智能制造環(huán)境下生產(chǎn)現(xiàn)場提高生產(chǎn)效率的途徑一、緒論1.1研究背景，目的及意義1.1.1研究背景智能制造是我國制造業(yè)創(chuàng)新升級的重大機遇，近年來，我國制造業(yè)為實現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型在向智能制造發(fā)展的進(jìn)程中不斷前進(jìn)。隨著近幾年智能化管理思維不斷與各行各業(yè)融合，制造業(yè)在生產(chǎn)過程中不斷實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的科技改革，尤其是在汽車制造行業(yè)，在面對強大的市場需求和競爭的情況下需要實現(xiàn)更優(yōu)的生產(chǎn)模式。同時，國家也在大力支持企業(yè)完成智能化轉(zhuǎn)型的建設(shè)，國務(wù)院在2015年發(fā)布了“中國制造2025”行動綱領(lǐng)，在推進(jìn)信息化和工業(yè)化深度融合這一戰(zhàn)略任務(wù)中提出了要推進(jìn)制造業(yè)的生產(chǎn)過程智能化，提升在創(chuàng)新研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)領(lǐng)域的智能化水平，同時綱領(lǐng)將開發(fā)智能產(chǎn)品、智能可控的裝備、建設(shè)智能工廠、數(shù)字化車間等列為重點任務(wù)，并計劃分類實施推廣。工信部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會在2018年共同推出了《國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，提出了對智能裝備和智能工廠的標(biāo)準(zhǔn)，對識別與傳感、控制系統(tǒng)、生產(chǎn)機床及設(shè)備、智能工藝裝備等硬件設(shè)備，以及智能工廠的智能設(shè)計、生產(chǎn)、管理、物流和集成優(yōu)化等規(guī)劃提出了指導(dǎo)性意見。加快實現(xiàn)智能制造是落實我國制造業(yè)強國戰(zhàn)略的重要舉措，對重新塑造我國制造業(yè)競爭勢力有非常重要意義。1.1.2研究目的和意義“中國制造2025”規(guī)劃指出智能制造是未來制造業(yè)發(fā)展的重大趨勢，對于很多汽車零部件制造公司來說也是未來發(fā)展的重要愿景，但由于不同的企業(yè)所經(jīng)營的產(chǎn)品不同、制造能力不同、生產(chǎn)模式不同，他們面臨著轉(zhuǎn)型需求也不同?！吨悄苤圃炷芰Τ墒於劝灼?.0》就指出，由于當(dāng)前我國很多企業(yè)對自身智能制造的定位、發(fā)展現(xiàn)狀和路徑不明確，同時缺少相關(guān)系統(tǒng)方法論指導(dǎo)實施，因此企業(yè)對于自身到底處于智能制造的何種水平其實并不清楚，也沒有合適的比較，不能確定智能制造的分步實施，影響智能制造有效落地。目前,我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的非?？?，這會很好地提升我國制造工業(yè)的生產(chǎn)能力。但是，目前多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中都存在諸多質(zhì)量問題，和一些發(fā)達(dá)國家也存在差距。但是，存在的智能制造技術(shù)會在一定程度上促進(jìn)我國工業(yè)產(chǎn)品制造業(yè)向前發(fā)展。本文主要就智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用進(jìn)行分析。1.2研究內(nèi)容智能控制是工業(yè)自動化技術(shù)的重要特點。智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展使得更多的程序和內(nèi)容集中在內(nèi)部。作為人工智能領(lǐng)域中重要的內(nèi)容，智能控制技術(shù)自然可以更好地將自動把控和整體規(guī)劃有效地結(jié)合在一起。當(dāng)智能控制被運用于控制系統(tǒng)內(nèi)部時往往能夠發(fā)揮出更多的功能〃。當(dāng)然，在運用智能控制技術(shù)時會提出更高的要求。但是如果一旦有腐蝕性的物質(zhì)侵蝕控制器本身，其運行的時間一旦超過工作的時間，其智能化控制器就會發(fā)出預(yù)警信號，更多的工作人員就能夠及時地進(jìn)行跟進(jìn)。研究內(nèi)容覆蓋自動化設(shè)備、數(shù)字化車間、智能化工廠3個層次；貫穿智能制造6大環(huán)節(jié)（智能管理、智能監(jiān)控、智能加工、智能裝配、智能檢測、智能物流）；融合“數(shù)字化、自動化、信息化、智能化”4化共性技術(shù)；1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1智能制造的研究Chen-FuChien等學(xué)者認(rèn)為智能制造的目的是通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，以高科技制造企業(yè)的實證研究為例，分析了如何采用了不同的方法來實現(xiàn)智能制造。GaoQ等人指出平衡系統(tǒng)中生產(chǎn)能力可以應(yīng)用可視化、透明化及網(wǎng)絡(luò)化等先進(jìn)信息技術(shù)，通過加大現(xiàn)場監(jiān)督力度來提高生產(chǎn)裝配效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。單繼東等學(xué)者在智能制造技術(shù)準(zhǔn)備上提出了智能化的工藝設(shè)計、基于幾何特征的智能編程、檢測路徑自動規(guī)劃、工藝仿真驗證及優(yōu)化和決策知識庫；利用大數(shù)據(jù)獲取人、機、料、法、環(huán)、測運行數(shù)據(jù)的智能決策系統(tǒng)來管控生產(chǎn)線，實現(xiàn)精確化和透明化。馮消冰、劉文龍等人研究了可視化技術(shù)及系統(tǒng)在智能制造中的應(yīng)用，結(jié)合設(shè)備互聯(lián)互通及傳感器系統(tǒng)，可以打造物聯(lián)網(wǎng)化的可視化智能車間。重慶青山工業(yè)公司面臨整車企業(yè)對汽車零部件企業(yè)快速準(zhǔn)時、準(zhǔn)量、高品質(zhì)交付的要求，以信息系統(tǒng)功能規(guī)劃為先導(dǎo)，建設(shè)WMS、MDS與ERP的集成項目建設(shè)，集合ERP的MRP運算及排程計算動態(tài)安全庫存量而實施動態(tài)調(diào)整，發(fā)送物料實際庫齡預(yù)警信息；同時，建立相關(guān)業(yè)務(wù)的流程標(biāo)準(zhǔn)，維修單位對缺料信息拉動ERP系統(tǒng)和立體庫補料并進(jìn)行流水號信息綁定，緊密圍繞供應(yīng)鏈協(xié)同、精益生產(chǎn)、精準(zhǔn)物流管理。Burger.N等人曾指出在產(chǎn)品需求多樣化且市場環(huán)境不確定的情況下，制造系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，例如物理信息系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)提高了制造系統(tǒng)的柔性，幫助企業(yè)做出合理決策。PerufoJV等人也指出了制造過程的網(wǎng)絡(luò)化和信息化水平能提高企業(yè)應(yīng)對環(huán)境變化的能力和經(jīng)濟績效。ChanmoJun等學(xué)者提出了基于云的應(yīng)用程序集成與操作平臺系統(tǒng)，為實現(xiàn)智能工廠提供了新的技術(shù)參考。對企業(yè)生產(chǎn)流程的質(zhì)量控制可借助信息管理系統(tǒng)更好地完成，張晶晶通過MES與六西格瑪?shù)姆治龉ぞ叩募?、質(zhì)量追蹤等方法，MES將質(zhì)量的控制由事后向作業(yè)過程把關(guān)轉(zhuǎn)變，由定性向數(shù)據(jù)統(tǒng)計的質(zhì)量管理轉(zhuǎn)變，同時建立基于信息化平臺的精益生產(chǎn)管理績效考核機制等22l。劉偉分析了生產(chǎn)過程的可追溯性對象,并用建模方法建立了質(zhì)量追溯的數(shù)據(jù)模型，提出在系統(tǒng)中應(yīng)用控制圖對生產(chǎn)進(jìn)行實時質(zhì)量控制。周春柳從可視化管理和價值流（VSM）分析入手，使MES集成推拉結(jié)合的計劃方式、安燈系統(tǒng)、觸摸屏看板等可視化工具，采用數(shù)據(jù)交互來驗證MES對精益生產(chǎn)的支持。劉帥基于利用MES采集過程信息生成OPC、FPC、VSM這一思路對生產(chǎn)流程評估，找到生產(chǎn)瓶頸，確定優(yōu)化目標(biāo)方向，同時通過MES數(shù)據(jù)采集模塊總結(jié)出應(yīng)該采集企業(yè)生產(chǎn)過程中的哪些信息。李玉山通過依據(jù)平衡性的相關(guān)理論對裝配方案生產(chǎn)系統(tǒng)的平衡性進(jìn)行相關(guān)計算，采用TecnomatixPlantSimulation仿真平臺對裝配線建模，用直觀的方式向管理人員驗證理論計算結(jié)果，同時分析物流設(shè)備需求以及配送路線規(guī)劃；建立在線仿真監(jiān)測平臺用于對工藝不斷變化的趨勢快速做出響應(yīng)；為在生產(chǎn)流程中避免工位故障造成的整條線體癱瘓，還建立機械設(shè)備在線仿真監(jiān)測平臺，盡可能提供給技術(shù)人員更多故障信息，縮短維修時間。呂江濤認(rèn)為智能制造重點應(yīng)該在于全面打通企業(yè)業(yè)務(wù)流程，以訂單驅(qū)動在云端進(jìn)行商務(wù)運作、智能管控及服務(wù)、線上虛擬工廠，整合產(chǎn)品、設(shè)備、價值鏈等數(shù)據(jù)，創(chuàng)立一體化平臺下的設(shè)計與生產(chǎn)協(xié)同管理，同時應(yīng)用ERP處理銷售分銷、采購、財務(wù)、排產(chǎn)等業(yè)務(wù)。雷曉梅將IDEFO和Petri網(wǎng)關(guān)聯(lián)矩陣相結(jié)合，將裝備制造業(yè)的生產(chǎn)流程分成訂單審核、訂單下達(dá)、訂單執(zhí)行三個階段進(jìn)行描述，分析各個活動間關(guān)系，結(jié)合智能制造系統(tǒng)對三個階段工作的要求進(jìn)行生產(chǎn)流程再造。王成城等人認(rèn)為生產(chǎn)流程中的質(zhì)量控制主要關(guān)鍵技術(shù)在于互聯(lián)互通與實時采集監(jiān)測。劉曉冰、劉彩燕等學(xué)者根據(jù)動態(tài)質(zhì)量控制原理提出了在網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等信息技術(shù)支持下的生產(chǎn)過程動態(tài)質(zhì)量控制模型，基于XML的信息集成和基于OPC的控制集成的軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，極大地提高生產(chǎn)質(zhì)量信息的共享和反饋程度，可以實時跟蹤生產(chǎn)工序中的動態(tài)質(zhì)量信息，進(jìn)行質(zhì)量預(yù)測、監(jiān)控和在線調(diào)優(yōu)，事先消除質(zhì)量缺陷，降低質(zhì)量成本。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1智能制造的含義與要求2.1.1智能制造的含義隨著計算機技術(shù)普及，智能制造概念在20世紀(jì)80年代最早被提出來，是通過互聯(lián)網(wǎng)等新型信息技術(shù)，是集資源、材料、設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、服務(wù)等環(huán)節(jié)，且具備自我感知、自主決策優(yōu)化、準(zhǔn)確控制和執(zhí)行等一系列能力的制造過程系統(tǒng)的集合?？偨Y(jié)前人對智能制造的理解，本文認(rèn)為智能制造是將制造自動化的概念更新，建立在生產(chǎn)自動化、數(shù)字化的基礎(chǔ)上向高度集成化、智能化發(fā)展的一種模式，它通過對制造過程中的信息進(jìn)行索取和分析，從而使制造過程具有自主學(xué)習(xí)、自主判斷的決策能力。智能制造是由現(xiàn)代智能技術(shù)和智能系統(tǒng)共同合作實現(xiàn)的，智能技術(shù)是在自動化技術(shù)、傳感技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，達(dá)到可視化、人機交互、決策和執(zhí)行，實現(xiàn)裝備、設(shè)計與制造過程的智能化，是信息技術(shù)、智能技術(shù)與裝備制造技術(shù)的高度融合。而智能制造系統(tǒng)主要通過軟硬件、系統(tǒng)服務(wù)等實現(xiàn)制造要素和資源相互間的識別、交互和集成，其中軟件主要是運用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算平臺、網(wǎng)絡(luò)安全等；硬件控制主要有機器人操控、傳感器和采集器等；實現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)則包括軟件和硬件一體化裝備、集成系統(tǒng)等。2.1.2智能制造對企業(yè)的要求自智能制造概念一提出，與之相關(guān)的研究也相繼出現(xiàn)。國際上一些制造業(yè)大國都提出了以“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”為特征的發(fā)展戰(zhàn)略，推行智能制造以改造傳統(tǒng)工業(yè)，推出再工業(yè)化［0］，基本上成為了企業(yè)智能制造發(fā)展過程的范式。數(shù)字化維持計算機工作的根本,智能制造離不開制造過程信息過多且容易形成信息孤島，將這些信息轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)，便于系統(tǒng)間有效地傳遞、分析與應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)化是以物聯(lián)網(wǎng)的方式，實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)集成，為信息傳播提供載體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享；數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化是實現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)，基于實時監(jiān)測、大數(shù)據(jù)、仿真等，最終實現(xiàn)質(zhì)量分析、計劃、調(diào)度、物流規(guī)劃等決策，快速達(dá)到生產(chǎn)需要。由上述研究總結(jié)可知，企業(yè)的生產(chǎn)流程若想達(dá)到智能制造的要求，必須建設(shè)自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，包括軟件、硬件、信息技術(shù)、模塊管理等方面的準(zhǔn)備。設(shè)備自動化:首先需要在車間的工藝流程中實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、設(shè)置數(shù)據(jù)采集裝備等，實現(xiàn)作業(yè)自動化、檢測自動化，達(dá)到對底層現(xiàn)場的高度監(jiān)測和控制，這樣才能進(jìn)一步實現(xiàn)對整個工廠控制。數(shù)字化:企業(yè)需要將生產(chǎn)流程中的信息數(shù)據(jù)融合轉(zhuǎn)化，包括質(zhì)量數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、人員信息，需要建立數(shù)據(jù)庫和設(shè)備的多個接口，連接控制層和多個軟件系統(tǒng)，同時引進(jìn)軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的管理、分析，向下層反饋達(dá)到實時優(yōu)化，最終使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)具有遠(yuǎn)程運維、智能決策、個性化定制等能力的智能化模式。網(wǎng)絡(luò)化:企業(yè)將生產(chǎn)流程中各種資源及信息打破孤立，打造網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，將生產(chǎn)線、設(shè)備、系統(tǒng)連接起來形成網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)造全局式的管理。一方面需要建立企業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺，完善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將自動化設(shè)備終端與計算機終端連接且達(dá)到雙向的通訊，另一方面對設(shè)備采用統(tǒng)一接口和標(biāo)準(zhǔn)，保證信息傳遞。相關(guān)技術(shù)和系統(tǒng)支持:通過相關(guān)先進(jìn)技術(shù)支持企業(yè)對生產(chǎn)流程中質(zhì)量、效率問題的快速感知、技術(shù)處理，如傳感技術(shù)、可視化技術(shù)、測試技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)、仿真技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等。同時借助智能系統(tǒng)匯總、計算、分析采集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，反饋生產(chǎn)計劃調(diào)度、進(jìn)行工藝調(diào)整、質(zhì)量分析等。通過技術(shù)和系統(tǒng)支持，企業(yè)就能實現(xiàn)對生產(chǎn)流程透明化、無紙化的管理。企業(yè)在生產(chǎn)流程中做到以上幾點就能滿足智能制造的要求，在滿足基礎(chǔ)設(shè)施的條件下，在業(yè)務(wù)流程和工藝流程中運用智能技術(shù)和系統(tǒng)監(jiān)督、控制，加強企業(yè)對作業(yè)和質(zhì)量監(jiān)測及控制、計劃制定及調(diào)度、訂單執(zhí)行等能力，由此提高產(chǎn)能、減少制造費用。2.2生產(chǎn)流程的相關(guān)闡述2.2.1生產(chǎn)流程概念邁克爾哈默曾指出：流程規(guī)定了所有運作活動的路徑和方式，是企業(yè)運作之基礎(chǔ)。有學(xué)者認(rèn)為生產(chǎn)流程的意義是對產(chǎn)品的整個加工流程或工藝過程，從原材料投入開始，按照工序，經(jīng)過相應(yīng)的設(shè)備連續(xù)加工，最終獲得所需產(chǎn)出。T.H.Davenport認(rèn)為流程應(yīng)該是利用企業(yè)資源達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的一系列邏輯相關(guān)的活動。H.J.Johansson則認(rèn)為應(yīng)該把增加輸入價值同時轉(zhuǎn)化為對接受者更有用、更有效的輸出這個過程的相關(guān)活動的集合稱為流程。另有學(xué)者認(rèn)為，生產(chǎn)流程就是指企業(yè)完成生產(chǎn)制造過程中的一系列的有序活動及運作機制的集合。而流程優(yōu)化則是對現(xiàn)有流程診斷和評估，找到關(guān)鍵點、有缺陷的地方做出改善。關(guān)于生產(chǎn)流程中的要素，有人認(rèn)為應(yīng)該包含客戶、過程、輸入、輸出、資源和供應(yīng)商等。根據(jù)前人總結(jié)，本文將生產(chǎn)流程定義為企業(yè)從接受銷售訂單，到生產(chǎn)計劃，再到作業(yè)生產(chǎn)，最后到產(chǎn)品發(fā)貨的整個過程。制造業(yè)的生產(chǎn)流程是服務(wù)于客戶的，以客戶的利益為最終目標(biāo)，企業(yè)需以自身條件為基礎(chǔ)，通過一系列增值活動達(dá)到生產(chǎn)效率、效果的最優(yōu)來實現(xiàn)最大的效益。企業(yè)通過對生產(chǎn)流程的優(yōu)化提高產(chǎn)能和效率、減少浪費、減輕庫存壓力等，進(jìn)一步加強對市場的適應(yīng)能力、提高競爭力。因而，就當(dāng)前制造業(yè)發(fā)展的形式而言，企業(yè)若想爭取更多的市場資源，優(yōu)秀的生產(chǎn)流程應(yīng)是前提。生產(chǎn)流程的優(yōu)化的目標(biāo)主要集中在提升效率、質(zhì)量、成本三方面，為同時提升這三個目標(biāo)，企業(yè)一般會不斷完善產(chǎn)品工藝改進(jìn)、調(diào)整生產(chǎn)平衡、優(yōu)化產(chǎn)品物流規(guī)劃、提升一次下線合格率、提升生產(chǎn)工序能力、減少在制品積壓和設(shè)備閑置浪費等。2.2.2智能制造推進(jìn)生產(chǎn)流程智能制造推進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)流程優(yōu)化的過程就是將智能制造與企業(yè)執(zhí)行生產(chǎn)流程的目標(biāo)融合的過程。企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程的目標(biāo)就是在實現(xiàn)客戶價值的過程中進(jìn)一步讓生產(chǎn)效率、質(zhì)量、管理更優(yōu)化，以較少的資源投入獲得最優(yōu)質(zhì)量且低成本的產(chǎn)品，為客戶提供更高的價值，這與智能制造目標(biāo)是一致的，智能制造就是在利用自身優(yōu)勢提升企業(yè)在生產(chǎn)流程中反應(yīng)速度和準(zhǔn)確性，達(dá)到生產(chǎn)能力的提升。例如，在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，企業(yè)要投入很多的人力資源對外部環(huán)境風(fēng)險評估并做出決策，但由人員主觀因素、外部信息的缺失等問題造成的誤判產(chǎn)生錯誤的決策從而產(chǎn)生的浪費與JIT生產(chǎn)目標(biāo)背道而馳；而在基于物聯(lián)網(wǎng)體系的生產(chǎn)模式中，依靠于大數(shù)據(jù)、人工智能等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持獲取環(huán)境信息再進(jìn)行決策，將獲取的數(shù)據(jù)結(jié)合機器學(xué)習(xí)，通過一系列的程序算法建立大數(shù)據(jù)模型，這樣，在信息全面且準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，企業(yè)獲得了快速的、有效的決策支持。隨著產(chǎn)品生產(chǎn)種類和數(shù)量的增多、生產(chǎn)組織變得復(fù)雜，企業(yè)控制質(zhì)量的難度、人工和物料成本也在提高，同時企業(yè)生產(chǎn)流程遇到的問題，例如庫存問題、瓶頸問題、非增值問題、快速換模問題等出現(xiàn)頻率也可能增高,在分析和解決這些問題時就更需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持。在基礎(chǔ)建設(shè)中，智能制造在數(shù)字化建設(shè)的基礎(chǔ)上，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特性，在流程中應(yīng)用數(shù)據(jù)采集技術(shù)，及時、準(zhǔn)確地獲取和傳輸數(shù)據(jù)，為制造工廠提供對物料、產(chǎn)品、設(shè)備等信息的傳遞，形成對車間情況“快速反應(yīng)”，生產(chǎn)流程更加透明化、柔性化，對解決生產(chǎn)調(diào)度、快速換模等問題提供更多的支持；在質(zhì)量和作業(yè)控制中，利用數(shù)字化仿真、數(shù)據(jù)采集等技術(shù)在制造過程對生產(chǎn)流程的工藝、設(shè)備及時、廣泛地監(jiān)控，而且在實踐中完善知識庫，通過環(huán)境信息搜集與理解，通過自我學(xué)習(xí)判斷、規(guī)劃生產(chǎn)行為，就可以利用智能系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確地判斷生產(chǎn)問題所在；在計劃管理中，通過對訂單、車間、庫存、設(shè)備情況的掌握，信息管理系統(tǒng)對資源調(diào)度進(jìn)行合理運算，提供決策；在庫存管理中，信息識別系統(tǒng)實時更新物料信息，降低庫存壓力；在效率方面，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等讓生產(chǎn)信息傳遞效率更高，企業(yè)解決生產(chǎn)問題的途徑更直接，讓生產(chǎn)流程更加順利；在關(guān)于成本控制中，自動化設(shè)備、感應(yīng)技術(shù)、智能系統(tǒng)的利用在各項流程中為企業(yè)節(jié)約人力物力，減少生產(chǎn)的浪費，降低成本。生產(chǎn)流程管理需要智能制造的支持，讓解決問題的方式變得簡單、快速，更易于適應(yīng)市場需求。三、智能制造在生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用3.1智能管理某企業(yè)是航天制造企業(yè)，該企業(yè)的未來規(guī)劃是實現(xiàn)制造車間數(shù)字化、智能化。根據(jù)對企業(yè)的實地調(diào)研情況，系統(tǒng)需要實現(xiàn)對制造過程生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)、加工過程信息進(jìn)行采集，并能夠?qū)崿F(xiàn)將采集到的數(shù)據(jù)與企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP〉集成共享。提供有效的底層數(shù)據(jù)給管理層，管理系統(tǒng)功能需求如下：（1） 車間生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)制造車間分布式生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，使整個車間的通訊方式一致，為車間的信息化管理奠定基礎(chǔ)，提升車間生產(chǎn)設(shè)備的管理水平。（2） 實時的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)包括機床的開機、關(guān)機、報警、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、加工開始與結(jié)束時間等信息。（3） 生產(chǎn)機床的監(jiān)控實現(xiàn)對車間生產(chǎn)機床的各種數(shù)據(jù)的傳輸、處理、存儲和分析，實時掌握機床的運行狀態(tài)，讓車間的制造過程調(diào)度更加快速、可靠。（4）統(tǒng)計分析實現(xiàn)生產(chǎn)機床運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的科學(xué)的統(tǒng)計報表分析，如生產(chǎn)機床的利用率、開機率、加工信息等信息可視化柱狀報表圖，實現(xiàn)為車間管理人員對于車間管理提供決策支持，提高企業(yè)車間的生產(chǎn)效率。（5）設(shè)備故障報警當(dāng)設(shè)備發(fā)生報警時，系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示，并且統(tǒng)計報警機床名稱、次數(shù)、時間。對故障報警原因進(jìn)行分析，并將信息推送給車間管理人員。管理層主要包括設(shè)備智能監(jiān)控、可視化顯示、科學(xué)統(tǒng)計報表、決策支持等功能。上層管理系統(tǒng)用于實現(xiàn)上層管理軟件前端與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的歷史信息交互，而實時信息的交互是通過WebSocket的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)接收來自車間層采集到的實時數(shù)據(jù)。該層要完成對處理后的可視化顯示、決策優(yōu)化等。數(shù)據(jù)處理層服務(wù)器軟件和車間硬件層通過工業(yè)以太網(wǎng)實時交互獲取數(shù)據(jù)，只需要將管理層客戶端軟件裝在服務(wù)器上，遠(yuǎn)程客戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)局域網(wǎng)、瀏覽器實現(xiàn)快捷訪問，本課題的數(shù)據(jù)采集與智能管理系統(tǒng)的應(yīng)用對象是某航天企業(yè)，車間制造過程數(shù)據(jù)需要嚴(yán)格保密，該企業(yè)生產(chǎn)車間只有車間局域網(wǎng)，因此只能通過企業(yè)內(nèi)部人員訪問，企業(yè)數(shù)據(jù)安全性得到了保障。用戶通過瀏覽器登陸的方式就可以實時掌握生產(chǎn)機床的狀態(tài)。3.2智能監(jiān)控智能監(jiān)控系統(tǒng)是通過對象信息采集系統(tǒng)、界面顯示系統(tǒng)、分析處理系統(tǒng)和報警反饋系統(tǒng)等組成，智能監(jiān)控系統(tǒng)包括智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)和智能參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中面臨著很多急需解決的問題，主要有以下幾個方面：（1） 生產(chǎn)過程不能實時監(jiān)控傳統(tǒng)制造業(yè)人工參與程度較高，出現(xiàn)各種問題的可能性也較大。特別是生產(chǎn)過程中，不能實時采集生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)，容易忽視加工過程中出現(xiàn)的異常狀態(tài)，出現(xiàn)故障問題時只能由工程師通過往日積累的經(jīng)驗來查找和解決故障，效率較低，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。（2） 生產(chǎn)機床不能及時維護和保養(yǎng)傳統(tǒng)的人工為主的生產(chǎn)方式，導(dǎo)致機床加工過程中出現(xiàn)故障的可能性較大。依靠人工定期維護，并不難徹底的排除問題，且對維護人員的技術(shù)要求較高，增加企業(yè)的人力成本。缺乏便捷的監(jiān)控手段傳統(tǒng)的監(jiān)控方式以人工為主，工作人員需要時刻關(guān)注生產(chǎn)機床的加工狀態(tài)，以便出現(xiàn)問題時能及時的采取措施。當(dāng)車間生產(chǎn)機床數(shù)量較多時，制造企業(yè)需要更多的人力來管控生產(chǎn)機床。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是在原有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中添加智能視頻分析模塊，通過分析識別出是否有人員出入規(guī)定區(qū)域、判斷監(jiān)控畫面中是否有異常情況等，并及時發(fā)出報警或觸發(fā)其他動作。智能參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)是將采集的數(shù)據(jù)顯示，并分析處理給出判斷是否報警等提示信息，同時觸發(fā)相應(yīng)的處理程序。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是通過Intranet或Internet實現(xiàn)對現(xiàn)場監(jiān)控的遠(yuǎn)程訪問。3.3智能裝配制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的生產(chǎn)系統(tǒng)采用了無線射頻識別、信息通訊、傳感網(wǎng)、機器視覺、決策支持等先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)的人、機、料、法、環(huán)等裝配環(huán)境因素及其狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、交互、分析和處理等。因此，裝配資源具備互聯(lián)感知與交互能力是制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下裝配系統(tǒng)的基本特征，是實現(xiàn)裝配系統(tǒng)正常運行的前提。在實現(xiàn)裝配資源泛在互聯(lián)感知與交互的基礎(chǔ)上，根據(jù)裝配資源的功能特性不同，制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的裝配資源還具備運算、控制、執(zhí)行等特性。相關(guān)參考文獻(xiàn)指出，為了實現(xiàn)對軟硬物理制造資源的全面互聯(lián)、感知與反饋控制，解除物理制造資源與制造應(yīng)用服務(wù)之間的緊密耦合關(guān)系，必須將物理制造資源虛擬化和邏輯化，并轉(zhuǎn)化為信息制造資源。因此，在結(jié)合傳統(tǒng)資源分類的基礎(chǔ)上，將制造資源分為物理制造資源(PhysicalManufacturingResources,Pmr)和信息制造資源(InformationManufacturingResource，Imr)。其中，信息制造資源是對物理制造資源的邏輯映射和虛擬化。物理制造資源分為軟制造資源和硬制造資源，軟制造資源包括知識資源、軟件資源、人力資源等，硬制造資源包括物料資源、設(shè)備資源、硬件資源等。裝配資源具備互聯(lián)感知與交互能力是物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下裝配系統(tǒng)的重要特征。為了體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下裝配資源的特點，在結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)中制造資源分類方法的基礎(chǔ)上，以機械產(chǎn)品裝配系統(tǒng)為研究對象，從機械產(chǎn)品裝配過程角度出發(fā)，依據(jù)車間物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下裝配資源的存在形式和使用途徑，采用面向?qū)ο蟮乃枷?，將軟硬裝配資源按照車間制造物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下裝配系統(tǒng)的功能特性進(jìn)行分離，定義面向機械產(chǎn)品裝配過程的標(biāo)識單元、感知單元、執(zhí)行單元、伺服規(guī)則、感知伺服控制器、機械產(chǎn)品智能裝配單元等智能管控資源(ManagementandControlIntegratedIntelli-gentResource,MCIIR)與基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人、機、料等智能標(biāo)識資源(IntelligentIdentifyingResource，IIR)，本文將智能管控資源MCIIR與智能標(biāo)識資源IIR統(tǒng)稱為智能裝配資源。智能制造(加工/裝配)資源具有任何單一物理資源不具備的制造能力集，信息制造資源是對智能制造資源的邏輯映射。3.4智能檢測產(chǎn)品的智能化、裝備的智能化、生產(chǎn)的智能化是智能工廠的重要基礎(chǔ)，智能裝備和智能終端的普及以及各種各樣傳感器、智能儀器等各種智能硬件的使用，是智能生產(chǎn)線、智能車間、智能工廠互通互聯(lián)的硬件基礎(chǔ)。在實際的智能制造體系建設(shè)過程中，系統(tǒng)對智能檢測技術(shù)的需求主要有3個方面:一是智能制造對其中的測試儀器、監(jiān)測儀表等智能化裝備的數(shù)字化、智能化提出新的需求，檢測數(shù)據(jù)是實現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備、人和服務(wù)之間互聯(lián)互通的核心要素，要求檢測儀器除了正常的測量功能外，增加采集、儲存、分析、處理、控制、推理、決策、傳輸和管理等多種功能，從而實現(xiàn)各個系統(tǒng)間的智能聯(lián)通。二是智能制造中的一些監(jiān)測，從原有的離線式的集中檢測轉(zhuǎn)變?yōu)榍度氲缴a(chǎn)線內(nèi)部、生產(chǎn)設(shè)備之中、不同類型的檢測終端之中，檢測系統(tǒng)與模塊需要嵌入到智能化的制造系統(tǒng)之中，這對分布式的實時的檢測技術(shù)提出了新的要求。三是作為整體的智能制造系統(tǒng)，智能化無人工廠，對生產(chǎn)系統(tǒng)的在線監(jiān)控、故障診斷、故障預(yù)測與健康狀態(tài)等方面提出了更高的要求。這要求智能檢測技術(shù)與相關(guān)的產(chǎn)品不斷完善與改進(jìn)，以促進(jìn)智能制造體系的建設(shè)。在智能制造領(lǐng)域，尤其是針對智能檢測的技術(shù)研究方面，測控公司一直在結(jié)合實際項目進(jìn)行研究，并具有了一定的基礎(chǔ)。作為測試技術(shù)開發(fā)及測試裝備研制的專業(yè)化公司，測控公司主要從事基礎(chǔ)測試測量、軟件及信息化、通用測試與診斷三大業(yè)務(wù)方向，并陸續(xù)為我國的高速鐵路機車、國產(chǎn)大飛機等提供了數(shù)字化生產(chǎn)線改造和健康管理及預(yù)測等智能服務(wù)，特別是在智能儀器開發(fā)、工業(yè)自動化控制、數(shù)字化生產(chǎn)線改造與建設(shè)、數(shù)字化車間管理、數(shù)字化靶場建設(shè)、故障診斷與健康狀態(tài)管理等方面形成領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢，為拓展智能制造產(chǎn)業(yè)奠定基礎(chǔ)。在智能制造相關(guān)技術(shù)快速發(fā)展的環(huán)境下，我們需要認(rèn)真分析智能儀器及測試技術(shù)在智能制造中的地位，深入思考智能儀器及測試技術(shù)在智能工廠建設(shè)中的作用。這是推動智能工廠建設(shè)的一項重要工作，需要提出智能儀器新的功能需求和測試技術(shù)發(fā)展的新方向，尋求智能儀器及測試技術(shù)在智能制造中新的應(yīng)用前景。同時開展智能儀器、智能檢測技術(shù)、PHM在智能制造中的應(yīng)用、試驗與測試數(shù)據(jù)管理等核心技術(shù)的深入研究，擴大工程應(yīng)用，積累經(jīng)驗，提升技術(shù)支撐能力。3.5智能物流智能工廠建設(shè)的主要依據(jù)是兩化融合(信息化和工業(yè)化)，即實現(xiàn)工廠在管理方面和制造方面上地規(guī)范統(tǒng)一化、全面信息化和多方集成化。智能工廠形成了硬件層、MES層和企業(yè)層共三層的管理層次系統(tǒng)，硬件層主要組成是基于IoT實現(xiàn)可交互的智能設(shè)備與基礎(chǔ)設(shè)施，MES層對制造現(xiàn)場的信息的系統(tǒng)功能進(jìn)行了集成，是進(jìn)行決策的重要支撐，企業(yè)層是企業(yè)信息化管理的“神經(jīng)中樞”，進(jìn)行企業(yè)管理與業(yè)務(wù)擴展。智能工廠的存在形式也有現(xiàn)實工廠與虛擬工廠之分，現(xiàn)實工廠對虛擬工廠的作用是提供建模原型和過程實時數(shù)據(jù)，幫助其完成仿真與虛擬決策；虛擬工廠對于現(xiàn)實工廠的作用是提供模擬、預(yù)測、仿真、診斷數(shù)據(jù)，指導(dǎo)現(xiàn)實工廠以高效率進(jìn)行運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)過程可預(yù)測性和可控性；通過現(xiàn)實工廠與虛擬工廠的數(shù)據(jù)交互，擴大了制造過程全數(shù)據(jù)的利用程度和使用范圍，形成了以CPS為核心并以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的“狀態(tài)感知-實時分析-自主決策-精確執(zhí)行-學(xué)習(xí)提升”的數(shù)據(jù)閉環(huán)，對數(shù)據(jù)的充分利用與發(fā)掘?qū)⑹怪悄芄S更為智能。通過對智能工廠與智能工廠生產(chǎn)物流的相關(guān)功能和內(nèi)涵進(jìn)行分析，由此分析出在智能工廠生產(chǎn)物流優(yōu)化方面研究的三個關(guān)鍵技術(shù)：智能車間物流VRP優(yōu)化由于智能工廠制造模式地轉(zhuǎn)變，不僅引起產(chǎn)線加工生產(chǎn)節(jié)拍的快速變化，而且產(chǎn)線對物料和產(chǎn)品的需求也由長期穩(wěn)定變?yōu)樾枨蟛淮_定，這就要求提高由于智能工廠全新生產(chǎn)模式帶來的設(shè)備需求動態(tài)化的響應(yīng)能力，并保證任務(wù)進(jìn)程的準(zhǔn)時性和提升任務(wù)過程中全方位的滿足能力，即在優(yōu)化過程中綜合且全面的考慮可能出現(xiàn)的環(huán)境約束條件，以提高行駛過程中的動態(tài)優(yōu)化能力和任務(wù)多次再規(guī)劃的優(yōu)化能力，并其在VRP規(guī)則設(shè)計中貼合人類的特性，以體現(xiàn)出搬運載體智能性的特點。多智能搬運載體協(xié)同作業(yè)研究.資源間協(xié)同能力是智能工廠先進(jìn)程度的重要指標(biāo)之一，是制造總?cè)蝿?wù)完工效率提升的關(guān)鍵之處。多資源間的協(xié)同作業(yè)能力是一項必不可少的“技能”，若設(shè)備間的協(xié)同能力低，不僅會增加執(zhí)行任務(wù)的耗時，同時也加強了工廠運營管理的難度。依托智能搬運載體的自主特性，研究多資源間的協(xié)同作業(yè)的優(yōu)化模型、協(xié)同方式和路口避碰規(guī)則等，使搬運載體以更輕的負(fù)荷、更低的成本、更安全的方式和更高的效率完成任務(wù)。智能工廠生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真研究傳統(tǒng)物流方案的確定多為依靠人為經(jīng)驗，方案實施的可靠性和安全性無法有效保障，間接的增加了方案的實施成本。而智能工廠仿真系統(tǒng)在信息化和數(shù)字化技術(shù)的支撐下將以經(jīng)驗原則與啟發(fā)式優(yōu)化算法和模擬仿真結(jié)合的方式完成仿真預(yù)測等功能，可實現(xiàn)一個“最優(yōu)化”的決策方案，通過對數(shù)據(jù)的利用可實現(xiàn)方案可行性的預(yù)知，壓縮了方案實施的成本并提高了運輸效率和安全可保障性。智能工廠中，多種類型的智能搬運載體的投入使用(如AGv、智能叉車、自動化倉儲堆垛機和智能機械手等)，降低了系統(tǒng)決策的復(fù)雜度與壓力，提升了物流作業(yè)中的智能化程度，系統(tǒng)的決策方式也將由傳統(tǒng)的集中式?jīng)Q策演變?yōu)榉植际阶灾鳑Q策。四、智能制造技術(shù)在生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用策略4.1人機操作人機操作也確實能夠全面地被運用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線中。正因為越來越多的制造企業(yè)對制造的精度、質(zhì)量和要求提出了更高的要求。如果此時能夠借助智能化技術(shù)自然可以更好地實現(xiàn)這些要求。例如，在實際制造金屬產(chǎn)品時，單純依靠人工的手段將不能夠解決實際工作中存在的問題。智能工業(yè)機器人的應(yīng)用也確實可以更好地提升整體工作效率。在實際智能制造生產(chǎn)線進(jìn)行人機操作時，注意先分析具體任務(wù)的要求，之后再有效地設(shè)置制造單元數(shù)控車床、加工中心.功能調(diào)試、氣動門和其他不同工具的參數(shù)，最后才能夠讓內(nèi)部和外部的數(shù)控系統(tǒng)更好地進(jìn)行連通，并讓人機操作的過程變得更加順利。4.2自動設(shè)計所有智能機器都