工業(yè)自動化生產(chǎn)線中智能制造技術(shù)應(yīng)用研究

李 浩

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 咸陽 712100）

0 引言

在以往的制造生產(chǎn)領(lǐng)域中，為了能夠提高產(chǎn)品生產(chǎn)精度，通常選擇向國外采購生產(chǎn)精度水平較高的機械設(shè)備，使我國制造業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域始終受限于國外制造領(lǐng)域，因此提高生產(chǎn)精度一直是我國制造業(yè)領(lǐng)域的重要發(fā)展目標(biāo)。與此同時，由于傳統(tǒng)制造工業(yè)生產(chǎn)過程中始終存在人工成本支出過于高昂的現(xiàn)象，不利于提高工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效益。在智能制造技術(shù)的推廣應(yīng)用中，應(yīng)用先進(jìn)的智能制造生產(chǎn)設(shè)備替代傳統(tǒng)人工操作生產(chǎn)模式，可以大幅度提高工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效益和生產(chǎn)效率，在減少人工成本支出的同時，保障生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)營利潤得到進(jìn)一步增長。

1 智能制造系統(tǒng)建模及仿真分析

1.1 體系結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中可以看到，智能制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有三方面特征，其一為通過應(yīng)用工業(yè)機器人、智能體與全能體等技術(shù)手段而形成智能制造系統(tǒng)，使工業(yè)制造生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化水平得到有效提升；其二在于可以通過運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對企業(yè)進(jìn)行建模，在加工處理、測量驗證等功能的結(jié)合運用中，促進(jìn)智能制造系統(tǒng)的完善與發(fā)展；其三在于智能制造系統(tǒng)具有較強的生物性特點，因為該系統(tǒng)充分利用了生物學(xué)專業(yè)知識以解決實際生產(chǎn)問題，使智能制造系統(tǒng)具有一定的生物性特點，具體體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 智能制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.2 系統(tǒng)建模方法及仿真

1.2.1 分布網(wǎng)絡(luò)化IMS 系統(tǒng)模型

在智能制造系統(tǒng)中，以Muhiagent 分布式網(wǎng)絡(luò)IMS 模型為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)類型應(yīng)用十分常見，通過Muhiagent 可以賦予制造單元相應(yīng)的自主權(quán)，使其具有較為獨立的功能特征，可以促進(jìn)制造單元的獨立性發(fā)展。也可以將Muhiagent 和Agent 進(jìn)行相互結(jié)合，對提高系統(tǒng)組織能力具有十分重要的作用，因此在確立系統(tǒng)的過程中，應(yīng)當(dāng)以融合智能制造系統(tǒng)特征為基本思路，將分布式集成作為基本思想，在應(yīng)用分布式人工智能Muhiagent 系統(tǒng)思想中，可以有效實現(xiàn)柔性智能化集成管理目標(biāo)，保障制造系統(tǒng)的智能化發(fā)展[1-2]。

1.2.2 基于Petri 網(wǎng)的加工中心系統(tǒng)仿真

Petri 網(wǎng)建模具有極其廣泛的應(yīng)用范圍，尤其在現(xiàn)階段經(jīng)濟科技快速發(fā)展的今天，機器人以及數(shù)控機床等多種硬件設(shè)備共同組合形成Petri 網(wǎng)，在實際工作中確定設(shè)備后，可以結(jié)合正常工藝操作流程針對產(chǎn)品生產(chǎn)加工全部流程進(jìn)行監(jiān)督管理，使產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。一般在Petri 網(wǎng)加工中心系統(tǒng)建模中分為兩個步驟，首先在某某車間內(nèi)具有三臺加工中心機床的情況下，生產(chǎn)任務(wù)要求加工某一種工業(yè)產(chǎn)品，由兩位生產(chǎn)操作人員負(fù)責(zé)操作三臺加工機床，只要能夠結(jié)合正常操作工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)操作，便可以在兩個階段內(nèi)完成相應(yīng)的操作工序。在Petri 網(wǎng)加工中心系統(tǒng)中所應(yīng)用的仿真軟件為ARENA7.0 版，在該類型時間系統(tǒng)仿真操作過程中，生產(chǎn)人員可以應(yīng)用軟件CREATE 模塊隨機生產(chǎn)單個工件，之后由技術(shù)人員借助加工機床完成工件加工任務(wù)，將其加工成半成品，之后對該半成品進(jìn)行二次加工處理，在應(yīng)用Petri 網(wǎng)技術(shù)的過程中對加工中心系統(tǒng)開展建模操作處理，而此時技術(shù)人員可以運用ARENA7.0 語言對建模結(jié)果進(jìn)行仿真處理，將最終處理結(jié)果進(jìn)行對比分析，以便于及時調(diào)整產(chǎn)品科學(xué)加工與系統(tǒng)配置狀況，在提高加工系統(tǒng)工藝技能水平、促進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的進(jìn)一步提升中發(fā)揮十分重要的作用。

1.3 CAD/CAPP/CAM集成在智能制造系統(tǒng)的應(yīng)用

為了促進(jìn)制造生產(chǎn)的智能化發(fā)展，合理運用CAD 技術(shù)加強產(chǎn)品研發(fā)工作尤為關(guān)鍵，通過CAPP 軟件與CAM集成平臺可以幫助研發(fā)產(chǎn)品得到進(jìn)一步完善，具體流程如圖2 所示。在計算機技術(shù)的快速發(fā)展過程中，技術(shù)人員還可以借助CAD 技術(shù)設(shè)計圖形的過程中，以CAPP 軟件設(shè)計產(chǎn)品加工工藝，還可以應(yīng)用LU 計算方法以及CAPP 相關(guān)理論，將確定產(chǎn)品工藝尺寸與公差的流程進(jìn)行簡化，對智能制造系統(tǒng)的自動化發(fā)展具有相應(yīng)的促進(jìn)作用[3]。

圖2 CAD/CAPP/CAM 集成

2 智能制造技術(shù)在工業(yè)自動化生產(chǎn)線的實際應(yīng)用

2.1 人機操控

在實際工業(yè)自動化生產(chǎn)線中，人機操控具有十分重要的作用，可以顯著提高工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效率，為各工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供相應(yīng)的精度把控工作。尤其在現(xiàn)階段新時代背景下，我國各行業(yè)對工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求和精度要求變得更為嚴(yán)格，對工業(yè)自動化生產(chǎn)線提出了新的發(fā)展要求。因此，工業(yè)企業(yè)應(yīng)當(dāng)盡快改變以往的傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)理念，針對工業(yè)生產(chǎn)線與生產(chǎn)方式進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新與完善，積極引進(jìn)先進(jìn)的智能制造技術(shù)，在滿足新時代工業(yè)生產(chǎn)活動需求的基礎(chǔ)上，保障我國工業(yè)生產(chǎn)水平得到進(jìn)一步提升。比如，在金屬工業(yè)產(chǎn)品制造生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)制造生產(chǎn)在人工加工處理中很難有效解決其中所存在的相關(guān)問題，然而在智能制造技術(shù)應(yīng)用中，可以大幅度保障整個產(chǎn)品生產(chǎn)效率得到進(jìn)一步提升。在實際工業(yè)自動化生產(chǎn)線當(dāng)中應(yīng)用人機操控技術(shù)，應(yīng)當(dāng)及時明確實際產(chǎn)品生產(chǎn)制造任務(wù)要求，對產(chǎn)品加工生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行合理配置，使相關(guān)操作人員能夠準(zhǔn)確掌握各類機械設(shè)備的具體運行參數(shù)信息，緊接著可以及時調(diào)整智能控制設(shè)備運行參數(shù)信息，保障人機操作效率得到進(jìn)一步提升，對提高工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)精準(zhǔn)度具有十分重要的意義與價值。

2.2 自動監(jiān)控

通過工業(yè)自動化生產(chǎn)線的運行過程，在應(yīng)用智能制造技術(shù)當(dāng)中，可以打破以往所存在的時空限制作用，使工作人員能夠及時了解整個生產(chǎn)線的實際運行狀況，針對工業(yè)自動化生產(chǎn)線中的設(shè)備運行狀況進(jìn)行密切關(guān)注，有利于生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的控制管理質(zhì)量得到進(jìn)一步提升，便于及時了解工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中所存在的相關(guān)問題，在科學(xué)管控中最大化減少相關(guān)問題的影響作用。通過應(yīng)用自動監(jiān)控技術(shù)，構(gòu)建生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)，以便于從技術(shù)層面集成相關(guān)設(shè)備，分析生產(chǎn)線在自動化生產(chǎn)中的實際利用程度，提高產(chǎn)業(yè)鏈的利用程度，對改善、提高企業(yè)生產(chǎn)動能具有十分重要的作用[4]。與此同時，在運用監(jiān)控管理系統(tǒng)的過程中，還可以及時獲取工業(yè)生產(chǎn)的核心數(shù)據(jù)信息，對企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展形成相應(yīng)的支持動力，在優(yōu)化工業(yè)自動化生產(chǎn)線、改良生產(chǎn)性能當(dāng)中具有十分重要的作用。此外，在運用監(jiān)控管理系統(tǒng)當(dāng)中，還可以發(fā)揮技術(shù)分析作用，針對實際生產(chǎn)線的相關(guān)運行信息開展定點式監(jiān)測工作，以便于明確其中所存在的相關(guān)問題，減少產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)問題的出現(xiàn)。

2.3 自動檢測

一般在以往的工業(yè)產(chǎn)品制造企業(yè)中發(fā)現(xiàn)，這些企業(yè)通常需要面臨自動化生產(chǎn)線的良品率問題，在自動化生產(chǎn)線良品率較低的情況下，很有可能對實際自動化生產(chǎn)線產(chǎn)生較大的虧損現(xiàn)象，導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)營成本支出明顯增多。而促進(jìn)生產(chǎn)線良品率得到進(jìn)一步提升，可以保障自動化生產(chǎn)線的實際生產(chǎn)效益得到有效增長，有利于節(jié)省企業(yè)經(jīng)營成本支出，保障企業(yè)經(jīng)營利潤的進(jìn)一步增長。因此，為了能夠幫助企業(yè)了解自動化生產(chǎn)線中所存在的良品率問題，一般可以通過運用智能制造技術(shù)形成完整的質(zhì)量檢測系統(tǒng)，以便于及時開展產(chǎn)品質(zhì)量檢測工作。尤其在工業(yè)零部件生產(chǎn)、工業(yè)產(chǎn)品組裝、加工制造以及實驗等相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，通過質(zhì)量檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，可以及時明確生產(chǎn)作業(yè)中所存在的相關(guān)質(zhì)量問題，在運用針對性技術(shù)手段中對自動化生產(chǎn)線進(jìn)行合理調(diào)整，以便于保障企業(yè)自動化生產(chǎn)線的良品率得到進(jìn)一步提升，促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的有效增長，為工業(yè)自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)制造水平提升形成相應(yīng)的支持保障條件。

2.4 自動加工

一般在工業(yè)自動化生產(chǎn)線當(dāng)中，自動加工技術(shù)的應(yīng)用通常是智能制造技術(shù)的典型技術(shù)應(yīng)用面，有利于結(jié)合實際產(chǎn)業(yè)鏈布局狀況，針對產(chǎn)品加工體系進(jìn)行合理調(diào)整。比如，可以借助AI 生產(chǎn)加工模式促進(jìn)提升產(chǎn)品加工質(zhì)量，實現(xiàn)企業(yè)的大批量產(chǎn)品生產(chǎn)目標(biāo)，為實際工業(yè)生產(chǎn)決策制定與實施提供相應(yīng)的技術(shù)支持作用。通過智能制造技術(shù)的有效運用，可以用來模擬現(xiàn)代工業(yè)體系，結(jié)合現(xiàn)階段工業(yè)產(chǎn)品的多元化需求狀況，制定多元化產(chǎn)品生產(chǎn)方案，促進(jìn)工業(yè)自動化生產(chǎn)真正實現(xiàn)多元化生產(chǎn)目標(biāo)。尤其在我國工業(yè)自動化生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展過程中，生產(chǎn)內(nèi)容過于單一的現(xiàn)象已經(jīng)難以滿足實際市場發(fā)展需求，而企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時關(guān)注市場發(fā)展動態(tài)，針對工業(yè)生產(chǎn)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化與完善。而智能制造技術(shù)同樣發(fā)揮著十分重要的技術(shù)應(yīng)用價值，可以完善工業(yè)產(chǎn)品制造類型，改變以往工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所存在的生產(chǎn)內(nèi)容局限性問題，有利于促進(jìn)企業(yè)核心加工技能水平得到進(jìn)一步提升，在實現(xiàn)企業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展當(dāng)中發(fā)揮著重要作用。隨著現(xiàn)階段智能制造技術(shù)的快速發(fā)展，我國工業(yè)產(chǎn)品的自動加工體系也迎來了相應(yīng)的新發(fā)展局面。比如，在實際工業(yè)自動化生產(chǎn)線當(dāng)中，通過運用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、物流操作系統(tǒng)、定位感應(yīng)系統(tǒng)以及無線射頻識別系統(tǒng)等，可以改善傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)線在實際運行中所存在的相關(guān)問題，保障工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量得到有效提升，在提高企業(yè)經(jīng)濟效益中體現(xiàn)出重要的技術(shù)運用價值。

3 結(jié)語

隨著國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的快速發(fā)展，智能制造技術(shù)在其中發(fā)揮的作用變得越來越突出，對提高工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)精度和生產(chǎn)效率具有十分重要的技術(shù)應(yīng)用價值，還可以有效提高企業(yè)生產(chǎn)效益。而企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視智能制造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，為工業(yè)自動化生產(chǎn)線形成相應(yīng)的技術(shù)支持作用。