智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)途徑探析

欒占威

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能制造逐漸受到人們的關(guān)注。將其應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中不僅能夠提高生產(chǎn)效率，還能降低企業(yè)人工投入成本。本文重點(diǎn)分析了智能制造包括哪些關(guān)鍵技術(shù)，以及如何在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)這些關(guān)鍵技術(shù)，從而促進(jìn)我國智能制造技術(shù)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能制造；關(guān)鍵技術(shù)；實(shí)現(xiàn)

中圖分類號：TG305 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

智能制造是一種集自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化于一體的制造模式。因其具有高效、經(jīng)濟(jì)的特定被廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)中。尤其是智能制造還能夠優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)利用。相比于傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)模式，智能制造從根本上了改變了產(chǎn)品研發(fā)、制造、銷售的流程，這對于企業(yè)的長久發(fā)展非常重要。

一、智能制造概述

智能制造系統(tǒng)是一種人機(jī)一體化的智能系統(tǒng)，在實(shí)際的產(chǎn)品制造過程中，不僅能夠代替人類進(jìn)行分析、判斷、決策，還能實(shí)現(xiàn)自動化向智能化、集成化、柔性化的擴(kuò)展。從“十二五”提出推廣智能制造技術(shù)到目前為止，智能制造已經(jīng)廣泛受到各界人士的關(guān)注，且已經(jīng)被應(yīng)用在制造各個(gè)行業(yè)中。如石油石化智能成套設(shè)備、冶金智能成套設(shè)備、自動化物流成套設(shè)備、智能化食品制造生產(chǎn)線等。這些智能系統(tǒng)都是建立在智能制造基礎(chǔ)之上的。由此可見，智能制造將會成為產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。

二、智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)途徑

1.射頻識別技術(shù)

射頻識別技術(shù)又稱RFID，是一種能夠識別無線電信號，讀寫數(shù)據(jù)信息的無線通信技術(shù)。顯然，射頻識別技術(shù)是不需要接觸系統(tǒng)和識別目標(biāo)的。一般射頻包括超高頻、高頻、低頻3個(gè)頻率段，其讀寫方式包括固定和移動兩種方式?；跓o線通信技術(shù)，在使用射頻識別技術(shù)時(shí)只需要將小型的無線微型設(shè)備放置在物體表面，并利用讀寫和識別技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)數(shù)據(jù)信息的收集、記錄。

射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用在消費(fèi)應(yīng)用、制造、安全訪問控制等各個(gè)行業(yè)之中。如將其應(yīng)用在供應(yīng)鏈管理中，能夠通過自動化數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)傳輸，減少錯(cuò)誤發(fā)貨、物品丟失等問題，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程產(chǎn)品維護(hù)。例如在藥品冷鏈物流中應(yīng)用RFID電子標(biāo)簽技術(shù)能夠進(jìn)行全程連續(xù)的溫度追蹤，從而實(shí)現(xiàn)可靠的溫度管理。當(dāng)冷鏈箱被貼上RFID電子標(biāo)簽之后，RFID電子標(biāo)簽就會自動記錄有關(guān)冷鏈箱的所有數(shù)據(jù)信息包括實(shí)時(shí)溫度信息。而且在一批冷鏈周轉(zhuǎn)箱出庫時(shí)，讀寫器能一次性讀取到該批次各冷鏈保溫箱內(nèi)的所有RFID溫度標(biāo)簽的信息。這使冷鏈周轉(zhuǎn)箱出入庫的信息錄入實(shí)現(xiàn)了自動化，縮短時(shí)間的同時(shí)也確保了出入庫信息的準(zhǔn)確性。當(dāng)貨物量很大時(shí)，出入庫自動讀取信息能夠解決物流操作環(huán)節(jié)的瓶頸問題。

2.實(shí)時(shí)定位技術(shù)

在實(shí)際的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，企業(yè)要對所有的產(chǎn)品、原材料、設(shè)備等進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤管理。但是又無法應(yīng)用人工手段。因而需要建立相應(yīng)的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)。而智能制造中的無線射頻技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。一般情況是，實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)會有信號接收器和發(fā)射器等設(shè)備組成。

目前實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)還會利用光學(xué)、聲學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號定位，如超聲、紅外、超寬帶等。不同定位技術(shù)的頻率、帶寬、穿透性、抗干擾能力都有所不同。如清華同方RFID資源管理跟蹤系統(tǒng)通過使用RFID標(biāo)簽、讀寫器和軟件來對企業(yè)資源進(jìn)行監(jiān)測，幫助其提高效益及投資回報(bào)率。該系統(tǒng)主要由閱讀器和電子標(biāo)簽（RFID）組成，用于完成免打擾的信息采集和識別。軟件系統(tǒng)包括應(yīng)用軟件和接口引擎兩部分組成，用于完成信息采集、數(shù)據(jù)加工、位置信息時(shí)時(shí)顯示等功能，從而實(shí)現(xiàn)管理人員能實(shí)時(shí)地監(jiān)測到整個(gè)企業(yè)資源的狀態(tài)，包括人員位置、各種設(shè)備使用情況，兼顧安全出入管理。這樣方便管理人員對相關(guān)重要資源進(jìn)行調(diào)整和分配。

3.無線傳感系統(tǒng)

無線傳感系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)更好地控制生產(chǎn)流程和物流。無線傳感系統(tǒng)主要由計(jì)算定位、感應(yīng)、信息傳遞3個(gè)部分組成。另外，無線傳感系統(tǒng)還能夠?qū)囟?、聲音等不用的物體做出反應(yīng)。

無線傳感系統(tǒng)的核心技術(shù)是無線數(shù)據(jù)庫技術(shù)，具有信息傳遞、查詢、跳躍路由協(xié)議等功能。而且無線傳感系統(tǒng)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，被廣泛應(yīng)用各個(gè)行業(yè)中，如工業(yè)環(huán)境監(jiān)測、智能電網(wǎng)等行業(yè)中。尤其是將其應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，不僅能夠有助于工業(yè)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，還能夠提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。如可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程的檢測、實(shí)時(shí)生產(chǎn)參數(shù)的采集、材料消耗狀況的檢測。

4.信息物理融合網(wǎng)絡(luò)

信息物理融合網(wǎng)絡(luò)也可稱為CPS。CPS包含環(huán)境感知、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信等多種系統(tǒng)工程，主要應(yīng)用于智能系統(tǒng)上，如物聯(lián)傳感。CPS的應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)理念。另外，CPS還是工業(yè)4.0發(fā)展的核心內(nèi)容，能夠助力于智能車間、工廠的構(gòu)建。

簡單的說CPS就是互聯(lián)網(wǎng)+制造的智能化系統(tǒng)。在新的工業(yè)革命中，CPS將會成為實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。CPS應(yīng)用在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備數(shù)據(jù)信息與企業(yè)信息系統(tǒng)的融合，并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送到云計(jì)算中心。準(zhǔn)確的說是產(chǎn)品生產(chǎn)線中的傳感器會及時(shí)收集生產(chǎn)信息，然后通過無線通信這些數(shù)據(jù)就會傳送至數(shù)據(jù)處理中心。相比于傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)模式，管理人員能夠迅速獲知產(chǎn)品出了什么故障，哪里需要配件，從而實(shí)現(xiàn)真正的生產(chǎn)智能化管理。另外，CPS還能夠把幫助企業(yè)進(jìn)行消費(fèi)者數(shù)據(jù)和企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息的分析，經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘、設(shè)備調(diào)整等工作流程之后就能夠生產(chǎn)出具有個(gè)性化的產(chǎn)品。總的來說，CPS是智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是現(xiàn)代工業(yè)革命發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)。

結(jié)語

綜上所述，隨著我國智能制造的發(fā)展，射頻識別技術(shù)、實(shí)時(shí)定位、無線傳感等關(guān)鍵技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。相比于西方發(fā)達(dá)國家，我國智能制造技術(shù)仍然不夠完善，因而企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)該正確看待智能制造的關(guān)鍵技術(shù)，并在不斷地實(shí)踐、探索中，完善關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用方式和方法。

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