智能化制造技术范文

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1 机械智能化制造技术的实现

随着经济的快速发展，计算机技术也不断创新，以往传统的制造方式被现代化智能制造技术所替代，各个国家均对制造技术产业投入巨大资金来实现新的技术创新，目前提出了多种新型智能化技术。在现代的制造行业中，数控技术作为核心技术，它将信息处理、微电子、计算机、数控检测等高科技技术融为一体，大大提高了生产效率，且具备了一定的精确度。这些革新对制造行业中自动化和智能化的实现提供了有利的条件。

现阶段的数控技术已经发生了翻天覆地的变化，原有的专用型封闭式开环控制系统已经逐步被淘汰，慢慢被通用型开放式的实时动态全闭环控制系统所取代。数控技术还使超薄外观得以实现，并将多媒体、神经网络、计算机等多种科技相结合，在智能化基础上实现了高速度、高精确度、高效率的加工模式，且在制造过程中可以对已完成的加工进行自动修正和自动检测，对未达成的参数进行调整，实现了在线检测和在线故障排除。且随着网络的不断发展，数控技术与CAD融为一体，进行机床间联网，实现了集中式智能化机床管理。

2 机械智能化制造技术的应用

2.1 性能方面的应用。机械制造技术中最核心最关键的性能指标是运行速度和运行精确度。在现代化制造过程中，使用了高速CPU芯片和多元化CPU控制系统，还加入了高分辨率检测软件，并采取一系列防错手段，大大提高了制造过程的效率。机械制造技术包含两大柔化性，首先是数控系统自身具备的柔性，在数控系统中，主要使用模块化设计方式，极大覆盖了所有功能，且具备极强的可裁性，根据用户的要求制定不同的方案。

其次是群控系统的柔性，即使是同一个群控系统，也能够对不同的生产流水线进控制，并自动监控其不同要求所决定的物料信息及参数设置，最大程度地实现了群控系统的工作效率。机械制造技术中还存在为了减少工作程序和辅助时间，而产生的工艺复合形式的制造过程。数控机床的工艺复合化通常是指某个工装件在一台机器上安装后，通过各种不同的工艺手段对零件进行复杂的加工，实现多工序同时进行。机械制造技术中还有一个较为高端的技术，称为实时智能化技术。最初的实时系统仅是在较为简单的环境基础上定义的，它的作用仅仅停留在如何对任务进行调整，如何对操作进行修改，如何通过这些手段来保证各项任务在规定的时间内有效完成。而高科技产物下的人工智能化实时则是企图通过计算模型来对人类的各种智能行为进行重组，并实现其作用。现阶段的科学技术已将实时系统与人工智能化互相结合，取长补短，人工智能正朝着更加现实的领域不断前进不断发展，实时系统也向着更加智能化的应用领域迈出了一大步，正是由于这种进步，才使得现在的实时智能控制取得了万众瞩目的成绩。

2.2 功能方面的应用。数控系统和使用者之间唯一的对话窗口就是用户界面了。由于不同制造行业产品的不同，他们对机械用户界面的要求也随着不同，因此对用户界面进开发时所花费的工作量是非常庞大的，用户界面的设计逐渐成为计算机软件开发中最具难度的过程，再加上目前的因特网、虚拟现实等媒体技术的产生，对用户界面的设计提出了更苛刻的要求，用户界面的设计成为了一项急需创新的事项。现阶段使用最广发的用户界面类型是图形用户界面，图形用户界面的创造，很大程度地为非专业人士提供了便捷，即使是非专业人士，也能根据窗口的显示进行简单的操作，可以在界面上进行各种类型的编程、三维彩色立体图显示、操作示范等功能。

科学计算可视化的产生不仅可以运用在高效数据处理和数据分析方面，不再将文字表达作为唯一的信息传播途径，还可以直接运用在图形和动画等可视信息方面。这种将可视化技术与虚拟技术相结合的方式，在很大程度上拓展了其运用领域，这种方式可以减少图纸设计时间和虚拟样机技术设计时间，这样就大大缩短了产品的设计周期，提高了性价比，在降低其生产成本的同时还提高了产品质量。

在数控技术方面，可视化常被运用在CAD领域，例如自动编程、自动设定参数等可视化演示等。多种插补方式包括直线型插补、圆形插补、柱状插补、椭圆形插补、螺栓型插补、NANO插补、多方位式插补、多孔性插补等等。其多种补偿功能包括空间间隙补偿、平行度补偿、故障式补偿、象限误差补偿和统计补偿、温度补偿、垂直度补偿、平面补偿等等。有关数控系统内存在的内装高性能PLC控制模块，能够使用梯形图对其进行高级语言编程，可以通过直观的在线调整等功能提供帮助。在编程工具中含有在车床上使用的PLC标准和用户程序实例示范，用户能够根据PLC标准在原有的程序基础上自行修改，这样的操作模式给予了用户对程序建立的需求。

多媒体技术与声像技术融合在一起，使计算机在处理文字与声像方面的能力更加直接更加具体，大大提高了计算机的综合性能。在数控技术领域中也是如此，在数控技术领域中也是如此，运用多媒体能够将信息的处理转向更加综合和智能的形式，在实时监控系统及生产现场，可以对设备的故障进行及时报警及诊断，并对过程参数的设置进行监督和测量。

2.3 体系结构方面的应用。采用高度集成化的CPU和RISC芯片及大范围的集成电路、专用电路相结合，均可到达提升数控系统的集成度及软件和硬件的效率。FPD平板技术显示的采用，也大大提高了显示器的基本性能。平板显示器的产生为用户带来了极大的方便，它采用高科技含量技术，将显示器设计为重量轻、耗能低、便于携带的物体。并在原先基础上将显示屏尺寸加大，实现超大屏幕显示，成为21世纪显示器的引领者。它的设计原理是运用高科技封装及互联技术，将半导体及表面安装技术相结合，以此来增加集成电路的密度，并将互连长度降低，从而大大降低产品生产成本，并优化其性能，使零件大小缩小，并提高了其可靠性。

硬件模块化的产生为数控系统的集成化和标准化提供了有利的条件，根据每个用户不同的要求，根据其基本模块做成标准的系列产品，并通过积木方式对其功能进行简单的剪辑和增减，从而形成各种层次的数控系统。对机床进行集体联网可以实现集中化管理和远程操作，并一定程度减少了因人为失误而引发的故障。运用这种方式，可以在任何一台机床上对其他机场进行远程编程、参数设定、参数修改、开机关机，且在主机台可以显示其他任何几台的操作画面。

采用通用计算机所组成的模块化和嵌入式结构，便于扩展和升级，这样的结构可以组成不同层次和不同类型的数控系统。现在传统数控系统的基础上提出了更新的闭环控制模式，由于制造加工过程中具有较多变量因素，且工艺参数复杂，其中包括尺寸、温湿度、摩擦、形状等关键因素，因此要全方面控制过程中的每个关键因素，最好采用多变量闭环控制方式来对其进行监控，在整个加工过程中对其参数进行控制。这样不仅能将智能化、网络技术、CAD技术、动态数据管理能技术高效地结合在一起，形成一个综合性能极其强大的控制系统，还能够实现集成化和智能化的统一。

参考文献

1 宋波.论机械制造的智能化技术发展趋势[J].现代商贸工

业，2009（21）

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焊接工艺是在三千年以前发明的，但是将焊接工艺做为一种技术应用并开始发展的时期是在一九五零年左右，直至现在，焊接技术的发展时间已经超过了六十年，并且随着科学技术的不断发展，焊接技术也一直得到不断地发展和创新，尤其是现阶段的焊接工艺，更是物理、化学、冶金、电子、机械等不同学科、工艺交叉融合后的产物，而且目前的焊接工艺已有数十种接连问世，其材料、设备的领域更是称为制造业不可缺少的基本制造技术之一。

1.焊接技术的国内外发展

在焊接材料领域，进入21世纪以来，国内的知名焊材企业对钢材的发展迅速跟进，在提升传统产品的品质和开发与高品质钢种配套焊材品种方面做出了不少努力，但新型焊材的开发远远落后于钢种的发展，一些新型钢种的配套焊材尚需进口。高品质焊接材料附加值较高，目前约占我国焊接材料总量的20%左右，预计5年后能达到30%～40%。即使按20%计，其总量也可达60万t左右。近年来国外各著名焊材企业纷纷进入中国抢夺高端焊材市场，我国民族焊材工业在这方面存在明显差距。

例如国外已采用厂房密闭除尘换气的方式生产熔炼焊剂，国内仍是敞开式生产，对环境的污染大；烧结焊剂国外均采用先进的自动化设备生产，我国大部分焊剂的成形欠佳和颗粒强度不好。除此之外，在无铅焊接可靠性评价及寿命评估的机理研究上起步晚，只有少数科研院所在从事无铅可靠性领域的研究及检测工作。助焊剂和锡膏的研发与国际先进水平差距大。

2.智能化焊接技术的构成

基于计算机、控制等信息处理新技术，将人工智能与焊接工艺有机结合，实现焊接工艺制造的技术――称之为“智能化焊接技术”（Intelligentized Welding Technology，IWT）。智能焊接技术的提法含义为：利用机器模拟和实现人的某些智能行为实施焊接工艺制造的技术。

智能化焊接的主要技术构成如图1-1所示。包括采用智能化途径进行焊接工艺规划、焊接设备、传感与检测、信息处理、知识建模、焊接过程控制、机器人运动控制、复杂系统集成设计的实施。可见智能化焊接技术是多学科交叉综合在焊接技术领域的集成与升华。

图 1-1 智能化焊接技术的构成

3.焊接动态过程的视觉传感技术

视觉是人类感觉外部信息的主要功能之一。焊工感官对焊接过程接受的主要是视觉信息。因此，模拟焊工行为的基础技术之一是采用计算机将人类视觉的理解及其信息的处理有效地用于焊接过程传感。近年来，随着计算机视觉技术的发展，利用视觉正面直接观察焊接熔池，以反映焊接过程熔化金属的动态变化行为，通过图象处理获取熔池的几何形状信息实现焊接熔深、熔透以及成形的实时控制，已成为重要的研究方向。

脉冲GTAW的技术研究有以下几方面：熔池正反面同时同幅视觉传感系统，并获得了堆焊熔池正反面图象，对熔池图象二维特征尺寸的实时提取进行了较为系统的研究，为控制正反面熔宽提供了传感信息；对接填丝无间隙熔池图象的三维特征提取进行了的研究，获得了填充焊丝焊接过程中熔池表面凸出和下塌，部分熔透和全熔透状态下的图象。采用灰度分布的反射图方程计算恢复熔池的三维尺寸信息取得了初步的成功，为基于单目图象传感控制焊缝的余高提供了预测传感信息；多方位同时同幅熔池图象，基于对熔池前端图象处理实时提取间隙变化，为解决工程应用中变间隙焊接焊缝成形控制提供了传感信息。成功地提取铝合金熔池的动态特征并实现了对铝合金熔池尺寸的实时控制，实现机器人焊接过程中的熔池特征视觉传感与实时控制的结合技术。

4.焊接动态过程的实时智能控制方法

实现焊接动态过程的实时智能控制是智能化焊接制造过程的关键技术与难点所在。

由于焊接过程是一个多参数相互耦合的时变的非线性系统，影响焊缝成形质量的不确定因素众多，这使得基于精确数学模型的经典和现性控制理论方法的有效应用受到限制和挑战。而模拟焊工决策操作功能的智能控制则有可能在大范围的不确定性条件下实现较为满意焊接质量。因此，在焊接过程控制中引入智能控制，如模糊控制、人工神经网络学习控制和专家系统及其相互结合的智能控制方法的研究已经兴起。

如堆焊、无间隙对接焊、有间隙变化对接焊智能控制器设计的方法；无填丝和有填丝焊条件下正反面焊缝宽度、余高的实时智能控制的系列研究；对焊接速度与熔宽变化过程时滞不确定系统的预测补偿自学习模糊神经控制方法；单个神经元自学习控制器实现了对脉冲GTAW堆焊熔池背面熔宽的智能控制；系统控制和自学习模糊神经网络（焊接速度、电流）双变量控制器实现了对脉冲GTAW对接熔池背面熔宽的智能控制；自适应模糊神经网络控制器实现了对脉冲GTAW填丝熔池背面熔宽与正面余高的预测智能控制；前馈控制送丝速度和自学习模糊神经网络控制器实现了对变间隙脉冲GTAW填丝熔池背面熔宽与焊缝成形质量的智能控制等。

5.智能化焊接技术的未来发展

焊接工艺智能化的未来发展就是能够将焊接技术进行优化发展、智能识别工程制造操作环境、对焊接的质量自动进行检测、对焊接过程智能的进行控制以及对焊接中的纰漏进行自我的诊断和检查等。

目前的焊接制造由于不能感知焊接的操作环境、不能适应工艺条件的变化及波动的干扰，故而，还是以人员操作焊接为主，因此，焊接工艺近期的发展目标就是研发一种具有感知、具有判断能力、具有反馈和决策能力的智能焊接机器人。而智能焊接制造的最终目标是研发一款以智能、协调控制系统为基础，以柔性制造系统、敏捷制造系统为辅的智能化焊接生产线。

结束语：

综合全文的叙述，可以得出以下结论，智能焊接技术主要是由十大技术构成的，其中动态视觉传感以及智能控制过程是智能化焊接的主要研究对象，智能焊接的动态传感技术主要用于焊接的动态成像以及监测技术，而焊接的智能控制则是智能化焊接制造工程中的研究难点，由此可见，智能化焊接工程不仅是信息与科学技术的结合，更是焊接技术发展的又一大突破。

焊接工艺从刚开始的手工作业逐渐发展为机械作业，再发展为半自动化焊接，现今又向智能化焊接技术迈进，并且随着计算机的普及、人工智能技术的渗透，智能化的焊接制造工程将在不远的未来得以实现。

参考文献：

[1]陈善本，林涛，陈文杰，邱涛. 智能化焊接制造工程的概念与技术[J]. 焊接学报（2004）06：124-128+134.

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1　机械制造技术的发展

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体。机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

2　智能化技术发展趋势

2.1　性能发展方向

(1)高速高精度高效化。

速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化。

包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大。可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群拉系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。

(3)工艺复合性和多轴化。

以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工。正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。

(4)实时智能化。

早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展。由此产生了实时智能控制这一新的领域。

2.2　功能发展方向

(1)用户界面图形化。

用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前Internet、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术，也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用。人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。

(2)科学计算可视化。

科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语育表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

(3)插补和补偿方式多样化。

多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

(4)内装高性能PLC。

数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形圈或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能，编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实侧，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。

(5)多媒体技术应用。

多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域。应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

2.3　体系结构的发展

(1)集成化。

采用高度集成化CPU，RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度，应用LED平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点。可实现超大尺寸显示。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，掘高系统的可靠性。

(2)模块化

硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化，根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服，PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。

(3)网络化

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1 引言

 

所谓的工业4.0，是指利用物联信息系统将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。而在如今制造业开始逐步应用智能化技术的背景下，工业4.0的出现，则能更好的推动制造业智能化技术的发展。基于此，本文就工业4.0推动制造业智能化技术的发展进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

 

2 智能技术系统

 

2.1 三大技术发展加速催生新一代技术系统

 

进入21世纪以来，信息与通信技术取得了突破性进展，出现了如下3个重要的技术发展趋势。

 

(1)电子部件的微小型化。

 

随着超大规模集成电路技术的突破、电子设计自动化的广泛应用以及半导体工艺的迅速发展，新型微控制器和8核、16核等多核微处理器研发速度明显加快，新产品不断问世。这些新型电子部件具有集成度高、可靠性与性能价格比高、抗干扰能力强以及功耗低等优点;平行计算功能极大地提高了信息处理能力，为智能技术系统的研发创造了优越的硬件条件。

 

(2)软件成为创新的驱动力。

 

由于功能的增加、产品用户特定需求的增加、交付要求不断变化、不同技术学科和组织日益融合以及不同的公司间合作形式迅速变化等原因，工业产品及其相关的制造系统变得越来越复杂。特别是具有嵌入式软件的系统，其复杂性还在快速地增加，管理这样复杂的系统，其难度越来越大。

 

(3)工业生产系统网络化。

 

过去二十年，互联网很好地解决了人与人之间的互联互通，并颠覆了与人密切相关的一些传统行业。今后，随着技术的不断发展，互联网将要实现物与物的互联互通，进而实现信息世界与物理世界的融合，于是产生了物联网。工厂生产系统需要完成控制功能，为了将控制技术融入互联网，在将物理设备联网的同时，也要将计算与通信嵌入实物过程，并使其与实物过程密切互动，从而出现了信息物理融合系统，又称工业互联网，它将互联网的发展推向了新高度。

 

2.2 智能技术系统的定义与特征

 

以上3个技术发展趋势加速了机电一体化系统的升级。新一代技术系统将以机械学、电气/电子学、控制工程、软件技术和新材料的紧密相互作用为基础，通过“嵌入式智能”产生一种超越机电一体化的新系统。在这里，信息技术将与诸如认知科学、神经生物学和语言学等非技术学科相融合，跨学科融合不断研发出过去只是在生物系统中才使用的新的集成方法、技术和规范，使用这些方法、技术和规程可以将感知、认知和执行功能集成融入技术系统，这样的技术系统称作智能技术系统。

 

智能技术系统具有自动适配功能，适应力强，并且使用方便。同时，系统还具有节约资源、可进行直观操作以及可靠性高等特点。

 

通常，智能技术系统都具有如下主要特征。

 

适应性，即智能技术系统能够与所处的环境相互交互，并能自治地适应它们的运行模式。按照这种方式，在设计人员设定的框架内，智能技术系统能够在运行期间逐步完善，从而确保它们能够长期保持最佳使用状态。

 

坚固性，即智能技术系统能够在动态环境中灵活和自治地运行，甚至能够在开发设计者不希望或未曾预见到的环境中运行。系统能够处理不确定或者不足的信息，确保至少达到某种使用等级，满足各种要求。

 

可预期性，即以经验积累的知识为基础，智能技术系统能够预测未来的效果和可能的情况。按照这种方式，系统能够早期识别出风险，并能及时选择和执行适合的策略，迅速解决问题。这样一来，系统就能够更有效地实现目标。

 

用户友好性，即智能技术系统能够适应用户指定的特性，能与用户进行合理的交互。对用户而言，系统具有一定的理解能力。

 

3 认知信息处理参考模型及其模块的研制

 

3.1 非认知系统与认知系统

 

信息处理方法是推动机电一体化向智能技术系统升级的主要推动力。机电一体化系统与智能技术系统的信息处理方法是不同的。机电一体化系统在传感器和执行机构之间提供一种反应式和固定的耦合。而智能技术系统则类似于具有认知的生物，能够变更这些耦合。认知处理不会取代直接的和反应式耦合，它会与后者共存。认知系统和非认知系统的比较如图1所示。

 

3.2 认知信息处理参考模型

 

如上所述，认知科学完全参照认知生物的行为，以此为基础创建了智能信息处理技术。因此，评价一个系统是否具有“智能“，应该看该技术系统是否具备如下3个特殊的特征：

 

(1)主动嵌入到环境中，并能够与所处的生产场景环境交换信息;

 

(2)借助周围环境与系统相关信息的内部表达，产生灵活的、与环境相适应的控制动作;

 

(3)具有学习和参与综合信息处理的能力。

 

3.3 操作器-控制器智能模块的研制。

 

为了实现STRUBE认知信息处理3层模型，德国帕德博恩大学Jugen Gausemeier教授领导的研发人员开发了用于自寻最优系统的操作器-控制器模块。在这里，信息处理分成3级，即控制器、条件反射操作器和认知操作器。

 

控制器的主要任务是按照更优的方式控制基本系统的动态性能。其控制回路是获取测量信号和确定调节信号十分有效的链路，因此称它为“原动”回路。该级软件在硬实时条件下运行。大量控制器配置能够由控制器本身完成。

 

条件反射操作器的操作能够监视和指挥控制器。它不能直接访问系统的执行机构;但是它能够通过改变参数和结构，完成对控制器的修改。条件反射操作器本质上是面向事件的，它与控制器紧密相连，其按硬实时方式处理事件。作为认知操作器的连接部件，条件反射操作器可以当作控制器和那些软实时或不能实时工作的部件之间的接口。它将进入的信号过滤，并将其送给下一级。条件反射操作器负责若干OCM之间的实时通信，这些OCM一起构成一个自寻最优控制系统。

 

认知操作器位于OCM的最高一级，系统能够采用各种方法(诸如学习方法、基于模型的最佳化方法或基于系统的知识的系统方法)，去使用它本身和其周围环境的信息，以提升它自身的性能。在这里，特别要强调能够实现自寻最优的认知能力。

 

4 智能子系统与智能网络化系统

 

智能技术系统具有两种结构形式，一种是子系统基本结构形式，即智能子系统;另一种是组群结构形式，称作智能网络化系统。

 

对于大型机械装备或生产流水线，为了完成各种各样的功能，通常都由几个子系统构成，它们被看成是一个相互作用的组合体。这些智能子系统在地理位置上是分散的，通常采用分布式结构，它们彼此之间需要进行通信和协调，从而形成了网络化系统结构。但是，由此产生的网络化系统的功能作用仅能通过单个系统间的交互作用呈现出来。无论是网络还是单个系统的角色都是静态的，而要完成整体功能作用，就需要借助于通过动态改变来实现。在过去，这完全是分开考虑的问题，诸如一方面是云计算，另一方面是嵌入式系统。现在，我们可以采用最新的信息物理融合系统(CPS)的途径进行集成。

 

5 智能技术系统的实现

 

从2007年开始，德国科技创新主要依靠分布在全国各地的15个前沿技术创新集群，每个集群都主攻一个专业方向。“it’s OWL”北威州创新集群专注于智能技术系统产品与系统的研发，它是欧洲具有最强产品开发能力的地区之一，其愿景是成为全球智能技术系统市场和技术的领导者。该集群共有174个成员，包括25个工程和顾问咨询公司、25个核心公司和78个基本公司、6个高等院校以及10个竞争力中心。2012年2月，某教研部投入1亿欧元，支持45个产品和生产的研发项目，计划用5年时间完成。这些项目分为平台、创新及可持续项目3种类型。

 

平台项目，即为推动集群内各家公司在今后几年内进入智能技术系统业务领域，以及实现技术成果向大量中小型企业转移，创建自寻最优控制系统、人机交互、智能网络、能源效率以及系统工程等5个最基本的技术平台。

 

创新项目，即系统集群内的核心公司为实现战略目标，基于上述技术平台，开发子系统、系统以及网络化系统等具体产品和解决方案。

 

可持续项目，即这些项目研究采取7种有效措施，在政府计划支持的时间结束后，仍然能保持长期的可持续性。特别是在这些项目内，中小型企业在今后几年仍然能够自身实现智能技术系统的开发工作。

 

6 工业4.0智能自适应生产系统产品与应用

 

某公司为了实现工业4.0“智能生产”战略目标，按照智能技术系统的技术概念，研发了自适应生产系统。该系统采用分散式模块化结构，并使用公司最新研制的即插即生产智能化网络技术。分散式模块化结构意味着整个生产过程所使用的机械、控制和通信系统全部采用模块化设计，这就使得生产制造系统能够按照工艺和生产的要求任意组合，系统的适应性可以通过插入或移除其中的模块来实现。

 

即插即生产技术具有自寻最优特性和即插即生产网络自配置功能。自配置功能是建立在实时通信系统的自配置方法和生产系统、模块和部件语义自描述能力的基础上，无须使用任何工程工具。生产制造系统通过分析与理解外界及自身的信息，对系统中各组成部分进行自动协调、重组与扩充，实现对产品的数量、种类、性能和质量的自动适应，从而最佳地完成不断变化的工作任务。该自适应生产系统已成功用于公司的I/O装置生产线，取得了满意的效果。按照计划，自适应生产技术与系统产品即将推向市场。与此同时，“it’s OWL”创新集群的各成员公司也将分批各种类型的智能技术系统的产品和系统，并在传统的机电一体化系统用户领域推广应用。这些创新的技术与产品，将为制造企业，特别是中小型制造企业的转型升级创造理想的条件，也为工业4.0的实现提供了具体路径和解决方案。

 

7 结束语

 

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中图分类号：TH16 文章编号：1009-2374（2016）31-0058-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.31.030

20世纪50年代，我国在机械化产业方面开始了发展，随着时代的进步，机械制造产业愈来愈重要，对我国的整体经济水平的发展有着带动作用。在机械制造技术的应用过程中，就能促进整体的机械产业发展水平的提高，尤其是在近些年的智能化技术的应用下，从机械制造的效率以及时间和质量等诸多方面都有着进步。通过从理论层面对机械制造技术发展和智能化技术发展趋势进行探究，对实际应用起到积极促进作用。

1 我国机械制造智能技术的特征体现和发展现状分析

1.1 我国的机械制造智能技术的特征体现分析

我国的机械制造产业的发展比较迅速，在机械制造智能化的系统发展逐步完善。从这一智能系统的特征来看，有着其虚拟性，在制造的设备方面对不同来源的企业和车间等，其在物理位置上是能够分步的。从逻辑层面来说，能组成共同逻辑制造单元。另外，在机械制造智能系统的自治性特征上比较突出，这一特征的体现主要在生产管理层面表现得比较突出，这一系统的自比较强，能够使突发事件在处理能力上得到有效加强，从而实现自动调整等。还有是在动态性的特征上表现得也比较突出，能结合不同物理资源和外部环境进行逻辑制造单元的科学化配置。

机械制造智能技术是不断发展和完善的系统。在智能化系统的发展中，是从传统制造技术上进行逐渐发展的，也是机械制造技术的最新发展阶段，对传统机械制造产业以及新技术的成果等都有着吸收和应用，能结合自身的发展加以调整，形成新的技术群，在这样的技术发展促进下使得机械制造智能化的作用能够充分呈现出来。不仅如此，机械制造智能技术也是系统化的工程和全球化的技术，在这些特征方面都有着鲜明的呈现。

1.2 我国的机械制造智能技术的发展现状分析

从当前的机械制造系统的发展情况来看，数字化技术是比较重要的技术，这一技术的应用有着高效性、高精度的特征，在数字技术的支持下，能促进机械制造产业的进一步发展。在现阶段的发展条件下，对制造产业智能化以及集成化发展产生影响的就是数控技术，这一技术使得机械制造的智能化目标得以有效实现。自我国改革开放以来，在机械化的技术产业发展上已经有了很大程度的进步，机械制造的水平以及产品质量方面也不断的提高，在机械制造产品方面也有着我国自主研发新的产品。虽然在一些方面我国的机械制造得到了很大程度的进步，但还有诸多方面存在着缺陷问题，有待完善加强。

在信息化时代背景下，在新技术以及理念的融入下，机械制造技术得到了进一步发展。在计算机的智能化应用下，机械制造产业良好发展。基于我国在机械制造的管理方面比较落后以及在管理的体制上和生产模式上的发展相对比较缓慢，这在很大程度上都会影响我国的机械制造产业的进一步发展。我国的机械制造总体上还处在低水平的发展阶段，在创新能力以及自主开发能力层面还相对比较薄弱，在制造技术上以及技改力度上还不是很充足。

实际的发展中，传统的机械制造管理模式中，我国仍处在初期的阶段，通过经验来进行管理，也是以人为的管理方式为主。在制造设计的工艺方面，我国在CAD/CAM的技术层面向中小制造企业进行普及发展，但从整体上来看还有很大的进步空间。为此就要能结合我国的机械制造技术的发展现状，采取针对性的发展措施来对机械制造智能化的发展进行促进。

2 机械制造技术的地位体现和影响因素分析

2.1 机械制造技术的地位体现分析

机械制造技术在我国的经济发展中占有重要的地位。机械制造行业是比较大的发展行业，尤其是在我国的经济发展过程中，发挥着重要的作用。机械制造行业在农业和工业发展时期扮演着重要角色，到了当前的社会经济发展背景下，对机械制造的需求不仅没有降低，反而有了增加。一些国家将机械制造产业的发展作为对国家综合实力衡量的重要标准，可见机械制造产业对国家发展的重要性。我国在农业以及机械制造和工业发展的需求上都是大国，尤其是在机械制造产业的发展中，对农业的发展也有着很大的带动作用，同时也能对工业化的正常发展有着积极的促进作用。从这些方面就能够看出，机械制造技术在经济社会中的作用和地位。

2.2 机械制造技术发展的影响因素分析