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關鍵詞：智能化；焊接技術；焊接制造工程；動態過程

焊接工藝是在三千年以前發明的，但是將焊接工藝做為一種技術應用并開始發展的時期是在一九五零年左右，直至現在，焊接技術的發展時間已經超過了六十年，并且隨著科學技術的不斷發展，焊接技術也一直得到不斷地發展和創新，尤其是現階段的焊接工藝，更是物理、化學、冶金、電子、機械等不同學科、工藝交叉融合后的產物，而且目前的焊接工藝已有數十種接連問世，其材料、設備的領域更是稱為制造業不可缺少的基本制造技術之一。

1.焊接技術的國內外發展

在焊接材料領域，進入21世紀以來，國內的知名焊材企業對鋼材的發展迅速跟進，在提升傳統產品的品質和開發與高品質鋼種配套焊材品種方面做出了不少努力，但新型焊材的開發遠遠落后于鋼種的發展，一些新型鋼種的配套焊材尚需進口。高品質焊接材料附加值較高，目前約占我國焊接材料總量的20%左右，預計5年后能達到30%～40%。即使按20%計，其總量也可達60萬t左右。近年來國外各著名焊材企業紛紛進入中國搶奪高端焊材市場，我國民族焊材工業在這方面存在明顯差距。

例如國外已采用廠房密閉除塵換氣的方式生產熔煉焊劑，國內仍是敞開式生產，對環境的污染大；燒結焊劑國外均采用先進的自動化設備生產，我國大部分焊劑的成形欠佳和顆粒強度不好。除此之外，在無鉛焊接可靠性評價及壽命評估的機理研究上起步晚，只有少數科研院所在從事無鉛可靠性領域的研究及檢測工作。助焊劑和錫膏的研發與國際先進水平差距大。

2.智能化焊接技術的構成

基于計算機、控制等信息處理新技術，將人工智能與焊接工藝有機結合，實現焊接工藝制造的技術――稱之為“智能化焊接技術”（Intelligentized Welding Technology，IWT）。智能焊接技術的提法含義為：利用機器模擬和實現人的某些智能行為實施焊接工藝制造的技術。

智能化焊接的主要技術構成如圖1-1所示。包括采用智能化途徑進行焊接工藝規劃、焊接設備、傳感與檢測、信息處理、知識建模、焊接過程控制、機器人運動控制、復雜系統集成設計的實施。可見智能化焊接技術是多學科交叉綜合在焊接技術領域的集成與升華。

圖 1-1 智能化焊接技術的構成

3.焊接動態過程的視覺傳感技術

視覺是人類感覺外部信息的主要功能之一。焊工感官對焊接過程接受的主要是視覺信息。因此，模擬焊工行為的基礎技術之一是采用計算機將人類視覺的理解及其信息的處理有效地用于焊接過程傳感。近年來，隨著計算機視覺技術的發展，利用視覺正面直接觀察焊接熔池，以反映焊接過程熔化金屬的動態變化行為，通過圖象處理獲取熔池的幾何形狀信息實現焊接熔深、熔透以及成形的實時控制，已成為重要的研究方向。

脈沖GTAW的技術研究有以下幾方面：熔池正反面同時同幅視覺傳感系統，并獲得了堆焊熔池正反面圖象，對熔池圖象二維特征尺寸的實時提取進行了較為系統的研究，為控制正反面熔寬提供了傳感信息；對接填絲無間隙熔池圖象的三維特征提取進行了的研究，獲得了填充焊絲焊接過程中熔池表面凸出和下塌，部分熔透和全熔透狀態下的圖象。采用灰度分布的反射圖方程計算恢復熔池的三維尺寸信息取得了初步的成功，為基于單目圖象傳感控制焊縫的余高提供了預測傳感信息；多方位同時同幅熔池圖象，基于對熔池前端圖象處理實時提取間隙變化，為解決工程應用中變間隙焊接焊縫成形控制提供了傳感信息。成功地提取鋁合金熔池的動態特征并實現了對鋁合金熔池尺寸的實時控制，實現機器人焊接過程中的熔池特征視覺傳感與實時控制的結合技術。

4.焊接動態過程的實時智能控制方法

實現焊接動態過程的實時智能控制是智能化焊接制造過程的關鍵技術與難點所在。

由于焊接過程是一個多參數相互耦合的時變的非線性系統，影響焊縫成形質量的不確定因素眾多，這使得基于精確數學模型的經典和現性控制理論方法的有效應用受到限制和挑戰。而模擬焊工決策操作功能的智能控制則有可能在大范圍的不確定性條件下實現較為滿意焊接質量。因此，在焊接過程控制中引入智能控制，如模糊控制、人工神經網絡學習控制和專家系統及其相互結合的智能控制方法的研究已經興起。

如堆焊、無間隙對接焊、有間隙變化對接焊智能控制器設計的方法；無填絲和有填絲焊條件下正反面焊縫寬度、余高的實時智能控制的系列研究；對焊接速度與熔寬變化過程時滯不確定系統的預測補償自學習模糊神經控制方法；單個神經元自學習控制器實現了對脈沖GTAW堆焊熔池背面熔寬的智能控制；系統控制和自學習模糊神經網絡（焊接速度、電流）雙變量控制器實現了對脈沖GTAW對接熔池背面熔寬的智能控制；自適應模糊神經網絡控制器實現了對脈沖GTAW填絲熔池背面熔寬與正面余高的預測智能控制；前饋控制送絲速度和自學習模糊神經網絡控制器實現了對變間隙脈沖GTAW填絲熔池背面熔寬與焊縫成形質量的智能控制等。

5.智能化焊接技術的未來發展

焊接工藝智能化的未來發展就是能夠將焊接技術進行優化發展、智能識別工程制造操作環境、對焊接的質量自動進行檢測、對焊接過程智能的進行控制以及對焊接中的紕漏進行自我的診斷和檢查等。

目前的焊接制造由于不能感知焊接的操作環境、不能適應工藝條件的變化及波動的干擾，故而，還是以人員操作焊接為主，因此，焊接工藝近期的發展目標就是研發一種具有感知、具有判斷能力、具有反饋和決策能力的智能焊接機器人。而智能焊接制造的最終目標是研發一款以智能、協調控制系統為基礎，以柔性制造系統、敏捷制造系統為輔的智能化焊接生產線。

結束語：

綜合全文的敘述，可以得出以下結論，智能焊接技術主要是由十大技術構成的，其中動態視覺傳感以及智能控制過程是智能化焊接的主要研究對象，智能焊接的動態傳感技術主要用于焊接的動態成像以及監測技術，而焊接的智能控制則是智能化焊接制造工程中的研究難點，由此可見，智能化焊接工程不僅是信息與科學技術的結合，更是焊接技術發展的又一大突破。

焊接工藝從剛開始的手工作業逐漸發展為機械作業，再發展為半自動化焊接，現今又向智能化焊接技術邁進，并且隨著計算機的普及、人工智能技術的滲透，智能化的焊接制造工程將在不遠的未來得以實現。

參考文獻：

[1]陳善本，林濤，陳文杰，邱濤. 智能化焊接制造工程的概念與技術[J]. 焊接學報（2004）06：124-128+134.

[2]陳華斌，黃紅雨，林濤，張華軍，陳善本. 機器人焊接智能化技術與研究現狀[J]. 電焊機（2013）04：8-15.

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關鍵詞：智能CAD技術；農業機械；設計應用

智能CAD技術作為新型應用技術，在當前農業機械設計當中起著重要作用，通過智能CAD技術應用能優化機械設計的環節，促進設計質量提高。通過從理論層面對農業機械設計中智能CAD技術的應用研究分析，就能從理論上位實際設計發展提供理論支持，保障機械設計的效率質量提高。

1農業機械設計的特征及智能CAD技術應用重要性

1.1農業機械設計的特征分析

農業機械設計過程中，傳統的設計方法已經不能滿足現階段設計需求，機械設計的類型上比較多，型號也多樣化。如對播種機械的設計方面，就有著精密播種機以及有條播機和穴播機等。根據機械工作原理的不同也能分成不同的種類，有氣力式播種機以及機械式播種機。農業機械的功能結構相對比較穩定，在結構復雜程度上比較小[1]。農業機械試驗方面會受到季節性的影響，所以在進行機械設計開發的周期就相應比較長。

1.2農業機械設計中智能CAD技術應用重要性

隨著現階段我國的農業改革的全面實施，在農業機械設計層面也要充分注重技術水平的提高，將智能CAD技術應用在機械設計當中就顯得比較重要。傳統的農業機械設計中，還存在著一些不足之處，在計算機技術的廣泛應用下，對虛擬現實技術的應用，就減少了產品試行制作時間，在成本上也能大幅降低。智能CAD技術的應用對手工設計管理的方式有著改變，在數據資料發送產品概念應用下，對機械產品的設計效率也能有效提高，對機械設計的規范性得到了保證。

2農業機械設計中智能CAD技術的應用問題和具體應用

2.1農業機械設計中智能CAD技術應用問題

農業機械設計中對智能CAD技術的應用還存在著諸多問題有待解決，這些問題影響了機械設計的效率，有的應用人員僅僅是將智能CAD技術作為繪圖工具，沒有充分發揮其自身的價值。機械設計中對專業性計算機輔助設計軟件的應用還比較少，軟件的標準化以及正確的應用沒有實現[2]。對機械設計當中計算和需要的數據查找工作沒有加強，這就必然會影響機械設計的質量。再者，農業機械設計過程中，在智能CAD技術的網絡化以及數據集成技術的應用還需要進一步優化。當前集成制造系統主要是諸多集成形式達到計算機輔助設計以及加工等目標，機械設計企業間的溝通不強，在資源方面不能有效達到共享。沒有將智能CAD技術的網絡資源共享的目標得以實現，這就會影響技術的作用發揮。對智能CAD技術的應用缺少長遠的規劃。智能CAD技術的應用過程中，在工作規范化層面沒有加強重視。我國在機械設計的標準規范化層面和國際的創新改革步伐沒有及時跟上，在智能CAD技術的信息交流以及設計標準上還存在著諸多問題有待解決，對這一技術的應用時，沒有充分重視智能CAD技術的自身特性。這些問題的存在就必然會影響智能CAD技術的應用水平提高。

2.2農業機械設計中智能CAD技術具體應用

智能CAD技術在農業機械設計中多方面都能發揮積極作用，將智能CAD技術在農業機械模具當中進行應用就比較關鍵。農業機械設備生產中，機械模具是重要生產設施，也是機械設備零件生產的重要模具，所以模具的設計的精密性要能保證。采取傳統的設計方式，就比較容易出現人為失誤，造成設計上的差錯[3]。通過智能CAD技術的應用，對模具設計的精確性就可有效保證。不僅能進行二維圖形的設計，也能進行三維設計，從而保障了設計的精確，在外觀設計效果比較突出。農業機械設計中對底盤的設計，也需要對智能CAD技術進行應用。底盤設計師機械中的重要組成，對機械產品質量有著決定性作用。實際設計過程中，從總體上通過模塊化設計，注重模塊間的聯系以及數據的交換。智能CAD技術就能通過三維空間的布置，對零部件的位置加以明確化，從而構建整車坐標系和各部件的坐標。通過坐標點方法對總成裝配目標加以實現。設計之后就要實施檢查，對農業機械的動力性以及操縱穩定性等，都是比較重要的檢查內容。在智能CAD技術的應用下，就能提高底盤設計的質量。機械設計中車身的設計方面應用智能CAD技術，也有助于滿足實際設計要求。農業機械零部件設計后，需要對零部件實施組裝，通過和機械的功能要求相結合，對機械的外觀結構的美觀性以及實用性要能加以呈現。其中機械機身的設計有著嚴格要求，在智能CAD技術的支持下，在PDM集成技術基礎上就能將零部件進行組織起來，在合成設計的目標上就能得以實現[4]。應用中就涵蓋著用戶群體以及應用群體和系統環境處理等結合內容。智能CAD技術在數據處理能力上比較強，能滿足實際工作的需求。機械設計中對各零部件的設計工作中，由于工作量比較大，對智能CAD技術的需求也比較大。零部件的設計要通過模型參數的建立，以表格的方式進行數據存儲，智能CAD技術的應用就能完成這一目標。零部件的模型構建過程中，IBM以及DB2系統對零部件能參數化，對外部變量也有著促進作用[5]。在，智能化CAD的技術科學應用下，就能在零部件的設計質量上得以保證。

3結論

綜上所述，加強農業機械設計的科學性，就要應用新的技術，在智能CAD技術的應用已經愈來愈廣泛，這就能促進農業機械設計領域的大發展。通過從理論上對農業機械設計的研究分析，提出技術應用的問題以及具體的應用內容，希望同在這些理論的支持下，對實際機械設計可持續發展起到一定促進作用。

參考文獻

[1]王麗敏,計小輩.模具設計制造中CAD/CAE/CAM技術的應用研究[J].現代制造技術與裝備,2015(04).

[2]張海渠,張樹杰.模具設計中最優布置問題的計算機解析方法[J].金屬成形工藝,2014(02).

[3]楊洪旗.模具設計與CAD技術[J].計算機輔助設計與制造,2015(04).

[4]劉瑞玲,茍浩鋒,楊喜娟.一種數字級進模具設計與制造的集成智能框架的研究[J].硅谷,2014(02).

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【關鍵詞】制造技術；生產模式；柔性；信息；對策

隨著科學技術的飛速發展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造企業開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術和先進的制造模式的研究和實施策略之中。改革開放以來，我國制造科學技術有日新月異的變化和發展，確立了社會主義市場經濟體制，但與先進的國家相比仍有一定差距，為了迎接新的挑戰，必須認清制造技術的發展趨勢，縮短與先進國家的差距，使我國的產品上質量、上效率、上品種和上水平，以增強市場競爭力，因此，對制造技術及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現我國機械制造業跨入世界先進行列。

一、機械制造業的發展趨勢

先進的制造業是將物料、能源、設備、資金、技術、信息和人力等制造資源通過先進的制造技術、先進的管理技術和先進的制造過程轉變成人類需求產品的行業。行業追求的目標是：高質量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規格全的產品，因此， 21世紀的機械制造技術的發展趨勢體現在以下幾個方面：

（一）精密化

精密加工、特種加工、超精密加工技術、微型機械是現代化機械制造技術發展的方向之一。精密和超精密加工技術包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復合加工(如機械化學研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領域。超精密加工技術己向納米(l nm=10-3μm)技術發展。納米技術己在納米機械學、納米電子學和納米材料技術得到了應用。因此，它促進了機械科學、光學科學、測量科學和電子科學的發展。

（二）自動化

自動化技術自20世紀初出現以后，經歷了由剛性自動化向柔性自動化的發展過程，自動化技術的成功應用，不但提高了效率，保證了產品質量，還可以代替人去完成危險場合的工作。對于批量較大的生產自動化，可通過機床自動化改裝、應用自動機床、專用組合機床、自動生產線來完成。小批量生產自動化可通過NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等來完成。在未來的自動化技術實施過程中，將更加重視人在自動化系統中的作用。

（三）信息化

信息、物質和能量是制造系統的三要素。產品制造過程中的信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。制造過程的實質是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產品可看作是信息的物質表現，因此可以把信息看作是一種產業，包括在制造之中。為此一些企業開始利用網絡技術、計算機聯網、信息高速公路、衛星傳遞數據等實現異地生產。使生產分散網絡化，以適應高柔性生產的需要。

（四）柔性化

隨著科學技術的飛速發展和人民生活水平不斷提高，促使產品更新換代的速度不斷加快，這就要求現代企業必須具備一定的生產柔性來滿足市場多變的需要。所謂柔性，是指一個制造系統適應各種生產條件變化的能力，它與系統方案、人員和設備有關。系統方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務，完成數量和時間要求的適應能力。設備柔性是指機床能在短期內適應新零件的加工能力。

（五）集成化

集成是綜合自動化的一個重要特征。集成的作用是將原來獨立運行的多個單元系統集成一個能協調工作的和功能更強的新系統。集成不是簡單的連接，是經過統一規劃設計，分析原單元系統的作用和相互關系并進行優化重組而實現的。集成化的目的是實現制造企業的功能集成，功能集成要借助現代管理技術、計算機技術、自動化技術和信息技術實現技術集成，同時還要強調人的集成，由于系統中不可能沒有人，系統運行的效果與企業經營思想、運行機制、管理模式都與人有關，因此在技術上集成的同時，還應強調管理與人的集成。

（六）智能化

智能化是制造技術的發展趨勢之一。智能制造技術(IMT)是將人工智能融入制造過程的各個環節，在整個制造過程中貫徹智力活動，使系統柔性的方式集成起來，通過模擬人類專家的智能活動，取代或延伸制造系統中的部分腦力勞動，在制造過程中系統能自動監測其運行狀態，在受到外界干擾或內部激勵能自動調整其參數，以達到最佳狀態和具備自組織能力。

二、先進的制造模式

機械制造業發展趨勢表明，只有采用先進的制造技術并能實施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢。制造模式是指企業體制、經營、管理、生產組織和技術系統的形態和運作模式。

（一）精良生產(LP)與獨立制造島(AMI)

20世紀90年代美國麻省理工學院(MIT)提出精良生產(LP)概念。它的特征是：（1）重視客戶需求，以最快的速度和適宜的價格提供質量優良的適銷新產品去占領市場，并向客戶提供優質服務。（2）重視人的作用，強調一專多能，推行小組自治工作制，賦予每個工段有一定的獨立自主權，運行企業文化。（3）精簡一切生產中不創造價值的工作，減少管理層次，精簡組織結構，簡化產品開發過程和生產過程，減少非生產費用，強調一體化質量保證。（4）精益求精、持續不斷的改進生產、降低成本、零廢品、零庫存和產品品種多樣化。

獨立制造島是教授根據在引進先進技術的同時，必須改革生產組織的角度提出新的生產模式。獨立制造島的技術構思是：以GT為基礎，以NC機床為核心，強調信息流的自動化和以人為中心的生產模式，它的特征是：組織、人員和技術三者的有機集成，面向車間、權力下放、綜合治理，并以獲取經濟效益為主要目標。AMI是發展中國家走向工廠自動化的重要途徑，它的推廣對中國機械制造業轉向市場機制，參與國際競爭意義重大。

（二）敏捷制造與虛擬制造

美國通用汽車公司與里海大學于1988年提出了敏捷制造(AM)，AM是在不可預測的持續變化的競爭環境中取得繁榮成長，并具有能對客戶需求的產品和服務驅動市場做出迅速響應的生產模式。AM的特征是：（1）制造資源的集成性，企業間聯作集成。充分發揮各企業的長處，針對限定市場的目標要求共同合作完成任務。（2）具有需求響應的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企業對市場要求迅速轉產和能實現產品多品種變批量的快速制造。（3）充分發揮人的作用，不斷提高企業職工素質和教育水平，優化人機功能分配。

虛擬制造(VM)是國際上提出的新概念。VM與AM聯系密切。VM的特征是：當市場新的機遇出現時，組織幾個有關公司聯作，把不同的公司，不同地點的工廠或車間重新組織協調工作。在運行之前必須分析組合是否最優，能否協調運行，以及投產后的效益和風險進行評估，這種聯作公司稱虛擬公司。虛擬公司在一定的環境和條件下通過虛擬制造系統運行，包括物理基礎、法律保障、社會環境和信息技術。因此研究開發虛擬制造技術(VMT)和虛擬制造系統(VMS)意義重大，美國稱AM為21世紀制造業發展戰略。

（三）集成制造與智能制造

美國哈林頓博士在“計算機和集成制造”一書中提出計算機和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心內容是：制造企業從市場預測、產品設計、加工制造、經營管理直至售后服務是一個不可分割的整體，需要統籌考慮。整個制造過程的實質是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產的產品可看作是信息的物質表現。集成是CIM的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術集成和功能集成，計算機是集成的工具，計算機和輔助各單元技術是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關鍵。集成的目的在于制造企業組織結構和運行方式的合理化和最優化，以提高企業對市場變化的動態響應速度，并追求最高整體效益和長期效益。

智能制造(IM)是美國出版研究IM和IMS書籍中首先提出的。它的特征是：在制造工業的各個環節的高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發展。

三、存在差距和實施策略

改革開放以來，通過技術改造和引進國外先進制造技術，使我國的制造工業有了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距，表現在：技改投入相對不足，原有技術基礎和研究開發能力薄弱，制造業產品落后，技術水平低，信息含量少，更新換代慢，以及市場營銷、經營管理、人才素質相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發展先進制造技術、實施先進的制造模式已經到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。

（一）人才是關鍵。發展和推廣先進的制造技術、實施先進的制造模式人才是關鍵。我國是社會主義市場經濟體制，研究先進制造技術和先進的生產模式其根本目的是制造出有競爭力的產品去占領國內市場和國際市場，科技人員必須強化市場意識，因此人才的培養要注意市場導向。要有產業觀念、企業觀念、信息觀念、競爭觀念和效益觀念。科技人員要懂得市場營銷、經營管理和經濟法。要拓寬學科領域，更新教育內容與方法，培養一支了解和掌握機械工程科學的前沿技術人才，加速先進制造技術的推廣和實施，為市場經濟服務。

（二）加強政策與法規建設， 建立強有力的宏觀調控機制。在市場經濟環境下，國家仍應制訂科學的制造產業規劃和制造技術進步的總體規劃，以及相應的法規政策。避免重復建設、重復生產和重復引進的事情發生，要盡可能減少和避免市場盲目競爭造成的損失。

（三）發展適應我國國情的生產模式。對于一些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據我國現實存在的技術水平和能力向前發展，避免盲目的追求目前實施有一定困難的理想的先進科學制造技術。目前要積極發展適應我國國情的制造模式。

（四）建立與發展我國自主的 NC、MC、CAD、CAM、FMS、CAT、CIM、IMS等制造自動化單元技術，結合實際情況實現與現有成熟技術的有效結合。同時要有組織有計劃的引進先進制造技術進行消化和吸收。對于引進的并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、精良生產(LP)、智能制造( IM)等先進制造模式要根據它們的技術構思和特征開發創新成適合我國國情的生產模式，(如獨立制造島)以使企業適應市場經濟的需要。

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【關鍵詞】 機械制造 發展方向

隨著科學技術的飛速發展和市場競爭日益激烈，越來越多的制造企業開始將大量的人力、財力和物力投入到先進的制造技術和先進的制造模式的研究和實施策略之中。改革開放以來，我國機械制造業有日新月異的變化和發展，確立了社會主義市場經濟體制，但與發達國家相比仍有很大差距，為了迎接新的挑戰，必須認清制造技術的發展趨勢，縮短與發達國家的差距，使我國的產品在質量上、效率上、品種上得到全面提升，以增強市場競爭力，因此，對制造技術及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務，以實現我國機械制造業跨入世界先進行列。

1 機械制造業的發展趨勢

先進的制造業是將物料、能源、設備、資金、技術、信息和人力等制造資源通過先進的制造技術、先進的管理技術和先進的制造過程轉變成人類需求產品的行業。行業追求的目標是：高質量、高效率、高柔性、低成本、低勞動力、低消耗、品種多和規格全的產品，因此， 21世紀的機械制造技術的發展趨勢體現在以下幾個方面：

（1）精密化。機械制造新工藝趨向精密化現代化機械制造技術發展的方向之一是特種加工、精密加工、超精密加工技術、微型機械。納米技術己在納米機械學、納米電子學和納米材料技術得到了應用。 （2）自動化。自動化技術自20世紀初出現以后，經歷了由剛性自動化向柔性自動化的發展過程，自動化技術的成功應用，不但提高了效率，也保證了產品質量，還代替了人去完成危險場合的工作。對于批量較大的生產自動化，可通過機床自動化改裝、應用自動機床、專用組合機床、自動生產線來完成。在未來的自動化技術實施過程中，將更加重視人在自動化系統中的作用。（3）信息化。信息、物質與能量是制造系統的三要素。產品制造過程中的信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。制造過程的實質是對制造過程中各種信息資源的采集、輸入、加工和處理過程，最終形成的產品可看作是信息的物質表現.（4）集成化。計算機集成制造（CIMS）被認為是21世紀制造企業的主要生產方式。CIMS作為一個由若干個相互聯系的部分（分系統）組成，通常可劃分為5部分：①工程技術信息分系統包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程分析（CAE）、計算機輔助工藝過程設計（CAPP）、計算機輔助工裝設計（CATD）數控程序編制（NCP）等。②管理信息分系統（MIS）包括經營管理（BM）、生產管理（PM）、物料管理（MM）、人事管理（LM）、財務管理（FM）等。③制造自動化分系統（MAS）包括各種自動化設備和系統，如計算機數控（CNC）、加工中心（MC）、柔性制造單元（FMS）、工業機器人（Robot）、自動裝配（AA）等。④質量信息分系統包括計算機輔助檢測（CAI）、計算機輔助測試（CAT）、計算機輔助質量控制（CAQC）、三坐標測量機（CMM）等。（5）智能化。由于科學技術的迅猛發展，智能化是21世紀機械自動化技術發展的一個重要發展方向。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心里學、生理學和混飩動力學等新思想、新方法、模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得更高的控制目標。誠然，使機械自動化產品具有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。（6）人格化。未來的機械自動化更加注重產品與人的關系，機械自動化的人格化有兩層含義。一層是機械自動化產品的最終使用對象是人，如何賦予機械自動化的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化，另一層是模仿生物機理、研制各種機械自動化產品，實事上，許多機械自動化產品都是受動物的啟發研制出來的。

2 先進的制造模式

機械制造業發展趨勢表明，只有采用先進的制造技術并能實施在相匹配的制造模式中才能符合上述的趨勢。制造模式是指企業體制、經營、管理、生產組織和技術系統的形態和運作模式。

2.1 精良生產（LP）與獨立制造島（AMI）

20世紀90年代美國麻省理工學院（MIT）提出精良生產（LP）概念。它的特征是：（1）重視客戶需求，以最快的速度和適宜的價格提供質量優良的適銷新產品去占領市場，并向客戶提供優質服務。（2）重視人的作用，強調一專多能，推行小組自治工作制，賦予每個工段有一定的獨立自，運行企業文化。（3）精簡一切生產中不創造價值的工作，減少管理層次，精簡組織結構，簡化產品開發過程和生產過程，減少非生產費用，強調一體化質量保證。（4）精益求精、持續不斷的改進生產、降低成本、零廢品、零庫存和產品品種多樣化。

獨立制造島是教授根據在引進先進技術的同時，必須改革生產組織的角度提出新的生產模式。獨立制造島的技術構思是：以GT為基礎，以NC機床為核心，強調信息流的自動化和以人為中心的生產模式，它的特征是：組織、人員和技術三者的有機集成，面向車間、權力下放、綜合治理，并以獲取經濟效益為主要目標。AMI是發展中國家走向工廠自動化的重要途徑，它的推廣對中國機械制造業轉向市場機制，參與國際競爭意義重大。

2.2 集成制造與智能制造

美國哈林頓博士在“計算機和集成制造”一書中提出計算機和集成制造（CIM）的概念。集成制造的核心內容是：制造企業從市場預測、產品設計、加工制造、經營管理直至售后服務是一個不可分割的整體，需要統籌考慮。整個制造過程的實質是信息采集、傳遞和加工過程，最終生產的產品可看作是信息的物質表現。集成是CIM的核心，這種集成不僅是物的集成，更主要的是以信息集成為特征的技術集成和功能集成，計算機是集成的工具，計算機和輔助各單元技術是集成的基礎，信息交換是橋梁，信息共享是關鍵。集成的目的在于制造企業組織結構和運行方式的合理化和最優化，以提高企業對市場變化的動態響應速度，并追求最高整體效益和長期效益。

智能制造（IM）是美國出版研究IM和IMS書籍中首先提出的。它的特征是：在制造工業的各個環節的高度柔性與高度集成的方式，通過計算機和模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發展。

3 存在差距和實施策略

改革開放以來，我國制造科技術有日新月異的變化，通過技術改造和引進國外先進制造技術，使我國的制造工業有了長足的進步，與先進國家相比有很大差距，其表現：技改投入相對不足，原有技術基礎和研究開發能力薄弱，制造業產品落后，技術水平低，信息含量少，更新換代慢，以及市場營銷、經營管理、人才素質相對落后，缺乏國際競爭能力。面對這樣形勢，發展先進制造技術、實施先進的制造模式已經到了刻不容緩的地步。為了使我國的制造業站在世界先進行列，必須采取相適應的措施和策略。

（1）培養人才是關鍵。發展和推廣先進的制造技術、實施先進的制造模式人才是關鍵。我國是社會主義市場經濟體制，研究先進制造技術和先進的生產模式其根本目的是制造出有競爭力的產品去占領國內市場和國際市場，科技人員必須強化市場意識。科技人員要懂得市場營銷、經營管理和經濟法。要開發學科領域，及時更新教育內容和方法，培養一支了解和掌握機械工程科學的前沿技術人才，加速先進制造技術的推廣和實施，為市場經濟服務。 （2）加強政策與法規建設，建立強有力的宏觀調控機制。在市場經濟環境下，國家應該制訂科學的制造產業規劃和制造技術進步的總體規劃，以及相應的法規政策。（3）發展適應我國國情的生產模式。相對于某些先進的制造技術和先進的制造模式，要根據我國現實存在的技術水平和能力向前發展，避免盲目的追求目前實施有一定困難的理想的先進科學制造技術。目前要積極發展適應我國國情的制造模式。（4）實用機械自動化技術結合生產實際注重實用發展機械自動化技術。同時要有組織有計劃的引進先進制造技術進行消化和吸收。對引進的并行工程（CE）、敏捷制造（AM）、精良生產（LP）、智能制造（ IM）等先進制造模式要根據它們的技術構思和特征開發創新成適合我國國情的生產模式，以便企業適應市場經濟的需要。（5）提高制造業現代化管理水平。現代管理核心是信息管理、物質管理、質量管理、生產過程管理和市場信息管理、加強企業人才的培養同時與國際接軌，開展ISO9000系列管理體系認證，加快現代企業制度改革，為先進制造技術的發展奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]楊永良.先進制造技術與先進制造模式.商品與質量.

[2]侯如穎.談先進制造技術與先進制造模式.大眾科技.

篇5

機電一體化技術需要一個智能化的控制系統來運轉，為了更好的促進制造生產工藝的創新和發展，維持企業智能制造的穩步推進，開發人員設計并研發了應對各種情況的智能化控制系統，能夠對生產制造進行管理和控制，極大的提高了生產效率。下面就介紹幾種常用的控制系統。人工神經網絡系統是一種模仿動物的神經網絡的行為特征，將各種信息處理工作才去分布于網絡中，并行進行處理的控制系統，這種系統的復雜程度很高，方便利用和調整其內部存在的大量神經節點之間的相互連接的關系，以此來處理信息，而且能夠適應大多數生產制造過程中遇到的情況，可以自主記憶和學習。專家控制系統主要是指一個高智能的計算機程序系統，內部包含著大量的專業知識和積累下來的寶貴經驗，比如制造加工的工藝和相關技術，就可以存儲在該系統之中，系統在處理生產制造某個故障和問題時，就可以將以往的知識和經驗方法拿出來，迅速有效的解決問題，而且可以解決很多的高難度問題，高效迅速，節省了大量的檢修時間和工作量。

2機電一體化技術在企業智能制造中的發展與應用

2．1傳感技術的應用。傳感技術在智能制造過程中發揮著傳遞與接收信息信號的重要作用，在電子設備與機械設備之間需要做出指令和信息的傳遞時，傳感器就可以憑借其極高的敏銳度和高效的傳遞信息的能力，在指揮生產制造中起到重要的連接作用，目前，很多制造企業為了加強這種聯系，強化信息傳遞的能力和水平，使生產效率進一步加快，使用了更加具備系統化和規范化的傳感網絡，也就是專門用于傳遞接收信息的處理系統，加快了信息傳遞的速度，并且縮短了反應時間，能夠在很短的時間內完成對信息的識別和判斷，經過解析后再發出有效信息，以其先進的技術和極高的效率極大地促進了智能制造的快速發展和應用。2．2數控生產中的應用。數控機床在生產制造中屬于最關鍵的設備之一，而數字化和智能化機床的進一步研發和應用，也促進了相應的機電一體化相關技術的發展，可以說數控生產也是智能制造發展過程中的重要部分，將電子智能化產品與生產機械完美的融合在一起，這本身就是一種機電技術相結合的創舉，我國的數控機床的最尖端產品已經處于世界領先地位，這就是將機電結合，生產制造智能化的重要體現，隨著數控機床所利用的機電技術愈來愈多，功能更加多樣實用，“中國智造”并將獲得更快的發展和更大的進步。2．3自動生產線與自動機械的應用。由于智能制造的發展理念更加深入人心，企業的制造生產過程為了應對快速發展帶來的挑戰和機遇，自動化的生產流水線被大量裝備到企業的廠房中，通過智能機械設備代替大量人工，在各個生產環節中減少誤差，有助于提高產品的精密度，從而提高制造能力和工藝水平，打造智能化生產線。2．4工業智能機器人。工業智能機器人是機電一體化技術在智能制造中最先進的應用，并結合多種先進技術，是人工智能技術、仿生學還有計算機系統等眾多學科相互作用的新型成果。機器人是當期科學技術的研究重點，我國在其研究上已經取得了一定的成績，并且在生產行業中已經得到應用。工業智能機器人的出現，在提高產品質量中發揮重要作用。工業智能機器人在應用的過程中具有明顯的優點:一是能夠有效甄別信息資料;二是可快速地完成較為復雜的工作流程;三是生產的精準度高，可應用于軍事生產制造中，受到社會各界的認可。

3機電一體化在企業的智能制造中的發展前景

智能化技術的發展從未有過像最近十年的發展速度，智能機器人的應用范圍愈加寬廣，中國資本一方面大力發展本國的智能技術的創新和應用，另一方面通過國家合作與資本收購其他先進智能制造產業來加快促進智能化建設，可謂雙管齊下，發展速度極快。制造業的生產制造過程是核心，也是基礎，而要將智能技術完美的融合進制造工藝之中，還必須有配套的技術和措施加以促進，這就是機電一體化技術，將擁有智能化的電子設備與企業的機械生產設備結合應用，就做到了制造業與智能制造的融合，機電一體化技術作為兩者之間的重要聯系紐帶，也是目前國家制造業轉型升級中的關鍵科學技術，其發展和技術上的突破，能夠帶動整個制造業的加速轉型，為實現成為制造業強國的宏偉目標提供充足的動力源泉，無論是智能化的系統還是科學技術，為了增強制造加工的智能化水平，就必須借助發展機電一體化技術來促成，將每個生產設備和環節統一納入到智能化管理和控制之中，制造企業的管理與生產將獲得質的飛躍。

4結語

總而言之，機電一體化技術作為實現智能制造方式所不可獲取的一種關鍵技術，將其與智能制造技術進行結合應用具有重要意義，必須引起我們高度的重視。此外，智能制造技術和機電一體化技術的結合還會推動二者各自擁有各大的發展空間，這對機械行業的未來發展也將產生巨大的積極作用。

作者:王哲

參考文獻:

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關鍵詞：機電一體化；智能控制；應用；研究

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

(一)、關于機電一體化的概述

1、機電一體化的含義

所謂機電一體化，又稱機械電子學，是指將電工電子技術、信息技術、接口技術、機械技術、微電子技術、傳感器技術、信號變換技術等多只技術進行有機地結合，并綜合應用到實際生產生活中去的一項綜合性的技術。

機電一體化的基本內容與組成要素及原則機電一體化的基本內容包括以下幾項內容：一是計算機與信息技術；二是機械技術；三是自動控制技術；四是系統技術；五是傳感檢測技術。機電一體化的組成要素包括：一是結構組成要素；二是動力組成要素；三是運動組成要素；四是感知組成要素；五是職能組成要素。機電一體化的四大原則包括：一是運動傳遞；二是能量轉換；三是結構耦合；四是信息控制。

（二）、關于智能控制

1、智能控制的含義

“智能控制”指的是在無人干預的情況下能自主地驅動智能機器實現控制目標的自動控制技術。控制理論發展至今已有100多年的歷史，經歷了“經典控制理論”和“現代控制理論”的發展階段，現在已進入“大系統理論”和“智能控制理論”階段。“機電一體化”是微電子技術向機械工業滲透過程中逐漸形成的一個新概念，是精密機械技術、微電子技術和信息技術等各相關技術有機結合的一種新形勢。它是機械技術、微電子技術及信息技術相互交叉、融合的產物。

2、智能控制系統的特點

智能控制常具有以下一種或幾種基本特點：

（1）分層遞階的組織結構：智能控制系統的組織結構體現了“智能遞增，精度遞減”的原理。其協調層次越高，所體現的智能也越高。

（2）多模態控制：智能控制系統常采用具有開、閉環控制結合，定性決策與定量控制結合，數學模型和非數學廣義模型結合的多態控制。

（3）自學習能力：一個系統如果能對一個過程或其環境的未知特征所固有的信息進行學習，并將得到的經驗用于進一步的估計、分類、決策或控制，從而使系統的性能得到改善，那么就稱該系統為學習控制系統。學習控制系統是智能控制系統的一種，智能控制系統的學習功能可能有低有高，低層次的學習功能主要包括對控制對象參數的學習，高層次的學習功能則包括知識的更新和遺忘。

（4）自適應能力：智能控制系統中的智能行為實質上是一種從輸入到輸出之間的映射關系，它可看成是不依賴模型的自適應估計。因此它具有很好的適應性能。當系統的輸入不是已經學習過的例子時，由于系統具有插補功能，從而可給出合適的輸出，甚至當系統中

3、智能控制系統類別形式

智能控制系統具有一定的智能行為，它是用來解決工程上難以用數學方法精確描述的、復雜的、隨機的、模糊的、柔性的控制問題。這些問題的特點是非線性的，用普通的控制方法難以實現。當前采取的智能控制系統如下所述：

（1）分級控制系統

分級控制系統又稱為分級階梯控制系統，是由美國普渡大學提出的控制理論。它的理論是在自適應控制和自組織控制的基礎上提出的理論。它主要由三個控制級組成，由高到低分為組織級、協調級、執行級。具體情況如下：

a．組織級：通過人機接口和用戶進行交互，執行最高決策的控制功能，監視并指導協調級和執行級的行為。

b．協調級：該級分為控制管理分層和控制監督分層。

c．執行級：執行確定的動作，完成組織級分配的任務。

（2）學習控制系統

學習控制系統是通過對內部結構進行判別、認知、調整后，利用對信號循環輸入和數據處理來保證良好的運行效果。它是一個能在其運行過程中逐步獲得受控過程及環境的非預知信息，積累控制經驗，并在一定的評價標準下進行估值、分類、決策和不斷改善的自動控制系統。

（3）專家控制系統

專家控制系統是將人的經驗、知識、技能融合進計算機的一種形式。在這個系統中，計算機數據庫含有摸個領域專家水平的知識與經驗，并且具有可以利用這些知識與經驗解決該領域的高水平難題的特點，

（4）神經網絡系統

神經網絡是指由大量與生物神經系統的神經細胞相類似的人工神經元互聯而組成的網絡，或由大量象生物神經元的處理單元并聯互聯而成。智能網絡結構形式主要運用了神經細胞、人工神經元模式。智能控制與模仿真人是神經網絡的主要功能

（三）、智能控制發展的趨勢

智能控制系統具有極強的學習功能、組織功能及適應，其在機電一體化方面的廣泛應用是當前智能控制的一大發展趨勢。模糊系統、遺傳算法、專家系統及神經網絡是應用在機電一體化系統中的最常見的四種技術，它們之間存在著相互依存、相輔相成的關系。

（四）、智能控制在機電一體化系統中的應用

1、智能控制在機械制造過程中的應用

機械制造是機電一體化系統中的重要組成部分，當前最先進的機械制造技術就是將智能控制技術與計算機輔助技術有機結合，向智能機械制造技術的方向發展。其最終目標是利用先進的計算機技術取代一部分腦力勞動，從而模擬人類制造機械的活動。同時，智能控制技術利用神經網絡及模糊系統計算的方法對機械制造的現狀進行動態地模擬，通過傳感器融合技術將采集的信息進行預處理，從而修改控制模式中的參數數。在此過程中利用神經網絡技術中的并行處理與學習功能將一些殘缺不全的信息進行有效處理，利用模糊系統所特有的模糊關系與模糊集合等特征，可以將一些模糊的信息集合到閉環控制中的外環決策機構來選取相應的控制動作。智能控制在機械制造中的應用領域包括：機械故障智能診斷、機械制造系統的智能監控與檢測、智能傳感器及智能學習等。

2、智能控制在數控領域中的應用

隨著科學技術的發展，我國的機電一體化技術的發展對數控技術提出了更高的要求，不僅需要完成很多的智能功能，還需要擴展、模擬、延伸等新的智能功能，從而使得數控技術可以實現智能編程、智能監控、建立智能數據庫等目標，運用智能控制技術可以實現這些目標。比如說，利用專家系統可以數控領域中難以確定算法與結構不明確的一些問題進行綜合處理，再運用推理規則將數控現場的一些數控故障信息進行推理，從而獲得維修數控機械的一些指導性建議；利用模糊系統技術可以將數控機械的加工過程進行優化，對一些模糊的參數進行調節，從而更加清晰地發現數控機械出現的故障，并找出相應的解決措施。

3、智能控制在機器人領域中的應用

機器人所具有非線性、強耦合、時變性的特征主要體現在動力系統中，在控制參數的系統中機器人具有多任務及多邊變性的特征，這些特征適合智能控制技術的應用。當前智能控制技術在機器人領域中的應用主要表現在以下幾個方面：一是機器人手臂姿態及動作的智能控制；二是機器人在多傳感器信息融合與視覺處理方面的智能控制；三是機器人在行走路徑與行走軌跡跟蹤方面的智能控制；四是通過模糊系統及專家控制系統對機器人的運動環境進行定位、監測、建模及規劃控制等方面的探究。

4、智能控制在建筑工程中的應用

智能控制在建筑工程中的應用主要表現在以下幾個方面：一是智能控制在建筑物照明系統中的應用，它主要通過通信與計算機控制的聯網，對每一個時段的照明系統進行控制，主要表現在對照明時間、照明系統的節能、照明邏輯方面的智能控制；二是對建筑物內的空調進行智能控制，通過比例積分調節器閉環的方式對空調在夏季與冬季使用時的模式進行設置，可以智能地調節空調的風閥，在確保建筑內空氣質量的同時，減少能量的浪費。

篇7

關鍵詞：機械制造；自動化技術；發展現狀；應用趨勢

機械制造業是我國的支柱性產業，在進過幾十年的發展實踐中也取得了一定成就。機械自動化技術作為機械制造工業發展的趨勢和方向，其核心技術是實現機械加工工藝自動化、機械制造模式智能化。作為一項復雜的生產過程，機械制造企業在提升制造效率上，必然需要從時間、成本和技術創新上來強化競爭力。自動化技術作為機械制造創新的核心，迫切需要從自動化機械設備的應用中，利用人工智能操作來改變傳統機械制造方式，推進了機械制造業的快速發展。

1機械制造技術特點

機械制造技術作為綜合性工程學科之一，主要從產生生產質量及效率上來提升制造水平。其特點表現在三個方面：一是系統化，從現代機械制造實踐中來看，隨著計算機技術、新材料、新工藝的廣泛應用，各類技術在融合過程中提升了自動化水平，而系統化成為機械制造的主要特點，也是貫穿整個現代機械制造生產實踐的基本特征；二是綜合化，從機械制造企業開展技術創新來看，提升制造生產率是增強企業綜合效益的有效途徑，無論是在加工技術、還是市場調研及售后服務上，圍繞機械產品的綜合化發展方向，體現機械制造的綜合開發模式是創造更高經濟效益的基礎；三是一體化，所謂一體化，從機械制造企業生產率的提升上，迫切需要從產品成本、產品質量和加工制造時間三方面進行綜合，突顯成本、質量、時間一體化發展理念，也只有從三者的科學融合中來增強企業在市場競爭中的優勢。

2自動化技術的發展現狀

自動化技術是基于信息控制技術的發展而應用于機械制造中，特別是人工智能操作技術，縮短了生產時間、降低了人力成本，其發展現狀表現在四個方面。一是信息自動化，通過計算機技術，依托軟件工程師來構建一體化機械制造自動化平臺，能夠從圖形設計、輔助制造等方面實現有效連接，以提升機械制造水平和產品質量。同時，信息化技術具有控制功能，借助于數控技術來完成機械生產流程的加工、控制，保障生產工藝現代化；另外，在信息自動化還表現在生產制造管理上，通過構建信息加工數據庫，來完成對機械加工設備的有效管理，增強機械制造的自動化水平。二是生產自動化，機械制造自動化通常從原材料的選擇、加工及生產設備的自動化中，代替人工方式來完成制造加工任務，在這個過程中，最大化的降低人工強度，最大化的提升生產質量和效率，特別是在生產自動化精度控制上，能夠從生產缺陷及漏洞的防范上，提升加工精度，實現對機械制造業的規模化發展。三是機械設備自動化，機械加工中對各類機械設備的使用是完成制造的必要條件，而自動化設備通過對現場環境的調試，以滿足機械加工自動化目標。如通過參數優化來調整加工流程，根據現場自動檢測來完成設備維護；利用自動化軟硬件控制單元來保障機械設備的正常穩定運行。四是物流自動化，物流自動化主要從生產設備自動化、運輸設備自動化及自動化現場管理軟件設計上，針對機械制造任務和工作流程，來實現機械加工、生產、物流等方面的銜接與配合，降低生產成本。

3自動化技術在機械制造中的應用

3.1自動化技術提升了機械制造的智能化水平

從機械制造智能化應用來看，人工智能、自動化技術及系統工程技術的融合，代表著機械制造智能化的發展趨向，而人工智能、電子智能的協同應用，增強了機械制造自動化水平。如各類機械制造智能程序的開發，都是基于機械制造現場生產實際，從系統分析、設計、流程優化和判斷中增強智能化。智能化在機械制造中的滲透，圍繞機械制造和人工智能的協同發展，改變了傳統機械制造生產流程，也從更多的現場模擬中取代了傳統機械制造過程。如通過對機械加工中各項技術標準的模擬，從現場測試及自動化監測中來優化機械加工方案，實現制造過程自動化。另外，通過智能化技術的應用，結合不同機械制造行業實踐，開發出各類突發事件的加工優化程序，如通過對現場加工設備各項參數設置，來調整不同加工現場的工作狀態，以適應機械制造工業環境。

3.2自動化技術實現了機械制造過程的虛擬化

以計算機技術、軟件技術、信息技術、控制技術、多媒體技術為特征的現代自動化技術，能夠實現系統建模和軟件仿真環境，并從多種技術綜合中來虛擬化機械制造過程。所謂機械制造虛擬化技術，就是對多種仿真技術和真實制造環境的模擬，并通過模擬仿真過程來實現機械加工過程的全程跟蹤，及時發現和解決機械加工中出現的問題，并從虛擬化技術中來降低開發成本，縮短機械制造開發周期，增強機械制造企業的核心競爭力。

3.3自動化技術推進了機械制造集成化發展

以微電子、電子計算機技術為特征的自動化技術，在機械制造行業中的應用和發展，又促進了機械制造領域技術的創新。如數控加工技術、電子計算機輔助制造技術的出現，一方面促進了機械制造領域的技術分工與協作，另一方面也從不同機械制造系統開發中實現了集成化管理。每一項技術的創新都帶來了機械制造管理模式的轉變，在系統理論指導下，圍繞信息技術來完成和優化機械制造自動化管理，特別是從制造過程重組和集約化管理中來實現制造過程精益管理。現代信息技術下的數據庫技術，實現了機械制造集成化管理目標，特別是企業根據各生產要素及企業資源管理實際，引入柔性化機械制造生產管理模式，來降低機械制造成本，增強機械制造管理效率，實現企業戰略發展目標。

3.4自動化技術促進了機械制造過程柔性化管理

隨著現代控制理論和系統化管理理念在機械制造行業中的應用，越來越多機械制造企業需要從自身機械加工水平上，增強對客戶需求的應變力，而柔性化自動化技術，旨在通過對客戶需求的反饋分析，從技術革新上增強企業對外部市場的適應力，尤其是在機械制造加工中，利用柔性化自動化技術，來優化生產設備配置效率，改善機械加工協同關系，適時采用新技術來滿足市場變化需要。機械制造柔性自動化技術，在人機智能化交互中，根據柔性生產需求來創建完善的信息管理體系，最大化的發揮企業現有資源。在柔性自動化機械制造過程中，普通機械加工設備與智能化設備共同協作，根據機械加工需求在某個環節設置人為控制，更好促進機械制造企業適應不同市場需求變化；同時，在柔性自動化技術中，借助于柔性加工技術、柔性制造技術、柔性管理理念來實現機械加工、機械生產、機械設備間的協同銜接，密切各資源條件，最大化的提升機械制造自動化水平。

4結語

當前，我國制造業迎來了新的經濟轉軌期，機械加工企業在拓寬市場空間，提升企業綜合競爭力，更需要從自動化技術的應用中，提升企業制造集成度和智能化水平，增強企業對市場需求的適應力。同時，機械制造自動化作為未來行業發展的總體趨勢，必然需要從引進技術人才，優化自動化流程等方面，保障機械制造設備的高可靠性和智能化水平，從產品質量、加工工藝、環境治理上來推進機械工業的可持續發展。

作者:朱澤琿 單位:湖南瀟湘技師學院

參考文獻：

[1]周修鵬.自動化技術在機械制造中的應用分析[J].裝備制造，2014(S2).

[2]付興娥.機械制造自動化技術特點與發展趨勢[J].山東工業技術，2015(23).

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關鍵詞：機械制造；系統監控；診斷技術；研究

在機械制造系統中，其監控和診斷技術的應用，對于確保整個生產活動的穩定性、可靠性、高效性來說，起到了至關重要的作用，而這方面的作用也對于整個經濟體系的發展有著一定的影響。下文主要針對現代機械制造系統監控和診斷技術的研究以及發展進行了全面詳細的探討。

1 現代機械制造系統監視與診斷的目的

在傳統及機械制造中，是以人為主體，由人來操作機床，完成工件的制造和加工。機械制造過程中的工作狀態，人們可以很容易進行判斷，當有故障時也很容易排除，對生產過程的自動監控和診斷的要求不是很高，但在現代機械制造過程中，隨著柔性制造系統和集成制造系統的發展，整個機械制造過程是在計算機控制下自動進行的，沒有或很少需要人對過程進行干預，因此，制造過程中的過程監控與故障診斷是系統正常運行的技術保證。

在現代機械制造系統中，車間、各類零件的制造系統、制造單元、機床設備、運輸設備等各有自身的計算機控制系統，它是一個多級計算機控制網絡，監控與診斷系統是網絡的組成部分。在網絡各層次中，由于各子系統的職能不同，監控診斷的內容就有差別。如圖3所示，它是一個現代制造車間（工廠）的監控診斷系統，分為三級：第一級為設備監控診斷級，第二級為系統監控診斷級，第三級為車間（工廠）監控診斷級。

2 發展趨勢

在我國當前計算機信息技術以及電子技術不斷發展的過程中，現代機械制造技術將會在這一過程中面臨更大的挑戰和發展，尤其是其中所存在的監控和診斷技術，未來在對機械制造系統的監控、診斷技術進行研究和發展的過程中，其發展的趨勢主要集中在以下幾個方面：

2.1機械加工系統中的幾何量及物理量

基本工況狀態以及規律的識別研究，無論是對于傳統形式的生產方式還是對于自動化的生產環境來說，實質上其基礎級設備中所呈現出的物理量、幾何量檢測度，才是其中所存在的最為關鍵的問題，這方面的問題涉及到了信息來源問題，也就是說，脫離了基礎信息源頭，那么整個后續系統便極有可能會失去運行的依據。雖然說以往的研究工作量較大，但是在這大量的工作中，所存在的理論研究過多，再加上是在實驗室試驗，雖然說能夠對于加工過程中的具體構成加以認識，但是要熟悉工況，就必須要機床的實際運行數據。所以，將實際需求相結合來看，加工系統之中所涉及到了的幾何量、物理量快速檢測和識別的方式，就是未來機械制造系統中監控和診斷技術的主要發展那趨勢，同時也是研究的重點。

2.2多功能、柔性監控診斷系統研究與發展

雖然說我國目前對于機械制造過程中所涉及到的診斷技術已經進行了較為廣泛的研究，但這其中依然存在著一個問題，那就是普遍的傳感器落后現象、信息利用率低、監視應用范圍單一、數據處理不及時、機床計算機控制接口兼容差等方面的問題。而在如今生產要求不斷提升的情況下，尤其是在柔性制造系統以及集成制造系統的相關生產環境中，監控診斷系統務必要保證自身能夠具備以下幾個方面的要求：

（1）要擁有能夠對于大量模擬信號以及數字信號進行處理的兼容接口，或者說智能接口，同時還必須要針對制造過程中所呈現出相當一部分狀態物理量采取控和檢測措施；

（2）要擁有對現代化制造信息進行處理的硬件、軟件，并且能夠針對相應的狀態量特征采取良好的分析措施，從而對于相關狀態呈現出的發展趨勢進行預報。能夠對于各個方面的設備變化實時的進行監控，特別是針對繼續制造加工過程中所涉及到的質量性能參數，要掌握其中的變化狀況和變化原因，進而客觀的評價出所產生的影響程度。這對于有針對性的采取控制措施以及避免避免故障的出現來說，起到了至關重要的作用。

（3）要擁有對于多種不同性質的復雜狀況判斷能力，掌握其狀態的變化趨勢，并且依據其是變化的情況，自動的生產較為客觀的判別函數；

（4）具有各種功能的機床和計算機網絡接口及聯機工作能力，實現各設備及生產系統之間交互、通信，實現系統與外部通信，極大的利用信息資源。在現代制造系統中由單一目標向多功能、柔性方向發展，是監視診斷技術發展的目標。

2.3新的分析和診斷方法應用于現代機械制造系統的監視與診斷系統

由于現代機械制造系統具有控制規模大、自動化程度高和柔性化的特點，由于其控制規模大，系統復雜，除了通過目前已采用的監控和故障診斷技術對機械制造系統進行監測和診斷之外，許多新理論和新技術正在該領域得到推廣和應用。

（1）分布式人工智能專家系統

（2）現代機械制造系統由于其結構的復雜性，其加工設備往往由若干相互聯系又相對獨立的子系統組成，子系統又有若干模塊組成。從控制的角度看，那就是眾多類型的設備或子系統之間，往往實行一種所謂的主――從遞階分級控制，且具有一定的分散度。依靠一個單一的人工智能專家系統并不可能很好地解決系統的監控和診斷問題。這就要求監控和診斷系統不僅能實現各種信息的集成，而且能有效地利用資源，優化控制各子系統的異步操作，均衡各子系統的目標，實現一種所謂分布式人工智能專家系統。根據分布式的特點，從而使整個系統既可協同工作，又可單獨工作，從而具有很好的靈活性。

（2）智能多媒體技術應用于故障監控和診斷中智能

多媒體故障監控和診斷是指將人工智能、多媒體應用于故障監控和診斷的理論、方法和技術，是人工智能技術、多媒體技術與故障監控和診斷技術的有機結合[5-6]。智能多媒體故障監控與診斷理論和技術是故障監控和診斷理論和技術的發展，它提供了多媒體人機界面，采用多媒體監控和診斷信息及處理技術，具有多媒體診斷數據庫、多媒體診斷知識庫和多媒體診斷推理機，使監控和診斷技術為我們提供更全面的信息和數據，對現代機械制造系統進行的監控和故障診斷更為有效。

3 結束語

綜上所述，在我國當前機械制造系統復雜程度不斷提升的情況下，其系統本身的發展對于監控技術以及故障診斷技術所呈現出的要求也越發嚴苛。同時，在當前科學技術不斷發展的情況下，監控技術與診斷技術本身也將會逐漸隨著相關學科的持續發展，以及部分基礎理論體系的形成，而使得監控和診斷技術所能夠使用的范圍不斷提升，這對于機械制造系統的發展來說，起到了至關重要的作用。

參考文獻

[1]顧新建，陳芨熙.機械制造系統工程學的體系結構[J].浙江大學學報（工學版）.2012（04）

篇9

關鍵詞：機械設計制造；機械自動化；機械制造

1引言

機械設計制造自動化，簡單來講就是在機械設計制造過程中，加入自動化技術，來提高整個機械加工生產的效率以及質量，進而推動整個行業的良性發展。所以，想要在機械設計制造領域充分發揮自動化技術的應有作用，相關企業要結合機械設計制造及其自動化應用現狀，加強對這方面的理論研究以及實踐摸索，從而實現我國機械設計制造的自動化。

2主要特征

與傳統的機械設計技術相比較，機械設計及其自動化在技術方面就有本質的不同，它主要是以自動化與智能化的原理進行作業，這種區別也是機械設計及其自動化不同于傳統的機械設計技術的核心特征。機械設計的自動化主要是依靠多種科學技術的相互合作而實現，這種技術形式，不僅有利于不同學科之間的相互交流，還為他們之間的交流提供了新的平臺與發展方式，同時，更使得機械制造在多個方面都發生了質的改變，例如，操作規范方面、結構變化方面、產品功能方面等。因此，積極推動我國機械化制造和自動化技術的良好發展，對促進我國現代化生產的長遠發展有非常重要的意義，也是建設特色社會主義的必然趨勢。

3機械設計制造及其自動化應用

3.1生產過程中的自動化應用

將自動化技術靈活的運用于機械設計制造中，可以在提升產品生產的連續性作業基礎上，強化整個機械制造的智能化水平。與此同時，利用自動化技術替代人工生產，可以在機械設計制造中有效減少因人為因素帶來的不確定影響，并為生產企業節約一部分人工成本，保證生產效率。另外，機械生產過程實現自動化之后，還能使產品損耗明顯降低，維護企業的根本利益，提高企業的市場競爭力。

3.2柔性自動化技術地應用

柔性自動化技術主要指通過將計算機控制系統與機械制造生產線相結合，隨后借助于將相關數據輸入至生產線上各種設備中去，進而使得生產實現高度的自動化。而結合實踐來看，一旦企業在自身機械制造生產中將柔性自動化技術應用，那么，只需將相應生產自動化控制數據輸入到計算機系統中，設備據此實現機械制造生產全過程自動化操作。對企業來說，柔性自動化技術地應用不但有助于實現機械制造精準性生產，并且還可以有效地降低其人力資源地投入，進而為提高企業經濟效益打下堅實的基礎。不過，柔性自動化技術仍舊是存在著一定的弊端，即該技術地應用需要將相關數據輸入，因而這就對操作人員工作提出了較高的要求，因為一旦其錯誤地輸入信息，那么不僅會極易導致生產事故出現，同時更會給企業帶來巨大的經濟損失。

3.3自動檢測技術地應用

一般來說，基于傳統儀器和傳感器的自動檢測技術的發展，在機械制造業中，自動檢測技術的應用可以減少生產過程中的人工參與，還能進一步提升產品合格率。此外，自動檢測系統主要采用微型計算機等信息處理系統，進而確保檢測工作的可靠性。

3.4智能自動化技術地運用

機械設計制造及其自動化地應用上除了上述兩項技術外，智能自動化技術是其最重要地應用。智能自動化技術不但充分地柔性與集成自動化兩種技術優點融合在一起，同時更使得該技術能夠將生產數據自動采集、輸入以及分析基于一身，從而達到機械制造生產智能化效果。智能自動化技術的應用其優點在于能夠把以往需要通過人力方式所開展的信息數據采集、輸入等工作實現計算機全智能化，如此一來不僅大大提升了生產效率及精準度，同時更使得機械制造生產借助于智能自動化技術實現對生產線自動監測與故障處理，進而極大程度地提升企業生產的可靠性以及安全性。

4未來機械設計制造及其自動化應用的發展方向

4.1更加趨向集成化

從總體上看，我國很多企業在生產制造機械設備時，總是有意無意的將機械設計、制造、生產以及管理等相互分離開來，這樣就很難對機械設計制造的全過程有一個嚴格把控。對此，在未來發展進程中，相關企業依然要通過不斷的技術創新，來提升自動化技術在機械設計制造中的融合程度，促進機械設計、制造、生產以及管理的高度融合，以迎合我國工業未來發展需求。

4.2微型化發展

機械設計制造及其自動化發展中除了上述5方面趨勢外，微型化是其另外一個重要方向。得益于科學技術迅猛發展，各行各業生產建設自20世紀80年代后期便逐漸步入微型發展之路，這其中最為明顯的變化，在于各行各業使用到或生產自動化產品大小不斷變小，并且在節能、靈敏等方面也有了很大程度地提升。而針對機械設計制造及其自動化中微型化發展優點，在于不僅能夠較為有效地降低設備與技術投入成本，同時在各種資源節約中也發揮了積極的作用，因而這就使得機械設計制造及其自動化微型化得了很大地發展，并且在當前也獲取了不錯的成果。目前機械設計制造及其自動化微型化發展中微機械技術是最主要的一個研究方向。

4.3朝著綠色化方向發展，注重產品設計虛擬化及數字化技術運用

結合低碳環保要求，需要機械制造行業未來發展中加強生態環境保護，注重各種資源的高效利用，朝著綠色化方向發展，滿足可持續發展戰略要求。同時，為了提高機械產品設計效率，優化產品設計方式，需要注重產品設計虛擬化及數字化技術運用：使縮短機械產品設計時間的同時提高設計精度，并加強產品設計中各種數據處理，優化生產流程，增強機械產品長期使用中的性能可靠性。

5結束語

總之，實現機械設計制造的自動化，不僅有助于提升企業的核心競爭力，同時在環境保護、節能降耗等方面均起著重要作用。因此，相關企業重視注重機械設計制造及其自動化應用的多元化、集成化以及節能化發展趨勢，加強自動化技術在機械設計制造領域中的合理應用，從而為國家經濟建設打下堅實基礎。

作者：方立新

參考文獻： 

[1] 劉榮光.機械設計制造及其自動化特點和優勢及發展趨勢探析[J].信息化建設，2016（6）. 

篇10

關鍵詞：機電一體化技術 微細加工技術 智能化 應用領域

知識經濟時代最突出的特點在于知識和信息的傳播不同于以往的制造和技術的傳播，在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。

一、我國機電一體化的現狀

全球范圍內機電一體化的發展通常可以分為三個階段。第一階段為20世紀60年代以前，因為當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展；第二階段為20世紀70~80年代。第三階段為20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化呈現深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。

我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863計劃”。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

二、機電一體化的核心技術

機電一體化包括：軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須掌握機械本體技術；傳感技術；信息處理技術；驅動技術；接口技術；軟件技術。

三、機電一體化技術的主要應用領域

（一）數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：

1、總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。

2、開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3、WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4、大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC系統的控制功能。

5、能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

6、系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

7、以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

（二）計算機集成制造系統（CIMS）

CIMS的實現不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”，實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

（三）柔性制造系統（FMS）

柔性制造系統是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

（四）工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人，它們只能根據示教進行重復運動，對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性；第2代機器人帶有各種先進的傳感元件，能獲取作業環境和操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，做出一定的判斷，對動作進行反饋控制，表現出低級智能，已開始走向實用化；第3代機器人即智能機器人，具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策，在作業環境中獨立行動，與第5代計算機關系密切。

四、我國機電一體化的發展前景

4.1網絡一體化

知識經濟時代的突出特征是計算機技術和網絡技術的迅猛發展。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。

4.2模塊標準化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。因為機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜又是非常重要的事。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。

4.3人工智能化

21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向就是智能化。人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

五、結語：

機電一體化是眾多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，而且是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業的強大之路。

參考文獻：

1、李運華：機電控制[M].北京航空航天大學出版社，2003.

2、芮延年：機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社，2004.

3、柴天佑：智能控制綜述[J].基礎自動化，2006（6）.