試論機(jī)電一體化技術(shù)在企業(yè)智能制造中的發(fā)展與應(yīng)用

摘要：文章重點(diǎn)介紹了機(jī)電一體化智能制造的概念、特點(diǎn)、支撐技術(shù)、研究內(nèi)容和發(fā)展簡況；并對智能制造與人工智能和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的關(guān)系作了簡要介紹。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 智能制造 制造企業(yè)

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)(Mechatronics，由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，它的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化和智能化。如今的現(xiàn)代化企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了嶄新的智能制造時(shí)代。

一、智能制造的概念

智能制造應(yīng)當(dāng)包含智能制造技術(shù)(IMT)和智能制造系統(tǒng)(IMS)。因本文不涉及智能制造技術(shù)本身，只側(cè)重于論述制造模式，所以重點(diǎn)討論智能制造系統(tǒng)。智能制造技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)模擬制造專家的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等智能活動(dòng)，并將這些智能活動(dòng)與智能機(jī)器有機(jī)地融合起來，將其貫穿應(yīng)用于整個(gè)制造企業(yè)的各個(gè)子系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造企業(yè)經(jīng)營運(yùn)作的高度柔性化和集成化，從而取代或延伸制造環(huán)境中專家的部分腦力勞動(dòng)，并對制造業(yè)專家的智能信息進(jìn)行收集、存儲、完善、共享、繼承和發(fā)展的一種極大地提高生產(chǎn)效率的先進(jìn)制造技術(shù)。智能制造系統(tǒng)是指基于IMT，利用計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用人工智能技術(shù)、智能制造機(jī)器、代理技術(shù)、材料技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、并行工程、生命科學(xué)和系統(tǒng)工程理論與方法，在國際標(biāo)準(zhǔn)化和互換性的基礎(chǔ)上，使整個(gè)企業(yè)制造系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)分別智能化，并使制造系統(tǒng)形成由網(wǎng)絡(luò)集成的、高度自動(dòng)化的一種制造系統(tǒng)。

IMS是智能技術(shù)集成應(yīng)用的環(huán)境，也是智能制造模式展現(xiàn)的載體。IMS理念建立在自組織、分布自治和社會生態(tài)學(xué)機(jī)制上，目的是通過設(shè)備柔性和計(jì)算機(jī)人工智能控制，自動(dòng)地完成設(shè)計(jì)、加工、控制管理過程，旨在解決適應(yīng)高度變化的環(huán)境制造的有效性。由于智能制造模式突出了知識在制造活動(dòng)中的價(jià)值地位，而知識經(jīng)濟(jì)又是繼工業(yè)經(jīng)濟(jì)后的主體經(jīng)濟(jì)形式，所以智能制造就成為影響未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程的制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。

二、智能制造系統(tǒng)的特點(diǎn)

IMS具有以下幾個(gè)特征:

一是自組織能力，二是自律能力，三是自學(xué)習(xí)和自維護(hù)能力，四是整個(gè)制造系統(tǒng)的智能集成，五是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，六是虛擬現(xiàn)實(shí)。

綜上所述，可以看出IMS作為一種模式，它是集自動(dòng)化、柔性化、集成化和智能化于一身，并不斷向縱深發(fā)展的先進(jìn)制造系統(tǒng)。

三、智能制造的支撐技術(shù)

人工智能技術(shù)；

并行工程；

虛擬制造技術(shù)；

信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

四、智能制造主要研究內(nèi)容及目標(biāo)

1.智能制造主要研究內(nèi)容

（1）智能制造理論和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)；

（2）智能制造單元技術(shù)的集成；

（3）智能機(jī)器的設(shè)計(jì)。

2.智能制造主要研究目標(biāo)

（1）整個(gè)制造過程的全面智能化，在實(shí)際制造系統(tǒng)中，以機(jī)器智能取代人的部分腦力勞動(dòng)作為主要目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程大范圍的自組織能力。

（2）信息和制造智能的集成與共享，強(qiáng)調(diào)智能型的集成自動(dòng)化。

五、智能制造的發(fā)展簡況

1.國外發(fā)展簡況

自20世紀(jì)80年代美國提出IMS概念以來，IMS一直受到眾多國家的重視和關(guān)注。日本、美國、加拿大、澳大利亞、瑞士和歐洲自由貿(mào)易協(xié)定國在1991年1月聯(lián)合開展了由日本首先于1990年4月提出的為期10年的IMS國際合作計(jì)劃。

2.國內(nèi)發(fā)展簡況

我國20世紀(jì)80年代末也將“智能模擬”列入國家科技發(fā)展規(guī)劃的主要課題，已在專家系統(tǒng)、模式識別、機(jī)器人方面取得了一批成果。1993年，中國國家自然科學(xué)基金委員會重點(diǎn)項(xiàng)目“智能制造技術(shù)基礎(chǔ)的研究”獲準(zhǔn)設(shè)立，1994年開始實(shí)施，由華中理工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)和清華大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)。研究內(nèi)容為IMS基礎(chǔ)理論、智能化單元技術(shù)、智能機(jī)器等。至今，已取得了不少可喜的研究成果。

綜上所述，可以看出IMS是一種集自動(dòng)化、柔性化、集成化和智能化于一身的制造模式，具有不斷向縱深發(fā)展的高技術(shù)和高水平的先進(jìn)制造系統(tǒng)，同時(shí)也是需要投入巨大科研力量去突破一個(gè)個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的先進(jìn)制造系統(tǒng)。目前研究的重點(diǎn)為虛擬企業(yè)、分布式智能系統(tǒng)、并行工程和基于代理的IMS。同時(shí)也應(yīng)看到，這是一個(gè)人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，只要努力追求人的智能和機(jī)器智能的有效結(jié)合，這樣的系統(tǒng)就有可能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這種實(shí)現(xiàn)是一個(gè)從初級到高級的發(fā)展過程。

總之，隨著智能產(chǎn)品價(jià)值日益攀升，在可以預(yù)見的未來，IMS模式將成為下一代重要的生產(chǎn)模式。

（作者單位：淄博市技師學(xué)院）