 2.资金使用和管理情况; 3.项目的经济和社会效益;
4.项目的示范作用是否达到申报目标。
第五章 奖励措施
第十条 对被评为市级智能制造试点示范项目，并验收合格的，授予“长沙市智能制造试点示范项目”牌匾，并给予单个项目一次性10万元的奖励资金，优先支持申报国家、省、市项目。
对被评为市级智能制造试点示范项目，并选取长沙市内咨询机构进行智能化改造方案深度咨询的，待项目验收合格后，给予试点示范项目单位咨询费50%的奖励，最高不超过50万元。
第六章 附 则
第十一条 本办法自发布之日起施行。
第十二条 本办法由长沙市经济和信息化委员会负责解释。
第三篇：先进制造技术论文智能制造
智能制造
作者：王玉石
湖北文理学院机械与汽车工程学院工业工程1311班 学号2013123106
摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标,人工智能与IMT、IM的关系,IMS和CIMS,智能制造的物质基础及理论基础,智能制造系统的特征及框架结构,并简要介绍了智能加工中心IMC,智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。
关键词：智能制造，IMS,IMC,IMT。 1. 主要研究内容和目标
智能制造在国际上尚无公认的定义。目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节,以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此,智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化,它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标,，强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力;②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前,IMT和IMS的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(AiM)发展到今天IMS,研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等技术型环节的自动化,发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力,包括制造智能处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理信息系统、多级竞争式控制网络、全球通讯与操作网等。 2.人工智能与IMT， IMS 人工智能的研究一开始就未能摆脱制造机器生物的思想,即“机器智能化”。这种以“自主”系统为目标的研究路线,严重地阻碍了人工智能研究的进展。许多学者已意识到这一点, Feigenbaum、Newell、钱学森从计算机角度出发,提出了人与计算机相结合的智能系统概念。目前国外对多媒体及虚拟技术研究进行大量投资,以及日本第五代智能计算机研制计划的搁浅等事例, 就是智能系统研究目标有所改变的明证。人工智能技术在机械制造领域中的应用涉及市场分析、 产品设计、生产规划、过程控制、质量管理、材料处理、设备维护等诸方面。结果是开发出了种类繁多的面向特定领域的独立的专家系统、基于知识的系统或智能辅助系统,形成一系列的“智能化孤岛”。随着研究与应用的深入,人们逐渐认识到, 未来的制造自动化应是高度集成化与智能化的人—机系统的有机融合, 制造自动化程度的进一步提高要依赖于整个制造系统的自组织能力。如何提高这些“孤岛”的应用范围和在实际制造环境中处理问题的能力, 成为人们的研究焦点。在80 年代末和90年代初,一种通过集成制造自动化、新一代人工智能、计算机等科学技术而发展起来的新型制造工程—— IMT和新——代制造系统—— IMS 便脱颖而出。人工智能在制造领域中的应用与 IMT 和IMS 的一个重要区别在于, IMS 和 IMT 首次以部分取代制造中人的脑力劳动为研究目标, 而不再仅起“辅助和支持”作用,在一定范围还需要能独立地适应周围环境, 开展工作。四IMS和CIMS发展的道路不是一帆风顺的。今天,CIMS的发展遇到了不可逾越的障碍,可能是刚开始时就对CIMS提出了过高的要求,也可能是CIMS本身就存在某种与生俱来的缺陷,今天的CIMS在国际上已不像几年前那样受到极大的关注与广泛地研究。从CIMS的发展来看,众多研究者把重点放在计算机集成上,从科学技术的现状看,要完成这样一个集成系统是很困难的。CIMS作为一种连接生产线中的单个自动化子系统的策略,是一种提高制造效率的技术。它的技术基础具有集中式结构的递阶信息网络。尽管在这个递阶体系中有多个执行层次,但主要控制设施仍然是中心计算机。CIMS存在的一个主要问题是用于异种环境必须互连时的复杂性。在CIMS概念下,手工操作要与高度自动化或半自动化操作集成起来是非常困难和昂贵的。在CIMS深入发展和推广应用的今天,人们已经逐渐认识到,要想让CIMS真正发挥效益和大面积推广应用,有两大问题需要解决:①人在系统中的作用和地位;②在不作很大投资对现有设施进行技术改造的情况下亦能应用CIMS。现有的CIMS概念是解决不了这两个难题的。今天,人力和自动化是一对技术矛盾,不能集成在一起,所能做的选择,或是昂贵的全自动化生产线,或是手工操作,而缺乏的是人力和制造设备之间的相容性,人机工程只是一个方面的考虑,更重要的相容性考虑要体现在竞争、技能和决策能力上。人在制造中的作用需要被重新定义和加以重视。
3.智能制造的物质基础及理论基础
3.1.智能制造系统的物质基础主要有：
(1)数控机床和加工中心美国于1952年研制成功第一台数控铣床,使机械制造业发生一次技术革命。数控机床和加工中心是柔性制造的核心单元技术。 (2)计算机辅助设计与制造提高了产品的质量和缩短产品生产周期,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。
(3)工业控制技术、微电子技术与机械工业的结合———机器人开创了工业生产的新局面,使生产结构发生重大变化,使制造过程更富于柔性扩展了人类工作范围。
(4)制造系统为智能化开发了面向制造过程
中特定环节、特定问题的“智能化孤岛”,如专家系统、基干知识的系统和智能辅助系统等。
(5)智能制造系统和计算机集成制造系统用计算机一体化控制生产系统,使生产从概念、设计到制造联成一体,做到直接面向市场进行生产,可以从事大小规模并举的多样化的生产;近年来,制造技术有了长足的发展和进步,也带来了很多新问题。数控机床、自动物料系统、计算机控制系统、 =机器人等在工业公司得到了广泛的应用,越来越多的公司使用了“计算机集成制造系统(CIMS)”、“柔性制造系统(FMS)”、“工厂自动化(FA)”、“多目标智能计算机辅助设计(M1CAD)”、“模块化制造与工厂(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系统(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技术(IMT)”和“智能制造系统(IMS)”等等新术语。先进的计算机技术、控制技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计师和管理人员提出了新的挑战,传统的设计和管理方法不能再有效地解决现代制造系统提出的问题了。要解决这些问题、需要用现代的工具和方法,例如人工智能(AI)就为解决复杂的工业问题提出了一套最适宜的工具。 3.2.智能制造技术的理论基础
智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化”或“自组织能力”与个体的“自主性”。“智能制造国际合作研究计划JIRPIMS”明确提出:“智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动,并将这种智能活动与智能机器有机融合,将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统“。基于这个观点,在智能制造的基础理论研究中,提出了智能制造系统及其环境的一种实现模式,这种模式给制造过程及系统的描述、建模和仿真研究赋予了全新的思想和内容,涉及制造过程和系统的计划、管理、组织及运行各个环节,体现在制造系统中制造智能知识的获取和运用,系统的智能调度等,亦即对制造系统内的物质流、信息流、功能决策能力和控制能力提出明确要求。作为智能制造技术基础,各种人工智能工具,及人工智能技术研究成果在制造业中的广泛应用,促进了智能制造技术的发展。而智能制造系统中,智能调度、智能信息处理与智能机器的有机融合而构成的复杂智能系统,主要体现在以智能加工中心为核心的智能加工系统的智能单元上。作为智能单元的神经中枢——智能数控系统,不仅需要对系统内部中各种不确定的因素如噪声测量、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各种模型的非线性及非预见性事件实施智能控制,而且要对制造系统的各种命令请求做出智能反应。这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任,这是一个具有挑战性的新课题。对此有待研究解决的问题有很多,其中包括智能制造机理、智能制造信息、制造智能和制造中的计算几何等。总之,制造技术发展到今天,已经由一种技术发展成为包括系统论、信息论和控制论为核心的、贯穿在整个制造过程各个环节的一门新型的工程学科,即制造科学。制造系统集成与调度的关键是信息的传递与交换。从信息与控制的观点来看,智能制造系统是一个信息处理系统,由输入、处理、输出和反馈等部分组成。输入有物质(原料、设备、资金、人员)、能量与信息;输出有产品与服务;处理包括物料的处理与信息处理;反馈有产品品质回馈与顾客反馈。制造过程实质上是信息资源的采集、输入、加工处理和输出的过程,而最终形成的产品可视为信息的物质表现形式。 4.结语
制造业是国家经济和综合国力的基础,被称为“立国之本”。而我国的制造工业与发达国家相比,差距很大,主要表现为自主开发能力和技术创新能力薄弱,核心技术、关键技术仍依赖进口。对此,我国已引起重视,在“九五”科技规划和15年科技发展规划中,将先进制造技术列为重点发展领域之一。进入21世纪,经济全球化的进程日益加快,制造业领域的竞争日益加剧,而竞争的核心是先进制造技术。在此环境下,我们只有抓住机遇,迎接挑战,利用先进制造技术改造传统产业,实现技术创新、机制创新、管理创新及人才创新,才能实现我国跻身世界制造强国的目标。
参考文献
[1]李伟。先进制造技术。北京：机械工业出版社，2005 [2]张世昌。先进制造技术。北京:天津大学出版社，2004 [3]颜永年。先进制造技术。北京：化学工业出版社，2002 [4]张迪妮。现金制造技术。北京：北京大学出版社，2006 [5]周育才，刘忠伟。先进制造技术。北京：国防工业出版社,2011 [6]王隆太。现金指导技术。北京：机械制造出版社，2012 [7]赵云龙。先进制造技术。北京：机械工业出版社，2005 [8]张平亮。先进制造技术。北京：高等教育出版社，2012 [9]李发致。模具先进制造技术。北京;机械工业出版社，2003 [10]刘延林。柔性制造自动化概念。武汉：华中科技大学出版社，2001
第四篇：智能制造技术
现代制造技术
1142813203 吴文乐
摘要：现代制造技术是在传统制造技术的基础上, 不断吸收和发展机械、电子、能源 、材料、信息及现代管理技术的成果, 将其综合应用于产品设计、制造、检验、管理服务等产品生命周 期的全过程, 以实现优质、高效、低耗、灵活、清洁的生产技术模式,取得理想的技术经济效果的制造技术的总称传统的自动化生产技术可以显著提高生产效率，然而其局限性也显而易见，即无法很好地适应中小批量生产的要求。随着现代制造技术的发展，特别是自动控制技术、数控加工技术、工业机器人技术等的迅猛发展，柔性制造技术(FMI)应运而生。
关键词：现代制造技术;自动控制技术;柔性制造技术
1.现代制造技术发展综述
现代制造技术在系统论、方法论、信息论和协同 论等的基础上形成制造系统工程学，是一种广义制造的概念，亦称之为“大制造”的概念，它体现了制造概念的扩展。广义制造概念的形成过程主要有以下几方面原因[1]。
1).制造设计一体化。体现制造和设计的密切结合，形成了设计制造一体化，设计不仅是指产品设计，而且包括工艺设计、生产调度设计、质量控制设计等。
2).材料成形机理的扩展。现在加工成形机理明确地将加工分为去除加工、结合加工和变形加工。
3).制造技术的综合性。现代制造技术是一门以 机械为主体，交叉融合光、电、信息、材料等学科的综合体，并与管理科学、社会科学、文化、艺术、人机工 程、生物工程和生命科学等相结合，拓展了新领域。 现代制造技术应包括硬件和软件两大方面，硬/软件工具、平台和支撑环境有了很大的发展。
4).产品的全生命周期。制造的范畴从过去的设计、加工和装配发展为产品的全生命周期，包括市场调研、设计、制造、销售、维修和报废处理等。
5).生产制造模式的发展。计算机集成制造技术 是制造技术与信息技术结合的产物，集成制造系统强 调信息集成，其后出现了柔性制造、敏捷制造、虚拟制 造、网络制造、大规模定制、绿色制造、智能制造和协 同制造等多种制造模式，有效地提高了制造技术的水平，扩展了制造技术的领域[2]。
现代制造技术的发展主要沿着“广义制造”或称 “大制造”的方向发展，其具体的发展可以归纳为四个方面和多个大项目[3]，如图1所示：
图1：现代制造技术方向
针对现代制造技术，本文从柔性制造技术的角度对现代制造技术进行学习，对柔性制造在实际中的应用进行深入的研究;
2.柔性制造
2.1 柔性制造简述
所谓“柔性”，是指制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。柔性可分为瞬时、短期和长期柔性[4]。瞬时柔性是指设备出现故障后，自动排除故障或将零件转移到另一台设备上继续进行加工的能力;短期柔性是指系统在短时期内，适应加工对象变化的能力，包括在任意时期混合进行加工2种以上零件的能力;长期柔性则是指系统在长期使用中，能够加工各种不同零件的能力。迄今为止，柔性还只能定性地加以分析，尚无科学实用的量化指标。因此，凡具备上述3种柔性特征之一的、具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性制造系统。柔性制造技术是计算机技术在生产过程及其装备上的应用，是将微电子技术、智能技术与传统制造技术融合在一起，具有自动化、柔性化、高效率的特点，是目前自动化制造系统的基本单元技术[5]。
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[6]。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[7]：
(1)柔性制造系统(FMS)：关于柔住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，传输装置把工件放征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。
(2)柔性制造单元(FMC)：M S是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它是由l～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人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;亦可采用争用机床或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(D C S)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日趋成熟，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，配以自动化屯体仓库，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F M S。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[8]。
2.2柔性制造所采用的关键技术
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，将二维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图彤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斤状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便呵制出精确的原型。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摔制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息井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，柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基础规则的专家系统。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、设汁、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综合性。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(尤其智能型)中起着非常重要的关键性的作用。目前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到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[9]。
3.国内现代制造技术状况
近年来，世界各国都投入了巨大的财力和物力，强化作为光机电一体化制造业基础的先进制造业的技术和产业发展的战略研究。美国、德 国、日 本 等 国 已 经 开 发 出 了 数 控(NC)、计算机数控(CNC)、直接数控(CAM)、计算机集成制造系统(CIMS)、制造资源规则(MRP)、柔性制造单元(TMC)、柔性制造系统(FMS)、机器人、计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)、精益生产(LP)、智能制造系统(MS)、并行工程(CE)和敏捷制造(AM)等多项现代制造技术与制造模式。这些技术的推广与应用，不仅使本国企业的国际竞争力得到巩固，也使得世界先进制造业发展迅猛[10]。我国制造业市场的巨大潜力，为现代制造技术发展提供了广阔的市场空间。但是，与制造业发达国家和地区相比，国内的现代制造技术的研发与市场拓展还不均衡。其中，国内机械基础件制造行业中的数控化率极低，不足1.6%，先进加工工艺、技术和装备的普及程度不足10 % ;CAD/CAM 系统应用的普及率在国内骨干企业仅有35% ，产业规模较小。另外，在相关行业中如印刷业、电力行业和医疗器械行业等，技术装备的低数控化率也远不能满足市场对中高档先进产品的需求。纵观国际制造业的竞争与发展，面对国际、国内两个制造业市场的日渐融合，如何立足国内制造业的市场需求，整合分散的科研与企业资源，尽快形成自己在先进制造产业竞争中的技术优势，已经是摆在我国制造业面前的迫在眉睫的课题了[11]。
总之，重视制造业和现代制造技术已成为全球化的大趋势。现代制造技术不是一项具体技术，而是利用系统工程技术将各种相关技术集成的一个有机整体;现代制造技术是一种动态技术，而不是一成不变的，它需要不断吸收各种高新技术成果，并将其渗透到产品的所有领域，结合成一个有机整体，实现优质、高效、低耗、清洁和灵活的生产[12];现代制造技术的目的是提高制造业的综合效益，其不摒弃传统技术，而是有赖于不断用科技新手段去研究它和传承它，并应用科技新成果去改造它和充实它;现代制造技术在强调环境保护的同时，还强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并消除其间的界限。我国先进制造技术的发展应结合自身的特点，形成特色，大力发展一些关键前沿技术，比如新一代材料成型技术、微米及纳米技术、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的将来，现代制造技术将得到更大的发展和壮大，发展和应用先进制造技术是每个国家为提高企业的国际竞争力和技术创新能力的必然选择。
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第五篇：船舶智能制造
摘要：当前世界经济复苏艰难曲折、全球航运市场持续低迷、造船产能面临着严重过剩，市场竞争激烈。在这种形势下，振兴制造业，加快结构调整、全面转型升级、推动产业快速迈向高端，已成为全行业的共识。当前，我国船舶制造行业处于一个变革的时代。新一轮的工业变革已经开始，而其中，制造业数字化、网络化、智能化作为革命的核心力量。这场“智”造革命所带来的风暴，将深刻影响着我国造船业的未来。
关键词：船舶;智能制造;数字化;自动化 1.引言
西方发达国家振兴制造业走的是一条新路子，主要是依靠科技创新，抢占国际产业竞争制高点、增强经济发展核心竞争力，谋求未来发展的主动权。以智能化为核心的装备制造业变革正牵引着传统工业发展革命性的演变，正推动着全球新一轮科技创新高峰的形成。
德、英、日等国家相继推出一系列重振制造业的重大举措，力图在知识技术密集的高端制造业重塑竞争优势。如“工业 4.0”是德国政府推出的《高技术战略 2020》十大未来项目之一。作为一个风靡全球的概念，“工业 4.0”提供了工业制造的新思维，被称为是继蒸汽机应用、规模化生产和电气、电子信息技术等三次工业革命后的第四次工业革命，其特征是以大数据为基础、以预测技术为核心的智能制造使用，目的是大幅度提高产品生产、产业链运行的质量和效率，推动实现传统制造业的转型。此外，美国提出了“先进制造业国家战略计划”，日本提出组建科技工 业联盟，英国提出了“工业 2050”。最近，中国也公布了中国版的“工业 4.0”，即“中国制造 2025”规划，并提出了“互联网+”计划。
专家表示，我国要着力改变造船业“大而不强”的局面，就要依靠创新驱动发展，推动中国造船业尽快实现智能化。而“互联网+”行动计划和“中国制造 2025”战略的提出，为我国造船业实现从“量”到“质”的转变创造了机遇，同时也带来重大挑战。
2.智能制造介绍
“工业4.0”是继蒸汽机应用(机械时代)、电子信息技术(电气时代)和网络通信技术(信息时代)之后的第四次工业革命，最早在2013年4月的德国汉诺威工业博览会上正式提出，与美国通过程序提升“先进制造业”、推进“柔性制造系统”有异曲同工之妙。“工业4.0”为中国经济特别是制造业的转型升级、结构调整指明了发展方向。“工业4.0”其特征是基于信息物理系统、物联网和互联服务，通过大数据分析和云计算，以预测技术为核心来指导高效高品质生产的智能制造和应用，目的是大幅度地提高产品生产、运行的质量和效率，实现信息技术、物联网、智能生产和流通消费相融合的革命性方法，将彻底推动传统制造工业的服务化转型升级。
智能制造技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术是在现代传感技术、网络技术、自动化技术以及人工智能的基础上，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈，实现产品设计过程、制造过程和企业管理及服务的智能化，是信息技术与制造技术的深度融合与集成。
智能化和自动化的最大区别在于知识的含量。智能制造是基于科学而非仅凭经验的制造，科学知识是智能化的基础。因此，智能制造包含物质的和非物质的处理过程，不仅具有完善和快捷响应的物料供应链，还需要有稳定且强有力的知识供应链和产学研联盟，源源不断地提供高素质人才和工业需要的创新成果，发展高附加值的新产品，促进产业不断转型升级。
智能制造是可持续发展的制造模式，它借助计算机建模仿真和信息通信技术的巨大潜力，优化产品的设计和制造过程，大幅度减少物质资源和能源的消耗以及各种废弃物的产生，同时实现循环再用，减少排放，保护环境。 3.船舶智能制造
“船舶工业4.0”，需要在现有信息化、自动化条件下构建网络—实体融合架构，通过适应于各类用户需求的评估、分析、预测和优化体系，以“多源数据条件下的多维评估与预测、实现协同优化”为核心，形成更具高附加值的船舶制造、使用、管理、物流等面向全生命周期的中国船舶工业全产业链，从而使得中国船舶工业未来能够更好地以市场为导向，以智能船舶为纽带，走向定制规模化、管理精细化、服务高效化，以更好地创造和实现新价值。“船舶工业4.0”将促使造船厂借助物联网、大数据、人工智能取代封闭性的生产制造系统，成为未来船舶工业的根基，彻底使我国由造船大国向造船强国转变。虽然“船舶工业4.0”还在探索，但新的变革浪潮必然会席卷而来，企业只有占得先机才能成为行业的引领者。
智能制造是自动化制造未来发展的方向，是信息化和自动化的高度集成，具有智能化、柔性化和高度集成化。船舶智能制造是指实现船舶制造工业各个环节的最优化、智能化和自动化。涉及到的智能技术主要包括：新型的传感技术、网络互联技术、先进的控制和优化技术、基于虚拟现实的故障诊断与维护技术、基于 RFID 芯片的识别技术、特殊工艺和精密制造技术以及安全技术等。 3.1智能船舶系统体系结构
智能船舶不是单指船舶实体本身，而是一套完整的系统，其核心技术是网络和智能船舶融合、岸海一体的智能信息服务体系。智能船舶系统是通过设计企业、制造企业、运营企业和服务企业之间的信息共享，构建一个“网络化、系统化、智能化和服务化”的网络和智能船舶的融合架构，实现从设计、生产、运营到服务的全流程体系的协同，建立船舶全生命周期的产业链，通过相关数据的分析挖掘，为企业创造新的价值。智能船舶系统主要包括：智能设计、智能制造、智能船舶、智能操作、智能运营、智能服务以及云计算平台七大模块，如图1 所示。
图1 智能船舶系统体系结构
智能船舶系统构建在云计算平台之上，实现数据的云存储以及大数据的分析与挖掘，系统以智能船舶实体为核心，涉及智能船舶的设计、制造、操纵、运营以及服务各功能模块，涵盖了智能船舶从设计制造到报废淘汰的整个生命周期数据的分析与应用。智能船舶系统的生命周期如图2 所示。
图2 智能船舶系统生命周期
智能船舶系统具有以下特点：
1)系统性。智能船舶系统不再单指船舶实体本身，它是由多个子系统集成的船舶与岸基一体化智能信息服务体系，主要包括船舶设计、制造、操作、运营、服务等系统。
2)网络性。系统的基础是基于网络互联，借鉴传感技术、互联网、云计算等先进技术，实现船舶设备与设备之间、设备与船舶、船舶与岸基、岸基与云中心等的网络联结，实现信息共享、远程控制与通信交流等。
3)智能性。智能船舶系统是一个多智能体系统，通过云计算平台对船舶相关大数据的分析、预测、评估、推理等，实现正确的决策，通过传感技术、虚拟技术、识别技术等理论方法，实现船舶设计、制造、操纵、运营、服务过程的智能化。
4)协同性。智能船舶系统涵盖了船舶设计企业、制造企业、运营企业以及服务企业，实现信息共享，企业之间可以相互提出请求和提供服务，实现协调运作与竞争，共同发展。 5)柔韧性。系统能够适应快速变化的船舶设计、制造、运营和服务需求，通过大数据分析和沟通交流，能够对变化的市场需求做出及时的反应，具有较强的适应性。
6)追溯性。系统对船舶从设计、制造、使用、淘汰的全过程进行跟踪，对船舶出现的问题能够及时的追溯和处理。
7)服务性。智能船舶系统是船舶与岸基一体化的智能信息服务体系，能够及时提供各种增值服务，从设计、制造、使用、维护、维修、物流等全方位提供不同的服务需求。 3.2数字化造船
3.2.1数据集成平台技术
船舶平台信息集成系统是进行数据交换和业务系统运行的平台，它规范了信息交换和系统运行标准及接口定义等，为业务应用系统提供良好的系统接口、稳定的运行环境和严格的管理界面。船舶信息系统的结构如图3所示，其中处理机、智能传感器和带有数字化接口的设备物理地分布于船上的各个部位，各自独立运行，它们通过网络设备连接，构成一个分布式系统。该系统又是通过集成支撑环境将各个独立的系统连通集成进行信息交换和消息传递，形成一个有机的整体。船舶平台信息集成系统负责除指控系统外其他所有信息的共享与交换。资源管理中心、控制中心、信息管理中心和操控台之间的信息传输和消息传递统一通过船舶平台信息集成系统控制完成。
图3船舶信息系统的结构
船舶平台信息集成系统的核心是任务管理调度子系统和数据访问中间件两大部分，平台本身也是作为中间件以通用组件的形式对应用要求的功能提供支持，包括流程调度与控制、权限控制和数据访问等支持。系统的最底层是各类分布的异构数据库管理系统。船舶平台信息集成系统的体系结构，任务管理调度子系统通过传递消息控制应用系统中模块的运行演程、数据访问中间件通过发送和接收数据控制应用系统的数据流程。权限控制子系统、任务与信息监控子系统通过对数据流和控制流的监控和控制完成自身的功能。 3.2.2虚拟现实技术
虚拟现实技术最早由美国VPL Research Inc.公司提出的，涉及计算机、微电子、仿真与传感测量等众多高新技术，它是利用计算机在电脑上构造出一个与现实世界相同或相似的环境，人们通过虚拟设备就可以与虚拟环境进行交流互动，就像在现实世界中一样。人们不仅能从视觉上感知虚拟世界，同时也可以从嗅觉、听觉甚至触觉等方面来感知虚拟世界。在计算机中构造的虚拟世界是一个开放的环境，不仅能够对人们通过虚拟设备传递给它的信息做出反馈，还能够让人们“真实”地感知虚拟环境下的虚拟实物。
虚拟现实系统主要由五方面组成：虚拟引擎、输入/输出设备、软件和数据库、用户以及任务，其中虚拟引擎和I/O设备是虚拟现实系统的核心，他们之间是通过以下组成关系来完成虚拟任务的，如图3所示：
图3 虚拟现实系统组成部分
VR引擎是虚拟仿真系统的核心部位，通过读取输入设备中的数据信息，访问与任务相关的数据库并进行实时计算，完成相应工作任务，最后通过输出设备反馈任务结果。
I/O设备是实现虚拟环境交互性的基础。人们通过专门的数据接口给计算机发送命令，同时计算机也会将实时的模拟信息反馈给用户。比较常见的I/O设备有三维位置跟踪器，即传感衣、三维声音发生器、数据传感手套等。
软件和数据库，根据各个领域的应用侧重点不同，目前虚拟现实系统的VR仿真软件
有很多种，软件和数据库的主要功能有两部分：
1)建立虚拟对象的几个模型，根据需要也可以加入物理属性和行为特性，同时构造虚拟对象层次结构，建立I/O设备到虚拟场景的映射。
2)创建虚拟环境，创建连通应用程序与虚拟世界的数据接口，从而实现人机交互。任务指的是虚拟现实系统需要完成的命令和工作。传统的虚拟现实系统主要运用在教育、娱乐、医疗和军事，新型的虚拟现实系统主要运用在机器人、制造业和信息可视化等领域。
虚拟现实技术的特点主要通过四个方面来表现，他们之间的关系如图4所示：
图4虚拟现实技术的特点
多感知性：所谓多感知性就是除了一般计算机所具有的视觉感知之外，还拥有其他方面的感知，比如听觉感知、触觉感知、嗅觉感知、味觉感知、甚至运动感知等。沉浸感：沉浸感是指计算机生成的虚拟环境让人有一种真实的存在感，犹如身临其境，所有感知就像在真实世界一样。要有沉浸感，除了逼真的三维模型，还必须有人机交互作用才能够实现。
想象性：在进入虚拟环境时，不仅仅是依靠外设的一些虚拟设备，像数据手套之类的来提供沉浸感，同时也要通过想象把虚拟的环境构造出来，想象性从一方面也表达了作者的设计思路。
交互性：虚拟环境是一个开放的环境，它能通过人们输入的信息感知人们的意愿，并做出相应的反馈，交互性的优劣主要由实时性和自然性来体现。
在经济全球化的今天，国际市场竞争非常激烈，尤其是工程制造领域。新技术、新产品日新月异，这对新产品的设计开发和制造提出了更高的要求，企业要在这样严峻的挑战下生存发展，就必须有全新的、强有力的技术支撑，虚拟现实技术就是工程制造领域未来发展的技术力量。
虚拟现实技术最早是由国外提出的，经过多年的发展已经在航空航天、汽车制造、医疗康复、教育娱乐以及军事等领域得到了广泛的应用。而我国在上世纪九十年代，工程界和科学界才开始关注虚拟现实技术的研究和开发，虽然起步较晚，但是信息技术的快速发展和信息共享，目前虚拟现实技术在我国的各个领域也得到了广泛的应用，同时国内的科研院所和高校也在不断的对其进行深入地研究。虚拟现实技术在工程制造业的应用主要体现在两个方面：产品外形结构设计，产品装配工艺过程的优化确定。产品外形结构的设计又分为三个方面：以设计为中心的虚拟制造技术、以生产为中心的虚拟制造技术和以控制为中心的虚拟制造技术。 4.船厂项目案例
4.1南通中远川崎船舶智能制造项目案例
南通中远川崎的船舶制造智能车间建设，实现了各加工系列的智能制造，达到工装自动化、工艺流水化、控制智能化、管理精益化，保障了产品质量的稳定，缩短了加工周期，极大地提高了生产效率，产品质量和建造效率达到世界先进水平。
南通中远川崎在船舶智能化制造方面，率开国内先河，高度自动化的流水作业生产线加上柔性化的船舶生产工艺流程，实现了船舶制造的自动化操作和流水式作业。
1.型钢生产线
型钢是船体常川部材之一，原先的生产方式.从画线、写字到切割、分料.完全采用手工作业，效率低。周期长.劳动强度大，且难免出现误操作。型钢自动化生产线建成后.实现了从进料一切割一自动分拣一成材分类叠放全过程的智能制造.包括物料信息传输和物料切割智能化以及物料分类感知智能化.配员由原来的20人减少为7人.有效减少了人工成本，缩短了生产周期.降低了劳动强度，为后续扩大机器人应用积累了经验。
2.条材机器人生产线
条材是分段制造的主要部材之一，它的特点是数量多，大部分部材比较短小原来的生产方式.包括画线、写字、开条、端部切割、打磨、分料等全是手工作业.效率低.生产周期长，容易出错。条材机器人生产线的投产，实现了信息传输和物料传输感知智能化以及加工智能化.配员南原来的22人减少为8人，提高了生产效率.缩短了生产周期，降低了劳动强度. 3.先行小组立机器人生产线
尽管造船中厚板电弧焊接实现机器人作业困难很多，但南通巾远川崎还是从最简单的先行小组材开始，推进机器人焊接。传统的制造方式是，钢板在定盘上全面铺开。一块一块地装配、焊接、翻身、背烧，占用面积大，制造周期长.效率低。先行小组立机器人生产线投产后.实现了工件传输和焊接智能化，以及自动背烧、自动工件出料.整条生产线仅配一名员员操作，配员减少一半以上。流水线生产方式是工业化大生产的必然要求.对造船业而言.车间内生产作业的流水线化将是今后实施船舶智能制造的一个重要发展方向。目前南通中远川崎已实施了大舱肋骨生产线、Y龙筋生产线、焊接装置等数个半自动化生产线技改项目，取得了良好的效果。
4.智能物流系统
采用“横向到边、纵向到底”的设计原则，建立了功能完善的智能物流系统，并与设计系统高度集成，从而将企业的人力、资金、信息、物料、设备、时间、方法等各方面资源充分调配和平衡，为企业加强财务管理、提高资金运营水平、减少库存、提高生产效率、降低成本等提供强有力的支持。
4.2金海重工打造智能船厂之路
船舶制造是一项传统产业，近年来，金海重工股份有限公司对其进行数字化和智能制造的改造，以期把企业打造成先进的智能船厂。目前，这项工作取得了一定进展和成效。
攻坚重点
金海重工在开始打造智能化船厂时，非常重视数字化基础工作的落地。目前，金海重工主要围绕以下3个核心开展工作：一是生产计划管理与实施核心;二是物流核心;三是设计核心。
3个核心中有一个灵魂，就是生产计划管理与实施。这项计划管理工作不是一个数据管理，而是一个行为管理。它的里面包括了计划的制订和计划实施的监控，以及可控化的计划的落实。此项工作是金海重工众多数字化项目中比较通顺的。 船厂的物流情况通常十分复杂，不仅厂外供应商物流复杂，而是厂内各种配料、送料等情况也十分繁琐。为此，金海重工搭建了一套完整的供应链系统。这套供应链系统从设计环节开始，包括设计、预算/规划、供应商、询价/合同、送货/质检、厂区物流、领导生产、托盘集配、仓诸管理等子项目。
金海重工十分重视设计工作，无图纸化设计是其目前大力推广的一项内容。与设计相关的各种工作，都离不开数据的支撑。为此，金海重工重点实施了把行为变成数据、让数据变成可控状态的一项工作。这项工作紧要，却十分艰巨，仅其中一项编码工作，就花了6个月的时间。注重工作协同船厂工作千端万绪，若要做好工作，必须加强协同。
计划生产
计划生产这项工作，既涉及到销售环节，又涉及到供应链环节，而且它最后要落实到工人的岗位——金海重工采用的是给每个工人发派工作包的形式。这个工作包就是每名工人在作业开始的时候就必须要明确的落实的工作内容，包括工作对象、工作量、工作场地和工作中需要注意之处。
供应链
金海重工的供应链很长，包括从供应商开始，经计划调度、项目管理到进库，及进库后的模块化出库。出库两个含义，一是外来产品组装件的组合，另一个是厂内产品和外来产品的组合——船舶行业称之为“托盘管理”。托盘管理需要在物流环节、运输环节等供应链中间充分地组合好。“托盘管理”中可能要涉及到上千个零部件，所以，这项工作的内容也是数字化集成和逻辑关系的一种表现。
生产过程智能化
智能船厂的生产过程必须用自动化和数据化来完成，以实现产品的成本降低、质量提升和安全生产。目前，金海重工对此领域进行积极而成功的探索。
钢板自动标记
这项工作远非一般人认为的买一块钢板然后在其上贴二维码那么简单。船厂在生产过程中会遇到一个很大的困难，钢板进厂后，必须进行高温高压条件下的预处理。 如果事先把二维码贴在上面，那么钢板预处理结束后，二维码肯定消失了。所以，这就要求厂方加强钢板预处理前的一个编码控制。金海重工经过大量实验，解决了这个难题。钢板在预处理之后，编码也会留在上面，而且经过多少道工序，都会被找到，甚至它与其他原配料结合一起成为一个零件，都会留有数据基础。
数控联合集成
数控设备已经应用了几十年，传统方式下都是单机操作，金海重工把它们改造成流水线作业组合的操作模式。目前在切割环节中进行了成功的应用。汽车行业是用机器人进行切割，而金海重工根据自身生产的特点和需求，用了焊接组合的方式来进行代替，取得了不错的效果。这种通过对现有设备以适应智能制造要求的模式，在以后还有很大的发展空间。
柔性模具
船体的形状多变，不同的船型，所以要根据实际情况运用冷加工和热加工。所以，船厂就要设计一个柔性模态。用同一个模态应对所有船舶曲线、平面的加工。这其中数据的采集点和数据量，包括有线源的控制，金海重工投入很大精力才完成。
自动涂装系统
涂装工序是一项高风险工作，企业面临招不到工人从事此项工作的困境。涂装的机器人作为一种理想的解决方案，在船厂向智能化推进过程还面临着一些问题，金海重工目前正存积极研究，博采众长，准备攻克这个难题。 5.结语
船舶智能制造，需要在现有信息化、自动化条件下构建网络—实体融合架构，通过适应于各类用户需求的评估、分析、预测和优化体系，以“多源数据条件下的多维评估与预测、实现协同优化”为核心，形成更具高附加值的船舶制造、使用、管理、物流等面向全生命周期的中国船舶工业全产业链，从而使得中国船舶工业未来能够更好地以市场为导向，以智能船舶为纽带，走向定制规模化、管理精细化、服务高效化，以更好地创造和实现新价值。船舶智能制造将促使造船厂借助物联网、大数据、人工智能取代封闭性的生产制造系统，成为未来船舶工业的根基，彻底使我国由造船大国向造船强国转变。虽然船舶智能制造还在探索，但新的变革浪潮必然会席卷而来，企业只有占得先机才能成为行业的引领者。
目前国内船舶业尤其是海工装备产品以型多量少、船东个性化要求高、船型复杂技术含量高著称，但市场的低迷、传统生产的瓶颈、高端技术的缺乏等越来越影响到船舶业的发展，以智能化为核心的装备制造业变革正牵引着传统工业发展革命性的演变，为船舶业产品生产的智能化指明了方向：建立智能化的生产系统和车间，使智能化设备机器代替人工操作的机器，搭建设计、生产、采购一体化智能生产流程设施，通过云技术把所有生产资源都连接起来，使目前的半自动化生产向智能化生产系统转变，促使船舶及海工产品向定制化、规模化、管理精细化、以最小代价获取最大利益的方向发展，实现定制化与规模化、个性化与普适化、虚拟与实体、微观与宏观、当前与未来的结合。 参考文献
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