智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用探究

董國強 徐英鋒 曾顯波 于熠陽

摘? 要：工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，更會直接衡量一個國家的經(jīng)濟實力。中國的工業(yè)實力相較于其他發(fā)達國家而言還是較為落后，為此，文章重點分析智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：智能制造技術(shù);工業(yè)自動化;自動化生產(chǎn)線;應(yīng)用策略

中圖分類號：TP29 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0098-02

Abstract： Industry is the leading industry of our national economy， and it will directly measure the economic strength of a country. China's industrial strength is still relatively backward compared with other developed countries， so this paper focuses on the application strategy of intelligent manufacturing technology in industrial automation production line.

Keywords： intelligent manufacturing technology; industrial automation; automatic production line; application strategy

引言

目前，我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的非常快，這會很好地提升我國制造工業(yè)的生產(chǎn)能力。但是，目前多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中都存在諸多質(zhì)量問題，和一些發(fā)達國家也存在差距。但是，存在的智能制造技術(shù)會在一定程度上促進我國工業(yè)產(chǎn)品制造業(yè)向前發(fā)展。本文主要就智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用進行分析。

1 智能控制和計算機集成技術(shù)的概述

1.1 智能控制技術(shù)的概述

智能控制是工業(yè)自動化技術(shù)的重要特點。智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展使得更多的程序和內(nèi)容集中在內(nèi)部。作為人工智能領(lǐng)域中重要的內(nèi)容，智能控制技術(shù)自然可以更好地將自動把控和整體規(guī)劃有效地結(jié)合在一起。當(dāng)智能控制被運用于控制系統(tǒng)內(nèi)部時往往能夠發(fā)揮出更多的功能[1]。當(dāng)然，在運用智能控制技術(shù)時會提出更高的要求。但是如果一旦有腐蝕性的物質(zhì)侵蝕控制器本身，其運行的時間一旦超過工作的時間，其智能化控制器就會發(fā)出預(yù)警信號，更多的工作人員就能夠及時地進行跟進。

1.2 計算機集成制造技術(shù)

計算機集成制造技術(shù)是美國工業(yè)自動化發(fā)展過程中一種重要的技術(shù)。更多的科研人員可以借助計算機來提出集成制造技術(shù)。

2 智能制造技術(shù)的優(yōu)越性

2.1 能夠制造高精尖工業(yè)產(chǎn)品

多數(shù)傳統(tǒng)的手工制造模式都是依靠人力來把控精度的。但是如果僅僅依靠人工把控精度會產(chǎn)生極大的誤差，所以只能夠制造一些對精度要求不高的工業(yè)制成品。因此需要花費很大一筆資金來采購精度較高的先進制造設(shè)備，我國的制造業(yè)很難取得突破性的進展。

如果我國想要在工業(yè)上占據(jù)一席之地，就一定要自身具備制造高精尖產(chǎn)品的能力，必要時需要運用智能加工中心來把握工業(yè)產(chǎn)品自身的精度[2]。幾乎所有的工作人員都需要先將合適的數(shù)據(jù)輸入計算機內(nèi)部，之后再讓智能加工中心根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加工，整個過程幾乎不會受到人為因素的影響，所以制造精度較高。

2.2 最大限度地提升生產(chǎn)效率

多數(shù)傳統(tǒng)的手工制造模式是借助純手工的方式來加工產(chǎn)品的。不僅生產(chǎn)產(chǎn)品的速度不是很快，更無法實現(xiàn)批量生產(chǎn)。因此，在面臨較為激烈的市場競爭時，傳統(tǒng)的手工制造模式將無法直接滿足客戶自身的需求。如果內(nèi)部的生產(chǎn)能力無法直接化為競爭能力，自然也就無法在國際市場上更好地發(fā)展。

智能制造技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)和機械化相互結(jié)合的產(chǎn)物。必要時可以借助智能化的加工技術(shù)來實現(xiàn)生產(chǎn)。但是，多數(shù)生產(chǎn)的過程會受到其他不同因素的影響。即便我國汽車的產(chǎn)量是以小時為單位的，但是如果智能化制造技術(shù)可以有效地被融入生產(chǎn)中，大量的工業(yè)制品可以在最短的時間內(nèi)制造出來，以便更好地提升工業(yè)產(chǎn)品自身內(nèi)部的競爭力。

2.3 增加生產(chǎn)效益

在實際傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式下，工廠需要雇傭更多的工人來進行生產(chǎn)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量也難以更好地被保證。但是，如果能夠有效地運用智能制造基礎(chǔ)自然就能夠在降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上提升生產(chǎn)效益。在智能制造體系中，大部分的工作都是由機器完成的，工廠根本不需要直接增加勞動成本，最終自然就能夠在增加生產(chǎn)效益的基礎(chǔ)上提升產(chǎn)品的質(zhì)量。智能制造系統(tǒng)可以加工一些高精度的產(chǎn)品，整個生產(chǎn)的過程也就不會產(chǎn)生任何廢品，此種生產(chǎn)模式自然也就能夠更好地降低不合格產(chǎn)品的數(shù)量[3]。

3 智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用策略

3.1 人機操作

人機操作也確實能夠全面地被運用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線中。正因為越來越多的制造企業(yè)對制造的精度、質(zhì)量和要求提出了更高的要求。如果此時能夠借助智能化技術(shù)自然可以更好地實現(xiàn)這些要求。例如，在實際制造金屬產(chǎn)品時，單純依靠人工的手段將不能夠解決實際工作中存在的問題。智能工業(yè)機器人的應(yīng)用也確實可以更好地提升整體工作效率。

在實際智能制造生產(chǎn)線進行人機操作時，注意先分析具體任務(wù)的要求，之后再有效地設(shè)置制造單元數(shù)控車床、加工中心、功能調(diào)試、氣動門和其他不同工具的參數(shù)，最后才能夠讓內(nèi)部和外部的數(shù)控系統(tǒng)更好地進行連通，并讓人機操作的過程變得更加順利。

3.2 自動設(shè)計

所有智能機器都具有很好的判斷力和推理能力，更多的操作者確實可以借助智能機器來更好地設(shè)計工業(yè)產(chǎn)品，并將機器設(shè)備、數(shù)字信號處理、編寫程序代碼和研發(fā)產(chǎn)品更好地結(jié)合在一起。在具體實踐時，如果能夠?qū)⒏嘤行У膮?shù)輸入智能機器內(nèi)部，自然就可以將產(chǎn)品設(shè)計的精度和結(jié)構(gòu)提升到一個新的層次。

在實際進行自動設(shè)計時，切削加工智能制造控制系統(tǒng)會發(fā)揮重要的作用。任何人都可以根據(jù)給定的任務(wù)要求來針對PLC控制系統(tǒng)進行編程、安裝和調(diào)試，本質(zhì)就是要讓設(shè)計制造的過程變得更加順利。

3.3 虛擬化生產(chǎn)

虛擬化生產(chǎn)目前已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本身是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)進行的生產(chǎn)。重點可以通過預(yù)測和智能推理來使得生產(chǎn)的過程變得更加順利，并讓工業(yè)生產(chǎn)過程變得更加流暢，最終不僅能夠更好地控制產(chǎn)品生產(chǎn)的成本，更能夠直接改進智能制造加工工藝。

目前所用的虛擬化生產(chǎn)技術(shù)其實多數(shù)是以無線射頻技術(shù)為基礎(chǔ)的。這一種技術(shù)作為一種可讀可寫的技術(shù)，重點可以將識別定位、聯(lián)網(wǎng)和其他不同的智能制造設(shè)備有效地結(jié)合在一起，最終更好地提升產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。

3.4 工業(yè)機器人

多數(shù)《政府工作報告》中提出了關(guān)于中國智能制造的相關(guān)要求，更讓中國工業(yè)生產(chǎn)和智能制造有效地結(jié)合在一起，重點是要研發(fā)具有一定自主品牌的工業(yè)機器人，這也是生產(chǎn)領(lǐng)域中的重要手段。正是通過先突破原有的核心技術(shù)來更好地發(fā)展工業(yè)，并在此過程中更好地研發(fā)關(guān)鍵器件[4]。另外，通過借助產(chǎn)學(xué)平臺和其他關(guān)鍵技術(shù)也能夠讓開發(fā)的過程變得更加順利，為的是更好地引領(lǐng)整個制造行業(yè)向前發(fā)展。

智能制造應(yīng)用技術(shù)大賽中通過任務(wù)書中所提供的部件可以更好地更換工業(yè)機器人內(nèi)部的夾具和其他氣動部件。關(guān)鍵時刻更可以通過借助示教器具來完成數(shù)控機床、立體倉庫上、下料的編程和調(diào)試。

4 解決智能制造技術(shù)應(yīng)用中存在的關(guān)鍵問題

即便智能制造技術(shù)目前應(yīng)用的范圍變得越來越廣，甚至對不同領(lǐng)域的發(fā)展都有著較好的推動作用。但是，智能制造技術(shù)目前在應(yīng)用的過程中還是存在著一定的局限性，其關(guān)鍵的問題表現(xiàn)為如下幾個方面：第一，智能制造系統(tǒng)內(nèi)部的感知問題。現(xiàn)階段大多數(shù)的數(shù)控機床都是由單一的傳感器來進行操作的，所傳達的數(shù)據(jù)非常單一，而且整體更不能準(zhǔn)確地反映整個產(chǎn)品生產(chǎn)的過程。第二，系統(tǒng)內(nèi)部的集成模塊和決策模型將會影響其決策問題。未來也需要準(zhǔn)確思考如何提升傳感器數(shù)據(jù)模板內(nèi)部信息的準(zhǔn)確性。第三，多數(shù)智能制造系統(tǒng)會受到傳感器技術(shù)的影響。因此，智能制造系統(tǒng)內(nèi)部的反應(yīng)速度和模塊是很多人員都需要著重考慮的問題。第四，智能制造系統(tǒng)內(nèi)部的知識內(nèi)容和運用能力也是大家需要共同思考的問題，在未來更需要有效地提升獲得系統(tǒng)內(nèi)部知識的能力。

5 實際案例

5.1 “德國制造”案例

作為“德國制造”中的一個典型代表，寶沃汽車已經(jīng)在工業(yè)4.0智能化的背景下率先完成了部署，并通過結(jié)合智能制造體系來更好地進行項目。

全球著名的柔滑生產(chǎn)線已經(jīng)在項目內(nèi)部逐步地普及。不僅整個生產(chǎn)性能變得更加靈活，更可以讓多種車型一起實現(xiàn)生產(chǎn)，最終就能夠為個性化的汽車生產(chǎn)打開良好的局面。

寶沃柔性化生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部的汽車一共有17種顏色，可以讓汽油、混合動力和不同類型的產(chǎn)品都在短時間內(nèi)被生產(chǎn)出來。多數(shù)柔性化技術(shù)更可以和網(wǎng)絡(luò)有效地合并在一起，最終更好地適應(yīng)環(huán)境發(fā)展的要求。不僅整個車間內(nèi)部有著更多前端的自動化技術(shù)，多臺機器人更可以將沖壓、傳輸和不同的作業(yè)方式結(jié)合在一起。在借助智能化生產(chǎn)體系、物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)設(shè)施和其他部分的數(shù)據(jù)化和智慧化，最終自然能夠更好地滿足個性化生產(chǎn)需求。

在質(zhì)量管理的過程中，寶沃智能工廠在德國DIN、VDA和其他質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下開發(fā)出了合適的BQMS質(zhì)量管理系統(tǒng)，并結(jié)合多道質(zhì)量控制技術(shù)來控制整體的質(zhì)量，最終更可以結(jié)合智能物流來實現(xiàn)個性化生產(chǎn)。

5.2 法士特“智能生產(chǎn)系統(tǒng)”自主制造

與其他企業(yè)外包的智能生產(chǎn)系統(tǒng)有所不同，法士特智能化生產(chǎn)車間完全是由自己編程和制造而成的。

根據(jù)了解，法士特生產(chǎn)線內(nèi)部早就融入了模塊化的生產(chǎn)理念，并讓控制器、氣動門和不同類型的部件都能夠發(fā)揮重要的作用。該生產(chǎn)線投入的最新自動裝配懸臂線主張將工業(yè)自動控制、智能機器人、信息控制和其他不同的技術(shù)都更好地結(jié)合在了一起，并在之后實現(xiàn)了自動化裝配。此外，法士特更主張和云端技術(shù)更好地合并在一起，并將所有與智能機器人和生產(chǎn)線相關(guān)的數(shù)據(jù)都納入其中，從而更好地實現(xiàn)后臺操作。

6 結(jié)束語

不斷發(fā)展的智能制造技術(shù)可以成為我國工業(yè)自動化發(fā)展的重要技術(shù)支持。本文通過結(jié)合案例具體從“人機操作”“自動設(shè)計”“虛擬化生產(chǎn)”和“工業(yè)機器人”幾個方面來重點分析，希望能夠給廣大研究人員提供重要的參考信息。

參考文獻：

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