智能制造技术在传统企业中的应用

张子娟

摘要：随着 5G 和 AI 技术的进步，制造业生产模式迎来了升级改造的技术手段，迫使传统企业主动升级才能提高市场竞争，如何升级、如何顺畅升级、如何较低成本升级、如何通过升级达到预期目标都是企业在升级前必然思考的问题。

关键词：智能;制造技术;传统企业;应用

1 智能制造叙述

1.1 国外智能制造发展叙述

国外的智能制造技术发展是比较早的，甚至可以追溯到20世纪80年代，美国的怀特教授和布恩教授还专门出版了《智能制造》专著，这本专著里面首次提及了智能制造的概念，并具体分析了智能制造的设想和途径。20 世纪 90 年代，日本也提出了智能制造技术，并且开发了世界上最早的智能工厂。德国的汽车制造业将智能制造技术应用到车辆装配过程中，取得了显著的效果。进入 21 世纪以来，物联网、大数据、云计算、人工智能等技术的不断兴起，为智能制造技术的发展提供了动力。在 2012 年美国就提出了“先进制造业国际战略计划”，随后在德国工程院倡导下德国提出了“工业 4.0”国家战略，后续韩国和法国也纷纷提出“新增长动力战略”和“新工业法国”计划等智能制造发展战略。

1.2 国内智能制造叙述

我国的智能制造技术相比发达国家而言起步是较晚的，在 1994 年由清华大学、华中科技大学、南京航空航天大学为代表的高校率先提出了智能制造相关技术研究。在 2015 年国家工业和信息化部联合了中国工程院制定了“中国制造 2025的国家战略”，战略的提出是以创新制造为主体，以加快下一代信息技术与制造业的融合为主的战略，本着推进智能制造技术的方向、解决数字化、网络化、集成水平等核心问题为目标，大力发展高端制造业，实现制造业历史性跨越的战略。在2016年我国颁布了《智能制造发展规划（2016-2020）》，来支撑智能制造的实现和支撑。

2平台建设

从传统企业向智能制造升级的过程必然是有一个过程，可能要涉及到大量的传感技术、通信技术、软件技术、硬件技术、控制技术、云计算技术和深度学习相关的技术，所有这些新的技术都需要融合到一个统一的平台上，可以由小的应用開始建立，逐步增加形成企业实际的信息平台。例如：可以从一条生产线做起，可以将其上的设备工序的数据进行采集和监控，再配上物联网系统，那么就可以监测这条产线上每个工序环节的生产数据，每道工序的加工参数，加工工艺，加工质量，直通率，不良品现象等等。等到一条产线运行成熟后再拓展到多条线甚至全部产线，那么在此拓展过程中必然也需要对这个平台的性能进行提升，容易找到合适可靠的符合实际的核心平台的建设，从而为智能制造打下结实的基础。

通常传统企业前期已经有的软件系统（不同时间投入、不同供应商之间），如何和新投入的软件和升级后的系统进行兼容 ， 这就需要企业统合这些软件尽量平台化，要有强大的软件兼容能力，通过标准的接口使其处于一个或多个虚拟的平台中，这是优先考虑的事情，既能保护以前的投资，同时能兼顾升级效率。

3 数字化

数据采集是智能生产中的重要组成部分，是人、机、料、法、环、测的基本数据支撑来源。数据采集又分为对人员信息的采集，对物料的采集，对环境的采集，对设备和测试结果的采集几个方面。以设备为代表的通过传感技术和通信技术让设备上云（包括本地云）， 将设备相关的数据都能实时的采集甚至也能够实时对设备进行参数调节，让设备变成智能化的设备，并在此基础上的数据采集和结合行业知识的分析、预测、决策是智能化转型的关键。有条件的企业可以根据自身的实际逐步按此路径升级，风险不大，效果较好。大量的数据的积累为深度分析、挖掘算法模型、大数据分析提供基础，为智能决策提供依据。以此同时，可以将传统分散于不同企业、不同系统、不同个体的工业经验将能够获得有效沉淀和汇聚起来，并通过平台功能的开放和调用被更多企业共享。

4高速高精联动控制技术

相比于传统的普通机床，数控机床最大的优势便是可以同时使用多轴联动的方式完成控制以及加工工作。由于各个伺服的加速和减速不断交替，因此对于不同机床来说，其运动性能以及运行状态同样差异化明显。也正是由于这方面原因，在使用多种联动方式的时候，通常很难做到精确控制，造成其轮廓轨迹出现偏差。而在应用高速高精联动控制技术之后，可以有效完成信息通讯，并使其传输量持续增加，并不断提升传输速率。不仅如此，在控制策略层面，依靠多轴补偿，以此对各个关节点的运动效果展开控制。而在控制算法层面，依靠 PID 反馈控制，促使其抗干扰能力得到全面提升，进而大幅度降低轮廓的误差，确保信号的应用能够达到预期效果。

5机床多源误差补偿技术

数控机床多种联动的加工工作，其精度会受到多方面因素的影响。误差本身的来源主要包括零件的原始制造、安装或者由于大量磨损造成的误差等。而当机床本身具备较强的操作能力之后，将多源误差补偿技术应用其中，以此促使其加工精度得到全面提高。所谓多源误差的补偿技术，其主要是指依靠测量、分析以及统计的方式，对机床本身的特性以及规律进行全面探究。同时通过创设误差模型，预设新误差量，以此抵消过程误差的一种技术形式。通常来说，其主要包括四类技术，分别是几何误差补偿技术、热误差补偿技术、力误差补偿技术以及振动主动抑制技术。（1）几何误差补偿技术，通过解耦分离的方式，及时获得信息的补偿量，并通过实际运动以及叠加补偿的形式，对数控代码的运动模式展开修正。（2）热误差补偿技术，通过建立模型的方式，尽可能降低误差测定时间，从而使得误差预测的精确性得到提高。（3）力误差补偿技术，通过提升切削力的方式，对其变形误差提供补偿。四是振动主动抑制技术，以此对内部产生的振动效果提前进行抑制，防止其造成更为严重的影响。

6智能制造技术的发展趋势分析

智能制造技术本质上就是制造技术、自动化技术、系统工程、人工智能等技术的融合和渗透，相互融合渗透所衍生出的一门综合性的技术，智能制造技术是建立在市场需求和科学技术发展的条件下的，市场的需求不断地变化，制造业的重心就会发生一定的转变，加之信息技术的推动，制造业的配置就会发生转变。这不单单是制造工 艺的升级产品设计制造的升级，而是一种产品的理念到产品的投产的过程，是一个功能性和系统性融合的过程。以目前广为流行和热议的 3D 打印为例，本质上讲 3D打印就是一种智能制造技术，是通过计算机设计，通过粉状、液态材料为原材料，通过 3D 打印机将所需要的产品打印出来的的过程，这个过程是智能制造技术的应用过程，也是创新过程。所以笔者认为先进的智能制造技术是需要融合制造过程中产品的设计、产品的生产、产品的管理等环节的智能化，并且根据以上融合逐渐形成智能化的产品理念。

结语

企业智能制造升级之路没有千篇一律，要循序渐进，要切合实际，要对自己的需求有比较清晰的认识，痛点是什么？未来的目标和方向是什么？每个阶段行的目标是什么？哪些需要系统改善，哪些可以通过单元改善实现？实现的方向是坚定的，但是实现的方法和路径是不同的，不能急于求成而给企业的升级造成巨大困难，一定要在低成本的前提下，一点一滴的实现，好的效果要加强推广，由点带面，由面到全方法多层次的实现，效果是逐步体现的。

参考文献

[1]朱剑英.智能制造的意义、技术与实现[J].机械制造与自动化 ，2013（03）.

[2] 丁蓉 ， 金星 . 中国智能制造行业技术及品牌发展报告 ，2017.