智能制造中的關鍵技術及實現途徑探析

欒占威

摘 要：隨著我國科學技術的發展，智能制造逐漸受到人們的關注。將其應用在各個行業的實際生產中不僅能夠提高生產效率，還能降低企業人工投入成本。本文重點分析了智能制造包括哪些關鍵技術，以及如何在生產中實現這些關鍵技術，從而促進我國智能制造技術的快速發展。

關鍵詞：智能制造；關鍵技術；實現

中圖分類號：TG305 文獻標識碼：A

智能制造是一種集自動化、智能化、網絡化于一體的制造模式。因其具有高效、經濟的特定被廣泛應用在產品生產作業中。尤其是智能制造還能夠優化產品生產流程，實現能源可持續利用。相比于傳統的產品生產模式，智能制造從根本上了改變了產品研發、制造、銷售的流程，這對于企業的長久發展非常重要。

一、智能制造概述

智能制造系統是一種人機一體化的智能系統，在實際的產品制造過程中，不僅能夠代替人類進行分析、判斷、決策，還能實現自動化向智能化、集成化、柔性化的擴展。從“十二五”提出推廣智能制造技術到目前為止，智能制造已經廣泛受到各界人士的關注，且已經被應用在制造各個行業中。如石油石化智能成套設備、冶金智能成套設備、自動化物流成套設備、智能化食品制造生產線等。這些智能系統都是建立在智能制造基礎之上的。由此可見，智能制造將會成為產品生產技術發展的主流趨勢。

二、智能制造中的關鍵技術及實現途徑

1.射頻識別技術

射頻識別技術又稱RFID，是一種能夠識別無線電信號，讀寫數據信息的無線通信技術。顯然，射頻識別技術是不需要接觸系統和識別目標的。一般射頻包括超高頻、高頻、低頻3個頻率段，其讀寫方式包括固定和移動兩種方式。基于無線通信技術，在使用射頻識別技術時只需要將小型的無線微型設備放置在物體表面，并利用讀寫和識別技術，就可以實現目標數據信息的收集、記錄。

射頻識別技術被廣泛應用在消費應用、制造、安全訪問控制等各個行業之中。如將其應用在供應鏈管理中，能夠通過自動化數據收集和數據傳輸，減少錯誤發貨、物品丟失等問題，尤其是能夠實現遠程產品維護。例如在藥品冷鏈物流中應用RFID電子標簽技術能夠進行全程連續的溫度追蹤，從而實現可靠的溫度管理。當冷鏈箱被貼上RFID電子標簽之后，RFID電子標簽就會自動記錄有關冷鏈箱的所有數據信息包括實時溫度信息。而且在一批冷鏈周轉箱出庫時，讀寫器能一次性讀取到該批次各冷鏈保溫箱內的所有RFID溫度標簽的信息。這使冷鏈周轉箱出入庫的信息錄入實現了自動化，縮短時間的同時也確保了出入庫信息的準確性。當貨物量很大時，出入庫自動讀取信息能夠解決物流操作環節的瓶頸問題。

2.實時定位技術

在實際的產品生產過程中，企業要對所有的產品、原材料、設備等進行實時跟蹤管理。但是又無法應用人工手段。因而需要建立相應的實時定位系統。而智能制造中的無線射頻技術就能夠實現這一目標。一般情況是，實時定位系統會有信號接收器和發射器等設備組成。

目前實時定位系統還會利用光學、聲學技術實現信號定位，如超聲、紅外、超寬帶等。不同定位技術的頻率、帶寬、穿透性、抗干擾能力都有所不同。如清華同方RFID資源管理跟蹤系統通過使用RFID標簽、讀寫器和軟件來對企業資源進行監測，幫助其提高效益及投資回報率。該系統主要由閱讀器和電子標簽（RFID）組成，用于完成免打擾的信息采集和識別。軟件系統包括應用軟件和接口引擎兩部分組成，用于完成信息采集、數據加工、位置信息時時顯示等功能，從而實現管理人員能實時地監測到整個企業資源的狀態，包括人員位置、各種設備使用情況，兼顧安全出入管理。這樣方便管理人員對相關重要資源進行調整和分配。

3.無線傳感系統

無線傳感系統能夠幫助企業更好地控制生產流程和物流。無線傳感系統主要由計算定位、感應、信息傳遞3個部分組成。另外，無線傳感系統還能夠對溫度、聲音等不用的物體做出反應。

無線傳感系統的核心技術是無線數據庫技術，具有信息傳遞、查詢、跳躍路由協議等功能。而且無線傳感系統是一種全新的信息獲取和處理技術，被廣泛應用各個行業中，如工業環境監測、智能電網等行業中。尤其是將其應用在工業生產中，不僅能夠有助于工業生產工藝的優化，還能夠提高產品生產效率。如可以實現生產全過程的檢測、實時生產參數的采集、材料消耗狀況的檢測。

4.信息物理融合網絡

信息物理融合網絡也可稱為CPS。CPS包含環境感知、嵌入式計算、網絡通信等多種系統工程，主要應用于智能系統上，如物聯傳感。CPS的應用徹底改變了傳統的產品生產理念。另外，CPS還是工業4.0發展的核心內容，能夠助力于智能車間、工廠的構建。

簡單的說CPS就是互聯網+制造的智能化系統。在新的工業革命中，CPS將會成為實現智能制造系統的關鍵技術。CPS應用在產品生產過程中，能夠實現產品、設備數據信息與企業信息系統的融合，并將生產數據傳送到云計算中心。準確的說是產品生產線中的傳感器會及時收集生產信息，然后通過無線通信這些數據就會傳送至數據處理中心。相比于傳統的產品生產模式，管理人員能夠迅速獲知產品出了什么故障，哪里需要配件，從而實現真正的生產智能化管理。另外，CPS還能夠把幫助企業進行消費者數據和企業生產數據信息的分析，經過數據挖掘、設備調整等工作流程之后就能夠生產出具有個性化的產品。總的來說，CPS是智能制造中的關鍵技術，同時也是現代工業革命發展的重點技術。

結語

綜上所述，隨著我國智能制造的發展，射頻識別技術、實時定位、無線傳感等關鍵技術越來越受到人們的關注。相比于西方發達國家，我國智能制造技術仍然不夠完善，因而企業和科研機構應該正確看待智能制造的關鍵技術，并在不斷地實踐、探索中，完善關鍵技術的應用方式和方法。

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