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智能制造模式中的智能制造系统IMS介绍分析

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发表时间:2019-08-26 09:50作者:德诚智能制造网址:http://www.danbokj.com

过去由于人们对制造技术的注意力偏重于制造过程的自动化生产线,从而导致在自动化水平不断提高的同时,产品设计及生产管理效率提高缓慢。为此,要求未来智能工厂具有信息加工能力,特别是信息的智能加工能力。因此智能制造应当包含智能制造技术(IMT)和智能制造系统(IMS)。


智能制造技术是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动,并将这些智能活动与智能机器有机地融合起来,将其贯穿应用于整个制造企业的各个子系统(如经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造、装配、质量保证和市场销售等),以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化,从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动,并对制造业专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产效率的先进制造技术。


智能制造系统是指基于IMT,利用计算机综合应用人工智能技术(如人工神经网络、遗传算法等)、智能制造机器、代理(agent)技术、材料技术、现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、并行工程、生命科学和系统工程理论与方法,在国际标准化和互换性的基础上,使整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化,并使制造系统形成由网络集成的、高度自动化的一种制造系统。


IMS是智能技术集成应用的环境,也是智能制造模式展现的载体。IMS理念建立在自组织、分布自治和社会生态学机制上,目的是通过设备柔性和计算机人工智能控制,自动地完成设计、加工、控制管理过程,旨在解决适应高度变化的环境制造的有效性。


由于智能制造模式突出了知识在制造活动中的价值地位,而知识经济又是继工业经济后的主体经济形式,所以智能制造就成为影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。


智能制造系统的特点,和传统的制造系统相比,IMS具有以下几个特征:


自组织能力。

IMS中的各种组成单元能够根据工作任务的需要,自行集结成一种超柔性最佳结构,并按照最优的方式运行。其柔性不仅表现在运行方式上,还表现在结构形式上。完成任务后,该结构自行解散,以备在下一个任务中集结成新的结构。自组织能力是IMS的一个重要标志。


自律能力。

IMS具有搜集与理解环境信息及自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力。强有力的知识库和基于知识的模型是自律能力的基础。IMS能根据周围环境和自身作业状况的信息进行监测和处理,并根据处理结果自行调整控制策略,以采用最佳运行方案。这种自律能力使整个制造系统具备抗干扰、自适应和容错等能力。


自学习和自维护能力。

IMS能以原有的专家知识为基础,在实践中不断进行学习,完善系统的知识库,并删除库中不适用的知识,使知识库更趋合理;同时,还能对系统故障进行自我诊断、排除及修复。这种特征使IMS能够自我优化并适应各种复杂的环境。


整个制造系统的智能集成IMS在强调各个子系统智能化的同时,更注重整个制造系统的智能集成。这是IMS与面向制造过程中特定应用的“智能化孤岛”的根本区别。IMS包括了各个子系统,并把它们集成为一个整体,实现整体的智能化。


人机一体化智能系统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。人机一体化一方面突出人在制造系统中的核心地位,同时在智能机器的配合下,更好地发挥了人的潜能,使人机之间表现出一种平等共事、相互“理解”、相互协作的关系,使两者在不同的层次上各显其能,相辅相成。因此,在IMS中,高素质、高智能的人将发挥更好的作用,机器智能和人的智能将真正地集成在一起。


虚拟现实这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之一。人机结合的新一代智能界面,使得可用虚拟手段智能地表现现实,它是智能制造的一个显著特征。


综上所述,可以看出IMS作为一种模式,它是集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身,并不断向纵深发展的先进制造系统。


智能制造理论和系统设计技术IM概念的正式提出至今时间还不长,其理论基础与技术体系仍在形成过程中,它的精确内涵和支撑设计技术仍需进一步研究。其研究内容包括:IM的概念体系,IMS的开发环境与设计方法,以及制造过程中的各种评价技术等。


智能制造单元技术的集成在以往的工作中,人们以研究人工智能在制造领域中的应用为出发点,开发出了许多面向制造过程中特定环节、特定问题的智能单元,形成了一个个“智能化孤岛”。它们是智能制造研究的基础。为使这些“智能化孤岛”面向智能制造,使其成为IM的单元技术,必须研究它们在IMS中的集成,并进一步完善和发展这些智能单元,从而形成智能型的集成自动化。


它们包括:智能设计 应用并行工程和虚拟制造技术,实现产品的并行智能设计;智能工艺过程编制 在现有的检索式、半创成式CAPP系统的基础上,研究、开发创成式CAPP系统,使之面向IMS;生产过程的智能调度;智能监测、诊断及补偿;加工过程的智能控制;智能质量控制;生产与经营的智能决策。


智能机器的设计智能机器是IMS中模拟人类专家智能活动的工具之一,因此.对智能机器的研究在IMS研究中占有重要的地位。IMS常用的智能机器包括智能机器人、智能加工中心、智能数控机床和自动引导小车(AGV)等。


智能制造主要研究目标,整个制造过程的全面智能化,在实际制造系统中,以机器智能取代人的部分脑力劳动作为主要目标,强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力。信息和制造智能的集成与共享,强调智能型的集成自动化。


综上所述,可以看出IMS作为一种模式,它是集自动化、柔性化、集成化和智能化于一身,并不断向纵深发展的先进制造系统。总之,IM的研究与开发目标是要实现将市场适应性、经济性、人的重要性、适应自然和社会环境的能力、开放性和兼容能力等融合在一起的生产系统。


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