智能制造與智能數(shù)控機床探究

智能制造與智能數(shù)控機床探究李鵬祥【期刊名稱】《《南方農(nóng)機》》【年(卷)，期】2019(050)016【總頁數(shù)】2頁(P15-16)【關(guān)鍵詞】智能制造;信息物理系統(tǒng);智能數(shù)控機床【作者】李鵬祥【作者單位】寧夏理工學院寧夏石嘴山753000【正文語種】中文【中圖分類】F426.4在現(xiàn)代制造領(lǐng)域，小批量、高質(zhì)量、個性化定制產(chǎn)品逐漸成為市場對生產(chǎn)體系的基本要求。為滿足制造業(yè)創(chuàng)新與服務化發(fā)展的需要，以智能制造為代表為未來制造業(yè)技術(shù)使制造業(yè)進入新的發(fā)展和轉(zhuǎn)型空間，各國制造業(yè)面臨更大的競爭力格局變化和挑戰(zhàn)。美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及德國“工業(yè)4.0”都致力于深度融合于信息物理系統(tǒng)(CPS)的智能制造，智能制造也是〃中國制造2025”戰(zhàn)略主攻方向。智能制造離不開智能裝備，機床是制造業(yè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，機床繼數(shù)控化后，更加明顯地朝著智能化的方向發(fā)展，發(fā)展高性能的智能化機床已成為機床企業(yè)的共識，也是中國裝備制造發(fā)展的重大機遇。1智能制造智能制造(IntelligentManufacturing,IM),來源于人們對人工智能的研究，是在數(shù)字化制造和信息化制造的基礎(chǔ)上的更深入發(fā)展，是深度融合新一代信息通信技術(shù)(物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù))與先進制造技術(shù)的智能化制造模式。1988年，日本提出智能制造系統(tǒng)(IntelligentManufacturingSystem，IMS)設(shè)想，以應對當時全球化大趨勢的挑戰(zhàn)。IMS項目設(shè)想的未來工廠，以計算機中心為核心，通過衛(wèi)星進行全球通訊和運作，總公司直接連接研發(fā)中心、智能工廠、物流中心、供應商、零售商，各個生產(chǎn)已不再是孤立的個體，新一代制造系統(tǒng)已涵蓋了當前智能制造主要內(nèi)容［1］。2006年，美國國自然科學基金提出借助計算和通信核心，構(gòu)建的新一代綜合計算、網(wǎng)絡和物理環(huán)境，可靠、高效和高性能的“全球虛擬(信息系統(tǒng))和物理實體(物理系統(tǒng))”的，用于生產(chǎn)制造領(lǐng)域的信息物理系統(tǒng)(CyberPhysicsSystem，CPS)［2］。2013年，德國提出〃工業(yè)4.0”概念，以智能制造與智能工廠為核心，依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)，以CPS系統(tǒng)核心將虛擬網(wǎng)絡世界與現(xiàn)實物理系統(tǒng)連接，實現(xiàn)制造者、機器、資源、產(chǎn)品有效的交流，形成靈活的智能化制造模式。〃中國制造2025”重點領(lǐng)域，聚焦智能生產(chǎn)、智能化工廠，參照CPS系統(tǒng)以及工業(yè)4.0的技術(shù)標準構(gòu)建智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。CPS系統(tǒng)是實現(xiàn)智能制造的共同使能技術(shù)，CPS系統(tǒng)智能體的基本邏輯是以〃狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行、學習提升”［3］的多維度復雜智能制造技術(shù)體系。CPS系統(tǒng)的核心特征是“交互”；人腦的知識“人類智能”不斷通過數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)化為制造系統(tǒng)中的〃機器智能”；制造系統(tǒng)中〃機器智能”不斷優(yōu)化和積累，逐漸替代人腦進行〃感知一分析一決策一執(zhí)行”，驅(qū)動智能制造的實現(xiàn)。智能制造，通過模擬人類專家的智能制造活動，在產(chǎn)品、制造、服務等制造活動全生命周期中置換或延長人類腦力勞動部分；以智能工廠為載體，在人工智能、感知技術(shù)、網(wǎng)絡化等技術(shù)基礎(chǔ)上，以一種高度柔性與集成的方式對信息融合和知識應用，使人類專家智能與智能機器相互理解和相互協(xié)作；具備人機對話、智能感知、智能學習、智能決斷執(zhí)行和自適應智能優(yōu)化等能力的新型生產(chǎn)方式。2智能數(shù)控機床產(chǎn)品、裝備和過程是實施智能制造需要考慮的三個支點，其中智能裝備是最大難點［4］。對于智能裝備，有學者認為機器或系統(tǒng)必須嚴格按人腦的工作方式工作，也有學者認為只要實現(xiàn)或者具備人腦的某些功能即可。智能制造裝備(IntelligentManufacturingEquipment，IME)是指具有感知、分析、推理、決策和控制功能的制造裝備［5］。中國工程學會給出的智能設(shè)備技術(shù)路線［6］:在2020年前，實現(xiàn)智能感知、智能決策和智能執(zhí)行，在2030年前，實現(xiàn)學習、推理和自律。智能數(shù)控機床是智能制造裝備推進的重點，智能化是數(shù)控機床的高端表現(xiàn)形式，也是高檔數(shù)控機床的標志。隨著全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和機械產(chǎn)品升級，數(shù)控機床的發(fā)展在共性使能技術(shù)帶來的動力革命基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了以蒸汽機技術(shù)為核心推動力的〃蒸汽一代”、以電機技術(shù)為核心推動力的〃電氣一代”，當前正在全面進入以數(shù)控技術(shù)為核心推動力的〃數(shù)控一代”，未來必然會發(fā)展到以人工智能為核心推動力〃智能一代”。當前，智能數(shù)控機床尚沒有規(guī)范、確切的的定義。日本山崎馬扎克公司推出的“IntelligentMchine”命名的智能化數(shù)控機床主要體現(xiàn)在智能振動抑制、智能熱屏障、智能安全保護、智能語音導航功能等方面智能特征；而新推出的MAZTROLSMOOTH數(shù)控系統(tǒng)采用觸屏操控面板、增加3D模擬仿真，SMC+流暢加工、ITS+熱變位控制等功能將加工準備、制造過程、設(shè)備維護完美結(jié)合實現(xiàn)順暢制造與高效加工。瑞士米克朗公司推出智能機床高級工藝控制系統(tǒng)APS模塊，通過觀測加工過程中切削力的變化，實現(xiàn)人與機床互動通信，輔助操作人員優(yōu)化加工過程；智能機床可以檢查自身狀態(tài)并獨立優(yōu)化工藝，提高工件加工質(zhì)量。沈陽機床集團研發(fā)擁有自主核心技術(shù)的i5系統(tǒng)智能機床，有效集成了工業(yè)化(Industry)、信息化(Information)、網(wǎng)絡化(Internet)、智能化(Integrate)和集成化(Intelligent)，通過互聯(lián)網(wǎng)智能終端，實現(xiàn)補償、診斷、控制和管理智能化。智能數(shù)控機床或者說機床的智能化，首先要采用人工智能的理論技術(shù)與數(shù)控機床結(jié)合起來處理各種問題；其次可以模擬人類專家的智能的特性，具備自我學習能力、智能預測與維護等功能。智能數(shù)控機床的特征表現(xiàn)：能感知自身條件、明確自身加工能力，實現(xiàn)人機交流、共享加工信息；能自動檢測自身的運行狀況并且智能校準優(yōu)化加工行為；可以評定工件加工的質(zhì)量；具備自學習與提高的能力。以實現(xiàn)加工過程的智能化，操作與管理的智能化以及加工能力的智能化。3結(jié)束語中國制造業(yè)面臨著不同工業(yè)階段并行發(fā)展，以智能制造構(gòu)成的新生產(chǎn)體系正弓I領(lǐng)制造方式變革，隨著〃中國制造2025”戰(zhàn)略深入實現(xiàn)，制造業(yè)將發(fā)生新的革命性變化。中國機床行業(yè)由于發(fā)展問題長期徘徊于機床消費中低端市場，面向智能制造的智能數(shù)控機床是中國機床發(fā)展的機遇，發(fā)展智能化高性能數(shù)控機床有助于中國機床制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和跨越發(fā)展?！鞠嚓P(guān)文獻】H.Yoshikawa.Manufacturingandthe21stCenturyIntelligentManufacturingSystemsandtheRenaissanceoftheManufacturinglndustry[J].TechnologicalForecastingandSocialChanges,1995,49(2):195-213.L.Monostori.CyberPhysicsSysteminManufacturing[J].ClRPAnnuals-ManufacturingTechnology,2016,65(2):621-941.胡虎，趙敏，寧振波，等.三體智能革命[M].北京：機械工業(yè)出版