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智能制造业重点领域与技术支撑体系

摘要:智能设计技术以缩短研发设计周期、设计自动化为目标,目前主要以两条技术线索展开:①以CAD、CAE技术为主体,构建研发设计虚拟现实仿真环境;②以PLM、知识管理为主体,构建研发设计知识辅助环境。


    1.智能设计技术

    智能设计技术以缩短研发设计周期、设计自动化为目标,目前主要以两条技术线索展开:①以CADCAE技术为主体,构建研发设计虚拟现实仿真环境;②以PLM知识管理为主体,构建研发设计知识辅助环境。

    一个典型的知识管理案例就是计算知识引擎Wolfram|Alpha,它从公众获得授权的资源中,发掘、建立起一个异常庞大的经过组织的数据库,再利用高级的自然语言算法进行处理,最终构造出一个知识搜索的引擎,直接给出问题解答,实现智能化知识组织与重用。

    另外一个重要的技术就是统一多领域建模仿真语言Modelica,它是一种开放、面向对象的以方程为基础的语言,适用于大规模复杂异构物理系统建模,包括机械、电子、电力、液压、热、控制等。具有基于方程的模型重用性,提供参数化的需求管理方式,以便进行知识重用。

    2.智能化生产技术

    国外非常重视智能化生产技术,例如在德国“工业4.0”项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助,联盟政府投入达2亿欧元。该未来项目主要分为两大主题,一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

    从十二五规划来看,我国也高度重视智能化生产技术的发展,成立了科技部工信部重大专项——高档活塞柔性生产线智能管理监控系统,它基于网络和数据库的自动化工艺设计与管理,物流工艺过程三维仿真与优化;RDIF物料追踪、自动堆料、上下料 ;设备、物料、质量数据实时采集,自动监控,全程可视化管理。

    3.制造物联与嵌入式技术

    RFID、无线传感网、嵌入式系统等是制造物联技术的关键技术。物联智能制造可以实现制造的自动化、智能化、精益化、可视化,极大提升对产品及制造过程的感知、控制与管理水平。实施制造物联技术可以在物流管理、设备监控、质量追溯、安全预警、能源控制等方面取得重大效益。

    4.制造服务技术

    面向成线成套、工程总包,提供整体解决方案。拓展后市场服务,重点开展在线监测、远程诊断、维修和大修服务。

    例如在重型压力机设备故障预警管理系统中,基于生产线上每台设备的运行状况数据自动采集,通过专家系统与故障树实现生产设备的故障预警功能。对状态信息进行数据挖掘分析,实现设备运动状态综合判断和预警,避免机器故障的产生,提高生产效率。

    在能耗计量监测管理系统中,通过嵌入式系统,实现能耗数据的采集、分析、处理、在线监测等功能,中心数据实时接收数据,通过统计计算完成能耗统计、管理、考核、测评、能耗审计和公示等工作。

    5.云制造技术与应用

    在当前这种发展环境下,制造企业面临着很多困难,资源不足最为明显。对此,科技部在十二五初期设立了云制造的技术项目,来探索云技术的应用。这其中包括中国模具产业云制造平台,采用云端资源接入适配器,向平台用户提供接入资源的实时或历史信息;以及接入资源的地理信息、图像、视频、文字等信息;对高级权限用户提供远程制造资源操作功能。同时提供公共知识服务,包括网络资讯、标准、文献、专利等,促进知识资源交流和共享。

    6.智能装备—柔性制造—智能测控—智能维护技术

    典型的智能装备技术有智能机器人、智能加工中心、智能输送设备、3D可视化监控系统、自动化装配检测机器人、自动引导小车等。

    柔性制造技术中,自适应数控加工技术是依据当前设备负荷的变化、零件变形、零件余量的不均、不精确的装夹状态等及时做出调整,以适应当前设备或零件状态,完成特定加工。自适应加工是实现数字化车间及无人加工的前瞻性技术。

    智能测控技术,比如PMC在各工艺系统设备联网的基础上,实现对车间、设备、工艺参数及设备报警等数据的监视和控制。以及纺丝企业中常用的DMIC在线检测仪,水质监测中的PH自动监测控制器,这些都是智能测控技术的应用。

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