工業(yè)4.0推動(dòng)制造業(yè)智能化技術(shù)發(fā)展

《工業(yè)4.0推動(dòng)制造業(yè)智能化技術(shù)發(fā)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、工業(yè)4.0推動(dòng)制造業(yè)智能化技術(shù)發(fā)展本文主要針對(duì)工業(yè)4.0推動(dòng)制造業(yè)智能化技術(shù)的發(fā)展展開了探討，詳細(xì)闡述了機(jī)電一體化技術(shù)的概況，并對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)和智能技術(shù)系統(tǒng)作了系統(tǒng)的分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。1引言所謂的工業(yè)4.0，是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)，制造，銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達(dá)到快速，有效，個(gè)人化的產(chǎn)品供應(yīng)。而在如今制造業(yè)開始逐步應(yīng)用智能化技術(shù)的背景下，工業(yè)4.0的出現(xiàn)，則能更好的推動(dòng)制造業(yè)智能化技術(shù)的發(fā)展?；诖?，本文就工業(yè)4.0推動(dòng)制造業(yè)智能化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了探討，相信對(duì)有關(guān)方

2、面的需要能有一定的幫助。2智能技術(shù)系統(tǒng)2.1三大技術(shù)發(fā)展加速催生新一代技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)入21世紀(jì)以來，信息與通信技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，出現(xiàn)了如下3個(gè)重要的技術(shù)發(fā)展趨勢。(1)電子部件的微小型化。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的突破、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用以及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，新型微控制器和8核、16核等多核微處理器研發(fā)速度明顯加快，新產(chǎn)品不斷問世。這些新型電子部件具有集成度高、可靠性與性能價(jià)格比高、抗干擾能力強(qiáng)以及功耗低等優(yōu)點(diǎn);平行計(jì)算功能極大地提高了信息處理能力，為智能技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)創(chuàng)造了優(yōu)越的硬件條件。(2)軟件成為創(chuàng)

3、新的驅(qū)動(dòng)力。由于功能的增加、產(chǎn)品用戶特定需求的增加、交付要求不斷變化、不同技術(shù)學(xué)科和組織日益融合以及不同的公司間合作形式迅速變化等原因，工業(yè)產(chǎn)品及其相關(guān)的制造系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜。特別是具有嵌入式軟件的系統(tǒng)，其復(fù)雜性還在快速地增加，管理這樣復(fù)雜的系統(tǒng)，其難度越來越大。(3)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)X絡(luò)化。過去二十年，互聯(lián)X很好地解決了人與人之間的互聯(lián)互通，并顛覆了與人密切相關(guān)的一些傳統(tǒng)行業(yè)。今后，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)X將要實(shí)現(xiàn)物與物的互聯(lián)互通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息世界與物理世界的融合，于是產(chǎn)生了物聯(lián)X。工廠生產(chǎn)系統(tǒng)需要完成控制功能，為

4、了將控制技術(shù)融入互聯(lián)X，在將物理設(shè)備聯(lián)X的同時(shí)，也要將計(jì)算與通信嵌入實(shí)物過程，并使其與實(shí)物過程密切互動(dòng)，從而出現(xiàn)了信息物理融合系統(tǒng)，又稱工業(yè)互聯(lián)X，它將互聯(lián)X的發(fā)展推向了新高度。2.2智能技術(shù)系統(tǒng)的定義與特征以上3個(gè)技術(shù)發(fā)展趨勢加速了機(jī)電一體化系統(tǒng)的升級(jí)。新一代技術(shù)系統(tǒng)將以機(jī)械學(xué)、電氣/電子學(xué)、控制工程、軟件技術(shù)和新材料的緊密相互作用為基礎(chǔ)，通過“嵌入式智能”產(chǎn)生一種超越機(jī)電一體化的新系統(tǒng)。在這里，信息技術(shù)將與諸如認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和語言學(xué)等非技術(shù)學(xué)科相融合，跨學(xué)科融合不斷研發(fā)出過去只是在生物系統(tǒng)中才使用的新的集成

5、方法、技術(shù)和規(guī)范，使用這些方法、技術(shù)和規(guī)程可以將感知、認(rèn)知和執(zhí)行功能集成融入技術(shù)系統(tǒng)，這樣的技術(shù)系統(tǒng)稱作智能技術(shù)系統(tǒng)。智能技術(shù)系統(tǒng)具有自動(dòng)適配功能，適應(yīng)力強(qiáng)，并且使用方便。同時(shí)，系統(tǒng)還具有節(jié)約資源、可進(jìn)行直觀操作以及可靠性高等特點(diǎn)。通常，智能技術(shù)系統(tǒng)都具有如下主要特征。適應(yīng)性，即智能技術(shù)系統(tǒng)能夠與所處的環(huán)境相互交互，并能自治地適應(yīng)它們的運(yùn)行模式。按照這種方式，在設(shè)計(jì)人員設(shè)定的框架內(nèi)，智能技術(shù)系統(tǒng)能夠在運(yùn)行期間逐步完善，從而確保它們能夠長期保持最佳使用狀態(tài)。堅(jiān)固性，即智能技術(shù)系統(tǒng)能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境中靈活和自治地運(yùn)行，甚至能

6、夠在開發(fā)設(shè)計(jì)者不希望或未曾預(yù)見到的環(huán)境中運(yùn)行。系統(tǒng)能夠處理不確定或者不足的信息，確保至少達(dá)到某種使用等級(jí)，滿足各種要求?？深A(yù)期性，即以經(jīng)驗(yàn)積累的知識(shí)為基礎(chǔ)，智能技術(shù)系統(tǒng)能夠預(yù)測未來的效果和可能的情況。按照這種方式，系統(tǒng)能夠早期識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)，并能及時(shí)選擇和執(zhí)行適合的策略，迅速解決問題。這樣一來，系統(tǒng)就能夠更有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。用戶友好性，即智能技術(shù)系統(tǒng)能夠適應(yīng)用戶指定的特性，能與用戶進(jìn)行合理的交互。對(duì)用戶而言，系統(tǒng)具有一定的理解能力。3認(rèn)知信息處理參考模型及其模塊的研制3.1非認(rèn)知系統(tǒng)與認(rèn)知系統(tǒng)信息處理方法是推動(dòng)機(jī)電一體化向

7、智能技術(shù)系統(tǒng)升級(jí)的主要推動(dòng)力。機(jī)電一體化系統(tǒng)與智能技術(shù)系統(tǒng)的信息處理方法是不同的。機(jī)電一體化系統(tǒng)在傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間提供一種反應(yīng)式和固定的耦合。而智能技術(shù)系統(tǒng)則類似于具有認(rèn)知的生物，能夠變更這些耦合。認(rèn)知處理不會(huì)取代直接的和反應(yīng)式耦合，它會(huì)與后者共存。認(rèn)知系統(tǒng)和非認(rèn)知系統(tǒng)的比較如圖1所示。3.2認(rèn)知信息處理參考模型如上所述，認(rèn)知科學(xué)完全參照認(rèn)知生物的行為，以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建了智能信息處理技術(shù)。因此，評(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)是否具有“智能“，應(yīng)該看該技術(shù)系統(tǒng)是否具備如下3個(gè)特殊的特征：(1)主動(dòng)嵌入到環(huán)境中，并能夠與所處的生產(chǎn)場景環(huán)

8、境交換信息;(2)借助周圍環(huán)境與系統(tǒng)相關(guān)信息的內(nèi)部表達(dá)，產(chǎn)生靈活的、與環(huán)境相適應(yīng)的控制動(dòng)作;(3)具有學(xué)習(xí)和參與綜合信息處理的能力。3.3操作器-控制器智能模塊的研制。為了實(shí)現(xiàn)STRUBE認(rèn)知信息處理3層模型，德國帕德博恩大學(xué)JugenGausemeier教授領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)人員開發(fā)了用于自尋最優(yōu)系統(tǒng)的操作器-控制器模塊。在這里，信息處理分成3級(jí)，即