智能制造系统的特征范文

导语：如何才能写好一篇智能制造系统的特征，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：机械制造；智能化技术；发展趋势；机械产业；机械化 文献标识码：A

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

对机械制造技术的发展产生影响的因素比较多，要对各个因素加以详细分析，然后找到针对性的解决方法，这样才能有利于实际问题的解决。受到传统发展观念的影响，就会给机械制造的进一步发展带来相应的影响。我国的机械技术在发展中，对机械的理解不全面，只是局限在传统工艺层面。还有就是对结构比较重视，但是对控制却没有充分重视，没有将机电一体化作为机械工业对象的本质特征。在认识层面，把传统机械制造产业和高技术进行分化看待，这一错误的观点认识也不利于机械制造产业的良好发展。

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当前，全球正出现以信息网络、智能制造、新能源和新材料为代表的新一轮技术创新浪潮，对产业发展产生了日益深刻的影响。智能制造作为此轮产业革命的核心组成部分，将推动制造业生产方式变革、促进全球供应链管理创新、引领制造业服务化转型、加速制造企业成本再造。只有主动加快促进智能制造技术的突破和大规模应用，才能有效应对新一轮技术革命对全球制造业可能造成的巨大冲击。因此，发达国家纷纷出台了以先进制造业为核心的再工业化国家战略：美国大力推动“工业互联网”和“新一代机器人”为特征的智能制造战略布局；德国“工业4.0”计划的提出旨在通过智能制造提振制造业竞争力；欧盟在2020增长战略中提出重点发展以智能制造技术为核心的先进制造；日本、韩国等制造强国也提出相应的发展智能制造的战略措施。

改革开放以来，我国经济社会发展取得了举世瞩目的成就，经济总量跃居世界第二，众多主要经济指标名列世界前列。同时，必须清醒地看到，我国经济规模虽然很大但依然大而不强，增速很快但依然快而不优。主要依靠资源等要素投入推动经济增长和规模扩张的粗放型发展方式是不可持续的，转变经济发展方式刻不容缓。作为一个发展中国家，当前中国由于创新能力不强，在国际分工中尚处于技术含量和附加值较低的“制造―加工―组装”环节，在附加值较高的研发、设计、工程承包、营销、售后服务等环节缺乏竞争力。我国工业化起步晚，技术积累相对落后，先进技术的产业化能力也与发达国家存在显著差距，致使国产智能制造产品和系统的发展同时面临技术和市场的瓶颈。我国制造业以前以劳动密集型产业占主导地位，生产基本靠人，低成本的优势使得中国成为“世界工厂”，“中国制造”遍布世界各地。但缺乏核心技术，关键零部件受制于人，导致国产智能制造装备价格倒挂，缺乏竞争力；软件系统发展滞后造成智能化水平难以提高；跨国公司垄断势力挤压国内企业发展空间。近些年，在劳动力成本提高以及全球经济发展缓慢等多方面的制约下，我国传统制造业正面临着来自世界各国家的竞争威胁，加上互联网技术应用的崛起，转型升级成了企业必须面临的问题。

在以中高速、优结构、新动力、多挑战为主要特征的新常态下，发展智能制造不仅是我国产业转型升级的突破口，也是重塑制造业竞争优势的新引擎。为适应工业化进入后期阶段的发展特征，应对新科技革命和产业变革的挑战，近年来，我国中央政府、地方政府和企业都制定、实施了一系列促进智能制造和智能制造产业发展的战略、政策和具体措施，以推动智能制造的发展和普及。中央政府连续出台政策力推智能制造，国家层面智能制造战略框架逐渐清晰完善，加快了从制造业大国向制造强国迈进的步伐。

新一轮科技革命和产业变革与加快转变经济发展方式形成历史汇，这也是中国制造业创新驱动、转型升级的发展方向，我国应把握“机会窗口期”，积极总结和借鉴国外先进经验，以智能制造为突破口，推动我国产业技术升级，实现制造业竞争优势由传统要素优势向技术优势的转型。中国要后来居上，实现跨越发展，发展方式必然是一个“并联式”的发展过程，要求工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展，工业2.0、3.0、4.0同步发展。同时，对中国而言，实现制造业向高端转型升级至关重要，但这不能以放弃广大传统产业的优势为代价，而是在培育发展新兴产业的同时，还要以智能制造和绿色制造对传统产业改造升级，提升传统制造业的竞争力。

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关键词：智能制造；管理会计；创新

一、研究背景

制造业在我国国民经济占主体地位，即是立国之根本、兴国之利器、强国之基石。在创新驱动下，许多新的生产方式、新产品、新形态和新的商业模式应势而生。“中国制造2025”规划正在推进，供给侧结构性改革不断深入，制造业的优化转型升级和创新发展都面临着新的机遇。智能制造内涵包括：一方面人工智能广泛应用于生产制造的各个环节，减缓相关人员的工作强度，以达到提高产品的质量与生产的效率的目标；另一方面其体现“互联网+”技术的创新需求，奠定了“新经济”桥梁的基础。管理会计为了与“智能制造”相适应，应实施“智能管理”，依靠“人工智能”大力提升其处理系统多样性和复杂性的能力；充分理解管理对象异质性，有效、合理配置智能化管理工具，最大限度发挥管理会计管理控制和信息支持的功能。

二、智能制造下的管理会计

（一）以“互联网+”为代表的现代科学技术，形成复杂多变的企业组织关系。要求管理会计控制系统不断通过优化升级产销流程，加强产品生产过程的可控性，同时重视企业价值增长的战略空间、管理过程、控制绩效，加大在不同战略选择下的成本管控力度，力求实现企业成本最小化和企业效益最佳化的最终目的。

（二）根据管理会计信息支持系统，有效、合理配置生产计划并掌控生产进度，深化产品生产的可视性。智能制造时代背景下，以网络通信技术为媒介，工业机器、设备、存储系统及运营资源紧密连接在一起，充分发挥了良好的信息集成功能，并依赖于开放的管理会计信息支持系统将技术与经济结合起来，实现管理会计“管理控制”与“信息支持”活动的横纵双向沟通与交流，实现企业财务与业务有机结合、敏捷快速运作。

（三）影响管理会计的价值增值目标。1.从企业的外部环境看，持续不断的推进智能制造，对降低智能设备等的成本费用有促进意义，零成本社会的内在属性在智能化设备的配套环境中也得到了体现。2.从企业的内部环境看，通过改革智能化管理会计的供给端结构，充分利用外部廉价的制造能力，将企业的固定成本转为可变成本，极大程度地提高企业的资源配置效率。

三、管理会计工具创新

智能制造是一个商业生态圈系统，由智能设备、智能工厂和智慧员工构成，结合企业具体的情境特征，创新管理会计工具可从智能制造与新经济的结合、智能制造与“互联网+”技术的融合程度上进行。

（一）约束理论（TOC），每一个组织的发展都会受到来自不同约束条件的限定及制约。智能制造业绩高低主要是从完工效益、存货和营业费用三个方面进行考察。根据约束理论，实现“互联网+”为代表的现代移动技术与企业生产经营活动的融合，有利于充分发挥企业的有形成本要素与无形成本要素。当前，依靠管理会计的创新驱动，智能制造的内在需求便是充分发挥无形成本的内在潜力。

（二）适时生产制（JIT），智能制造能使适时生产制进一步拓宽。适时生产制是作为一种无库存的生产系统，追求消除一切只增加成本而不向产品增加价值的过程。依靠价值链与供应链中的智能化成本管理，使企业线上与线下的经营活动紧密连接，使管理会计工具由时间驱动向时间与空间双驱动的融合创新方向发展。

（三）持续改善（Kaizen），智能制造对企业产生持续的改善作用，通过对产品与服务的质量、员工的努力、民主参与意识的高低等进行主动的沟通和调整，利于提高管理会计控制系统的效率与效果。实现智能制造与管理会计的结合，企业的成本或利润不仅仅是“数量”的要求，更是对“质量”的规范。

（四）精益成本管理（LCM），智能制造自身就是一种精益成本管理的过程。通过建立一种交互用户的平台，基于大数据分析，实现由生产型制造到服务型制造的升级，不仅为用户提供全流程个性化体验，而且能实现企业的价值的增值。

（五）业务流程再造（BPR），智能制造与科技创新相结合可能会引起激进式的流程变迁。伴随现代科技的的迅猛发展，工业机器人已经是十分重要的自动化工具。广泛运用工业机器人，不但提高产品的产量与质量，且对人身安全的保证、劳动环境优化、劳动强度降低、劳动生产率的提高、原材料消耗的减少和生产成本的降低具有非常意义。智能制造的业务流程再造是实现“互联网+”与新经济对传统产业的改造的一种新兴工具。

（六）平衡计分卡（BSC），智能制造与平衡计分卡的结合有两个重要的优点。一个是能增强管理会计的战略导向性，另一个是能够促使企业的前景理论与平衡计分卡执行力的紧密融合。智能化平衡应当包括两个层面：一是基本平衡，指长期目标与短期目标的平衡、实现结果与制约因素的平衡；二是具体平衡，具体指财务指标与非财务指标的平衡、实体价值链与虚拟价值链的平衡、链式整合链与网式整合链的平衡、内外群体的平衡、经营中的领先指标与滞后指标的平衡、学习与创新中的东方古典哲学与西方精细化管理的平衡。

（七）作业成本法（ABC），智能制造将从根本上对作业活动实现变革。智能作业管理能提供更加完整的成本核算信息，凭借合作联盟网站等网络式竞争平台，增强企业内外作业活动之间的合作、交流与服务，合作建立起产业作业链与技术联盟，形成网络集聚，扩大与拓展智能化作业管理的内涵与外延。

参考文献：

[1]姜红德.智能制造[J].中国信息化，2016.

[2]彭新启.智能制造面面观[J].船舶经济贸易，2016.

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一、机电一体化及智能控制系统概述

当前的机电一体化技术已经广泛的应用到实际生产生活中，其基本内容主要是机械技术、计算机技术、系统及自动化控制技术、传感检测技术。基本组成要素包括结构组成要素、运动组成要素、感知组成要素以及职能组成要素。机电一体化的基本原则有四个，分别是结构耦合原则、运动传递原则、信息控制原则以及能量转换原则。智能化控制就是在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。智能化控制是传统控制的优化升级，智能化控制系统是一个开放的、分布式的、对信息具有综合处理能力的机构，在当今社会得到广泛的应用。智能控制系统是将自动控制理论、人工智能理论、信息理论及运筹学理论综合应用的系统，智能控制的主要对象一般具有复杂程度高、非线性的特点，而且具有不确定性。与传统控制形式相比，智能化控制具有明显的优越性。

二、智能控制在机电一体化系统中的应用

从20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能控制发展，开辟了机电一体化技术发展的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化作为主要方向，智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。

1.智能控制在机械制造过程中的应用。

机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技术利用神经网络系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数据。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。

2.智能控制在数控领域中的应用。

随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能，从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标，运用智能控制技术可以实现这些目标。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议。

3.智能控制在机器人领域中的应用。

机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的智能控制;二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制;三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制;四是通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。

4.智能控制在建筑工程中的应用。

智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制;二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。

5.智能控制在机电一体化中的效果。

机电一体化是推动工业现代化的重要技术。“智能化”作为当代科技的趋势所在，因此智能控制在机电一体化中的作用不可估量，智能控制应用于机电一体化中有以下几点作用：（1）优化效能：多数数控系统运用的是模块化设计的思路和方式，有着较为广阔的功能涉及面，裁剪性也非常好。如果是群控系统，对于相同的群控系统完全可以借助各种操作流程，进而保证系统的调整能够符合相关标准和要求;（2）提高精度：精度对于数控机床而言是衡量机电一体化制造技术的重要指标，直接影响着产品加工成品率的高低。与旧的设备相比，智能数控系统融合了高速CPU芯片、多CPU控制系统、RISC芯片与交流数字伺服系统，促使机床的精度得以大大的提高;（3）程序控制：操作程序是系统运行的主要指令，根据加工产品的尺寸、精度来编制操作程序才能使产品加工后达到智能效果;（4）改进加工：智能控制方式的运用可以缩短加工时间、优化操作流程。实现了复合加工的效果，数控机床通过智能控制满足了多轴、多控制加工的需要，可以有效地减少人工操作次数，加工程序得到了优化和改进

三、智能控制在机电一体化系统中发展的必然趋势分析

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关键词：智能制造技术；智能制造系统；机电一体化技术

1概述

改革开发以来，我国的各项事业也都得到了快速发展，工业生产水平尤其是机械制造水平更是进步显著，正逐渐呈现出从制造自动化向着制造智能化的方向迈进的趋势。与传统制造模式不同，智能制造模式中融入了电子、计算机信息等先进科技，是一种具有自适应加工和综合自动化控制等特征的先进生产方式，它的一个显著特点就是将机械技术和信息电子技术进行了结合使用，从而构建出了能够大幅度提升生产能力和效率的先进制造系统，而这就说明了智能制造的实现过程中就必然离不开机电一体化技术。笔者结合自己的工作实践经验，就机电一体化技术在智能制造中的应用进行了一些有意义的探讨，希望对相关工作能够有所借鉴。

2智能制造的概念及其发展

在当前市场竞争日趋激烈的形势下，机械制造企业都在努力革新自己的生产技术和设备，探寻新的生产方式，而智能制造作为一种更加先进的生产方式，自然就引起了越来越多人的重视。现实中，智能制造一般包含两层含义，一层是实现智能制造过程中所需要用到的各种先进技术，另一层就是指代智能制造系统（如图1所示）。智能制造技术的提出和应用目的就是为了实现智能生产方式，构建智能化的制造系统。可以这么说，在机械制造领域实现智能化制造也是机械制造发展的必然趋势，对提高生产管理能力、生产效率以及企业效益等均具有极其重要的现实意义。与传统的制造技术不同，智能制造技术融合电子、机械以及计算机信息等技术，即智能制造的实现高度依赖于机电一体化技术。智能制造技术的一个最显著的特点就是可以对制造状态实现智能感知，并对感知到的信息进行自动分析和处理，最后还可以生成决策指令来对整个制造加工和管理环节进行自动控制。显而易见，智能制造技术的功能就是对机械产品的加工制造环节进行自动控制，通过对人工决策过程加以模仿来自动生产控制指令。这样做的一个显著好处就是降低了人为因素可能造成的干扰。如采用智能制造技术来生产机械零件产品就消除了因人工操作失误而造成的废品损失，在解放了大量生产劳动力的同时，也极大幅度地提升了生产效率和产品质量。此外，对于一些劳动强度特别大或者生产过程存在潜在安全隐患的领域，采用智能制造技术来替代人工生产也是实现安全和高效生产的一种最佳选择。总之，智能制造技术不仅可以大幅度提升生产效率，而且可以在很大程度上杜绝人为失误的影响，是当前机械制造技术发展的一种主流趋势。智能制造系统就是通过运用智能制造技术来构建的一种先进生产系统。与传统生产方式不同，智能制造系统中融入了大量的制造加工状态信息，并通过对这些信息进行智能处理来及时发现当前制造环节中可能存在的问题，这就为生产加工过程的自动化调节和控制提供了依据。此外，智能制造系统还拥有组织、学习以及优化等众多功能，如可以对生产加工过程中用到的各类资源进行灵活配置，对加工制造过程进行合理优化，对加工过程进行模拟仿真以及可视化展示等，而这些也都迎合了制造业的发展潮流。

3机电一体化技术在智能制造中的应用

当前，机电一体化技术正在逐渐和智能制造技术进行融合，同时两种技术的有机结合也为两者的发展提供了更为广阔的空间。可以这样说，机电一体化技术已经逐渐成为了实现智能制造过程时的一种不可或缺的核心技术。例如当前智能制造系统中所广泛采用的传感器技术就是二者结合使用的典范。在智能制造系统中，需要加装多种型号的智能传感器来对加工制造状态信息进行监测和收集，而这就需要用到机电一体化技术来对信号进行采集。此外，传感器监测到的信息还需要通过信息网络传输给控制系统进行分析，而这也需要用到电子信息技术来构建信息传输网络。总之，在构建智能制造系统的过程中，必不可少地就需要用到机电一体化技术来达到各种信号检测和传输的目的。事实上，智能制造是在制造自动化高度发展的基础上所诞生的一种新型制造理论，而数控技术就是实现制造自动化的一种关键技术。众所周知，数控技术的实现就离不开机电一体化技术，它对数控系统的要求非常高，不仅涉及到模拟、信息处理等多种技术，还包括对所有数字加工环节的自动优化和管理。目前绝大多数制造企业都应用了数控机床，其数控系统主要采用的是“CPU+总主线”的结构形式，通过在线诊断和模糊智能控制的方式来对整个生产过程进行多通道的管控。除此之外，一些国内外先进企业构建的无人化生产线和无人工厂也是机电一体化技术和智能制造技术结合应用的典范。在这些生产制造系统中，工业机器人被大量使用，它们和数控机床之间可以通过物联网来实现互连互通，并通过构建基于人工智能的智能控制系统来对所有制造过程进行控制。

4结束语

总而言之，机电一体化技术作为实现智能制造方式所不可获取的一种关键技术，将其与智能制造技术进行结合应用具有重要意义，必须引起我们高度的重视。此外，智能制造技术和机电一体化技术的结合还会推动二者各自拥有各大的发展空间，这对机械行业的未来发展也将产生巨大的积极作用。

参考文献

[1]冉胜国.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].商品与质量，2016（20）：68

[2]周怀疆.试述机电一体化技术在智能制造中的应用[J].引文版（工程技术），2015（36）：240

[3]王昌祥.机电一体化技术在智能制造中的应用[J].工业，2014（8）：56

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进入20世纪80年代以来，制造业逐渐从传统的生产要素捆绑中解放出来，知识经济改变了传统的物质生产向智能技术研发重心转变。全球经济竞争发展为高端智能产业的主力军比拼，起步较早的发达国家，凭借着雄厚的资金技术首先进入智能产业时代，促使更多的发展中国家加入发展智能产业队伍。智能制造业高收益显著高于低端加工生产制造。如今发达国家智能产业的发展高度已不再是单一凭借技术优势，而是技术、知识、管理制度和人才相较量的综合创新能力。长期作为发达国家附属的“造物车间”，降低了发展国家制造业产业的自身抗风险能力，极易被国际贸易环境改变所波及，更难以保证经济可持续性增长。当前的智能制造业也属于新兴产业范畴，代表性特点是规模较小与尚未完善成熟的产品和市场，其产业链是由产品研发，生产和管理等多环节紧扣的连续性过程，代表性的产学研集于一身的管理模式，而智能制造的产品种类包括实体、软件系统和智能管理服务平台。总体智能制造的具有扩张性的发展趋势，存在更多的发展空间容纳新兴产业的扩充。具体而言，初具规模的智能产业的生产覆盖面应包括产品、生产系统和企业整体的智能化为特征。产品的智能化体现为将数据控技术与信息化处理技术注入产品中，产品市场价值则由其智能技术水平高低所决定。目前智能化在产业生产中的运用基本以生产线系统的IT控制、生产程序人工预设系统，数据采集和实时生产监控可达到高效的定制生产功能。适用于客户需求为导向的个性化产品需求的快速批量生产。“互联+”产业模式也让制造商原有生产模式从B2C向C2B转变；让企业高层统筹者将管理目标设定在协调内部部门间的控制、管理、生产环节高效交接同时，更加注重延伸产业链、设计满足客户个性化需求产品、流通销售环节与工业物联网相对接。从强调对生产资料与生产要素主动控制权向资源动态需求变动生产理念转换，进而促进了产业间资源的最优化配置。

二、加快我国产业“智能化”转变的重要性

如何维护中国制造在国际市场中的地位，是攸关我国传统制造业企业生存的课题。20世纪70年代以来，农业是我国重要的经济基础，为工业的起步贡献了必要的资本积累，随着改革开放脚步的悄然而至，中国制造业紧抓机遇成功得搭上了高速疾驰的全球制造业列车，承接跨国公司的加工生产外包项目，从此“中国制造”便成为了全球价值链中的一部分。由于前期发展过度依靠劳动力成本优势，通过为大量国外品牌贴牌生产而迅速占领了国际市场份额。显然，产量与价格优势并不能为中国制造立足全球市场长久之策，缺乏自主知识产权技术和品牌的双引擎就不具备在国际市场上单打独斗实力。从“世界工厂”的日不落帝国的崛起再到美国、日本、德国等制造业帝国的相互轮替的制造业发展史表明，虽工业革命促发生产力空前上升，但工业化所造成环境污染的问题又摆在了经济发展的道路上，壁垒重重不得不让这些“先行者”重新思考探索解决之策，唯有将产业发展重心转向发展智能产业成为众家之选。同时也指明了依赖传统加工制造为主线的制造业必须摆脱密集劳动力模式禁锢，突破传统模式思路，才能迎接未来智能化产业比拼较量。20世纪90年代以来，低端加工制造的产业主体格局有所改变，许多跨国公司把其研究机构设立在我国，如运输设备、信息技术、生物制药等产业为主要领域，但核心技术、知识产权并非掌控在我国制造产中，需逐步提高科学技术进步对经济增长贡献率作用。

我们必须清醒地认识到中国传统制造业既存“智力”不足的软肋，又患有自主知识的根基不牢的弊病，务必审慎防范知识经济控制权下的产业转移陷阱。产业转移从表面上看，似乎是发达国家为了降低机会成本而交换发展中国家廉价的劳动力、土地等政策优待的条件，让发展中国家成为产业转移的最大收益者，但这实际上是发达国家进行产业战略布局调整的策略。随着时间推移，机会成本日益加大，演变成发展中国家过渡依赖西方自主知识技术，自主创新能力被抑制，且自主知识研发基础薄弱，甚至付出环境资源破坏和财富流失的惨痛代价，安全风险存在易使我国制造业陷于外国知识产权控制。故此做好我国人才资源的挖掘、培养、投入等工作都将成为未来智能制造道路上势必补齐的短板，追赶与发达国家之间在软实力上的差别。

三、美国、日本、德国智能产业发展概况对比分析

我国智能产业发展仍存在许多制约因素，虽现阶段是继美国、日本和德国之后的世界第四大工业用品生产国，但相对比之下，生产规模较小不及美国与日本的四分之一；工业增加值率低，其中产品的加工生产的附加值占比低，仅为美国的25.12%和日本的29.32%；而劳动生产率更是落后于美国、日本和德国，分别为前三者的5.01%、4.22%和5.89%。若以垂直分工视角分析，我国制造业位于国际分工的底层。美国、日本和德国等工业大国拥有机械设备精细制造能力，密集丰富的资源要素投入，外加金融市场资金支持。这种分工位置对号入座的只能是劳动密集型生产的发展中国家；技术密集型的智能制造却占据分工金字塔结构的顶端，并具备长期性和高附加值的特征。上个世纪70年起进入美、日、德三国制造业腾飞的黄金期，三国不尽相同的发展模式是由自身相对优势出发，美国沿着以研发和生产为主线，加大对进出口的政策扶持，符合产业发展生命周期模型的特征；日本发展模式更似燕行形态理论模型，大力提升国内生产能力，意在增加出口贸易激发本国制造业生产潜能；德国则依托于产业集群效应，构建产业间共生互补的良性循环模式，供应更多具有多样性高科技产品。当制造业发展后半期时，美国、日本和德国大量向外转移低端生产加工线，国内呈现制造业“空壳化”现象，国内主营资本操控的虚拟经济。然而金融危机后虚拟经济泡沫破裂，使高失业率，低迷贸易额量等经济衰退征兆频出，要求发达国家回归实体经济重振计划提上议程，并取得一定客观效果。美、日、德的重振规划中都突出了智能制造产业的独特地位，美国一直是智能制造技术的全球领导者，熟悉的人工智能、控制论、物联网等都起源于太平洋东岸。美国颁布许多促进先进制造业发展的政策，把制造业中心放在智能制造平台搭建上，借助“再工业化”进程推动对外贸易，拉动就业率增加。日本智能产品拥有高精准、人性化特点，如机器人技术就领先于全球。但国内经济在金融危机受肆虐受挫后一蹶不振，在调整产业发展方向时，日本政府有针对性地对市场培育、人才培养、技术研发等进行了政策扶持。特别是应对去“产业空心化”时，则凸显以智能制造业为主调方向，试图以赢取知识经济竞赛得以重返全球市场原有位置。虽然德国仍需面对未逝去的欧洲债务危机余波影响和适应国家政权的频繁更替的不利环境，经济依然保持高增长态势原因在于，制造业被奉为德国经济的增长源，只有科学技术在产业转型进一步得到释放，才可保证制造业在国民经济中的支柱作用。美、日、德在传统制造业向智能产业转换上成功经验，为我国成功实现智能制造产业道路点亮了引航灯。

四、经验启示

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关键词：智能设计技术；农业机械研发；应用探讨

1智能设计技术概述

智能设计技术是近年来逐渐兴起的技术类型，它在传统研发设计的基础上，融入了大数据、智能制造、虚拟现实、智能建模、知识工程等技术形态，并根据行业设计研发的需求，形成适配于行业产品研发生产的一种全新技术形态[1]。换句话说，智能设计技术虽然基于智能制造、大数据、虚拟现实等技术范畴，但在不同行业的应用中却体现出了差异性。本文主要探讨农业机械研发制造中智能设计技术的应用，结合农业机械研发制造行业的具体情况，重点探讨了CAD智能建模技术、知识工程智能技术和虚拟现实智能验证技术三种智能设计技术的应用。

2农业机械研发制造中智能设计技术的应用

2.1CAD智能建模技术及应用

传统的CAD设计技术已被广泛应用在农业机械制造领域，能够辅助农机产品的设计、研发和三维仿真等设计工作，但在产品设计知识的高效利用领域体现了诸多问题，例如：传统CAD技术能够解决农业机械产品研发的结构性问题，但在建模设计知识与建模生成的融合上，存在灵活性、适应性和移植性不强的弊端。基于知识的CAD智能建模技术能够较好地攻克这一难题，该技术以智能化设计为基础，涵盖CAD建模标准规范、材料特性、装配语义、建模融合等新的技术形态，在农业机械研发制造中的应用体现出了新的价值。国内山东农业大学最新研发了一种基于CAD智能建模技术的农机产品制造模型特征提取方法，该方法将三维小波变换和CAD智能建模技术融合在一起，构建了农机产品设计ESB通用智能模型库，技术人员在设计农业机械产品时，可以从智能模型库中直接调取通用的设备模型，并运用三维小波变换进行智能分析，得到匹配性能最佳的产品模型，大大提升了大型复杂农业机械产品研发制造的效率和建模仿真的准确性[2]。

2.2知识工程智能技术及应用

知识工程智能技术源于专家系统的研究分支，贯穿于整个智能设计和制造领域，它以知识设计内容为基础，通过科学的表示、获取和推理过程，获得制造产品的最佳研发方案。以知识推理智能技术为例，它根据待制造产品的设计需求，从已知的知识判断得出新的设计思维方案，通过基于规则、实例和模型的推理过程，完成制造产品的智能设计过程。近年来，随着现代农业机械产品功能和性能的多元化发展，设计一款农机产品所需的知识系统越来越复杂，传统单一的设计推理模式难以满足产品的设计和研发需求，采用集成的多推理知识工程智能技术能够更好地解决现代农机产品研发面临的这一问题。例如：中国农业大学研究了一种基于知识工程的快速设计推理方法，该方法以相似度匹配算法为核心，能够对履带式收获机传动系的机械构件进行快速推理，有效地缩短了产品设计周期，提升了产品的设计智能性[3]。

2.3虚拟现实智能验证技术及应用

虚拟现实技术能够对结构复杂且设计困难的大型农业机械产品研发起到很好的辅助作用，研发人员运用虚拟现实技术能够实现对农机产品结构、外观和进行的仿真建模，在虚拟现实系统中构建真实感很强的运作场景，完成对研发农机产品的仿真运行。近年来，在传统虚拟现实技术的基础上，一种新的虚拟现实智能验证技术被逐渐应用在农业机械研发制造中，该技术不仅能够实现传统虚拟现实技术的所有功能，还能够对仿真的效果进行智能验证，验证的效果与产品开发出的实际使用效果无限接近。例如：中国农业机械化科学研究院采用虚拟现实智能验证技术，开发了基于视景仿真的联合收获机虚拟研发系统，该系统能够在虚拟现实情境下建立联合收获机轮胎模型，并对联合收获机作业过程进行虚拟受力分析，进一步通过对收获机运行时周边环境如农田、树木、草地等地表环境的虚拟建模和仿真，在VegaPrime中设计运动路径，实现了联合收获机作业的3D视景仿真和作业效果测定，结果表明：虚拟环境下的仿真测定结果与后期开发的联合收获机运行效果误差率小于1%[4]。

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重庆市自2010 年以来，先后启动了“云端计划”、“大数据行动计划”及“国家物联网产业示范基地建设”等工作，为智能制造产业发展奠定了良好的基础。2014 年，重庆市开展“制造业装备智能化提升行动”，通过政策引导，用5 年时间持续支持机器人等高端智能装备在电子、汽车和装备等“6+1”支柱产业中的广泛应用，鼓励企业建设数字化车间和智能工厂，探索建立以横向集成、纵向集成与端对端集成为特征的智能化制造体系。2014 年，重庆市机器人及智能装备产业实现产值近100 亿元，全市机器人企业已达60 多家，初步形成了集研发、整机制造、系统集成、零部件配套和应用服务于一体的机器人及智能装备产业链雏形。近日，重庆市又出台了《重庆市机器人及高端智能装备产业集群发展规划（2015 ～ 2020）》，明确提出，到2020 年，重庆机器人及高端智能装备产业要实现销售收入1,000 亿元以上，形成“研发+ 测试+ 制造+ 服务体系”的全产业链产业集群。这标志着，重庆这座老工业城市正在向智能制造转变。

智能制造政策环境持续升温

自国务院正式颁布《中国制造2025》行动规划后，各工业强省和直辖市，立足本地区产业结构特点和阶段性发展规划，各显高招，纷纷出台有关制造2025、“智能制造”的规划。

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关键词：数控智能；机械制造；领域；应用；研究

1.数控智能在机械制造领域中的应用

智能控制机械制造主要包括以下四个部分：机械设计；机械制造；机械电子；机械系统故障诊断。

1.1 机械设计

机械设计在现实生产中是指技术人员对想要设计物体的一个模型进行综合和分析的过程，这个过程包括大量高精度的计算、分析、绘图等精确数值计算工作，同时还需要结合多方面的知识，在通过设计人员自身丰富的实践经验，进行多元综合，最终做出最佳的设计。但是在实际的设计中，很难用精确数值计算的方法来建立准确数据模型，而现在流行的CAD制图技术对这一部分工作也是无能为力的。这就要求 CAD/CAM的操作系统具有智能性，利用计算机系统把一些数值数据处理扩展到非数值数据处理，包括把数据数值知识与实际操作中的经验进行集成、推理和决策，使机械设计过程自动化智能化，弥补设计专家在现实中对机械设计过程中由于人为因素造成的不足。

1.2 机械制造

在机械生产制造中，人们首先要做的是确定机械生产计划，制定机械生产计划就是指从多种因素（设计、制造、生产等）的组合中选出最能满足所有约束条件（生产成本、设计图形、生产工序等）的最佳方案。这些过程是很难用数学模型来准确地表示出来的。数字化智能化技术一方面使数字化制造装备等得到快速发展，大幅度提升生产系统的功能、性能和自动化程度。另一方面这些技术集成可形成柔性制造单元、数字化车间乃至数字化工厂，使生产系统的柔性自动化不断提高，并想着具有感知、决策、执行能功能特征的智能化系统发展。目前以智能机器人为典型代表的智能制造装备已经开始在某些领域得到应用。

1.3 机械电子

机械电子系统结构比较简单，元件和运动部件较少，高性能，但是其系统的内部结构非常复杂。传统的数学解析的方法固然严密、精确，但是只能适用于相对比较简单的电子系统，对于那些比较复杂的系统是不能给出数学解析式的，这样就只能通过烦琐的操作系统来完成。由于智能化的处理是以知识信息为基础进行的推理和计算，这种推理具有复杂性、不确定性和模糊性，而且这种智能化的处理一般不存在已知的算法（传统数学公式化的方法），所以，对不能用传统的数学解析方法解决的问题，人工智能提供了新的解决思路和方法。一般通过人工智能建立的系统有两种方法：神经网络系统和模糊推理系统。目前只有智能系统可以适用于相对比较复杂的电子系统。

1.4 机械系统故障诊断

所谓的机械系统故障的诊断，就是指根据电子系统出现的一些不正常的现象，按照一定的法则，推论出产生问题的原因，找出设备出现故障的所在的部位。故障诊断包括三个方面的内容：故障监测，故障分析和处理决策。但是由现象推出故障原因是一个复杂的推理过程，需要根据维护保修人员多年积累的实际经验，才能得出正确的结论，假如把人工智能的方法应用于机械故障诊断，发展智能化的机械故障诊断技术，是机械故障诊断的一个新途径。机械故障中的人工智能诊断方法主要包括专家系统、人工神经网络，模糊集理论等。

2.数控智能机械制造领域中的应用方法

2.1 专家系统

专家系统是计算机的一种智能程序，这种程序运用知识和推理步骤来解决出现只有专家才能解决的一些比较复杂的问题。智能控制专家系统的框架主要由五个部分组成：知识库，综合数据库，推理机，用户接口和系统输出。

2.2 人工神经网络

人工神经网络是指只智能控制系统摸拟的生物的激励系统，将一系列输入通过神经网络产生输出。这里的输出、输入都是标准化的量，输出是输入的非线性函数，其值可由连接各神经元的权重改变，以获得期望的输出值。

2.3 模糊集理论

人在认知世界的时候，出现一些不确定的事物的时候，就会对所获得的信息进行一定的模糊化处理，以此来减少问题的复杂程度。模糊集理论是指将经典的集合理论模糊化，并引入语言变量和近似推理的模糊逻辑，是一种具有完整的推理体系的智能技术。一般的模糊系统的结构与专家系统的结构比较类似，由模糊知识库、模糊推理机和人机界面等几个部分组成，可以这么说模糊系统是模糊理论与专家系统结构的结合体。

3.智能控制在机械制造系统中的发展趋势

智能控制的实施主要有四个部分，虽然这四个部分在机械领域都有不同程度的应用，但各自使用的时候都存在一定的局限。所以目前，要找到一种普遍的有效的方法把这四个部分有效的结合到一起应用于机械制造系统的各个领域，因此，从这可以看出数控智能组合将成为机械制造系统新的发展趋势。

4.结语

综合起来，数字化智能化技术可以对产业的模式进行创新升级。以数字化技术为基础，在互联网、物联网、云计算、大数据等技术的强力支持下，制造业的产业模式将发生根本性的变化。因此，无论从哪个角度考虑，“制造业数字化智能化”都是新一轮工业革命的核心技术。

参考文献：

[1]陈海勇，朱诗兵，李冲.军事物联网的需求分析[J].物联网技术，2011（5）：53-57

[2]王晓静，张晋.物联网研究综述[J].辽宁大学学报：自然科学版，2010，37（1）：37-39.

[3]刘若冰.物联网的研究进展与未来展望[J].物联网技术，2011（5）：58-62.

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关键词： 制造技术；计算机柔性；敏捷；智能

专家认为，世界上各个国家的经济竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上，随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进生产制造技术的研究。

1 计算机辅助工艺设计（CAPP）

1.1 CAPP概述

CAPP是将产品零件的设计信息和加工条件输入计算机，建立工艺数据库，计算机依据这些些信息自动进行编码、绘图、建立工艺文件。CAPP不仅解决了工艺过程设计中的多样性问题，减少了工艺人员的重复劳动，而且有利于实现标准化和工艺过程的优化，保证工艺设计的质量。

1.2 CAPP的发展趋势

1）知识化、智能化：基于知识的CAPP系统作为工艺设计的辅助工具，具有将工艺专家的知识和经验积累起来并加以利用的任务。该系统必将在表达、获取和处理各种知识的灵活性和有效性上进一步发展。

2）工具化、工程化：CAPP既要适应各企业的具体情况，又要控制针对具体企业的实施工作量、提高通用性，因此，需要加强CAPP系统的工具化和工程化。

3）网络化、集成化：CAPP是CAD与CAM之间的桥梁，是CAQ、PDM及ERP的重要产品信息来源，必须在并行工程思想的指导下实现CAPP与CAD、CAM等系统的全面集成。网络化是现代系统集成应用的必然要求。

4）交互式、渐近式：CAPP系统用来帮助而不是取代工艺设计人员，操作者要有足够的判断能力和工艺知识，做出关键决策。知识库及使用法则需要逐步建立、完善、验证，基于知识的、商品化的CAPP工具系统需要有目标、有计划的渐近式发展。

2 计算机辅助制造技术（CAM）

2.1 CAM概述

CAM有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，包括CAPP、数控编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。CAM的广义概念包括其狭义定义包含的所有内容，还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。

CAM的工作步骤：准备被加工零件的几何模型生成加工轨迹（刀位轨迹）校验加工轨迹后置处理，生成NC代码反读数控代码，检查加工代码的重要性数控代码传至数控机床。

2.3 CAM的关键技术

1）数控编程技术：数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。合理的数控编程可以保证产品达到很高的加工精度和稳定的加工质量。在实现设计加工自动化和缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。

2）NC刀具轨迹生成技术：数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。

3）数控仿真技术：是利用计算机来模拟实际加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具。切削过程仿真分为几何仿真和力学仿真两个方面。

3 柔性制造系统（FMS）

3.1 FMS概述

FMS是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。

FMS工程中的柔性有多种涵义，除了加工柔性外，还包含设备柔性、工艺柔性、产品柔性、流程柔性、批量柔性、扩展柔性和生产柔性。

应用FMS可以获得明显的制造优势，FMS是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势。

3.2 FMS的发展趋势

1）FMS的小型化：FMS需要大量的设备投资，FMC可认为是FMS中最小的一种，或可认为是扩大了功能的加工中心或切削中心。它也能提高机床利用率，增大生产柔性，提高产品质量及生产率。

2）开发经济型FMS：由于FMS需要先进的技术、投资大，影响了它的推广。开发经济型FMS，其规模为2-7台加工中心，或以NC机床等通用机床为基础构成。组成的单机可作FMC使用，系统建立可分步扩展。

3）向模块化和标准化发展：模块化已成为当前FMS设计、制造和系统扩展的一个主要原则，即FMS的各系统（机床、运贮系统、控制系统及软件）均采用模块化和标准化。

4）向功能复杂化方向发展：目前，大多数FMS仍然是以机加工为主，今后的发展将是扩大工艺范围，如装配、热处理等。

5）采用模拟仿真技术：采用计算机仿真技术建立FMS系统的模型，可预先了解系统的运行情况，对系统的相关参数进行评估。目前，FMS系统的建模与仿真技术已经成为国内外的研究热点。

4 计算机集成制造系统（CIMS）

4.1 CIMS概述

计算机集成制造（CIM）：是企业生产从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产活动，是一个不可分割的整体。整个生产过程实质上是一个数据采集、传递和加工处理的过程。最终形成的产品，可以看作数据的物质表现。实际上就是强调整体观点（即系统观点）和信息观点。其实质内容是信息（数据）的集成。

CIM技术是实现CIM理念的各种技术的总称，而CIMS则是以CIM为理念的一种新型生产系统。CIMS在提高企业竞争方面起着重要的作用。它保障和提高了新产品开发的质量；缩短了新产品上市的周期；降低了产品的成本。

CIMS通过实现信息集成、功能集成和过程集成，提供了改善生产组织方式、提高管理水平的有效手段，加速了企业管理技术的革新。

4.2 CIMS的发展趋势

1）集成化：从当前企业内部的的功能集成和信息集成，发展到过程集成（以并行工程为代表）并正在步入实现企业间集成的阶段（以敏捷制造为代表）。

2）数字化/虚拟化：从产品的数字化设计开始发展到产品全生命周期中各类活动、设备及实体的数字化。在数字化基础上，虚拟化技术正在迅速发展，包括虚拟产品开发、虚拟现实应用和虚拟制造。

3）网络化：从基于局域网发展到基于Intranet/Internet/

Extranet的分布网络制造，以支持全球制造策略的实现。

4）柔性化：正积极研究发展企业间动态联盟技术、敏捷设计生产技术、柔性可重组机器技术等，以实现敏捷制造。

5）智能化：是制造系统在柔性化和集成化基础上进一步延伸与发展，引入智能控制技术和人工智能，实现具有智能、自律、敏捷、仿生、分布、分形等特点的新一代制造系统。

6）绿色化：包括绿色制造、生态工厂、清洁化生产、环境意识的设计与制造等。它是全球可持续发展战略在制造业中的体现。

5 敏捷制造（AM）技术

5.1 AM技术概述

AM是指制造企业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源（包括技术、管理和人），以有效和协调的方式响应用户需求，实现制造的敏捷性，提高企业在不断变化、不可预测的经营环境中快速应变的能力。

AM的实质是在先进的柔性制造技术的基础上，通过企业内部和外部多功能项目组，组建虚拟公司，它是一种多变的动态组织结构，可把全球范围内的各种资源（包括人的资源）集成在一起，实现技术、管理和人的集成，从而在整个产品生命周期内最大限度的满足用户需求，提高企业的竞争能力。目的是快速响应市场的变化，在尽可能短的时间内向市场提供适销对路的环保型产品。

5.2 AM的关键技术

1）并行工程技术：强调工作流程的并行进行，即产品的设计过程、生产准备过程甚至加工过程可以同步进行，可及早发现并修改设计方案存在的问题，还可缩短新产品的开发周期，降低成本，提高产品质量。

2）虚拟制造技术：是将制造企业的一切活动，如设计过程、加工过程、装配过程、生产管理、企业管理等建立与现实系统完全相同的计算机模型即虚拟系统，利用它模拟运行整个企业的一切活动并进行参数的调整，在求得最佳运行参数后再进行实际制造活动，确保整个运行都在最佳状态。

3）计算机网络技术：由于敏捷制造和动态联盟是跨结构、跨地区的全球企业组织方式，计算机网络通信技术成为其最基本的技术基础。

4）系统集成技术：开放式体系结构、信息及交换的标准化是实现系统整体集成的关键。敏捷制造的系统集成所要面对的是连续变化的动态系统，在系统集成运行的条件下，保证系统各部分功能的独立性。

5）动态联盟技术：动态联盟是由多个本质上独立的企业，为了完成一个共同的目标而结成的暂时性同盟。动态同盟中的盟主最先发现市场机遇或客户要求，拥有主要的核心资源，通过合理选择合作伙伴，组成分布式的制造网络。各合作伙伴成员充分发挥各自的特长和优势，联合完成产品的开发、设计、制造和销售全过程。

6）产品数据管理（PDM）技术：PDM是一种从数据库基础上发展起来的信息集成技术，能管理所有与产品相关的信息和过程。从广义上讲，它可以覆盖整个企业从产品的市场需求、研究与开发、产品设计、工程制造、销售、服务与维护等各个领域、全生命周期中的产品信息。

5.3 AM的发展趋势

1）面向知识和信息网络，建立一套支持敏捷制造数字化、集成化、智能化、并行化的多模态人机交互信息处理与应用理论及方法，根据用户的个性化需求和市场的竞争趋势，以有效地组织敏捷制造的动态联盟，充分利用各种资源进行多模态人机协同的敏捷制造，尽快响应市场需求。

2）基于知识和信息网络，对定制产品的外观形态、方案布局和多模态环境下人机交互等环节的支持加强，以提高敏捷制造系统的可塑性及定制产品的美观性、宜人性等方面运作过程的可视化。

3）利用多模态人机交互技术改变企业以试制、试验和改进为主的传统制造开发过程，使之转变为市场需求下以分析、设计和评估为主，并基于知识和信息网络迅速组成动态联盟的可视化敏捷制造，从而缩短产品开发时间，提高市场竞争力。

6 智能制造系统（IMS）

6.1 IMS概述

IMS是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。智能制造的概念源于人工智能的研究，它突出了在各个制造环节中，以一种高度集成与柔性的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动，进行构思、分析、判断、推理和决策，延伸或取代制造环境中人的部分脑力劳动，同时继承、收集、存储、共享、完善和发展人类专家的制造智能。

6.2 IMS的特征

1）自律能力：即理解与搜集自身和环境信息，并进行判断、分析和规划自身行为的能力。

2）人机一体化：IMS不单纯是“人工智能”系统，而是人机一体化智能系统，是一种混合智能。人机一体化突出了人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器的配合下，更好地发挥人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事，相互协作、相互“理解”的关系。

3）虚拟现实技术：是实现虚拟制造的支持技术，也是实现高水平人机一体化的关键技术。其特点是要按照人们的意愿任意变化，这种人机结合的新一代智能界面，是智能制造的一个显著特征。

4）自组织与超柔性：IMS能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，其柔性不仅表现在结构形式上，而且表现在运行方式上，所以称这种柔性为超柔性，就像人类专家组成的群体，具有生物特征。

5）学习能力与自我维护能力：IMS能够在实践中不断充实知识库，具有自学习功能。同时，在运行过程中自行进行故障诊断、并具有自行维护、自行排除故障的能力。使智能制造系统能够自我优化并适应各种复杂的环境。

6.3 IMS的关键技术

1）智能设计：把专家系统引入设计领域，将人们从繁重的劳动中解脱出来。目前在CAD/CAPP/CAM领域中应用专家系统已取得了一定的进展。

2）智能机器人：应具有视觉、听觉、触觉、语音、分析判断等功能，与机械手不同。

3）智能诊断：除了计算机的自诊断功能外，还可以进行故障分析、原因查找和故障的自动排除，保证系统在无人状态下正常工作。

4）自适应功能：目前人们是靠经验来控制制造系统，加工时不可能达到最佳状态，产品质量很难提高。要实现自适应功能，在线的自动检测和自动调整是关键技术。

5）智能管理系统：应具备对生产过程的自动调度，信息的收集、整理与反馈以及企业的各种情况的资料库等。

7 结束语

随着市场需求个性化与多样化，未来先进生产制造技术的发展的总趋势是向柔性化、虚拟化、网络化、集成化、智能化、清洁化、全球化的方向发展。

参考文献：

[1]庄万玉、丁杰雄、凌丹、秦东兴编著，制造技术，北京：国防工业出版社，2012.10.