[制造前沿]智能制造理论体系架构研究

从制造技术的发展变迁和面临的新挑战出发，分析了针对智能制造内涵及特征的认知发展过程，给出了对工业4.0时代智能制造的新认识，进而提出了智能制造理论体系总体架构，该体系架构由8个模块构成：理论基础、技术基础、支撑技术、使能技术、核心主题、发展模式、实施途径和总体目标。分别阐述了体系架构中的总体目标、核心主题、支撑技术和使能技术四大模块的具体内容，讨论了推进和实施智能制造的基本原则和技术路线，展望了未来制造的新形态和新特征。     

智能制造体系架构、参考模型与标准化框架研究

为了在智能制造发展进程中通过实施模型驱动的系统工程技术与构建标准化框架来占领制造业发展的战略制高点,比较了主流智能制造的体系架构与参考模型,提出面向信息技术应用的智能制造活动的参考模型,并据此构建了智能制造的标准化框架。对2015年国家智能制造标准体系建设指南、德国工业4.0发展路线图和美国国家标准技术研究所在美国再工业化、工业互联网发展浪潮下提出的智能制造生态体系结构进行了比较和分析,提出智能制造信息系统应用架构,并形成了智能制造标准化参考模型,推导出了智能制造标准化框架。     

基于SOA的数控加工厂云制造平台架构

为了满足数控加工厂灵活开发设计新业务的需求,快速响应业务环境的变化,简化服务的交付,实现数据中心的动态基础架构,提出了基于So A理念以及支撑技术构建面向服务的数控加工厂云制造平台架构,从数控加工厂的So A架构和制造云两方面对该云制造平台架构进行了描述,探讨了平台涉及到的核心关键技术,如数控机床智能保障系统、工艺优化系统、现场应用管理系统。为数控加工厂服务型云制造提供技术支撑。     

中小企业云制造服务平台共性关键技术体系

为了给我国广大中小企业充分利用和共享社会制造资源、提升企业综合竞争能力提供重要支撑手段,分析了中小企业云制造服务平台的特点,建立了中小企业云制造服务平台共性关键技术体系框架,阐述了中小企业云制造服务平台的主要核心理论和技术、平台标准和规范、平台体系架构、平台共性引擎和共性管理工具、平台服务和运行模式、平台应用体系架构等共性技术方面的研究思路和研究内容,为进一步深入和系统开展中小企业云制造服务平台的研究、开发、实施和应用奠定了基础.     

面向服务的智能制造

新一代信息技术(如物联网、大数据、云计算、数字孪生等)与制造的融合发展,促使各制造强国纷纷出台各自的先进制造发展战略,如美国的"工业互联网"和德国的"工业4.0"等。同时,在"制造强国"和"网络强国"大战略背景下,我国也先后出台"中国制造2025"和"互联网+"等制造业国家发展实施战略。其共同主题之一是结合和使用新一代信息技术和人工智能技术,实现制造的物理世界和信息世界互联互通与融合,最终实现智能制造。同时,服务也被各制造强国共同列为实现智能制造的关键技术内容之一。智能服务已成为产业模式变革的核心,制造业的服务化趋势日益凸显。在分析总结智能制造的发展趋势和典型特征基础上,结合新一代信息技术与服务的思想,探索提出了面向服务的智能制造(Service-oriented smart manufacturing,SoSM),设计了SoSM的实施架构,讨论了SoSM的内涵、关键实施技术与未来研究方向。     

敏捷制造的总体技术研究

探讨了敏捷制造的方法论和关键技术,提出了敏捷制造的总体技术体系,该体系包括敏捷制造方法论和敏捷制造综合基础两大部分;前者包括敏捷制造哲理、敏捷制造描述体系和敏捷制造实施方法三大部分,后者包括敏捷制造的三层基础结构（信息基础结构、组织基础结构和智能基础结构）和上类使能技术（敏捷制造信息服务技术、敏捷管理技术、敏捷设计技术、可重组可重用的制造技术）,为敏捷制造的实施提供了一个指导性框架。     

面向服务可重构的数控系统架构研究

从数控系统的发展角度分析了面向服务及智能化的新需求,提出了一种面向制造场景由应用驱动的智能数控系统架构,解决了现代数控系统开放化、复合化、智能化和服务化的新痛点。介绍了其中最核心的基础组件和构成,对架构实现的基本要点进行分析和论证。基于此架构可实现一套开放的智能数控基础平台,提供统一且开放的智能数控应用开发平台,将极大地推动智能数控系统的研究和发展。     

智能制造及其核心信息设备的研究进展及趋势

介绍了国内外制造目前面临的问题,德国工业4.0提出的背景和工业1.0~4.0的发展历程及其相应的动力驱动方式。分析了德国工业4.0的实质、所需的4个网络平台及5大创新技术领域。论述了中国制造2025战略规划的十大重点领域与23个重点方向,中国智能制造专项的基本思想和重点任务。指出了智能工厂三个重要架构领域即产品和系统架构、增值和企业构架、数据和信息等组成的IT构架,智能机器的三大基本要素即信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行。指出智能制造过程中实现各个环节信息获取、实时通信和动态交互及决策分析和控制的关键基础设备是智能制造的核心信息设备,其重点产品六个类型为智能制造基础通信设备、智能制造控制系统、新型工业传感器、制造物联设备、仪器仪表和检测设备、制造信息安全保障产品。探讨了智能机器的实施的三个途径,并对几种典型智能机器的基本原理与特点进行了分析。论述了智能制造核心信息设备人才战略规划的重要性及其七大培养途径,并为智能制造核心信息设备人才培养战略提出了十大具体措施。     

基于CPS的船舶智能制造体系结构研究

针对我国船舶制造行业智能化水平不高,与信息技术融合存在障碍,制造运行缺乏数据分析支撑的现状,在现有智能制造通用体系架构的基础上,根据船舶制造行业的发展方向和特点,对其涉及的主要业务流程、系统架构、应用的关键技术等进行研究,在提出船舶智能制造总体需求的基础上,结合CPS、物联网、智能传感等关键技术,提出船舶智能制造的业务、系统、关键技术体系架构,覆盖船舶制造的设计、生产、运维全生命周期,对于相关领域的研究和智能船厂的建设具有参考作用。     

基于CPS的车间设备物联网架构及技术研究

设备互联和信息互通是车间智能制造系统建设的两个典型特征.随着物联网技术的发展和广泛应用,基于物联网的智能车间设备互联技术受到越来越多的关注.针对制造企业的智能车间设备互联问题,基于CPS实现原理和物联网参考架构,提出了一种智能车间设备物联网系统的总体架构,并对系统实施技术进行了研究,所提出的方法为智能车间设备互联提供了...     

逆向物流体系及其模型应用研究

作为解决全球资源短缺和环境污染两大问题的有效手段,逆向物流系统在企业得以广泛实施。然而与之发展不相适应的是,有关逆向物流的理论研究严重滞后,无法对其实施进行规范与指导。有鉴于此,本文提出了一种具有概念层、使能层以及支撑层三层结构的逆向物流体系架构。概念层详细论述了逆向物流的内涵、组成要素、分类、主要特征以及研究内容;使能层分析了逆向物流的使能技术;支撑层讨论了实现逆向物流的底层设施。最后,以汽车发动机回收再利用为例,构建了基于Internet的逆向物流运作模型,阐明了本文体系架构的合理性与可行性。     

企业智能化制造体系构建与实施

正随着信息技术与先进制造技术的高速发展,以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线等智能制造技术体系初步形成,以"数字化智能制造"为核心的新工业革命浪潮已经到来。对于行业来说,智能化制造技术不但可以提高产品对动态多变市场的适应能力和静力,并且使生产过程不局限于制造工艺,而是覆盖了市场分析、生产管理、加工和装配、销售、维修、服务,以及再制造的全过程。技术、人、管理和信息的四维集成让智能化制造体系拥有极高的生产效率。     

推进格局形成 智能制造“十三五”规划发布

正2016年12月6~8日,由工业和信息化部和江苏省政府联合主办的世界智能制造大会在南京召开。大会以"让制造更聪明"为主题。《中国智能制造"十三五"发展规划》(以下简称《规划》)同期发布。搭建国际合作平台工业和信息化部副部长辛国斌在大会期间举办的合作发展高峰论坛上指出,当前,以互联网为代表的新一代信息通信技术和制造业加速融合,智能制造日益成为制造业发展的重大趋势和核心内容。近年来,工信部通过推动实施智能制造工程、试点示范、标准体系建设、工业互联网等政策措施,系统推进智能制造发展的格局在中国已初步形成,为构建新型制造体系、建设制造强国奠定了基础。     

数字化车间术语及通用技术要求标准研究和试验验证

<正>1立项背景数字化车间作为智能制造的核心单元,涉及信息技术、自动化技术、机械制造、物流管理等多个技术领域。统一的术语和通用技术要求是我国实现数字化车间建设、完善智能制造标准体系所必备的基础条件,其标准化及其验证平台建设已经成为智能制造技术推广应用的瓶颈问题。实现数字化车间相关名词术语的规范化和通用技术要求的统一化,对支撑数字化车间建设,保障智能制造各项工作有序进行有着不可替代的重要作用和意义。     

轻装配智能制造系统框架及管控模式

为了给工业自动化和制造智能化提供解决方案,构建了一种物理信息融合系统和云制造技术的轻装配智能制造系统框架,描述了框架中各层次的功能和关系,并对物理信息系统、云制造和大数据的作用进行了分析。对轻装配智能制造系统中的制造资源、服务模式和运行体系进行了定义和描述,提出了智能管控的关键概念——优态,给出了5类智能管控方法。通过对中空玻璃生产线的智能管控问题和关键使能技术的分析,验证了所提架构和智能管控方法的有效性。     

云制造系统3.0——一种“智能+”时代的新智能制造系统

基于对"智能+"时代的解读,提出一种"智能+"时代的新智能制造系统——云制造系统3.0,给出云制造3.0的内涵及按照该内涵构建的云制造系统3.0的系统体系架构、技术体系总体框架。介绍了笔者团队研发的云制造系统3.0的雏形——"航天云网2.0"的技术成果及其应用范例。最后给出云制造系统3.0雏形的创新点,并从"技术、应用、产业"协调发展的角度给出了"智能+"时代云制造系统发展的建议。     

基于工业互联网的智能装配生产线软件架构设计与研究

工业互联网技术是智能制造系统的重要基础,是实现智能制造的核心,在智能制造生产体系中有着重要的作用,其快速的发展,有效促进了设备间数据的传递、共享与分析,满足了企业智能化生产方面的需求,使企业的生产组织更加优化、高效。该文以智能装配生产线为平台,设计了智能装配生产线控制系统的总体软件架构,将工业机器人技术、PLC技术、视觉检测技术、人机界面技术及RFID技术通过工业互联网有效结合,完成了企业产品的智能化装配生产过程。     

以精益管理助力船舶业智能制造转型探讨

党的十九大报告中提出,加快建设制造强国,加快发展先进制造业,推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。船舶制造业作为我国重要的装备战略性产业,是保障我国海洋领土安全和维护国家海洋经济权益的重要工业基础。随着大数据、人工智能等的快速发展和应用,船舶智能制造也蓬勃发展,但造船业在实施智能制造过程中,有别于其他行业。如何能快速转型,使中国船舶工业在较短时间内实现由大到强的转变呢?本文通过分析应用于船舶制造生产管理的先进体系——精益管理与船舶智能制造之间的关系,阐述精益管理是实施船舶智能制造的基础,探讨了船舶业智能制造的发展路径。     

数字孪生制造智能网联汽车事故数据记录技术

智能网联汽车是交通强国战略和《中国制造2025》建设的重要内容之一,也是人工智能落地应用的关键领域。“新基建”背景下智能网联汽车具有跨学科、跨领域特点。随着我国《汽车事故数据记录系统》（GB 39732-2020）强制性国家标准于2022年实施,在智能网联、自动驾驶等技术日趋成熟和核心装备国产化背景下,汽车事件数据记录系统因其在车辆安全与乘员保护、道路交通事故调查与重建等方面的关键性作用,其软硬件智能制造已成为热点研究方向。然而,现有标准更多提供的是功能和性能参考,总体缺乏过程性的制造方案,更缺乏基于数字孪生的制造体系构建方法。因此,针对现有研究存在的公共安全警务场景聚焦性、智能网联场景汽车事故记录系统制造流程、孪生制造架构缺乏等问题,提出一种警务场景智能网联汽车数据记录系统制造数字孪生架构;面向警务车载事故数据记录场景,从数据和应用场景物理空间构建角度,基于所提出制造架构,介绍了一套数字孪生警务场景智能网联汽车事故数据记录装备的软硬件关键技术以及警务应用场景,为研究界和工业界提供了前瞻性架构和设计借鉴。     

基于SOA的第三方物流运输管理系统研究与设计

运输管理系统是第三方物流信息系统的重要组成部分。第三方物流企业需要一个灵活的IT系统架构来支撑飞速变化的业务需求。结合某一大型第三方物流企业信息化实施与发展状况,对第三方物流企业的运输业务流程进行细致的分析,并对关键业务流程进行优化。研究了SOA架构的组建模型及其实现的相关技术,提出了一种基于SOA架构的第三方物流运输管理系统的设计方案。新方案能充分支撑企业多变的业务流程,使企业员工将能根据他们的权限拥有相应的跨模块的可视能力,随时了解到运输业务进行的全貌。