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公司智能制造規(guī)劃 智能制造規(guī)劃方案篇一

馮劍龍 1043115257 摘要

本文評述了智能制造技術與智能制造系統(tǒng)，指出了智能制造確系21世紀的制造技術，分析了智能制造在發(fā)展中的問題，提出我國智能制造的近期研究重點應為其關鍵基礎技術。

關鍵詞智能制造智能制造技術智能制造系統(tǒng)智能機器 集成化智能化 智能制造系統(tǒng)的研究背景與發(fā)展現(xiàn)狀

近來年，人們對制造過程的自動化程度賦予了極大的研究熱情，這是因為從1870年到1980年間，制造過程的效率提高了20倍，而生產管理效率只提高了1.8～2.2倍，產品設計的效率只提高了1.2倍。這表明體力勞動通過采用自動化技術得到了極大的解放，而腦力勞動的自動化程度(其實質是決策自動化程度)則很低，制造過程中人的因素尚未得到充分的認識，人尚未真正地從復雜的生產過程中解放出來，各種問題求解的最終決策在很大程度上仍依賴于人的智慧。因而，人類群體所面臨的眾多問題(包括社會問題、生理問題等)在制造過程中都有所反映。面對批量小、品種多、質量高、更新快的產品市場競爭要求以及各種社會因素的綜臺影響.制造過程的自動化程度的提高面臨眾多問題，譬如；(1)專家人才的短缺和轉移致使一些專門技能不能及時或長久地得到提供；(2)現(xiàn)代制造過程中信息量大而繁雜，傳統(tǒng)的信息處理方式已不能滿足要求，大量的信息資源需要開發(fā)與共享；(3)制造環(huán)境柔性要求更大，決策過程更加復雜，決策時問要求更短。各種跡象表明，“我們正處在制造歷史上的一個危險時期” 幸運的是，計算機與計算機科學以及其它高技術的發(fā)展，通過集成制造技術、人工智能等而發(fā)展起來的一種新型制造工程—— 智能制造技術(intelligent manufacturing technology，imt)與智能制造系統(tǒng)(inteliigent manufacturingsystem，ims)使我們有可能走出這個危機，“帶來真正的第二次工業(yè)革命”。這是因為，制造過程所面臨的眾多問題的核心是“制造智能(nlanufacturing iteliigence)”和制造技術的“智能化(intellecturallzation)。imt是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動；并對人類專家的制造智能進行收集、存貯、完善、共享、繼承與發(fā)展。未來工業(yè)生產的基本特征應該是知識密集型.制造自動化的根本是決策自動化。目前，imt~ims的研究正迅速受到眾多國家的政府、工業(yè)界和科學家們的廣泛重視，研究方向從最初的“人工智能在制造領域中的應用”發(fā)展到今天的ims，研究課題涉及的范圍由最初僅一個企業(yè)內部的市場分析、產品設計、生產計劃、制造加工、過程控制、材料處理、信息管理、設備維護等技術型環(huán)節(jié)的自動化.發(fā)展到今天的面向世界范圍內的整個制造環(huán)境的集成化與自組織能力+包括制造智能處理技術、自組織加工單元、自組織機器人、智能生產管理信息系統(tǒng)、多級競爭式控制網(wǎng)絡、全球通訊與操作網(wǎng)等?？傊悄苤圃焓?1世紀的制造技術，作為其特征的雙i(integration＆ intelligence)將是21世紀制造業(yè)賴以行進的基本軌道。從更深刻的意義上講，智能制造是從信息時代走向智能時代面臨的第一個嚴重任務。存在的問題

總的說來，目前ims的研究仍處在人工智能在制造領域中應用的階段，研究課題涉及到市場分析、產品設計、制造過程控制、材料處理、信息管理、設備維護等眾多方面，取得了豐碩的成果.開發(fā)了種類繁多的面向特定領域的專家系統(tǒng)、基于知識的系統(tǒng)和智能輔助系統(tǒng)，甚至智能加工工作站(imw)，形成了一系列“智能化孤島”(islands of intelligence)。這中間包括cims研究中所取得的有關進展然而，隨著研究與應用工作的深入，人們逐漸地認識到自動化程度的進一步提高依賴制造系統(tǒng)的自組織能力，研究工作還面臨著一系列理論、技術和社會問題，問題的核心是“智能化”。一般說來，現(xiàn)代工業(yè)生產作為一個有機的整體要受技術(包括生產系統(tǒng))、人(包括間接影響生產過程的社會群體)和經(jīng)濟(包括市場競爭和社會競爭)-方面因素的制約。從技術的角度來看，對于一個企業(yè)來說，市場預測、生產決策、產品設計、原料訂購與處理、制造加工、生產管理、原料產品的儲運、產品銷售、研究與發(fā)展等環(huán)節(jié)彼此相互影響，構成產品生產的全過程。該過程的自動化程度取決于各環(huán)節(jié)的集成自動化(integrated automatlon)水平，而生產系統(tǒng)的自組織能力取決于各環(huán)節(jié)的集成智能(inte—grated intelligence)水平。目前，尚缺乏這種“集成”制造智能的技術，這也是目前“并行工程”的研究重點。由日本提出的國際合作研究計劃對ims的解釋可看出，ims的研究包括三個基本方面：智能活動、智能機器和兩者的有機融合技術，其中智能活動是問題的核心。在ims研究的眾多基礎技術中.制造智能處理技術(manufacturing in—telligence processing technology)是最為關鍵和追切需要研究的問題之一，因為它負責各環(huán)節(jié)的制造智能的集成和生成智能機器的智能活動。從人的因素方面來看，其一，企業(yè)內部負責各個環(huán)節(jié)的專家和技術人員有著各自不同的知識背景和解決問題的策略，他們應該“坐”在一起，通過相互之間充分的合作、協(xié)商與理解，“并行”地開睫制造過程中各環(huán)節(jié)的工作，把以后可能出現(xiàn)的“隱患”和“反復”降低到最低程度。其二，人們參與制造過程的智能行為和知識存在著多種層次水平、多種類型。因而要采用多種表示方式。其三，參與制造過程的群體，作為社會中的一子集，受社會發(fā)展變更的影響，這種影響都將對制造過程產生既有積極又有消極的作用 最后.人與人之間存在生活、語言、社會背景等方面的差別?？傊说囊蛩貙ΜF(xiàn)代生產的自動化程度有著關鍵作用。事實證明，人的因素是ims中制造智能的重要來源。從經(jīng)濟因素來看，它包括三個方面：第一，ims系統(tǒng)的主要目標之一是全面提高制造過程的生產與經(jīng)濟效益，它將把制造過程自動化的概念更新和拓寬到“集成化”和“智能化”的高度，從而具有更強的市場競爭能力 但如何設定和評價ims的各項經(jīng)濟性指標和性能則是一個問題。第二，目前，在工業(yè)發(fā)達國家普遍存在著勞動力昂貴，所占生產成本的比例越來越高的問題。從當前的經(jīng)濟利益出發(fā)，大量的制造企業(yè)被轉移至發(fā)展中國家，致使生產技術和勞動者因素等方面受到牽制，存在喪失他們產品市場競爭力的危險這也是智能制造國際合作研究計劃提出的重要原因之一。方向與課題

根據(jù)國內現(xiàn)有的工作基礎和國家的需要，以及imt＆ims研究與開發(fā)工作的特點，我們認為近期的研究點應該放在imt＆ims的關鍵基礎技術上，它主要包括以下內容：

3.1 智能制造系統(tǒng)理論基礎與設計技術ims的概念正式提出至今僅二三年時間。作為制造工程中的一個全新的概念，ims理論基礎與體系尚未完全形成.它的精確內涵和設計技術亟待進一步研究，具體研究內容應包括：

3.1.1 體系結構與發(fā)展戰(zhàn)略 需要建立ims統(tǒng)一的概念體系，研究ims的系統(tǒng)組成和發(fā)展方向以及跟蹤國際上該領域的研究前沿

3.1.2 開發(fā)環(huán)境與設計方法學ims的開發(fā)與設計方法將有別于現(xiàn)有任何制造系統(tǒng)的設計方法，因為ims是面向整個制造過程的系統(tǒng)和各個環(huán)節(jié)的“智能化”的 因此.有必要研究ims的設計策略和開發(fā)環(huán)境(包括開發(fā)語言、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具等)必須強調ims設計過程的標準化、模塊化和通用化。

3.1.3 評價技術研究制造過程中的設計評價、生產評價、材料評價、管理評價、市場評價、經(jīng)濟評價、報價評價和功能評價等問題。

3.2 制造智能理論及處理技術現(xiàn)代工業(yè)生產作為一個有機整體不僅是指各制造環(huán)節(jié)之間存在的技術型聯(lián)系，而且還表現(xiàn)在人類專家的制造智能的統(tǒng)一體特性方面。制造智能理論及處理技術就是要研究整個制造環(huán)境中的各種智能源的開發(fā)、描述、集成、共享與處理，最后生成智能機器的智能活動，具體研究內容包括： 3.2.1 制造環(huán)境的描述與建模研究描述制造環(huán)境的一致性概念體系、制造過程建模，影響制造過程的多因素分析與不確定性處理。

3.2.2 制造智能處理技術重點研究制造智能源的開發(fā)與獲取、制造智能的表示、制造智能的集成與共享

3.2.3 智能活動的生成與融合研究智能活動的生成策略，智能活動的機器化技術。3.3 智能制造單元技術的集成近10年來，人工智能在制造領域中的應用研究取得較大進展，建立了一些智能制造單元技術。為了應用于實際制造過程和面向21世紀制造工業(yè)，這些單元技術除了需要進一步完善與發(fā)展外，更重要的是研究如何集成這些單元技術。

3.3.1 并行智能設計并行工程方法學這一概念是1986年由美國國防部定義，并首先應用于美國軍事武器系統(tǒng)開發(fā)計剞dos cals的。.為了制造過程的設計階段能有效地模仿由來自各環(huán)節(jié)制造專家組成的專家組(expeit team)的智能行為，集成和共享各環(huán)節(jié)與各方面的制造智能，并行地開展產品環(huán)節(jié)的設計工作，必須研究并行智能設計的支撐環(huán)境、產品描述的統(tǒng)一模型、設計智能交互和并行智能設計方法學。

3.3.2 生產過程的智能調度、規(guī)劃、仿真與優(yōu)化現(xiàn)代生產過程要面臨多信息源、多因素、多對象的及時處理問題，生產過程的調度與規(guī)劃中的智能決策問題的研究是迫在眉睫的。仿真與優(yōu)化是實現(xiàn)設計和過程評估的有效途徑。目前，更強調對設計、制造、裝配、使用、維修等過程的優(yōu)化與動態(tài)仿真。3.3 產品質量信息的智能處理系統(tǒng)研究整個制造過程的“全質量(total quality)模型和建立相應的質量數(shù)據(jù)庫，研究質量狀態(tài)的智能決策和質量過程的智能控制.3.3.4 制造過程與系統(tǒng)的智能監(jiān)視、診斷、補償與控制研究面向在強干擾、多因素條件下監(jiān)視與診斷模型，研究制造過程的動態(tài)辨識與自適應技術。

3.3.5 生產與經(jīng)營管理的智能決策系統(tǒng)研究多因素、多目標智能決策模型，研究生產過程的實時跟蹤技術，研究產品市場評估與預測模型。

3.4 知識庫系統(tǒng)與網(wǎng)絡技術知識庫系統(tǒng)與信息網(wǎng)絡技術是制造過程的系統(tǒng)與各環(huán)節(jié)“集成智能化”的支撐，在imt＆ims研究中占有重要地位。

3.4.1 分布式異構聯(lián)想知識庫系統(tǒng)研究知識庫異構、知識庫分布式策略與維修、知識庫聯(lián)想和分布數(shù)據(jù)庫技術。

3.4.2 信息控制與網(wǎng)絡通訊技術研究ims中各種信息的交換接el、網(wǎng)絡通訊技術、系統(tǒng)操作控制策略。

3.5 智能機器的設計智能機器是ims中模仿人類專家智能活動的工具之一，是新一代的制造工具，因而，研究智能機器的設計方法及其相關技術將有劃時代的意義。

3.5.1 機器人智能技術智能機器人將在ims中占有重要的地位，主要體現(xiàn)在機器的視覺和機器^控制兩個方面。有必要研究智能機器眼(視覺)、信息感知與智能傳感器、智能機器手(控制)和智能機器的自適應定位與夾具設計等技術。

3.5.2 機器自學習與自維護技術研究智能機器的自適應學習模型，系統(tǒng)誤差的自動恢復與維護技術。

3.5.3 智能制造單元機的設計與制造研究智能制造單元機的結構組成與設計方法、新型材料的應用技術。

3.6 制造中人的因素ims的宗旨之一就是減輕人類制造專家的艱苦的腦力勞動負擔，因此.與腦力勞動有密切聯(lián)系的制造中人的因素理應受到充分的重視，研究內容包括：

3.6.1 人一系統(tǒng)柔性交互技術研究人一系統(tǒng)柔性、聯(lián)想、容錯交互模型以及交互環(huán)境。3 6.2 未來制造環(huán)境的設計研究人在未來制造環(huán)境中的地位和作用以及未來舒適、友好的制造環(huán)境的設計。

3.6.3 人才培養(yǎng)與教學系統(tǒng)研究面向imt＆ims的^才培養(yǎng)計劃.研制教學示范系統(tǒng)。

公司智能制造規(guī)劃 智能制造規(guī)劃方案篇二

智能 制造規(guī)劃 擬

制：

審

核：

批

準：

日

期：

目錄 1.概述..........................................................2.需求分析......................................................

2.1 倉儲....................................................2.2 生產....................................................2.3 其他....................................................3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀分析............................................

4.智能制造方案..................................................

4.1 系統(tǒng)架構................................................4.2 子系統(tǒng)耦合關系分析......................................4.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)中心方案......................................4.3.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺框架..................................4.3.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺特點..................................4.4 現(xiàn)場層系統(tǒng)..............................................4.4.1 數(shù)據(jù)采集方案........................................4.4.2 機器視覺檢測系統(tǒng)....................................4.4.3 生產測試管理平臺....................................4.5 應用層系統(tǒng)..............................................4.5.1 智能倉儲系統(tǒng)方案....................................4.5.2 項目管理系統(tǒng)方案....................................4.5.3 設備管理系統(tǒng)方案....................................4.5.4 plm 系統(tǒng)方案.........................................4.5.5 能耗管理系統(tǒng)........................................4.5.6 crm 系統(tǒng)方案.........................................4.5.7 gis+bim 構建虛擬車間.................................5.系統(tǒng)建設路線..................................................

5.1 實施策略................................................5.2 實施路線（建議）

........................................版本信息 日期 作者 版本 備注 2016.10.24 蔣中能 pa1 初版方案 2016.10.25 蔣中能 pa2 修改實施路線內容；在第一章前增加“閱讀說明”

閱讀 說明

1.概述：簡述背景和本案的基本內容； 2.需求分析：主要描述現(xiàn)場調研情況及簡要分析； 3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀：描述企業(yè)現(xiàn)階段的信息化系統(tǒng)及使用情況，作出簡要分析； 4.智能制造方案：描述總體架構；按照三個層級（數(shù)據(jù)層、現(xiàn)場層、應用層）進行系統(tǒng)方案描述； 5.系統(tǒng)建設路線：闡述天衡電科的智能制造實施策略，針對九州實際情況給出簡要的實施路線建議。

1.概述 在工業(yè) 4.0、互聯(lián)網(wǎng)+以及大數(shù)據(jù)、機器人和人工智能等技術日趨成熟的背景下，智能工廠建設的可能性逐漸明朗。

根據(jù)目前的技術成熟度，當前制造業(yè)轉型的現(xiàn)實目標應當是建設數(shù)字化工廠、探索數(shù)字化管理和重構優(yōu)化工作流程以滿足數(shù)字化的要求。其主要原因有二：

其一：人工智能方法的成熟度上不能完全被可靠的利用到制造過程中，在當前只能通過數(shù)據(jù)感知獲取一些知識，而判斷的工作依然需要人來完成。因此，希望一步到位的實現(xiàn)智能工廠還不現(xiàn)實。但實現(xiàn)全數(shù)字化的工廠，將所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集和流轉全部實現(xiàn)虛擬化并提供交互功能是完全可以做到的，這種形態(tài)的工廠即數(shù)字化工廠。

其二：數(shù)字化工廠是走向智能化工廠的必經(jīng)道路。目前科學界普遍的共識是通過數(shù)據(jù)感知是獲取智能的途徑，因此數(shù)據(jù)是智能工廠最為核心和關鍵的部分，也是實現(xiàn)智能的基礎。

而數(shù)字化工廠建設最為核心的內容是數(shù)據(jù)平臺的建設。包括了數(shù)據(jù)的采集、傳輸、預處理、分類、規(guī)約、訪問控制、相干性保證等諸多方面的內容；需要動用傳感器技術、信號處理技術、數(shù)據(jù)通信技術、分布式計算技術、數(shù)據(jù)存儲技術、軟件技術、web 技術等眾多 ict 領域的關鍵技術。

數(shù)據(jù)平臺的建設是一個有意義而又有挑戰(zhàn)的工作。

在這一背景下，本案擬對數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)平臺建設作一個方案規(guī)劃。為數(shù)據(jù)平臺建設的實施提供指導和依據(jù)。

本案的主要內容包括：

1.數(shù)據(jù)平臺架構介紹：一般意義上的框架性介紹，建立一個基本的廣泛適應性的數(shù)據(jù)平臺框架，并標明其關鍵技術。

2.數(shù)據(jù)平臺的應用背景：針對實際的應用，對企業(yè)的規(guī)模、業(yè)務過程、數(shù)據(jù)采集的類型和要求、數(shù)據(jù)量等具體應用相關情況進行描述。

3.數(shù)據(jù)平臺方案規(guī)劃：依據(jù)框架和具體的應用背景，具體給出某企業(yè)的數(shù)據(jù)平臺的方案，指明需要的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量以及實現(xiàn)方法等。

4.軟硬件部署設計：對系統(tǒng)部署實施階段所需的軟件和硬件環(huán)境做出規(guī)定。

2.需求 分析

2.1 倉儲 調研情況 ：

1.儲藏類型有三種：器件、半成品（原材料）、成品 2.所有三種類型的產品都存在外購和自產。

3.入庫流程為：待驗——檢驗——入庫。其中待驗環(huán)節(jié)主要是核對物料信息（外包裝銘牌）以及抽樣檢查數(shù)量；檢驗為全檢。

4.出庫分為領料和銷售出庫兩種。

5.領料流程為：技術中心下發(fā) bom 清單——pmc 部做計劃單，發(fā)送領料單——庫管發(fā)料——生產配套區(qū) 6.銷售流程為：營銷公司——運輸中心——庫管 7.入庫數(shù)據(jù)為人工在 erp 軟件中錄入對應號碼。

分析 ：

1.出入庫數(shù)據(jù)需人工在 erp 軟件中錄入，較繁瑣。

2.倉庫堆料為人工，存在擺放不合理以及快速查找響應慢等問題。

2.2 生產 調研情況 ：

1.有 11 條產線，每條產線獨立工作。

2.每條產線的生產情況由人工統(tǒng)計，在現(xiàn)場表現(xiàn)為小黑板展示，在后臺為人工輸入電腦。

3.華為專線生產線有 mes 系統(tǒng)，并配套掃碼槍。

部向生產部門下發(fā)總生產計劃，生產部門根據(jù)實際產線情況制定排產計劃。

部下發(fā)的 bom 清單會在生產部做一次比對，如果發(fā)現(xiàn)有問題則反追溯；如果沒問題，則實施配料。

6.新產線數(shù)據(jù)目前已做到在上位機進行數(shù)據(jù)讀取，使用的是設備配套的軟件，讀取的信息類型較豐富；舊產線數(shù)據(jù)能否讀取尚不清楚。

7.新產線設備的數(shù)據(jù)傳遞口為 lan 口。

分析 ：

系統(tǒng)產生的 bom 清單在修改時，由于系統(tǒng)間傳遞信息的時間不對稱，會造成生產部門的 bom 清單與最新的 bom 清單不匹配的問題，使配料環(huán)節(jié)產生問題。

2.華為專線的 mes 系統(tǒng)據(jù)現(xiàn)場工作人員反應，并不好用，原因有幾點：

a)數(shù)據(jù)統(tǒng)計不準確，主要原因為掃碼槍有時讀取不到產品信息。

b)mes 系統(tǒng)上線倉促，在流程和功能匹配度上存在問題。

2.3 其他 1.提供制造前端的物理量數(shù)據(jù)采集；如各類傳感器數(shù)據(jù)。

2.提供制造前端各種設備（裝備）的狀態(tài)數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等關心的數(shù)據(jù)采集（針對現(xiàn)階段沒有的設備）

3.提供制造前端所需的數(shù)據(jù)錄入和搜集所需的人機交互界面，實現(xiàn)人工錄入信息的采集。

4.保證數(shù)據(jù)采集過程中的數(shù)據(jù)傳輸安全。

5.保證設備接入網(wǎng)絡后的工作狀態(tài)可靠和信息安全。

6.提供數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析等所需的軟件。

7.提供該數(shù)據(jù)平臺與其他應用系統(tǒng)集成時所需的軟件接口。

8.數(shù)據(jù)采集前端的類型、數(shù)量能夠在不影響原有數(shù)據(jù)平臺的基礎上擴展。

9.數(shù)據(jù)接口完全開發(fā)，具備自生長和可擴展性。

3.企業(yè)信息化 現(xiàn)狀 分析 現(xiàn)狀：

1.具備五個系統(tǒng)，分別是：erp（金蝶 k3，12.3 版）、oa（大通 2015）、plm（金蝶 13.1 版）、條形碼系統(tǒng)、mes 系統(tǒng)。

系統(tǒng)上線于 2007 年，功能：

a)供應鏈 b)生產制造（生產計劃、bom 清單、車間管理）

c)財務結算 d)基礎數(shù)據(jù)（與 plm 系統(tǒng)的 bom 清單同步）

系統(tǒng)上線于 2015 年，功能：

a)審批流 b)財務報銷

c)初步的 bi 分析（財務報表）

d)集成應用（物資借用、付款申請、基礎資料）

系統(tǒng)上線于 2014 年，功能：

a)資料電子化（審批流程）

b)資料數(shù)據(jù)化（bom）

c)物料申請（與 erp 系統(tǒng)同步）

d)項目管理（下一步目標）

5.條形碼系統(tǒng)上線于 2005 年，功能：

a)成品下線、質檢、出入庫、售后 b)物料信息、出入庫單與 erp 系統(tǒng)同步 系統(tǒng)上線于 2015 年，功能：

a)smt 管理（追溯物料，板卡與批次綁定）

b)dip（插件）追溯 c)組測包（生產過程管控）

d)庫存發(fā)貨管理 e)物料信息、出入庫單、bom 與 erp 系統(tǒng)同步 分析 ：

1.所有系統(tǒng)以 erp 系統(tǒng)為核心，其余系統(tǒng)與 erp 系統(tǒng)進行部分數(shù)據(jù)交互，由于各系統(tǒng)中有自己獨立的流程，所以在數(shù)據(jù)共時性上會存在數(shù)據(jù)同步的問題。

2.每個系統(tǒng)有獨立的數(shù)據(jù)庫和自身的數(shù)據(jù)格式，在進行系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳遞時有報錯的風險（目前九州內部采用各系統(tǒng)中加審批流程來進行規(guī)避）。

4.智能 制造 方案 4.1 系統(tǒng) 架構

工業(yè)人工智能引擎生產計劃管理平臺集中采購管理平臺物料管理平臺生產過程管理平臺生產質量管理平臺生產測試管理平臺用電側能耗管理平臺mes系統(tǒng)自動化運維平臺……存儲服務 計算服務工業(yè)大數(shù)據(jù)中心工業(yè)網(wǎng)絡安全系統(tǒng)機器視覺檢測系統(tǒng)現(xiàn)場電子測量系統(tǒng)智能裝備 自動化設備 機器人現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應用層數(shù)據(jù)層現(xiàn)場層圖 4-1 數(shù)字化制造系統(tǒng)架構圖 按照工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺構建數(shù)字系統(tǒng)的思路，數(shù)字化工廠的總體框架和子系統(tǒng)劃分定義如下圖所示：

圖 4-2 數(shù)字化工廠的總體框架 上圖給出了該車間可能用到的系統(tǒng)模塊。按照功能關系劃分為三大部分，每一個部分的功能也稍作了細化。

子系統(tǒng) 1.1~1.8 都是部署在現(xiàn)場的各種軟硬件系統(tǒng)。

子系統(tǒng) 2.1 是大數(shù)據(jù)平臺。

子系統(tǒng) 3.1~3.7 是應用軟件系統(tǒng)。

需要指出：1.1~1.8 之外，還可以擴展其他的現(xiàn)場應用系統(tǒng)，只要其數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議與大數(shù)據(jù)平臺的要求相符即可；3.1~3.7 之外，還可以擴展其他應用管理系統(tǒng)，包括 erp、oa 等相關功能都可以在這一層實現(xiàn)擴展。

4.2 子系統(tǒng) 耦合關系分析 表 4-1 子系統(tǒng)耦合關系表

從耦合關系可以看出，前端系統(tǒng)（1.x）各個部分之間耦合很小，應用系統(tǒng)（3.x）各個部分之間的耦合也很小。所有的耦合關系都集中在大數(shù)據(jù)平臺，因此大數(shù)據(jù)平臺的建設是最為關鍵的步驟。

4.3 工業(yè) 大數(shù)據(jù)中心 方案 4.3.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺 框架 4.數(shù)據(jù)中心各類數(shù)據(jù)庫（關系、非關系數(shù)據(jù)庫）網(wǎng)絡服務器計算服務器3.數(shù)據(jù)網(wǎng)1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻 …… …… 企業(yè)網(wǎng)其他應用系統(tǒng)（mes、erp、crm、pdm、plm等）圖 4-3 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺一般性框架 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺分為三部分：

1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集器、嵌入式軟硬件、已經(jīng)必要的數(shù)據(jù)調理設備等。實現(xiàn)前端的各種數(shù)據(jù)提取，并進行傳輸編碼、協(xié)議封裝等

預處理工作。

2.工業(yè)防火墻：實現(xiàn)前端設備與數(shù)據(jù)網(wǎng)中其他設備之間的隔離，以保護設備本身工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，不受威脅。plc、rtu 等設備在過去一般是不接入網(wǎng)絡的，自然也不需要安全防護，但在數(shù)字化工廠建設的大背景下，設備接入網(wǎng)絡是不可回避的問題，因此安全隔離自然也成為必須要考慮的要素。

3.數(shù)據(jù)網(wǎng)：指工業(yè)現(xiàn)場的各種傳輸協(xié)議，常見的有 rs485、modbus 等總線形式，大多數(shù)采用通用的協(xié)議控制器連接即可，技術很成熟，不再贅述。

4.數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心的主要任務是:1）數(shù)據(jù)的存儲 2）數(shù)據(jù)計算 3）數(shù)據(jù)請求服務響應。在數(shù)字化工廠建設的背景下，要求各個業(yè)務端的數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)實時流轉、實時交叉分析，對數(shù)據(jù)的邏輯關系和時間關系的正確性提出了嚴格的要求，只有用大數(shù)據(jù)技術的方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體統(tǒng)籌才能解決這個問題。同時，鑒于數(shù)字化工廠網(wǎng)智能工廠進化的過程中，需要不斷的增加各種數(shù)據(jù)，添加系統(tǒng)功能等，這要求數(shù)據(jù)平臺具有可擴展性，或者稱之為自生長性。因此，本案采用大數(shù)據(jù)架構來搭建數(shù)據(jù)中心，可以保證系統(tǒng)良好的開放性，為未來擴展做好準備。

4.3.2 工業(yè) 大數(shù)據(jù)平臺 特點 該數(shù)據(jù)平臺架構的主要特點有：

1.采用大數(shù)據(jù)平臺架構，保證系統(tǒng)的開放性。如此一來，其他的數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)都可以隨時方便的接入到該平臺上。同時，也可以保證整個系統(tǒng)的功能可擴展性。因此，這是一個可生長的平臺。

2.引入工業(yè)防火墻。在保證數(shù)據(jù)采集全面的情況下，兼顧設備運行的安全性。制造型企業(yè)設備運行可靠性一旦受到威脅，其后果和損失十分巨大，因此必須仔細考慮前端的信息安全防護。

3.采用分布式計算架構。有兩層含義：1）采集前端部署計算資源，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集所需的信號處理、協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)預處理或必要的實時處理進行直接計算，將結果直接反饋給數(shù)據(jù)中心；2）數(shù)據(jù)中心中，采用虛擬化的方法，實現(xiàn)并行的分布式計算，提高系統(tǒng)運行和計算效率。

4.平臺軟件采用 soa 架構。以服務為中心，將數(shù)據(jù)與應用軟件剝離開，在軟件功能增加、修改的時候不影響數(shù)據(jù)；使系統(tǒng)的可維護性和可擴展性大大增強。

4.4 現(xiàn)場層系統(tǒng) 4.4.1 數(shù)據(jù) 采集方案 4.4.1.1 生產 數(shù)據(jù)采集 生產數(shù)據(jù)包括但不限于：

1)產品型號 2)產品批次號 3)產品原料來源 4)產品數(shù)量 5)產品質檢結論 6)產品生產時間戳 數(shù)字化工廠生產數(shù)據(jù)的采集來源于四種：

1)設備自讀?。壕邆渫ㄐ沤涌诘脑O備有自帶軟件將產品生產信息導出，該數(shù)據(jù)的格式存在不確定性，可能需要規(guī)約之后放入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

2)傳感器采集：在生產關鍵節(jié)點加裝傳感器進行數(shù)據(jù)采集，這種方式應科學規(guī)劃傳感器的部署，否則可能會造成數(shù)據(jù)記錄遺漏或錯誤。

3)電子計數(shù)設備：例如掃碼槍等，其原理與(2)類似。

4)其他系統(tǒng)導入：通過開放的數(shù)據(jù)接口，從其他系統(tǒng)導入或導出。

4.4.1.2 設備 數(shù)據(jù)采集 設備數(shù)據(jù)包括但不限于：

1)設備運行數(shù)據(jù)：來源于設備本身，以時間戳來標示 2)設備狀態(tài)數(shù)據(jù)：異常信息記錄 3)設備檔案數(shù)據(jù)：設備 pdm 系統(tǒng) 4)設備維護數(shù)據(jù)：設備保養(yǎng)、維修數(shù)據(jù)記錄 4.4.1.3 環(huán)境 數(shù)據(jù)采集 環(huán)境數(shù)據(jù)的采集有三種：

1.無線 傳感模塊

無線傳感模塊集成了大量傳感器，如：煙霧傳感器、灰塵傳感器、濕度

傳感器、溫度傳感器、熱釋電傳感器、光線傳感器、氣體傳感器等。其通信方式采用 wifi、zigbee、mqtt 等，根據(jù)需要也可采用有線以太網(wǎng)通信的方式。

模塊由嵌入式處理器控制，尺寸小巧，架設方便。在接入網(wǎng)絡后直接將現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集上傳至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)的應用場景不限于安防、環(huán)境監(jiān)控、工廠虛擬再現(xiàn)等。

圖 4-4 無線傳感器模塊 2.生物 識別

生物識別技術，常見的是指紋、虹膜、臉相等一系列生物特征提取和識別方法。本案中，采用人體手掌靜脈識別技術作為身份識別和授權依據(jù)，具有更高的安全性。

該技術的主要優(yōu)點如下：

1)活體識別：掌靜脈圖像只有活體才有，非活體是得不到掌靜脈特征的；因此無法偽造。

2)無損傷：采用非接觸式被動方法獲取生物內部特征，對生物體無任何損害。

3)安全級別高：由于無法偽造，且提取的是生物體的內部特征，其總體安全級別是目前所有生物識別技術中安全級別最高的一種。

生物識別技術可用于車間出入人員管理，設備使用授權等，其授權記錄也被納入大數(shù)據(jù)平臺中。

3.室內 定位

position 室內定位系統(tǒng)采用超寬帶技術，對現(xiàn)場人員動行動軌跡進行記錄。其接入點可達上萬個，選用多維定位模式，定位精度達到厘米級并提供開放的軟件接口。

在車間安防應用中，其采集的數(shù)據(jù)可用軌跡回溯、互監(jiān)放單，多樣報警等。在保密性較高的場合尤為適用。

4.4.1.4 數(shù)據(jù) 服務 ? 數(shù)據(jù)庫

制造現(xiàn)場屬離散制造，其數(shù)據(jù)基數(shù)適中，可采用 orale 或 mssql 數(shù)據(jù)庫

作數(shù)據(jù)存儲。mssql 可搭建于 windows server 操作系統(tǒng)上，便于后期維護管理。

數(shù)據(jù)庫采用主備架構，該架構可提供了一個高效、全面的災難恢復和高可用性解決方案。自動故障切換和易于管理的轉換功能允許主數(shù)據(jù)庫和備用數(shù)據(jù)庫之間的快速角色轉換，從而使主數(shù)據(jù)庫因計劃中和計劃外的中斷所導致的停機時間減到最少。主備數(shù)據(jù)庫可在兩臺服務器上分別布置，見下圖：

圖 4-5 oracle data guard 系統(tǒng) ? 工業(yè) 防火墻

在工業(yè)現(xiàn)場，對智能設備的安全防護是必不可少的，在通信技術高速發(fā)展，設備智能化不斷提高的同時，也帶來了安全隱患。

尤其是在自動化程度較高的制造現(xiàn)場，如果設備受到惡意代碼的攻擊，其帶來的損失將不堪設想。所以，在設備與網(wǎng)絡接口之間架設工業(yè)防火墻是十分必要的。

工業(yè)防火墻的目的是提供一套可控、可靠、可管理的工控網(wǎng)絡縱深安全防御體系。工控防火墻可信網(wǎng)絡管理平臺的功能包括：檢測流經(jīng)的異常數(shù)據(jù)，收集、管理黑白名單、智能學習、漏洞挖掘和制定相應安全策略。結合監(jiān)控、審計模塊，有效組織惡意攻擊的滲透，實現(xiàn)整個工作站的“白環(huán)境”。

圖 4-6 工業(yè)控制系統(tǒng)安全保障體系 4.4.2 機器 視覺檢測系統(tǒng) 4.4.2.1 總體 架構 完整的視覺檢測系統(tǒng)主要由三部分構成：現(xiàn)場工作站、視覺算法層以及數(shù)據(jù)中心。

首先是現(xiàn)場工作站，它是視覺檢測的一個關鍵環(huán)節(jié)，也是整個軟件系統(tǒng)的基礎。現(xiàn)場工作站主要由一些光學設備及自動化運行系統(tǒng)構成。光學系統(tǒng)一般包括工業(yè)相機、光源、棱鏡等。工業(yè)相機一般采用觸發(fā)式，由檢測平臺發(fā)出的信號觸發(fā)拍照。自動化設備主要負責傳送帶運行和篩選環(huán)境，這部分可以根據(jù)實際情況簡化。光學系統(tǒng)的選型和布置是和待測件密切相關的，應根據(jù)待測件的狀態(tài)選擇合適的光學配置，這樣就可以減少軟件系統(tǒng)在處理過程中的壓力，提高系統(tǒng)運行效率。

高性能電腦則是視覺算法的載體，它將負責與現(xiàn)場工業(yè)相機通信，獲取圖片，并執(zhí)行檢測。除此之外，它還負責將檢測結果反饋給控制器，并如對實時性要求較高，則可能需要高性能的處理器及 gpu。視覺檢測系統(tǒng)總體方案見下圖：

圖 4-7 視覺檢測系統(tǒng)總體方案 4.4.2.2 工作 流程 當物料經(jīng)過相機時，傳感器將觸發(fā)一個脈沖信號通知相機進行拍照。視覺軟件的數(shù)據(jù)接收線程將通過千兆以太網(wǎng)或 usb 從相機中異步獲取圖片數(shù)據(jù)。在實時性要求較高的場合，相機應根據(jù)需要慎重選擇。圖片的分辨率、清晰度、物體在圖中的大小、圖像曝光度及圖像的顏色通道等都應該被綜合考慮，拍攝的照片應盡可能的減少圖像算法的預處理工作量，以保證對運行時間的優(yōu)化集中在軟件層面，下圖為 led 視覺檢測流程示意：

圖 4-8 led 視覺檢測軟件流程圖 軟件將在現(xiàn)場終端上實現(xiàn)。在收到圖片信息后，接收線程準備異步讀取下一張圖片，并等待殘次檢測完畢。同時，缺陷檢測線程池內的線程將被激活，開始對圖片數(shù)據(jù)進行分析，圖形算法的主體將在此過程中完成。

線程池采用等待句柄保持同步，即當某一線程執(zhí)行完畢后將結果放入傳輸隊列，隨即被掛起，等待其他所有線程進入終止態(tài)。當所有檢測線程進入終止態(tài)后，數(shù)據(jù)處理線程被激活，同時觸發(fā)下一次圖像采集。

數(shù)據(jù)處理線程將在第一時間判斷是否存在瑕疵，根據(jù)瑕疵優(yōu)先級向 plc 發(fā)出對應 ng 信號，數(shù)據(jù)同時被送往其他線程。這些數(shù)據(jù)包括每項檢測的基本參數(shù)指標、瑕疵品的細節(jié)參數(shù)、時間戳以及產品批次等信息。這些數(shù)據(jù)將存放在大數(shù)據(jù)中心，供其他系統(tǒng)調用，向企業(yè)管理者和工藝人員提供產線狀態(tài)報告。

4.4.2.3 數(shù)據(jù) 集成 圖 4-9 視覺系統(tǒng)在企業(yè)生態(tài)圈示意圖 機器視覺核心是視覺算法，而經(jīng)過的復雜算法產出的珍貴數(shù)據(jù)應該被充分的利用起來。將檢測結果發(fā)給自動化設備完成視覺篩選是視覺系統(tǒng)的主要職責，但是這樣并沒有對產品出現(xiàn)殘次的根源進行進一步的挖掘。所以視覺算法產出的數(shù)據(jù)應當被放入企業(yè)數(shù)據(jù)中心，從中提取有用數(shù)據(jù)。

例如，對于每件檢測到的殘次品，它的批次、產品制造工藝、原料供應商、缺陷類型、缺陷程度、生產人員等信息都將在數(shù)據(jù)中心中體現(xiàn)。其中視覺系統(tǒng)提供與缺陷相關的參數(shù)，這便和企業(yè)原有的產品管理、供應商管理、客戶管理、制造執(zhí)行等系統(tǒng)互聯(lián)起來。通過分布式計算從中發(fā)掘出有用的信息，從而進一步提升產品的質量及生產效率。

4.4.2.4 實際 應用 激光 io 觸發(fā)的方式通常要求機械臂在抓取待測件前待測件的姿態(tài)保持固定。因為系統(tǒng)中不存在反饋，機械臂只知道有待測件進入測試區(qū)域，并不知道待測件的姿態(tài)，這就要求在傳送帶末端設計相應的機械結構是的 io 觸發(fā)時被測件處于特定姿態(tài)，讓機械臂進行準確的抓取和放置。

圖 4-10 待測物體識別 圖 4-11 抓取位置獲取 引入機器視覺系統(tǒng)可以很好的解決這個問題。機器人和工業(yè)相機的結合使整套系統(tǒng)形成了一個閉環(huán)網(wǎng)絡。無論待測件以什么姿態(tài)進入，工業(yè)相機和機械臂都可形成一條的反饋回路，實時追蹤被測件的位置和姿態(tài)，從特定的位置抓起被測件并插入測試槽中。即使有多個被測件進入，視覺系統(tǒng)也能從容應對。如有雜物進入識別區(qū)，還可將其識別觸發(fā)報警，避免可能帶來的損失。

針對本案，測試平臺可采用固定式相機搭配線性光源的結構，易于安裝和配置。視覺系統(tǒng)同樣采用千兆以太網(wǎng)通信，其數(shù)據(jù)吞吐量大，不但可以與機械臂協(xié)同工作，還可以將出現(xiàn)的異?；驕y試不過的圖像信息經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送至云端數(shù)據(jù)中心。

視覺機器人系統(tǒng)可以充分發(fā)揮信息自動化的優(yōu)勢，實現(xiàn)與大數(shù)據(jù)平臺和 mes系統(tǒng)對接，為技術人員提供完備的數(shù)據(jù)流，從而形成更加系統(tǒng)的測試體系。

4.4.3 生產 測試 管理平臺 4.4.3.1 總體 框架 圖 4-12 測試互聯(lián)網(wǎng)架構 從圖中可以看到，每個測試臺被當做一個數(shù)據(jù)生產終端，通過互聯(lián)網(wǎng)進行連接，構成測試互聯(lián)網(wǎng)。

測試臺之間通過通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，而每一個測試臺內部則采用 visa（virtual instrument software architecture）協(xié)議實現(xiàn)控制指

令和數(shù)據(jù)交互，而支持的主要總線形式包括 rs232、rs485、usb、gpib、tcp/ip等。

系統(tǒng)的功能邏輯關系見下圖：

測試臺1測試上位機及自動測試軟件visa測試儀器溫箱其他測試設備測試臺2測試上位機及自動測試軟件visa測試儀器溫箱其他測試設備測試臺n測試上位機及自動測試軟件visa測試儀器溫箱其他測試設備… … 交換機安全隔離數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)平臺 測試數(shù)據(jù)庫 產品數(shù)據(jù)庫 其他數(shù)據(jù)庫服務器圖 4-13 測試互聯(lián)網(wǎng)功能邏輯框圖 4.4.3.2平臺 功能 在數(shù)字化工廠的測試管理平臺不能單純的當做一個個獨立工作的測試臺來考慮，另外，測試管理平臺的軟件功能也不再只是實現(xiàn)簡單的自動化測試和數(shù)據(jù)采集，而是應當把被測產品的信息、測試工具管理、測試數(shù)據(jù)管理、測試任務管理等功能進行融合，滿足測試工作在數(shù)字化工廠運作方式中的要求。

本案的測試管理平臺軟件的主要功能有：

1.測試任務管理功能：根據(jù)生產的需要，對指定型號的產品進行測試任務定義和下發(fā)，并跟蹤測試過程，檢查測試任務進展的狀態(tài)。

2.被測產品信息管理：將被測產品與測試數(shù)據(jù)進行融合，便于未來對測試數(shù)據(jù)與產品之間的交叉分析。如果企業(yè)已有 pdm 系統(tǒng)，則可以與之對接，直接使用其提供的產品信息。

3.測試軟件工具集成化管理：該軟件平臺提供一個綜合的集成圖形界面，將測試過程中需要使用的各種測試工具都“包”在該界面中，類似于一

個軟件容器，用戶可以通過該用戶界面對測試工具進行訪問，避免測試工具的碎片化，易于管理。且測試工具的添加和刪除可以根據(jù)用戶的需求進行增減。

4.測試設備狀態(tài)管理：產線中的測試設備由于使用頻率高，維護頻率也遠高于研發(fā)使用場景。該軟件同時提供測試設備的健康狀態(tài)管理，以協(xié)助用戶對測試設備進行維修、校準等維護。

5.測試數(shù)據(jù)管理：該軟件以大數(shù)據(jù)架構的工業(yè)數(shù)據(jù)平臺作為數(shù)據(jù)管理支撐，為用戶提供數(shù)據(jù)的存儲、查詢、導出、計算等功能。

6.測試數(shù)據(jù)分析功能：為用戶提供數(shù)據(jù)的常見統(tǒng)計、交叉、可視化等處理軟件工具。

7.自動報表功能：自動生成用戶需要的測試報告，并自動存入數(shù)據(jù)平臺中，便于未來查閱和追溯。

測試數(shù)據(jù)管理平臺軟件界面截圖如下：

圖 4-14 測試數(shù)據(jù)管理平臺軟件截圖 4.4.3.3平臺 特點 1.是一個完全按照數(shù)字化工廠需求設計的基于互聯(lián)網(wǎng)架構的測試平臺。

2.采用 visa 架構設計測試工具軟件，對儀器設備的型號有廣泛的支持性。

3.采用分布式部署架構，特別適合生產測試場景。

4.集成化的測試工具和數(shù)據(jù)管理客戶端軟件，將生產測試過程中的各種過程數(shù)據(jù)采集工具都進行了整合，避免了工具的碎片化。

5.以大數(shù)據(jù)架構的數(shù)據(jù)平臺支撐測試數(shù)據(jù)的后處理，可以很方便的與工廠的數(shù)據(jù)平臺進行對接和融合。

6.系統(tǒng)架構為開放式。可以不影響原有系統(tǒng)工作的情況下自由的增加測試臺或測試軟件工具。

7.是一個以測試數(shù)據(jù)為核心設計的測試管理平臺。一開始的時候就是為測試數(shù)據(jù)的采集和利用設計的，數(shù)據(jù)的后處理功能和可擴展性好。

8.儀器驅動層為開放式設計。可以很方便的添加新的儀器型號，或利用原有的儀器設備，而不需要對測試流程管理軟件進行修改。

軟件架構。

4.4.3.4 操作 自動化 方案 操作自動化的主要目標是實現(xiàn)將待測件從傳送帶入口到測試平臺再到傳送帶出口的過程。整個過程無需人工干預，結合自動化測試設備，最終實現(xiàn)無人測試。

圖 4-15 自動測試流程圖 當被測件加工完畢后，從傳送帶上被分配到測試子系統(tǒng)，在進入測試系統(tǒng)范圍后通過激光或機器視覺發(fā)出一個就位信號。這時機械臂開始動作，將待測件抓起，準確放置到指定地點，測試過程啟動。測試完成后將返回測試結果，如果不通過則機械臂將其分配到殘次品流水線，合格則分配到良品流水線。在這期間產生的所有流程數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)都將被記錄。

圖 4-16 自動測試平臺結構示意圖 采用工業(yè)機器人作為生產與自動測試平臺間的橋梁，不僅可以提高效率，還為今后進一步升級改造打下了基礎，其帶來的優(yōu)勢主要有：

1)快速、準確、高效； 2)便于集成，提供以太網(wǎng)口，可與大數(shù)據(jù)平臺及 mes 系統(tǒng)高效融合； 3)安裝角度自定； 4)編程門檻低，靈活度高，可根據(jù)具體需求進行二次開發(fā)； 5)可搭配機器視覺等子系統(tǒng)，持續(xù)升級。

工業(yè)領域中使用的四軸、六軸的小型機器人已具有很高的靈活性和快速性，同時兼顧了準確性，其重復定位精度通?？蛇_±0.02mm，可滿足九州公司中對測試件抓取、放置，甚至接插的需求。

小型機器人的負載通常在 3kg 至 10kg，可根據(jù)待測件類型進行考慮，如成品測試通常比板測要求負載量更大。末端的抓取結構可根據(jù)被測件選用機器爪或真空氣泵，在對空氣氣體潔凈度需求較高的場合，通常選用前者，當然也可以選用實驗室級別的機械臂。

4.4.3.5 測試 自動化方案 測試臺的自動化主要通過兩個渠道來實現(xiàn)：

1.通過矩陣開關和適配器實現(xiàn)被測件和測試設備之間連線關系的自動化切換。

2.通過軟件控制被測件、矩陣開關、適配器和測試儀器實現(xiàn)測試流程，完成自動化的測試和數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)通信接口將測試數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。

測試臺的系統(tǒng)邏輯構成框圖如下：

圖 4-17 測試臺系統(tǒng)構成邏輯框圖 測試平臺為面向各種不同型號的被測件，需要充分考慮被測信號與測試儀表的連接和路由問題。通常采取通用開關矩陣解決測試信號與儀表的路由問題、采取專用適配器解決被測件信號與通用開關矩陣連接問題。示意圖如下：

圖 4-18 通用開關矩陣及適配網(wǎng)絡路由方式示意圖 開關矩陣采用 mxn 的網(wǎng)絡形式，可以將開關矩陣兩側的任意兩個端口或多個端口進行路由和導通。為控制矩陣規(guī)模和可靠性考慮，將測試信號按頻率的高低進行劃分，高頻信號配備高頻開關矩陣網(wǎng)絡，低頻信號配備低頻開關矩陣網(wǎng)絡。開關一般由 ttl 電平進行控制，而 ttl 電平的產生由控制電路板構成。控制電路板的輸入接口是 rs232、gpib、usb 或 tcp/ip 等常見的 visa 協(xié)議，其輸出口是gpio，可以配置為需要的 ttl 電平輸出。

專用適配器作為被測件與通用開關矩陣的接口轉換匹配模塊，可以將不同被測件的借口類型轉換為高頻、低頻信號連接端口集合，與通用開關矩陣相連。因此，針對不同型號的被測件，需要專門設計專用適配網(wǎng)絡，以匹配不同信號被測件的不同接口形式和數(shù)目的要求。專用適配網(wǎng)絡的設計示意如下：

圖 4-19 接插線適配器設計示意圖 航空電子設備模塊的接口類型和數(shù)量較多，更換被測模塊時相關的連線操作較為繁瑣和浪費時間。適配器的接口設計和特定模塊的接頭類型、位置、數(shù)量相對應的相匹配，將模塊的所有接頭集成在適配器上，通過操作適配器，一次性完成對整個模塊的接插線操作。通過適配器內部的轉換，可以將各個信號經(jīng)由相對比較統(tǒng)一的接線簇與通用開關矩陣相連。同時，可以將各模塊測試所需的一些外部配件，如衰減器、功分器、合路器、濾波器等集成在專用適配盒內，最大程度避免接線難度。

4.5 應用層 系統(tǒng) 4.5.1 智能倉儲 系統(tǒng) 方案

4.5.1.1 倉儲 管理 倉庫管理的目標如下：

1.系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行，倉庫的庫存信息能夠實時地、準確地共享,方便各部門、科室、人員的查詢和使用。

2.實現(xiàn)倉庫對物料的信息化管理,將區(qū)位化和等精細化管理思想運用于系統(tǒng)中，相關人員通過對系統(tǒng)的查詢，均能夠得到所需查詢物料準確的數(shù)量信息和精確的位置信息。

3.系統(tǒng)的庫存信息可以實時反饋給數(shù)據(jù)流上游的采購部門、財務部門等,具體信息由系統(tǒng)按規(guī)范格式自動生成，從而減少相關人員對物料信息的人工輸入，大大降低由人工二次輸入引起的錯誤。

4.系統(tǒng)能夠保證信息的安全性，區(qū)分各類人員對系統(tǒng)的使用范圍和操作權限，權責明晰。

倉庫管理可分為 5 個主要功能模塊：出入庫管理、庫存管理、盤存管理、庫存預警管理。

? 出入庫管理 主要分為出庫管理和入庫管理兩個部分。入庫管理又可以分為入庫和入庫記錄查詢。入庫是指對庫存進行一次增加操作，入庫記錄查詢指的是對歷史的入庫操作信息進行查詢。出庫管理與入庫管理類似，也包括出庫和出庫記錄查詢。

圖 4-20 出入庫管理用例圖 ? 庫存 管理 庫存管理模塊主要是對倉庫信息、物料信息的維護,以及庫存信息的展示。倉庫信息、物料信息的維護主要包括倉庫信息和物料信息的添加、刪除、修改等功能。庫存信息的展示包括當前庫存狀態(tài)以及庫存查詢統(tǒng)計和各種報表生成。其中當前庫存狀態(tài)能提供即時庫存；信息查詢要提供對各類信息的綜合查詢功能，主要包括倉庫基本信息查詢，物料基本信息查詢，庫存信息查詢以及出入庫記錄查詢。

圖 4-21 庫存管理用例圖 其中信息查詢又包括倉庫基本信息查詢，貨物基本信息查詢，庫存

信息查詢以及出入庫記錄查詢。

圖 4-22 庫存信息查詢用例圖 ? 盤存管理：

：

庫存盤點是庫存管理的日常工作。該模塊主要分為庫存盤點和物料報損兩部分，其中庫存盤點又包括凍結盤點和循環(huán)盤點兩種。庫存盤點提供年終、月終結算處理；支持按數(shù)量、單價、金額的明細核算及統(tǒng)計分析；完成物料收發(fā)存的成本核算，能夠正確及時的核算出材料成本；提供暫估入出庫成本計算、差異核算、出庫差異分攤、憑證生成等業(yè)務處理；提供業(yè)務和財務的對帳功能能與業(yè)務及財務系統(tǒng)實時集成，保證業(yè)務財務信息的一致。

圖 4-23 盤存管理用例圖 ? 庫存 預警管理：

適量的庫存是保證生產不間斷進行的重要保證,隨著生產過程的持續(xù)進行,物料不斷的被消耗。由于物料的采購通常要受到供方生產周期、貨運周期等諸多因素的影響,因此從采購指令下達到物料進入庫房之間存在著一個提前期。所以,物料補充指令的下達應該在提前期之前做出。因此,為了確保在最合適的時間發(fā)出物料補充指令,從而保證供應安全,必須對庫存進行監(jiān)測。另一方面,如果有庫存過量,會造成資金的極大占用和浪費,因此在庫存管理過程中,一方面要預防缺貨的發(fā)生,另一方面還要防止出現(xiàn)庫存積壓狀態(tài)。

圖 4-24 庫存預警管理用例圖 關于庫存的控制有多種方法,其中定期訂貨法需要對庫存進行固定周期的監(jiān)測,由于這種檢測方法的固有周期性,其監(jiān)測結果經(jīng)常會出現(xiàn)尚未到達臨界訂貨點即進行補充的狀況；mrp 對庫存的控制則是基于對物料需求進行統(tǒng)籌、有效的科學分析基礎之上的；jit 則是在庫存管理高度有效運轉的前提下追求零庫存控制策略。

4.5.1.2 備料 輔助 傳統(tǒng)的倉庫具有空間利用率低、靈活性差、差錯率高、擴展性能差、聯(lián)動性差等缺點。

在數(shù)字化倉庫建設中，備料輔助系統(tǒng)（可看做是倉儲物流系統(tǒng)）的作用是快速存放和取用所需的器件或產品。其結構如下圖：

備料輔助系統(tǒng)自動化高架庫 自動化輸送 自動物料追蹤 人機交互 倉儲綜合管理端拾器具存儲 端拾器具輸送 端拾器具追蹤 人員操作指示倉庫管理相關內容圖 4-25 備料輔助系統(tǒng)結構圖 ? 自動化高架庫：用自動化堆垛機、貨架系統(tǒng)實現(xiàn)物料存??； ? 自動化輸送系統(tǒng)：用自動化輸送裝備實現(xiàn)物料的交接和搬運； ? 自動物料追蹤系統(tǒng)：用 rfid 實現(xiàn)物料操作過程的追蹤； 下圖為一個自動化備料系統(tǒng)仿真設計圖：

圖 4-26 自動化備料系統(tǒng)仿真示意圖 在系統(tǒng)設計中需要考慮的因素有如下：

? 托盤物品：存放對象、物料重量、物料尺寸等 ? 空托盤垛：存放位置、頂層高度等 ? 組合式貨架：材料、尺寸、間隙等 ? 堆垛機：載荷參數(shù)、控制方式、速度 ? 輸送機：agv 小車參數(shù)、傳送帶參數(shù) 下圖為一個備料系統(tǒng)硬件組成示意圖：

圖 4-27 自動化備料系統(tǒng)物理組成示意圖 自動化備料系統(tǒng)的軟件設計以物料管理系統(tǒng)提供的信息為參考，在生產計劃階段，下發(fā)命令到倉庫，取料，并更新倉儲數(shù)據(jù)；在采購階段，物料入庫數(shù)據(jù)自動更新，并反饋給生產計劃部門以準備生產。

4.5.2 項目 管理 系統(tǒng) 方案 4.5.2.1 項目 管理 項目管理的一般流程見下圖：

圖 4-28 項目管理一般流程

項目管理包括如下內容：

1.項目任務管理 根據(jù)企業(yè)情況，項目任務的來源分為訂單來源和生產預估計劃來源。訂單來源指企業(yè)接收到新產品訂單后，成立項目管理小組，任命項目經(jīng)理對該項目的全過程進行管理，其過程包括研發(fā)規(guī)劃、設計定型、產品試制、生產準備、小批量生產、批量生產。生產預估計劃來源，指企業(yè)根據(jù)往年情況，能預估其固化產品在今年的需求量，從而指導生產計劃的制定，對于這種項目來源，項目流程一般僅為批量生產。

2.項目狀態(tài)管理 項目立項之后，項目組成員即可根據(jù)對應權限對項目狀態(tài)進行管理。包括項目狀態(tài)及進度查詢、項目狀態(tài)更新、項目暫停、項目終止、項目內容更改、項目負責人更改、項目合并等。

4.5.2.2 成本 管理 成本控制是企業(yè)的一項重要的工作內容。企業(yè)通過對成本的計劃、控制、監(jiān)督、考核和分析等來促使企業(yè)各單位與部門加強管理，不斷優(yōu)化資源的利用，努力降低成本，提高經(jīng)濟效益。成本管理系統(tǒng)就是通過對于成本的不同方式的確認、計量、分析和比較，確保這種系統(tǒng)控制能最終落實到資源消耗上。使得企業(yè)的管理者能夠得到更加準確和及時的數(shù)據(jù)。

成本管理 er 關系見如下幾圖：

圖 4-29 成本用例示意圖 圖 4-30 成本核算分析用例示意圖 圖 4-31 多系統(tǒng)集成管理用例示意圖 成本管理系統(tǒng)承擔的工作是計算出生產計劃中，成本消耗和產品的產出之間的投入產出比。針對產品和項目核算出產品料工費，可以統(tǒng)計出單位產品的材料成本消耗。另外成本管理系統(tǒng)還可以根據(jù)采購的原材料而把成本細分，根據(jù)產品的工序和結構，對產品進行成本細化分析。

圖 4-32 項目成本信息 er 圖 同時，根據(jù)產品的常規(guī)投入，制定產品的成本標準，這個標準是在一定的物價水平和勞動力價格下制定的成本標準，而根據(jù)標準成本，在每一批次的產品中

計算出實際成本在各項之間，計算出實際成本和標準成本之間的數(shù)據(jù)差額，從而改進成產工序等，從而更好的實現(xiàn)產品成本或者項目成本的更好控制。

圖 4-33 產品成本信息 er 圖 在項目的成本核算分析中，根據(jù)項目的周期，首先進行事前成本分析，根據(jù)項目的程度，對項目進行事前的成本的預估計，對包括勞動力、原材料成本、車床損耗、生產損耗等進行預先的成本估計，以期對項目的成本進行大概的預估計。

然后在項目進行的過程中，分階段，分周期的對項目成本進行階段性分析，對之前的成本花費進行匯總，并且根據(jù)原先制定的計劃，對成本花費與以后的花費進行修正或者調整，以使其按照預先估計的方向進行發(fā)展。最后，項目的完成階段，對成本進行事后分析，對項目成本的事后分析，包括多方面的分析，包括對項目中花費的匯總和總結，對項目進行完整的成本分析。

同時，每一個產品是由多個工序實現(xiàn)的，在計算整體生產成本的同時，還需要對每一步驟，或者分產品進行投入產出分析，以使其達到最高的成本效率控制。同時，對產品成本和項目的成本分析結果都應該在多系統(tǒng)子模塊之間進行數(shù)據(jù)共享。使各個模塊都可以對產品或者項目的成本進行更好的把握和掌控，最終實現(xiàn)整個生產效率的完美提高。

4.5.2.3 風險 管理 項目風險管理是指對項目風險從識別到分析乃至采取應對措施等一系列過程，它包括將積極因素所產生項目風險管理流程的影響最大化和使消極因素產生的影響最小化兩方面內容。

風險管理的主要內容是風險識別，包含兩方面內容：

1.識別哪些風險可能影響項目進展及記錄具體風險的各方面特征。風險識別 不是一次性行為，而應有規(guī)律的貫穿整個項目中。

2.風險識別包括識別內在風險及外在風險。內在風險指項目工作組能加以控制和影響的風險，如人事任免和成本估計等。外在風險指超出項目工作組控制力和影響力之外的風險，如市場轉向或政府行為等。

風險管理的工具和方法如下：

1.核對表一般根據(jù)風險要素編纂。包括項目的環(huán)境，其它程序的輸出，項目產品或技術資料，以及內部因素。

2.流量表能幫助項目組易于理解風險的緣由和影響。

3.風險量化。

風險控制的基本措施為：

1.對風險對策控制的輸入項 ? 風險管理方案。? ? 實際風險事件。有些已識別了的風險事件會發(fā)生，有些則不會。發(fā)生了的風險事件是實際風險事件或說是風險的起源，而項目管理人員應總結已發(fā)生的風險事件以便進行進一步的對策研究。? ? 附加風險識別。當項目進程受到評價和總結時，事先未被識別的潛在風險事件或風險的起源將會浮出水面。

2.風險對策實施控制的工具和方法 ? 工作區(qū)：對消極的風險事件而言，工作區(qū)是一種不列入方案的對策。所謂不列入方案是指在感覺上它并未定義在風險事件發(fā)生前。? ? 附加風險策略研究。如果風險事件未被預料到，或后果遠大于預料，那么計劃的風險策略將會不充分，這時就有必要再次重復進行風險對策研究甚至風險管理程序。

3.風險對策實施控制輸出項 ? 校正行為：校正行為首先包括實施已計劃的風險對策（比如實施預防性計劃或工作區(qū)計劃）。

實時調整風險管理計劃。一個預料之中的風險事件發(fā)生或沒發(fā)生，對實際風險事件后果的評估，對風險系數(shù)和風險機率的評估，以及風險管理方案的其它方面，都應進行實時的更新調整。

4.5.3 設備 管理系統(tǒng)方案 設備狀態(tài)管理主要包括：設備檔案管理、運行監(jiān)控、保養(yǎng)及維修管理等。

? 設備檔案管理 設備檔案管理將基礎信息分類與查詢-型號，采購價格，供應商信息，設備折舊信息，關鍵參數(shù)信息，產品說明書，維修手冊，提供設備檔案與之關聯(lián)，形成數(shù)字化模型進行設備的檔案管理。同時提供計算設備在其全生命周期過程中發(fā)生的采購費用、折舊費用、保險費用、保修費用，為財務提供全面的成本信息。

? 設備運行監(jiān)控 設備運行監(jiān)控包括運行相關數(shù)據(jù)，便于實時掌握各類設備的運行狀態(tài)，發(fā)生故障時及時報警，統(tǒng)計設備運行負荷信息，實現(xiàn)保養(yǎng)提醒。

該功能為一線的生產運行人員提供設備運行情況的數(shù)據(jù)記錄與查詢功能，使運行管理人員準確記錄設備的運行情況，發(fā)現(xiàn)設備故障時及時報修。

其方式包括：

1.調取視頻監(jiān)控畫面和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集 設備運行監(jiān)控與現(xiàn)場的視頻監(jiān)控集成，同時與眾多工程現(xiàn)場的自動控制系統(tǒng)進行集成。視頻監(jiān)控的調取不但可以立體顯示標定所有視頻監(jiān)視設備的安裝位置，而且可以遠程遙控視頻設備的云臺控制視角和景深，通過網(wǎng)絡鏈接使控制中心能及時了解現(xiàn)場的情況。

2.設備運行數(shù)據(jù)直觀展示與分析 通過對設備運行數(shù)據(jù)的分析，可以通過相應設備對應的三維模型進行顏色的區(qū)分，以及設備運行曲線等直觀方式展示設備運行狀態(tài)，對于處于亞健康以及報警預警設備進行及時的提醒和分析。

3.設備運行健康狀態(tài)自診斷、自適應 該功能利用設備，環(huán)境，操作，維修，保養(yǎng)，供應商等多個類型的數(shù)據(jù)，準確預測設備故障，提升設備效能，降低維護成本。正是因綜合不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，并自動檢測故障模式，主動部署維護和維修資源，可大大節(jié)省下游成本。

自適應自診斷，包括電子系統(tǒng)自動診斷和模塊式置換裝置，把遠距離設備的傳感器數(shù)據(jù)連續(xù)提供給中央工作站。通過這個工作站，維護專家可以得到專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡的智能支持，以完成決策任務。然后將向遠方的現(xiàn)場發(fā)布命令，開始維護例行程序，這些程序可能涉及調整報警參數(shù)值、啟動機器上的試驗振動裝置、驅動備用系統(tǒng)或子系統(tǒng)。

? 保養(yǎng)及維修管理 設備保養(yǎng)及維修管理貫徹“預防為主”和“維護與計劃檢修相結合”的原則，通過平臺設備保養(yǎng)和維修管理，做到正確使用、精心維護，使設備經(jīng)常處于良好狀態(tài)，以保證設備的長周期、安全穩(wěn)定運轉，并可通過歷史數(shù)據(jù)對設備進行保養(yǎng)和維修周期提示。

4.5.4 plm 系統(tǒng)方案 4.5.4.1 數(shù)據(jù) 關系管理 圖 4-34 產品數(shù)據(jù) er 圖 產品數(shù)據(jù)包括：

1.需求數(shù)據(jù)：主要指產品在設計前期從各渠道得到的技術需求，包括功能及技術指標等。

2.設計數(shù)據(jù)：產品在實際開發(fā)過程中的所有數(shù)據(jù)。包括文檔、圖紙、技術參數(shù)、bom 清單等。

3.質量數(shù)據(jù)：產品在開發(fā)完成之后的質檢數(shù)據(jù)，一般以報表的形式展現(xiàn)。

文檔 數(shù)據(jù) 版本 管理規(guī)則 文檔作為 plm 系統(tǒng)中最為常見的數(shù)據(jù)形式，其生命周期管理是最為關鍵的部分。而實現(xiàn)其生命周期管理的途徑是版本管理。

圖 4-35 文檔版本管理流程 產品 分層編號規(guī)則

在常見的 plm 系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)產品的層級管理，一般需要按照一定的規(guī)則對本單位所使用的各種產品按照層級編號，這樣才能按照 bom 有序的索引到所有的產品，并進行管理。

一般而做法是通過前綴來實現(xiàn)產品的分級區(qū)分，而為了控制系統(tǒng)的復雜度，產品的層級劃分一般不超過 4 級。下圖是一個 4 級結構的產品層級劃分示意圖：

圖 4-36 產品層級劃分 數(shù)據(jù) 關系管理規(guī)則

一般而言，在 plm 系統(tǒng)中，以產品和項目兩種實體作為數(shù)據(jù)關系實體的綱領，這種方法是十分清晰和易于管理的方式。所有的工程數(shù)據(jù)以文檔的形式體現(xiàn)，因此在 plm 系統(tǒng)中的 data 指的就是文檔，這一點首先需要明確。至此，已經(jīng)可以明確的確定 plm 系統(tǒng)的任務是處理產品、項目和文檔三者之間的關系。其邏輯關系見下圖：

圖 4-37 產品、項目、文檔邏輯關系圖

plm 系統(tǒng)中，產品和文檔都有版本跟蹤，項目需要有狀態(tài)變化和跟蹤；也就是說，產品、項目和文檔的狀態(tài)都隨時在發(fā)生改變，怎樣實現(xiàn)版本關系的跟蹤是系統(tǒng)設計中需要考慮的問題。詳細的處理過程見下圖：

圖 4-38 版本跟蹤處理 其中的基本原則如下：

? 在項目或產品狀態(tài)開放時間區(qū)間內才能建立或修改文檔與之對應的關系； ? 項目或產品狀態(tài)一旦鎖定，關聯(lián)關系同時被鎖定； ? 只有被批準過的文檔才能與項目狀態(tài)或產品狀態(tài)相關聯(lián)； 4.5.4.2 plm 系統(tǒng) plm 系統(tǒng)設計原則包括：功能定制化、開放性、易維護性和可靠性。

產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，主要任務是管理如下數(shù)據(jù)：

1.產品相關技術文檔，包括但不限于：設計需求、cad 圖紙、工藝要求規(guī)范、bom 表、驗證規(guī)范、驗證報告； 2.零部件相關技術文檔，包括但不限于：零部件規(guī)格資料、零部件圖紙； 3.項目文檔，包括但不限于：項目預算、項目結算報告、項目時間計劃、項目風險管理、項目總結；（該部分主要針對以研發(fā)項目進行開發(fā)設計的企業(yè)）

4.運維文檔，包括但不限于：維修記錄、產品缺陷報告、產品使用反饋調查表。

顧名思義，該系統(tǒng)的主要任務是管理數(shù)據(jù)，在實際過程中，數(shù)據(jù)都是以各種各樣的計算機文件的形式進行保存...

公司智能制造規(guī)劃 智能制造規(guī)劃方案篇三

智能 制造規(guī)劃

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目錄 1.概述...................................................................................................................................1 2.需求分析...........................................................................................................................1 2.1 倉儲.......................................................................................................................1 2.2 生產.......................................................................................................................2 2.3 其他.......................................................................................................................3 3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀分析.......................................................................................................3 4.智能制造方案...................................................................................................................4 4.1 系統(tǒng)架構...............................................................................................................4 4.2 子系統(tǒng)耦合關系分析...........................................................................................6 4.3 工業(yè)大數(shù)據(jù)中心方案...........................................................................................6 4.3.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺框架..................................................................................7 4.3.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺特點..................................................................................7 4.4 現(xiàn)場層系統(tǒng)...........................................................................................................8 4.4.1 數(shù)據(jù)采集方案..............................................................................................8 4.4.2 機器視覺檢測系統(tǒng)....................................................................................12 4.4.3 生產測試管理平臺....................................................................................16 4.5 應用層系統(tǒng).........................................................................................................22 4.5.1 智能倉儲系統(tǒng)方案....................................................................................22 4.5.2 項目管理系統(tǒng)方案....................................................................................28 4.5.3 設備管理系統(tǒng)方案....................................................................................34 4.5.4 plm 系統(tǒng)方案.............................................................................................35 4.5.5 能耗管理系統(tǒng)............................................................................................40 4.5.6 crm 系統(tǒng)方案............................................................................................41 4.5.7 gis+bim 構建虛擬車間..............................................................................42 5.系統(tǒng)建設路線.................................................................................................................44 5.1 實施策略.............................................................................................................44 5.2 實施路線（建議）

.............................................................................................45

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版本信息 日期 作者 版本 備注 2016.10.24 蔣中能 pa1 初版方案 2016.10.25 蔣中能 pa2 修改實施路線內容；在第一章前增加“閱讀說明”

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閱讀 說明 1.概述：簡述背景和本案的基本內容； 2.需求分析：主要描述現(xiàn)場調研情況及簡要分析； 3.企業(yè)信息化現(xiàn)狀：描述企業(yè)現(xiàn)階段的信息化系統(tǒng)及使用情況，作出簡要分析； 4.智能制造方案：描述總體架構；按照三個層級（數(shù)據(jù)層、現(xiàn)場層、應用層）進行系統(tǒng)方案描述； 5.系統(tǒng)建設路線：闡述天衡電科的智能制造實施策略，針對九州實際情況給出簡要的實施路線建議。

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1.概述 在工業(yè) 4.0、互聯(lián)網(wǎng)+以及大數(shù)據(jù)、機器人和人工智能等技術日趨成熟的背景下，智能工廠建設的可能性逐漸明朗。

根據(jù)目前的技術成熟度，當前制造業(yè)轉型的現(xiàn)實目標應當是建設數(shù)字化工廠、探索數(shù)字化管理和重構優(yōu)化工作流程以滿足數(shù)字化的要求。其主要原因有二：

其一：人工智能方法的成熟度上不能完全被可靠的利用到制造過程中，在當前只能通過數(shù)據(jù)感知獲取一些知識，而判斷的工作依然需要人來完成。因此，希望一步到位的實現(xiàn)智能工廠還不現(xiàn)實。但實現(xiàn)全數(shù)字化的工廠，將所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集和流轉全部實現(xiàn)虛擬化并提供交互功能是完全可以做到的，這種形態(tài)的工廠即數(shù)字化工廠。

其二：數(shù)字化工廠是走向智能化工廠的必經(jīng)道路。目前科學界普遍的共識是通過數(shù)據(jù)感知是獲取智能的途徑，因此數(shù)據(jù)是智能工廠最為核心和關鍵的部分，也是實現(xiàn)智能的基礎。

而數(shù)字化工廠建設最為核心的內容是數(shù)據(jù)平臺的建設。包括了數(shù)據(jù)的采集、傳輸、預處理、分類、規(guī)約、訪問控制、相干性保證等諸多方面的內容；需要動用傳感器技術、信號處理技術、數(shù)據(jù)通信技術、分布式計算技術、數(shù)據(jù)存儲技術、軟件技術、web 技術等眾多 ict領域的關鍵技術。

數(shù)據(jù)平臺的建設是一個有意義而又有挑戰(zhàn)的工作。

在這一背景下，本案擬對數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)平臺建設作一個方案規(guī)劃。為數(shù)據(jù)平臺建設的實施提供指導和依據(jù)。

本案的主要內容包括：

1.數(shù)據(jù)平臺架構介紹：一般意義上的框架性介紹，建立一個基本的廣泛適應性的數(shù)據(jù)平臺框架，并標明其關鍵技術。

2.數(shù)據(jù)平臺的應用背景：針對實際的應用，對企業(yè)的規(guī)模、業(yè)務過程、數(shù)據(jù)采集的類型和要求、數(shù)據(jù)量等具體應用相關情況進行描述。

3.數(shù)據(jù)平臺方案規(guī)劃：依據(jù)框架和具體的應用背景，具體給出某企業(yè)的數(shù)據(jù)平臺的方案，指明需要的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量以及實現(xiàn)方法等。

4.軟硬件部署設計：對系統(tǒng)部署實施階段所需的軟件和硬件環(huán)境做出規(guī)定。

2.需求分析 2.1 倉儲

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調研情況 ：

1.儲藏類型有三種：器件、半成品（原材料）、成品 2.所有三種類型的產品都存在外購和自產。

3.入庫流程為：待驗——檢驗——入庫。其中待驗環(huán)節(jié)主要是核對物料信息（外包裝銘牌）以及抽樣檢查數(shù)量；檢驗為全檢。

4.出庫分為領料和銷售出庫兩種。

5.領料流程為：技術中心下發(fā) bom 清單——pmc 部做計劃單，發(fā)送領料單——庫管發(fā)料——生產配套區(qū) 6.銷售流程為：營銷公司——運輸中心——庫管 7.入庫數(shù)據(jù)為人工在 erp 軟件中錄入對應號碼。

分析 ：

1.出入庫數(shù)據(jù)需人工在 erp 軟件中錄入，較繁瑣。

2.倉庫堆料為人工，存在擺放不合理以及快速查找響應慢等問題。

2.2 生產 調研情況 ：

1.有 11 條產線，每條產線獨立工作。

2.每條產線的生產情況由人工統(tǒng)計，在現(xiàn)場表現(xiàn)為小黑板展示，在后臺為人工輸入電腦。

3.華為專線生產線有 mes 系統(tǒng)，并配套掃碼槍。

部向生產部門下發(fā)總生產計劃，生產部門根據(jù)實際產線情況制定排產計劃。

部下發(fā)的 bom 清單會在生產部做一次比對，如果發(fā)現(xiàn)有問題則反追溯；如果沒問題，則實施配料。

6.新產線數(shù)據(jù)目前已做到在上位機進行數(shù)據(jù)讀取，使用的是設備配套的軟件，讀取的信息類型較豐富；舊產線數(shù)據(jù)能否讀取尚不清楚。

7.新產線設備的數(shù)據(jù)傳遞口為 lan 口。

分析 ：

系統(tǒng)產生的 bom 清單在修改時，由于系統(tǒng)間傳遞信息的時間不對稱，會造成生產部門的 bom 清單與最新的 bom 清單不匹配的問題，使配料環(huán)節(jié)產生問題。

2.華為專線的 mes 系統(tǒng)據(jù)現(xiàn)場工作人員反應，并不好用，原因有幾點：

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a)數(shù)據(jù)統(tǒng)計不準確，主要原因為掃碼槍有時讀取不到產品信息。

b)mes 系統(tǒng)上線倉促，在流程和功能匹配度上存在問題。

2.3 其他 1.提供制造前端的物理量數(shù)據(jù)采集；如各類傳感器數(shù)據(jù)。

2.提供制造前端各種設備（裝備）的狀態(tài)數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等關心的數(shù)據(jù)采集（針對現(xiàn)階段沒有的設備）

3.提供制造前端所需的數(shù)據(jù)錄入和搜集所需的人機交互界面，實現(xiàn)人工錄入信息的采集。

4.保證數(shù)據(jù)采集過程中的數(shù)據(jù)傳輸安全。

5.保證設備接入網(wǎng)絡后的工作狀態(tài)可靠和信息安全。

6.提供數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析等所需的軟件。

7.提供該數(shù)據(jù)平臺與其他應用系統(tǒng)集成時所需的軟件接口。

8.數(shù)據(jù)采集前端的類型、數(shù)量能夠在不影響原有數(shù)據(jù)平臺的基礎上擴展。

9.數(shù)據(jù)接口完全開發(fā)，具備自生長和可擴展性。

3.企業(yè)信息化 現(xiàn)狀 分析 現(xiàn)狀：

1.具備五個系統(tǒng)，分別是：erp（金蝶 k3，12.3 版）、oa（大通 2015）、plm（金蝶13.1 版）、條形碼系統(tǒng)、mes 系統(tǒng)。

系統(tǒng)上線于 2007 年，功能：

a)供應鏈 b)生產制造（生產計劃、bom 清單、車間管理）

c)財務結算 d)基礎數(shù)據(jù)（與 plm 系統(tǒng)的 bom 清單同步）

系統(tǒng)上線于 2015 年，功能：

a)審批流 b)財務報銷 c)初步的 bi 分析（財務報表）

d)集成應用（物資借用、付款申請、基礎資料）

系統(tǒng)上線于 2014 年，功能：

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a)資料電子化（審批流程）

b)資料數(shù)據(jù)化（bom）

c)物料申請（與 erp 系統(tǒng)同步）

d)項目管理（下一步目標）

5.條形碼系統(tǒng)上線于 2005 年，功能：

a)成品下線、質檢、出入庫、售后 b)物料信息、出入庫單與 erp 系統(tǒng)同步 系統(tǒng)上線于 2015 年，功能：

a)smt 管理（追溯物料，板卡與批次綁定）

b)dip（插件）追溯 c)組測包（生產過程管控）

d)庫存發(fā)貨管理 e)物料信息、出入庫單、bom 與 erp 系統(tǒng)同步 分析：

1.所有系統(tǒng)以 erp 系統(tǒng)為核心，其余系統(tǒng)與 erp 系統(tǒng)進行部分數(shù)據(jù)交互，由于各系統(tǒng)中有自己獨立的流程，所以在數(shù)據(jù)共時性上會存在數(shù)據(jù)同步的問題。

2.每個系統(tǒng)有獨立的數(shù)據(jù)庫和自身的數(shù)據(jù)格式，在進行系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳遞時有報錯的風險（目前九州內部采用各系統(tǒng)中加審批流程來進行規(guī)避）。

4.智能 制造 方案 4.1 系統(tǒng) 架構

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工業(yè)人工智能引擎生產計劃管理平臺集中采購管理平臺物料管理平臺生產過程管理平臺生產質量管理平臺生產測試管理平臺用電側能耗管理平臺mes系統(tǒng)自動化運維平臺……存儲服務 計算服務工業(yè)大數(shù)據(jù)中心工業(yè)網(wǎng)絡安全系統(tǒng)機器視覺檢測系統(tǒng)現(xiàn)場電子測量系統(tǒng)智能裝備 自動化設備 機器人現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應用層數(shù)據(jù)層現(xiàn)場層圖 4-1 數(shù)字化制造系統(tǒng)架構圖 按照工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺構建數(shù)字系統(tǒng)的思路，數(shù)字化工廠的總體框架和子系統(tǒng)劃分定義如下圖所示：

2.1數(shù)字化車間（工廠）大數(shù)據(jù)平臺檢測和測試數(shù)據(jù) 能耗數(shù)據(jù) 工藝過程跟蹤數(shù)據(jù) 設備狀態(tài)參數(shù) 環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù) 工序工時模型數(shù)據(jù)1.1機械加工機器視覺視檢系統(tǒng)1.2用電側能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)關鍵設施設備輕量化bim模型數(shù)據(jù) 車間gis模型數(shù)據(jù)1.3自動化電性能測試試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.4自動化環(huán)境適應性能測試試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.5設備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.6條碼數(shù)據(jù)采集和跟蹤系統(tǒng)1.7現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1.8現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)3.1生產計劃調度管理系統(tǒng)3.2集中采購管理系統(tǒng)3.3制造執(zhí)行管理系統(tǒng)3.4用電側能耗管理系統(tǒng)3.5設備管理維護系統(tǒng)3.6指揮控制系統(tǒng)（大廳）3.7系統(tǒng)運維工具3.3.1質量管理3.3.2工藝管理3.3.3過程管理3.1.1計劃分解3.1.2資源狀態(tài)報告3.1.3異常過程管理3.4.1設備能耗管理3.4.2能耗優(yōu)化1.1.1視覺尺寸檢測1.1.2視覺表面檢測1.1.3視覺形狀檢測1.3.1自動調試臺1.3.2kp i自動測試臺3.2.1庫房管理系統(tǒng)3.2.2采購過程管理3.2.3供應商管理3.6.1虛擬工廠漫游3.6.2kp i展示系統(tǒng)3.6.3調度和指揮3.5.1設備維護系統(tǒng)3.5.2資產管理系統(tǒng) 圖 4-2 數(shù)字化工廠的總體框架 上圖給出了該車間可能用到的系統(tǒng)模塊。按照功能關系劃分為三大部分，每一個部分的功能也稍作了細化。

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子系統(tǒng) 1.1~1.8 都是部署在現(xiàn)場的各種軟硬件系統(tǒng)。

子系統(tǒng) 2.1 是大數(shù)據(jù)平臺。

子系統(tǒng) 3.1~3.7 是應用軟件系統(tǒng)。

需要指出：1.1~1.8 之外，還可以擴展其他的現(xiàn)場應用系統(tǒng)，只要其數(shù)據(jù)接口和通信協(xié)議與大數(shù)據(jù)平臺的要求相符即可；3.1~3.7 之外，還可以擴展其他應用管理系統(tǒng)，包括 erp、oa 等相關功能都可以在這一層實現(xiàn)擴展。

4.2 子系統(tǒng) 耦合關系分析 表 4-1 子系統(tǒng)耦合關系表

1.1視檢系統(tǒng) 1.2能耗數(shù)據(jù)采集 1.3 ate系統(tǒng) 1.4 env測試系統(tǒng) 1.5設備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集 1.6條碼數(shù)據(jù)采集 1.7現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集 1.8現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng) 2.1工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺 3.1生產計劃調度管理 3.2集中采購管理 3.3制造執(zhí)行管理 3.4用電側管理 3.5設備管理 3.6指揮控制 3.7系統(tǒng)運維工具 1.1 視檢系統(tǒng)-

y

1.2 能耗數(shù)據(jù)采集

y

1.3ate 系統(tǒng)

-y

y

1.4 env 測試系統(tǒng)

y-

y

1.5 設備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集

y

1.6 條碼數(shù)據(jù)采集

y

1.7 現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集

y

1.8 現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)

-y

2.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺 y y y y y y y y-y y y y y y y 3.1 生產計劃調度管理

y-y

3.2 集中采購管理

y

3.3 制造執(zhí)行管理

y

3.4 用電側管理

y

3.5 設備管理

y

3.6 指揮控制

y

3.7 系統(tǒng)運維工具

y

-從耦合關系可以看出，前端系統(tǒng)（1.x）各個部分之間耦合很小，應用系統(tǒng)（3.x）各個部分之間的耦合也很小。所有的耦合關系都集中在大數(shù)據(jù)平臺，因此大數(shù)據(jù)平臺的建設是最為關鍵的步驟。

4.3 工業(yè) 大數(shù)據(jù)中心 方案

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4.3.1 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺 框架 4.數(shù)據(jù)中心各類數(shù)據(jù)庫（關系、非關系數(shù)據(jù)庫）網(wǎng)絡服務器計算服務器3.數(shù)據(jù)網(wǎng)1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2.工業(yè)防火墻 …… …… 企業(yè)網(wǎng)其他應用系統(tǒng)（mes、erp、crm、pdm、plm等）圖 4-3 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺一般性框架 工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺分為三部分：

1.前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：包括數(shù)據(jù)采集器、嵌入式軟硬件、已經(jīng)必要的數(shù)據(jù)調理設備等。實現(xiàn)前端的各種數(shù)據(jù)提取，并進行傳輸編碼、協(xié)議封裝等預處理工作。

2.工業(yè)防火墻：實現(xiàn)前端設備與數(shù)據(jù)網(wǎng)中其他設備之間的隔離，以保護設備本身工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，不受威脅。plc、rtu 等設備在過去一般是不接入網(wǎng)絡的，自然也不需要安全防護，但在數(shù)字化工廠建設的大背景下，設備接入網(wǎng)絡是不可回避的問題，因此安全隔離自然也成為必須要考慮的要素。

3.數(shù)據(jù)網(wǎng)：指工業(yè)現(xiàn)場的各種傳輸協(xié)議，常見的有 rs485、modbus 等總線形式，大多數(shù)采用通用的協(xié)議控制器連接即可，技術很成熟，不再贅述。

4.數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心的主要任務是:1）數(shù)據(jù)的存儲 2）數(shù)據(jù)計算 3）數(shù)據(jù)請求服務響應。在數(shù)字化工廠建設的背景下，要求各個業(yè)務端的數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)實時流轉、實時交叉分析，對數(shù)據(jù)的邏輯關系和時間關系的正確性提出了嚴格的要求，只有用大數(shù)據(jù)技術的方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整體統(tǒng)籌才能解決這個問題。同時，鑒于數(shù)字化工廠網(wǎng)智能工廠進化的過程中，需要不斷的增加各種數(shù)據(jù)，添加系統(tǒng)功能等，這要求數(shù)據(jù)平臺具有可擴展性，或者稱之為自生長性。因此，本案采用大數(shù)據(jù)架構來搭建數(shù)據(jù)中心，可以保證系統(tǒng)良好的開放性，為未來擴展做好準備。

4.3.2 工業(yè) 大數(shù)據(jù)平臺 特點 該數(shù)據(jù)平臺架構的主要特點有：

1.采用大數(shù)據(jù)平臺架構，保證系統(tǒng)的開放性。如此一來，其他的數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)都可以

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隨時方便的接入到該平臺上。同時，也可以保證整個系統(tǒng)的功能可擴展性。因此，這是一個可生長的平臺。

2.引入工業(yè)防火墻。在保證數(shù)據(jù)采集全面的情況下，兼顧設備運行的安全性。制造型企業(yè)設備運行可靠性一旦受到威脅，其后果和損失十分巨大，因此必須仔細考慮前端的信息安全防護。

3.采用分布式計算架構。有兩層含義：1）采集前端部署計算資源，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集所需的信號處理、協(xié)議封裝、數(shù)據(jù)預處理或必要的實時處理進行直接計算，將結果直接反饋給數(shù)據(jù)中心；2）數(shù)據(jù)中心中，采用虛擬化的方法，實現(xiàn)并行的分布式計算，提高系統(tǒng)運行和計算效率。

4.平臺軟件采用 soa 架構。以服務為中心，將數(shù)據(jù)與應用軟件剝離開，在軟件功能增加、修改的時候不影響數(shù)據(jù)；使系統(tǒng)的可維護性和可擴展性大大增強。

4.4 現(xiàn)場層系統(tǒng) 4.4.1 數(shù)據(jù) 采集方案 4.4.1.1 生產 數(shù)據(jù)采集 生產數(shù)據(jù)包括但不限于：

1)產品型號 2)產品批次號 3)產品原料來源 4)產品數(shù)量 5)產品質檢結論 6)產品生產時間戳 數(shù)字化工廠生產數(shù)據(jù)的采集來源于四種：

1)設備自讀?。壕邆渫ㄐ沤涌诘脑O備有自帶軟件將產品生產信息導出，該數(shù)據(jù)的格式存在不確定性，可能需要規(guī)約之后放入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

2)傳感器采集：在生產關鍵節(jié)點加裝傳感器進行數(shù)據(jù)采集，這種方式應科學規(guī)劃傳感器的部署，否則可能會造成數(shù)據(jù)記錄遺漏或錯誤。

3)電子計數(shù)設備：例如掃碼槍等，其原理與(2)類似。

4)其他系統(tǒng)導入：通過開放的數(shù)據(jù)接口，從其他系統(tǒng)導入或導出。

4.4.1.2 設備 數(shù)據(jù)采集

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設備數(shù)據(jù)包括但不限于：

1)設備運行數(shù)據(jù)：來源于設備本身，以時間戳來標示 2)設備狀態(tài)數(shù)據(jù)：異常信息記錄 3)設備檔案數(shù)據(jù)：設備 pdm 系統(tǒng) 4)設備維護數(shù)據(jù)：設備保養(yǎng)、維修數(shù)據(jù)記錄 4.4.1.3 環(huán)境 數(shù)據(jù)采集 環(huán)境數(shù)據(jù)的采集有三種：

1.無線 傳感模塊 無線傳感模塊集成了大量傳感器，如：煙霧傳感器、灰塵傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、熱釋電傳感器、光線傳感器、氣體傳感器等。其通信方式采用 wifi、zigbee、mqtt 等，根據(jù)需要也可采用有線以太網(wǎng)通信的方式。

模塊由嵌入式處理器控制，尺寸小巧，架設方便。在接入網(wǎng)絡后直接將現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集上傳至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)的應用場景不限于安防、環(huán)境監(jiān)控、工廠虛擬再現(xiàn)等。

無線傳感模塊制造現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心 圖 4-4 無線傳感器模塊 2.生物 識別 生物識別技術，常見的是指紋、虹膜、臉相等一系列生物特征提取和識別方法。本案中，采用人體手掌靜脈識別技術作為身份識別和授權依據(jù)，具有更高的安全性。

該技術的主要優(yōu)點如下：

1)活體識別：掌靜脈圖像只有活體才有，非活體是得不到掌靜脈特征的；因此無法偽造。

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2)無損傷：采用非接觸式被動方法獲取生物內部特征，對生物體無任何損害。

3)安全級別高：由于無法偽造，且提取的是生物體的內部特征，其總體安全級別是目前所有生物識別技術中安全級別最高的一種。

生物識別技術可用于車間出入人員管理，設備使用授權等，其授權記錄也被納入大數(shù)據(jù)平臺中。

3.室內 定位 position 室內定位系統(tǒng)采用超寬帶技術，對現(xiàn)場人員動行動軌跡進行記錄。其接入點可達上萬個，選用多維定位模式，定位精度達到厘米級并提供開放的軟件接口。

在車間安防應用中，其采集的數(shù)據(jù)可用軌跡回溯、互監(jiān)放單，多樣報警等。在保密性較高的場合尤為適用。

4.4.1.4 數(shù)據(jù) 服務 ? 數(shù)據(jù)庫 制造現(xiàn)場屬離散制造，其數(shù)據(jù)基數(shù)適中，可采用 orale 或 mssql 數(shù)據(jù)庫作數(shù)據(jù)存儲。mssql 可搭建于 windows server 操作系統(tǒng)上，便于后期維護管理。

數(shù)據(jù)庫采用主備架構，該架構可提供了一個高效、全面的災難恢復和高可用性解決方案。自動故障切換和易于管理的轉換功能允許主數(shù)據(jù)庫和備用數(shù)據(jù)庫之間的快速角色轉換，從而使主數(shù)據(jù)庫因計劃中和計劃外的中斷所導致的停機時間減到最少。主備數(shù)據(jù)庫可在兩臺服務器上分別布置，見下圖：

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圖 4-5 oracle data guard 系統(tǒng) ? 工業(yè) 防火墻 在工業(yè)現(xiàn)場，對智能設備的安全防護是必不可少的，在通信技術高速發(fā)展，設備智能化不斷提高的同時，也帶來了安全隱患。

尤其是在自動化程度較高的制造現(xiàn)場，如果設備受到惡意代碼的攻擊，其帶來的損失將不堪設想。所以，在設備與網(wǎng)絡接口之間架設工業(yè)防火墻是十分必要的。

工業(yè)防火墻的目的是提供一套可控、可靠、可管理的工控網(wǎng)絡縱深安全防御體系。工控防火墻可信網(wǎng)絡管理平臺的功能包括：檢測流經(jīng)的異常數(shù)據(jù)，收集、管理黑白名單、智能學習、漏洞挖掘和制定相應安全策略。結合監(jiān)控、審計模塊，有效組織惡意攻擊的滲透，實現(xiàn)整個工作站的“白環(huán)境”。

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圖 4-6 工業(yè)控制系統(tǒng)安全保障體系 4.4.2 機器 視覺檢測系統(tǒng) 4.4.2.1 總體 架構 完整的視覺檢測系統(tǒng)主要由三部分構成：現(xiàn)場工作站、視覺算法層以及數(shù)據(jù)中心。

首先是現(xiàn)場工作站，它是視覺檢測的一個關鍵環(huán)節(jié)，也是整個軟件系統(tǒng)的基礎。現(xiàn)場工作站主要由一些光學設備及自動化運行系統(tǒng)構成。光學系統(tǒng)一般包括工業(yè)相機、光源、棱鏡等。工業(yè)相機一般采用觸發(fā)式，由檢測平臺發(fā)出的信號觸發(fā)拍照。自動化設備主要負責傳送帶運行和篩選環(huán)境，這部分可以根據(jù)實際情況簡化。光學系統(tǒng)的選型和布置是和待測件密切相關的，應根據(jù)待測件的狀態(tài)選擇合適的光學配置，這樣就可以減少軟件系統(tǒng)在處理過程中的壓力，提高系統(tǒng)運行效率。

高性能電腦則是視覺算法的載體，它將負責與現(xiàn)場工業(yè)相機通信，獲取圖片，并執(zhí)行檢測。除此之外，它還負責將檢測結果反饋給控制器，并如對實時性要求較高，則可能需要高性能的處理器及 gpu。視覺檢測系統(tǒng)總體方案見下圖：

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圖 4-7 視覺檢測系統(tǒng)總體方案 4.4.2.2 工作 流程 當物料經(jīng)過相機時，傳感器將觸發(fā)一個脈沖信號通知相機進行拍照。視覺軟件的數(shù)據(jù)接收線程將通過千兆以太網(wǎng)或 usb 從相機中異步獲取圖片數(shù)據(jù)。在實時性要求較高的場合，相機應根據(jù)需要慎重選擇。圖片的分辨率、清晰度、物體在圖中的大小、圖像曝光度及圖像的顏色通道等都應該被綜合考慮，拍攝的照片應盡可能的減少圖像算法的預處理工作量，以保證對運行時間的優(yōu)化集中在軟件層面，下圖為 led 視覺檢測流程示意：

圖 4-8 led 視覺檢測軟件流程圖

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軟件將在現(xiàn)場終端上實現(xiàn)。在收到圖片信息后，接收線程準備異步讀取下一張圖片，并等待殘次檢測完畢。同時，缺陷檢測線程池內的線程將被激活，開始對圖片數(shù)據(jù)進行分析，圖形算法的主體將在此過程中完成。

線程池采用等待句柄保持同步，即當某一線程執(zhí)行完畢后將結果放入傳輸隊列，隨即被掛起，等待其他所有線程進入終止態(tài)。當所有檢測線程進入終止態(tài)后，數(shù)據(jù)處理線程被激活，同時觸發(fā)下一次圖像采集。

數(shù)據(jù)處理線程將在第一時間判斷是否存在瑕疵，根據(jù)瑕疵優(yōu)先級向 plc 發(fā)出對應 ng 信號，數(shù)據(jù)同時被送往其他線程。這些數(shù)據(jù)包括每項檢測的基本參數(shù)指標、瑕疵品的細節(jié)參數(shù)、時間戳以及產品批次等信息。這些數(shù)據(jù)將存放在大數(shù)據(jù)中心，供其他系統(tǒng)調用，向企業(yè)管理者和工藝人員提供產線狀態(tài)報告。

4.4.2.3 數(shù)據(jù) 集成圖 4-9 視覺系統(tǒng)在企業(yè)生態(tài)圈示意圖 機器視覺核心是視覺算法，而經(jīng)過的復雜算法產出的珍貴數(shù)據(jù)應該被充分的利用起來。將檢測結果發(fā)給自動化設備完成視覺篩選是視覺系統(tǒng)的主要職責，但是這樣并沒有對產品出現(xiàn)殘次的根源進行進一步的挖掘。所以視覺算法產出的數(shù)據(jù)應當被放入企業(yè)數(shù)據(jù)中心，從中提取有用數(shù)據(jù)。

例如，對于每件檢測到的殘次品，它的批次、產品制造工藝、原料供應商、缺陷類型、缺陷程度、生產人員等信息都將在數(shù)據(jù)中心中體現(xiàn)。其中視覺系統(tǒng)提供與缺陷相關的參數(shù)，這便和企業(yè)原有的產品管理、供應商管理、客戶管理、制造執(zhí)行等系統(tǒng)互聯(lián)起來。通過分布式計算從中發(fā)掘出有用的信息，從而進一步提升產品的質量及生產效率。

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4.4.2.4 實際 應用 激光 io 觸發(fā)的方式通常要求機械臂在抓取待測件前待測件的姿態(tài)保持固定。因為系統(tǒng)中不存在反饋，機械臂只知道有待測件進入測試區(qū)域，并不知道待測件的姿態(tài)，這就要求在傳送帶末端設計相應的機械結構是的 io 觸發(fā)時被測件處于特定姿態(tài)，讓機械臂進行準確的抓取和放置。

圖 4-10 待測物體識別

圖 4-11 抓取位置獲取 引入機器視覺系統(tǒng)可以很好的解決這個問題。機器人和工業(yè)相機的結合使整套系統(tǒng)形成了一個閉環(huán)網(wǎng)絡。無論待測件以什么姿態(tài)進入，工業(yè)相機和機械臂都可形成一條的反饋回路，實時追蹤被測件的位置和姿態(tài)，從特定的位置抓起被測件并插入測試槽中。即使有多個被測件進入，視覺系統(tǒng)也能從容應對。如有雜物進入識別區(qū)，還可將其識別觸發(fā)報警，避免可能帶來的損失。

針對本案，測試平臺可采用固定式相機搭配線性光源的結構，易于安裝和配置。視覺系統(tǒng)同樣采用千兆以太網(wǎng)通信，其數(shù)據(jù)吞吐量大，不但可以與機械臂協(xié)同工作，還可以將出現(xiàn)

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歡迎下載的異?；驕y試不過的圖像信息經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送至云端數(shù)據(jù)中心。

視覺機器人系統(tǒng)可以充分發(fā)揮信息自動化的優(yōu)勢，實現(xiàn)與大數(shù)據(jù)平臺和 mes 系統(tǒng)對接，為技術人員提供完備的數(shù)據(jù)流，從而形成更加系統(tǒng)的測試體系。

4.4.3 生產 測試 管理平臺 4.4.3.1 總體 框架

圖 4-12 測試互聯(lián)網(wǎng)架構 從圖中可以看到，每個測試臺被當做一個數(shù)據(jù)生產終端，通過互聯(lián)網(wǎng)進行連接，構成測試互聯(lián)網(wǎng)。

測試臺之間通過通用的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，而每一個測試臺內部則采用 visa（virtual instrument software architecture）協(xié)議實現(xiàn)控制指令和數(shù)據(jù)交互，而支持的主要總線形式包括 rs232、rs485、usb、gpib、tcp/ip 等。

系統(tǒng)的功能邏輯關系見下圖：

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測試臺1測試上位機及自動測試軟件visa測試儀器溫箱其他測試設備測試臺2測試上位機及自動測試軟件visa測試儀器溫箱其他測試設備測試臺n測試上位機及自動測試軟件visa測試儀器溫箱其他測試設備… … 交換機安全隔離數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)平臺 測試數(shù)據(jù)庫 產品數(shù)據(jù)庫 其他數(shù)據(jù)庫服務器圖 4-13 測試互聯(lián)網(wǎng)功能邏輯框圖 4.4.3.2平臺 功能 在數(shù)字化工廠的測試管理平臺不能單純的當做一個個獨立工作的測試臺來考慮，另外，測試管理平臺的軟件功能也不再只是實現(xiàn)簡單的自動化測試和數(shù)據(jù)采集，而是應當把被測產品的信息、測試工具管理、測試數(shù)據(jù)管理、測試任務管理等功能進行融合，滿足測試工作在數(shù)字化工廠運作方式中的要求。

本案的測試管理平臺軟件的主要功能有：

1.測試任務管理功能：根據(jù)生產的需要，對指定型號的產品進行測試任務定義和下發(fā)，并跟蹤測試過程，檢查測試任務進展的狀態(tài)。

2.被測產品信息管理：將被測產品與測試數(shù)據(jù)進行融合，便于未來對測試數(shù)據(jù)與產品之間的交叉分析。如果企業(yè)已有 pdm 系統(tǒng)，則可以與之對接，直接使用其提供的產品信息。

3.測試軟件工具集成化管理：該軟件平臺提供一個綜合的集成圖形界面，將測試過程中需要使用的各種測試工具都“包”在該界面中，類似于一個軟件容器，用戶可以通過該用戶界面對測試工具進行訪問，避免測試工具的碎片化，易于管理。且測試工具的添加和刪除可以根據(jù)用戶的需求進行增減。

4.測試設備狀態(tài)管理：產線中的測試設備由于使用頻率高，維護頻率也遠高于研發(fā)使用場景。該軟件同時提供測試設備的健康狀態(tài)管理，以協(xié)助用戶對測試設備進行維

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修、校準等維護。

5.測試數(shù)據(jù)管理：該軟件以大數(shù)據(jù)架構的工業(yè)數(shù)據(jù)平臺作為數(shù)據(jù)管理支撐，為用戶提供數(shù)據(jù)的存儲、查詢、導出、計算等功能。

6.測試數(shù)據(jù)分析功能：為用戶提供數(shù)據(jù)的常見統(tǒng)計、交叉、可視化等處理軟件工具。

7.自動報表功能：自動生成用戶需要的測試報告，并自動存入數(shù)據(jù)平臺中，便于未來查閱和追溯。

測試數(shù)據(jù)管理平臺軟件界面截圖如下：

圖 4-14 測試數(shù)據(jù)管理平臺軟件截圖 4.4.3.3平臺 特點 1.是一個完全按照數(shù)字化工廠需求設計的基于互聯(lián)網(wǎng)架構的測試平臺。

2.采用 visa 架構設計測試工具軟件，對儀器設備的型號有廣泛的支持性。

3.采用分布式部署架構，特別適合生產測試場景。

4.集成化的測試工具和數(shù)據(jù)管理客戶端軟件，將生產測試過程中的各種過程數(shù)據(jù)采集工具都進行了整合，避免了工具的碎片化。

5.以大數(shù)據(jù)架構的數(shù)據(jù)平臺支撐測試數(shù)據(jù)的后處理，可以很方便的與工廠的數(shù)據(jù)平臺進行對接和融合。

6.系統(tǒng)架構為開放式。可以不影響原有系統(tǒng)工作的情況下自由的增加測試臺或測試軟

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件工具。

7.是一個以測試數(shù)據(jù)為核心設計的測試管理平臺。一開始的時候就是為測試數(shù)據(jù)的采集和利用設計的，數(shù)據(jù)的后處理功能和可擴展性好。

8.儀器驅動層為開放式設計。可以很方便的添加新的儀器型號，或利用原有的儀器設備，而不需要對測試流程管理軟件進行修改。

軟件架構。

4.4.3.4 操作 自動化 方案 操作自動化的主要目標是實現(xiàn)將待測件從傳送帶入口到測試平臺再到傳送帶出口的過程。整個過程無需人工干預，結合自動化測試設備，最終實現(xiàn)無人測試。

待測件機器人測試平臺良品次品生產部以太網(wǎng) 圖 4-15 自動測試流程圖 當被測件加工完畢后，從傳送帶上被分配到測試子系統(tǒng)，在進入測試系統(tǒng)范圍后通過激光或機器視覺發(fā)出一個就位信號。這時機械臂開始動作，將待測件抓起，準確放置到指定地點，測試過程啟動。測試完成后將返回測試結果，如果不通過則機械臂將其分配到殘次品流水線，合格則分配到良品流水線。在這期間產生的所有流程數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)都將被記錄。

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圖 4-16 自動測試平臺結構示意圖 采用工業(yè)機器人作為生產與自動測試平臺間的橋梁，不僅可以提高效率，還為今后進一步升級改造打下了基礎，其帶來的優(yōu)勢主要有：

1)快速、準確、高效； 2)便于集成，提供以太網(wǎng)口，可與大數(shù)據(jù)平臺及 mes 系統(tǒng)高效融合； 3)安裝角度自定； 4)編程門檻低，靈活度高，可根據(jù)具體需求進行二次開發(fā)； 5)可搭配機器視覺等子系統(tǒng)，持續(xù)升級。

工業(yè)領域中使用的四軸、六軸的小型機器人已具有很高的靈活性和快速性，同時兼顧了準確性，其重復定位精度通?？蛇_±0.02mm，可滿足九州公司中對測試件抓取、放置，甚至接插的需求。

小型機器人的負載通常在 3kg 至 10kg，可根據(jù)待測件類型進行考慮，如成品測試通常比板測要求負載量更大。末端的抓取結構可根據(jù)被測件選用機器爪或真空氣泵，在對空氣氣體潔凈度需求較高的場合，通常選用前者，當然也可以選用實驗室級別的機械臂。

4.4.3.5 測試 自動化方案 測試臺的自動化主要通過兩個渠道來實現(xiàn)：

1.通過矩陣開關和適配器實現(xiàn)被測件和測試設備之間連線關系的自動化切換。

2.通過軟件控制被測件、矩陣開關、適配器和測試儀器實現(xiàn)測試流程，完成自動化的測試和數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)通信接口將測試數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。

測試臺的系統(tǒng)邏輯構成框圖如下：

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環(huán)境試驗設備工作站或pcdut儀器設備矩陣開關、適配器visa協(xié)議總線 圖 4-17 測試臺系統(tǒng)構成邏輯框圖 測試平臺為面向各種不同型號的被測件，需要充分考慮被測信號與測試儀表的連接和路由問題。通常采取通用開關矩陣解決測試信號與儀表的路由問題、采取專用適配器解決被測件信號與通用開關矩陣連接問題。示意圖如下：

高頻通用開關矩陣mxn網(wǎng)絡低頻通用開關矩陣mxn網(wǎng)絡儀表1 儀表2 儀表n … 儀表1 儀表2 儀表n …專用適配網(wǎng)絡高頻低頻被測件 圖 4-18 通用開關矩陣及適配網(wǎng)絡路由方式示意圖 開關矩陣采用 mxn 的網(wǎng)絡形式，可以將開關矩陣兩側的任意兩個端口或多個端口進行路由和導通。為控制矩陣規(guī)模和可靠性考慮，將測試信號按頻率的高低進行劃分，高頻信號配備高頻開關矩陣網(wǎng)絡，低頻信號配備低頻開關矩陣網(wǎng)絡。開關一般由 ttl 電平進行控制，而 ttl 電平的產生由控制電路板構成。控制電路板的輸入接口是 rs232、gpib、usb 或 tcp/ip等常見的 visa 協(xié)議，其輸出口是 gpio，可以配置為需要的 ttl 電平輸出。

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專用適配器作為被測件與通用開關矩陣的接口轉換匹配模塊，可以將不同被測件的借口類型轉換為高頻、低頻信號連接端口集合，與通用開關矩陣相連。因此，針對不同型號的被測件，需要專門設計專用適配網(wǎng)絡，以匹配不同信號被測件的不同接口形式和數(shù)目的要求。專用適配網(wǎng)絡的設計示意如下：

圖 4-19 接插線適配器設計示意圖 航空電子設備模塊的接口類型和數(shù)量較多，更換被測模塊時相關的連線操作較為繁瑣和浪費時間。適配器的接口設計和特定模塊的接頭類型、位置、數(shù)量相對應的相匹配，將模塊的所有接頭集成在適配器上，通過操作適配器，一次性完成對整個模塊的接插線操作。通過適配器內部的轉換，可以將各個信號經(jīng)由相對比較統(tǒng)一的接線簇與通用開關矩陣相連。同時，可以將各模塊測試所需的一些外部配件，如衰減器、功分器、合路器、濾波器等集成在專用適配盒內，最大程度避免接線難度。

4.5 應用層 系統(tǒng) 4.5.1 智能倉儲系統(tǒng) 方案 4.5.1.1 倉儲 管理 倉庫管理的目標如下：

1.系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行，倉庫的庫存信息能夠實時地、準確地共享,方便各部門、科室、人員的查詢和使用。

2.實現(xiàn)倉庫對物料的信息化管理,將區(qū)位化和等精細化管理思想運用于系統(tǒng)中，相關人員通過對系統(tǒng)的查詢，均能夠得到所需查詢物料準確的數(shù)量信息和精確的位置信

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息。

3.系統(tǒng)的庫存信息可以實時反饋給數(shù)據(jù)流上游的采購部門、財務部門等,具體信息由系統(tǒng)按規(guī)范格式自動生成，從而減少相關人員對物料信息的人工輸入，大大降低由人工二次輸入引起的錯誤。

4.系統(tǒng)能夠保證信息的安全性，區(qū)分各類人員對系統(tǒng)的使用范圍和操作權限，權責明晰。

倉庫管理可分為 5 個主要功能模塊：出入庫管理、庫存管理、盤存管理、庫存預警管理。

? 出入庫管理 主要分為出庫管理和入庫管理兩個部分。入庫管理又可以分為入庫和入庫記錄查詢。入庫是指對庫存進行一次增加操作，入庫記錄查詢指的是對歷史的入庫操作信息進行查詢。出庫管理與入庫管理類似，也包括出庫和出庫記錄查詢。

出入庫管理模塊出入庫管理員入庫入庫信息查詢出庫出庫信息管理 圖 4-20 出入庫管理用例圖 ? 庫存 管理 庫存管理模塊主要是對倉庫信息、物料信息的維護,以及庫存信息的展示。倉庫信息、物料信息的維護主要包括倉庫信息和物料信息的添加、刪除、修改等功能。庫存信息的展示包括當前庫存狀態(tài)以及庫存查詢統(tǒng)計和各種報表生成。其中當前庫

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存狀態(tài)能提供即時庫存；信息查詢要提供對各類信息的綜合查詢功能，主要包括倉庫基本信息查詢，物料基本信息查詢，庫存信息查詢以及出入庫記錄查詢。

庫存管理模塊庫存管理員貨物信息維護倉庫信息維護庫存展示出庫入庫移庫修改物料信息刪除倉庫修改倉庫信息當前庫存信息信息查詢生成各種報表還庫 圖 4-21 庫存管理用例圖 其中信息查詢又包括倉庫基本信息查詢，貨物基本信息查詢，庫存信息查詢以及出入庫記錄查詢。

信息查詢庫存管理員倉庫基本信息查詢貨物基本信息查詢出入庫記錄查詢庫存信息查詢 圖 4-22 庫存信息查詢用例圖 ? 盤存管理：

：

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庫存盤點是庫存管理的日常工作。該模塊主要分為庫存盤點和物料報損兩部分，其中庫存盤點又包括凍結盤點和循環(huán)盤點兩種。庫存盤點提供年終、月終結算處理；支持按數(shù)量、單價、金額的明細核算及統(tǒng)計分析；完成物料收發(fā)存的成本核算，能夠正確及時的核算出材料成本；提供暫估入出庫成本計算、差異核算、出庫差異分攤、憑證生成等業(yè)務處理；提供業(yè)務和財務的對帳功能能與業(yè)務及財務系統(tǒng)實時集成，保證業(yè)務財務信息的一致。

盤存管理模塊盤存管理員庫存盤點貨物報損凍結盤點循環(huán)盤點 圖 4-23 盤存管理用例圖 ? 庫存 預警管理：

適量的庫存是保證生產不間斷進行的重要保證,隨著生產過程的持續(xù)進行,物料不斷的被消耗。由于物料的采購通常要受到供方生產周期、貨運周期等諸多因素的影響,因此從采購指令下達到物料進入庫房之間存在著一個提前期。所以,物料補充指令的下達應該在提前期之前做出。因此,為了確保在最合適的時間發(fā)出物料補充指令,從而保證供應安全,必須對庫存進行監(jiān)測。另一方面,如果有庫存過量,會造成資金的極大占用和浪費,因此在庫存管理過程中,一方面要預防缺貨的發(fā)生,另一方面還要防止出現(xiàn)庫存積壓狀態(tài)。

庫存預警管理模塊決策中心決策系統(tǒng)庫存積壓預警庫存缺貨預警過量缺貨 圖 4-24 庫存預警管理用例圖 關于庫存的控制有多種方法,其中定期訂貨法需要對庫存進行固定周期的監(jiān)測,由于這種檢測方法的固有周期性,其監(jiān)測結果經(jīng)常會出現(xiàn)尚未到達臨界訂貨點即進行補充的狀況；mrp 對庫存的控制則是基于對物料需求進行統(tǒng)籌、有效的科學分

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析基礎之上的；jit 則是在庫存管理高度有效運轉的前提下追求零庫存控制策略。

4.5.1.2 備料 輔助 傳統(tǒng)的倉庫具有空間利用率低、靈活性差、差錯率高、擴展性能差、聯(lián)動性差等缺點。

在數(shù)字化倉庫建設中，備料輔助系統(tǒng)（可看做是倉儲物流系統(tǒng)）的作用是快速存放和取用所需的器件或產品。其結構如下圖：

備料輔助系統(tǒng)自動化高架庫 自動化輸送 自動物料追蹤 人機交互 倉儲綜合管理端拾器具存儲 端拾器具輸送 端拾器具追蹤 人員操作指示倉庫管理相關內容圖 4-25 備料輔助系統(tǒng)結構圖 ? 自動化高架庫：用自動化堆垛機、貨架系統(tǒng)實現(xiàn)物料存??； ? 自動化輸送系統(tǒng)：用自動化輸送裝備實現(xiàn)物料的交接和搬運； ? 自動物料追蹤系統(tǒng)：用 rfid 實現(xiàn)物料操作過程的追蹤； 下圖為一個自動化備料系統(tǒng)仿真設計圖：

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圖 4-26 自動化備料系統(tǒng)仿真示意圖 在系統(tǒng)設計中需要考慮的因素有如下：

? 托盤物品：存放對象、物料重量、物料尺寸等 ? 空托盤垛：存放位置、頂層高度等 ? 組合式貨架：材料、尺寸、間隙等 ? 堆垛機：載荷參數(shù)、控制方式、速度 ? 輸送機：agv 小車參數(shù)、傳送帶參數(shù) 下圖為一個備料系統(tǒng)硬件組成示意圖：

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圖 4-27 自動化備料系統(tǒng)物理組成示意圖 自動化備料系統(tǒng)的軟件設計以物料管理系統(tǒng)提供的信息為參考，在生產計劃階段，下發(fā)命令到倉庫，取料，并更新倉儲數(shù)據(jù)；在采購階段，物料入庫數(shù)據(jù)自動更新，并反饋給生產計劃部門以準備生產。

4.5.2 項目 管理 系統(tǒng) 方案 4.5.2.1 項目 管理 項目管理的一般流程見下圖：

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訂單評估是否立項成立項目小組是研發(fā)規(guī)劃設計定型產品試制小批量生產批量生產生產預估計劃否是否完成結束是否 圖 4-28 項目管理一般流程 項目管理包括如下內容：

1.項目任務管理 根據(jù)企業(yè)情況，項目任務的來源分為訂單來源和生產預估計劃來源。訂單來源指企業(yè)接收到新產品訂單后，成立項目管理小組，任命項目經(jīng)理對該項目的全過程進行管理，專業(yè)文檔

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其過程包括研發(fā)規(guī)劃、設計定型、產品試制、生產準備、小批量生產、批量生產。生產預估計劃來源，指企業(yè)根據(jù)往年情況，能預估其固化產品在今年的需求量，從而指導生產計劃的制定，對于這種項目來源，項目流程一般僅為批量生產。

2.項目狀態(tài)管理 項目立項之后，項目組成員即可根據(jù)對應權限對項目狀態(tài)進行管理。包括項目狀態(tài)及進度查詢、項目狀態(tài)更新、項目暫停、項目終止、項目內容更改、項目負責人更改、項目合并等。

4.5.2.2 成本 管理 成本控制是企業(yè)的一項重要的工作內容。企業(yè)通過對成本的計劃、控制、監(jiān)督、考核和分析等來促使企業(yè)各單位與部門加強管理，不斷優(yōu)化資源的利用，努力降低成本，提高經(jīng)濟效益。成本管理系統(tǒng)就是通過對于成本的不同方式的確認、計量、分析和比較，確保這種系統(tǒng)控制能最終落實到資源消耗上。使得企業(yè)的管理者能夠得到更加準確和及時的數(shù)據(jù)。

成本管理 er 關系見如下幾圖：

產品成本核算多方法分攤項目成本核算成本管理人員項目自定義用戶成本定義 圖 4-29 成本用例示意圖

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單產品消耗事前分析細分成本要素事中分析成本分析人員產品料工費成本核算分析管理事后分析分產品分析 圖 4-30 成本核算分析用例示意圖 成本分析人員成本數(shù)據(jù)多系統(tǒng)集成管理庫存管理人員存貨管理人員 圖 4-31 多系統(tǒng)集成管理用例示意圖 成本管理系統(tǒng)承擔的工作是計算出生產計劃中，成本消耗和產品的產出之間的投入產出比。針對產品和項目核算出產品料工費，可以統(tǒng)計出單位產品的材料成本消耗。另外成本管理系統(tǒng)還可以根據(jù)采購的原材料而把成本細分，根據(jù)產品的工序和結構，對產品進行成本細化分析。

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項目成本項目周期項目人員項目費用項目名稱 圖 4-32 項目成本信息 er 圖 同時，根據(jù)產品的常規(guī)投入，制定產品的成本標準，這個標準是在一定的物價水平和勞動力價格下制定的成本標準，而根據(jù)標準成本，在每一批次的產品中計算出實際成本在各項之間，計算出實際成本和標準成本之間的數(shù)據(jù)差額，從而改進成產工序等，從而更好的實現(xiàn)產品成本或者項目成本的更好控制。

產品成本產品名稱材料費用產品數(shù)量人工費 圖 4-33 產品成本信息 er 圖 在項目的成本核算分析中，根據(jù)項目的周期，首先進行事前成本分析，根據(jù)項目的程度，對項目進行事前的成本的預估計，對包括勞動力、原材料成本、車床損耗、生產損耗等進行預先的成本估計，以期對項目的成本進行大概的預估計。

然后在項目進行的過程中，分階段，分周期的對項目成本進行階段性分析，對之前的成本花費進行匯總，并且根據(jù)原先制定的計劃，對成本花費與以后的花費進行修正或者調整，以使其按照預先估計的方向進行發(fā)展。最后，項目的完成階段，對成本進行事后分析，對項目成本的事后分析，包括多方面的分析，包括對項目中花費的匯總和總結，對項目進行完整的成本分析。

同時，每一個產品是由多個工序實現(xiàn)的，在計算整體生產成本的同時，還需要對每一步驟，或者分產品進行投入產出分析，以使其達到最高的成本效率控制。同時，對產品成本和項目的成本分析結果都應該在多系統(tǒng)子模塊之間進行數(shù)據(jù)共享。使各個模塊都可以對產品或者項目的成本進行更好的把握和掌控，最終實現(xiàn)整個生產效率的完美提高。

4.5.2.3 風險 管理 項目風險管理是指對項目風險從識別到分析乃至采取應對...

公司智能制造規(guī)劃 智能制造規(guī)劃方案篇四

現(xiàn)代制造技術

1142813203 吳文樂

摘要：現(xiàn)代制造技術是在傳統(tǒng)制造技術的基礎上, 不斷吸收和發(fā)展機械、電子、能源、材料、信息及現(xiàn)代管理技術的成果, 將其綜合應用于產品設計、制造、檢驗、管理服務等產品生命周 期的全過程, 以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、靈活、清潔的生產技術模式,取得理想的技術經(jīng)濟效果的制造技術的總稱傳統(tǒng)的自動化生產技術可以顯著提高生產效率，然而其局限性也顯而易見，即無法很好地適應中小批量生產的要求。隨著現(xiàn)代制造技術的發(fā)展，特別是自動控制技術、數(shù)控加工技術、工業(yè)機器人技術等的迅猛發(fā)展，柔性制造技術(fmi)應運而生。

關鍵詞：現(xiàn)代制造技術；自動控制技術；柔性制造技術

1.現(xiàn)代制造技術發(fā)展綜述

現(xiàn)代制造技術在系統(tǒng)論、方法論、信息論和協(xié)同 論等的基礎上形成制造系統(tǒng)工程學，是一種廣義制造的概念，亦稱之為“大制造”的概念，它體現(xiàn)了制造概念的擴展。廣義制造概念的形成過程主要有以下幾方面原因[1]。

1).制造設計一體化。體現(xiàn)制造和設計的密切結合，形成了設計制造一體化，設計不僅是指產品設計，而且包括工藝設計、生產調度設計、質量控制設計等。

2).材料成形機理的擴展?，F(xiàn)在加工成形機理明確地將加工分為去除加工、結合加工和變形加工。

3).制造技術的綜合性。現(xiàn)代制造技術是一門以 機械為主體，交叉融合光、電、信息、材料等學科的綜合體，并與管理科學、社會科學、文化、藝術、人機工 程、生物工程和生命科學等相結合，拓展了新領域?，F(xiàn)代制造技術應包括硬件和軟件兩大方面，硬／軟件工具、平臺和支撐環(huán)境有了很大的發(fā)展。

4).產品的全生命周期。制造的范疇從過去的設計、加工和裝配發(fā)展為產品的全生命周期，包括市場調研、設計、制造、銷售、維修和報廢處理等。

5).生產制造模式的發(fā)展。計算機集成制造技術 是制造技術與信息技術結合的產物，集成制造系統(tǒng)強 調信息集成，其后出現(xiàn)了柔性制造、敏捷制造、虛擬制 造、網(wǎng)絡制造、大規(guī)模定制、綠色制造、智能制造和協(xié) 同制造等多種制造模式，有效地提高了制造技術的水平，擴展了制造技術的領域[2]。

現(xiàn)代制造技術的發(fā)展主要沿著“廣義制造”或稱 “大制造”的方向發(fā)展，其具體的發(fā)展可以歸納為四個方面和多個大項目[3]，如圖1所示：

圖1：現(xiàn)代制造技術方向

針對現(xiàn)代制造技術，本文從柔性制造技術的角度對現(xiàn)代制造技術進行學習，對柔性制造在實際中的應用進行深入的研究；

2.柔性制造

2.1 柔性制造簡述

所謂“柔性”，是指制造系統(tǒng)(企業(yè))對系統(tǒng)內部及外部環(huán)境的一種適應能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應產品變化的能力。柔性可分為瞬時、短期和長期柔性[4]。瞬時柔性是指設備出現(xiàn)故障后，自動排除故障或將零件轉移到另一臺設備上繼續(xù)進行加工的能力；短期柔性是指系統(tǒng)在短時期內，適應加工對象變化的能力，包括在任意時期混合進行加工2種以上零件的能力；長期柔性則是指系統(tǒng)在長期使用中，能夠加工各種不同零件的能力。迄今為止，柔性還只能定性地加以分析，尚無科學實用的量化指標。因此，凡具備上述3種柔性特征之一的、具有物料或信息流的自動化制造系統(tǒng)都可以稱為柔性制造系統(tǒng)。柔性制造技術是計算機技術在生產過程及其裝備上的應用，是將微電子技術、智能技術與傳統(tǒng)制造技術融合在一起，具有自動化、柔性化、高效率的特點，是目前自動化制造系統(tǒng)的基本單元技術[5]。

柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現(xiàn)程序化柔性制造加工的各種技術的總和[6]。柔性制造技術是技術密集型的技術群，我們認為凡是側重于柔性，適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規(guī)模大小劃分為[7]：

(1)柔性制造系統(tǒng)（fms）：關于柔住制造系統(tǒng)的定義很多，權威性的定義有：美國國家標準局把fms定義為：“由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設備，傳輸裝置把工件放征其他聯(lián)結裝置上送到各加工設備，使工件加工準確、迅速和自動化。

(2)柔性制造單元（fmc）：m s是fms向廉價化及小型化方向發(fā)展的一種產物，它是由l～2臺加工中心、工業(yè)機器人。數(shù)控機床及物料運送存貯設備構成，其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化，具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。

(3)柔性制造線（fml):它是處于單一或少品種人批量非柔性自動線與中小批量多品種fms之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心，cnc機床；亦可采用爭用機床或nc專用機床，對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于fms，但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生過程中的分散型控制系統(tǒng)(d c s)為代表，其特點是實現(xiàn)生產線柔性化及自動化，其技術已日趨成熟，迄今已進入實用化階段。

(4)柔性制造工廠(fmf):fmf是將多條fms連接起來，配以自動化屯體倉庫，用計算機系統(tǒng)進行聯(lián)系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整f m s。它包括了cad／cam，并使計算機集成制造系統(tǒng)(cims)投入實際，實現(xiàn)生產系統(tǒng) 柔性化及自動化，進而實現(xiàn)全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。fmf是自動化生產的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發(fā)及經(jīng)營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質流的智能制造系統(tǒng)(ims)為代表，其特點是實現(xiàn)工廠柔性化及自動化[8]。

2.2柔性制造所采用的關鍵技術

1.計算機輔助設計未來cad技術發(fā)展將會引入專家系統(tǒng)，使之具有智能化，可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術，該項新技術是直接利用cad數(shù)據(jù)，通過計算機控制的激光掃描系統(tǒng)，將二維數(shù)字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖彤對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環(huán)操作，逐層掃描成形，并自動地將分層成形的各斤狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數(shù)據(jù)，數(shù)小時內便呵制出精確的原型。它有助于加快開發(fā)新產品和研制新結構的速度。

2.模糊控制技術模糊數(shù)學的實際應用是模糊控制器。最近開發(fā)出的高性能模糊摔制器具有自學習功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息井自動地對控制量作調整，使系統(tǒng)性能大為改善，其中尤其以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的自學方法更引起人們極大的關注。

3.人工智能、專家系統(tǒng)及智能傳感器技術迄今，柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基礎規(guī)則的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)利用專家知識和推理規(guī)則進行推理，求解各類問題（如解釋、預測，診斷、查找故障、設汁、計劃、監(jiān)視、修復、命 令及控制等）。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及經(jīng)驗證過的理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結合，因而專家系統(tǒng)為柔性制造的諸方面工作增強綜合性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能（包括專家系統(tǒng)）技術必將在柔性制造(尤其智能型)中起著非常重要的關鍵性的作用。目前對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發(fā)展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能產生的，它使傳感器具有內在的“決策”功能。

4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ann)是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經(jīng)網(wǎng)絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經(jīng)網(wǎng)絡不久將并列到專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中的一個組成部分[9]。

3.國內現(xiàn)代制造技術狀況

近年來，世界各國都投入了巨大的財力和物力，強化作為光機電一體化制造業(yè)基礎的先進制造業(yè)的技術和產業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略研究。美國、德 國、日 本 等 國 已 經(jīng) 開 發(fā) 出 了 數(shù) 控（nc）、計算機數(shù)控（cnc）、直接數(shù)控（cam）、計算機集成制造系統(tǒng)（cims）、制造資源規(guī)則（mrp）、柔性制造單元（tmc）、柔性制造系統(tǒng)（fms）、機器人、計算機輔助設計／制造（cad／cam）、精益生產（lp）、智能制造系統(tǒng)（ms）、并行工程（ce）和敏捷制造（am）等多項現(xiàn)代制造技術與制造模式。這些技術的推廣與應用，不僅使本國企業(yè)的國際競爭力得到鞏固，也使得世界先進制造業(yè)發(fā)展迅猛[10]。我國制造業(yè)市場的巨大潛力，為現(xiàn)代制造技術發(fā)展提供了廣闊的市場空間。但是，與制造業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)相比，國內的現(xiàn)代制造技術的研發(fā)與市場拓展還不均衡。其中，國內機械基礎件制造行業(yè)中的數(shù)控化率極低，不足1.6%，先進加工工藝、技術和裝備的普及程度不足10 % ；cad／cam 系統(tǒng)應用的普及率在國內骨干企業(yè)僅有35%，產業(yè)規(guī)模較小。另外，在相關行業(yè)中如印刷業(yè)、電力行業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)等，技術裝備的低數(shù)控化率也遠不能滿足市場對中高檔先進產品的需求。縱觀國際制造業(yè)的競爭與發(fā)展，面對國際、國內兩個制造業(yè)市場的日漸融合，如何立足國內制造業(yè)的市場需求，整合分散的科研與企業(yè)資源，盡快形成自己在先進制造產業(yè)競爭中的技術優(yōu)勢，已經(jīng)是擺在我國制造業(yè)面前的迫在眉睫的課題了[11]。

總之，重視制造業(yè)和現(xiàn)代制造技術已成為全球化的大趨勢?，F(xiàn)代制造技術不是一項具體技術，而是利用系統(tǒng)工程技術將各種相關技術集成的一個有機整體；現(xiàn)代制造技術是一種動態(tài)技術，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術成果，并將其滲透到產品的所有領域，結合成一個有機整體，實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔和靈活的生產[12]；現(xiàn)代制造技術的目的是提高制造業(yè)的綜合效益，其不摒棄傳統(tǒng)技術，而是有賴于不斷用科技新手段去研究它和傳承它，并應用科技新成果去改造它和充實它；現(xiàn)代制造技術在強調環(huán)境保護的同時，還強調各專業(yè)學科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。我國先進制造技術的發(fā)展應結合自身的特點，形成特色，大力發(fā)展一些關鍵前沿技術，比如新一代材料成型技術、微米及納米技術、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的將來，現(xiàn)代制造技術將得到更大的發(fā)展和壯大，發(fā)展和應用先進制造技術是每個國家為提高企業(yè)的國際競爭力和技術創(chuàng)新能力的必然選擇。

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公司智能制造規(guī)劃 智能制造規(guī)劃方案篇五

智能制造是先進制造技術的最新的制造模式之一，智能制造系統(tǒng)是一個信息處理系統(tǒng)，它的原料、能量和信息都是開放的，因此智能制造系統(tǒng)是一個開放的信息系統(tǒng)。智能制造技術是制造技術、自動化技術、系統(tǒng)工程與人工智能等學科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術。智能制造是新世紀制造業(yè)的發(fā)展方向。由于其實施方案可以在整個制造的大系統(tǒng)(產品的全生命周期)進行，也可以在單元技術(例如模具設計專家系統(tǒng)、數(shù)控機床診斷專家系統(tǒng)、智能機器人等)上逐步推進，從經(jīng)濟性、實用性講，也是我國實現(xiàn)制造業(yè)跨越發(fā)展的必經(jīng)之路。引言

智能制造「‘」(工m:intelligent manufacturing)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發(fā)展。1.1智能制造系統(tǒng)概述

智能制造系統(tǒng)「2」就是要通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺與機器人控制等來對制造技術的技能與專家知識進行模擬，使智能機器在沒有人工干預情況下進行生產。智能制造系統(tǒng)就是要把人的智力活動變?yōu)橹圃鞕C器的智能活動。智能制造系統(tǒng)的物理基礎是智能機器，它包括具有各種程序的智能加工機床，工具和材料傳送裝置，檢測和試驗裝置，以及裝配裝置等。1.2智能化制造的特點

川智能化制造技術以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活生產，提高產品對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭力為目標。

(2)智能化制造技術不局限于制造工藝，而是覆蓋了市場分析、生產管理、加工和裝配、銷售、維修、服務，以及回收再生的全過程。

(3)智能化制造強調技術、人、管理和信息的四維集成，不僅涉及到物質流和能量流，還涉及到信息流和知識流，即四維集成和四流交匯是智能化制造技術的重要特點:

(4)智能化制造技術更加重視制造過程組成和管理的合理化以及革新，它是硬件、軟件、智能(人)與組織的系統(tǒng)集成。

2.智能化制造數(shù)控設備的關鍵技術

機械制造設備的智能化、網(wǎng)絡化、以及對神經(jīng)元網(wǎng)絡、云計算技術的研究與應用，使機械制造工)‘智能化技術得到了跨越式的發(fā)展，可以說這是又一次具有劃時代意義的工業(yè)技術革命。目前，智能化制造數(shù)控設備的關鍵技術，除了機械主體以外，主要是由智能數(shù)控系統(tǒng)技術、智能感知技術、智能自適應技術、智能神經(jīng)元網(wǎng)絡技術、智能云計算技術和智能專家系統(tǒng)等主要技術構成。

(1>智能化數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控設備智能化的發(fā)

展是以數(shù)控系統(tǒng)完善的軟硬件功能及高靈敏度、高精度感知檢測系統(tǒng)為基礎，以適應智能化、信息化、數(shù)字化集成技術發(fā)展的要求。為追求數(shù)控設備加工效率和加工質量，數(shù)控系統(tǒng)不但有自動編程、前饋控制、模糊控制、自學習控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)戎悄芑δ?，并有故障診斷專家系統(tǒng)，使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨勢完善。伺服驅動系統(tǒng)智能化，能自動感知負載變化，自動優(yōu)化調整參數(shù)。如發(fā)那科推出的hrv控制，通過共振追隨型hrv濾波器，可以避免因頻率變動而造成設備的共振。通過融合旋轉伺服電動機，高精度、高響應和高分辨率脈沖編碼器，實現(xiàn)高速和高精度的伺服控制，保證極其平穩(wěn) 的進刀。

(2)智能自適應控制技術自適應控制分為 工藝自適應和兒何自適應。工藝自適應又分為

最佳自適應控制系統(tǒng)(aco)和約束式自適應(acc)。自適應控制自20世紀60年代已開始研究，但用于生產實踐尚不普遍。目前應用面較廣的還是結構簡單的acc系統(tǒng)，已用于銑、車、鉆、磨、電加工和加工中心等機床上;而aco多用于加工因素相對簡單的磨削和電火花加工(ed m)上。影響加工的因素很多很復雜，不僅建立數(shù)學模

型困難，而且要實時采集和實時調整參數(shù)也有很大難度，有待深入研究。(3)智能化神經(jīng)元網(wǎng)絡技術最智能的莫過于人的大腦，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡

(ann)是一種模擬

人的神經(jīng)結構，即類似人的大腦神經(jīng)突觸連接的結構進行信息處理的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有自學習功能、聯(lián)想記憶功能、非線性映射功能和高速尋找優(yōu)化解的功能等。目前，神經(jīng)元網(wǎng)絡多用于數(shù)控設備可靠性預測和優(yōu)化工藝參數(shù)方面，神經(jīng)元網(wǎng)絡在機床數(shù)控系統(tǒng)方面的研究與應用尚不多見。隨著神經(jīng)元網(wǎng)絡技術的發(fā)展，在數(shù)控機床方面的應用可能會有很好的前景，或許會把數(shù)控系統(tǒng)的智能化水平推向高級階段。未來兒年希望能有一個較快的發(fā)展。(4)智能專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個智能計算i機程序系統(tǒng)，其專家知識庫中含有某個領域大量的l專家知識與經(jīng)驗，就是利用這些專家知識、經(jīng)驗和土解決問題的方法來處理該領域的技術問題。它能夠f應用人工智能技術，根據(jù)該專家系統(tǒng)中的知識和經(jīng)驗進行推理和判斷，模擬專家的決策過程，來解決·需要專家處理的復雜問題。目前，數(shù)控設備領域尚l(wèi)缺乏這種專家系統(tǒng)。(5)云計算將把智能化制造推向更高級階右段國外工業(yè)技術發(fā)達國家的大型工業(yè)企業(yè)、研究機構和高等院校對云計算的研究和發(fā)展都極為重視，之認為這是一種具有劃時代意義的技術。如美國宇航!局和通用汽車公司都在研究和應用云計算技術;我1國北京建有云計算基地，華為技術有限公司和tcl集團也都特別關注云計算的發(fā)展、研究和應用。3.智能化工廠

智能化機械工)‘是以“智能化”為核心，以智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化為主要特征的生產、經(jīng)營實體。智能化工)‘將逐步分層次實現(xiàn)。智能工業(yè)機器人在智能自動化制造工)‘中扮演著重要角色。(1>智能工業(yè)機器人在智能化數(shù)控設備中

除了各種數(shù)控設備和相關數(shù)控配套設備以外，智能工業(yè)機器人在智能制造單元、智能制造系統(tǒng)和智能制造工)‘中具有重要作用。

(2)智能化自動化工)‘在各種智能化自動化數(shù)控設備的基礎上，智能化工)‘將由工廠‘局部智能自動化、逐步分層次地發(fā)展到全工)‘智能自動化和社會化智能制造。

第一層次:單機或單元智能自動化。

單機或單元智能自動化，可以實現(xiàn)長時間無人值守。國內外都有用于生產 的實例。

第二個層次:生產制造系統(tǒng)智能自動化。

在第三代“智能機器人化單元”的基礎上，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡控制生產車間全自動化系統(tǒng)。包括毛坯倉儲管理，再制品倉儲管理，成品零件倉儲管理及其搬運、裝卸、裝配作業(yè)和質量檢驗等。

第三個層次:智能化數(shù)字化網(wǎng)絡制造系統(tǒng)。

在第二層次生產制造系統(tǒng)智能自動化的基礎上，配置網(wǎng)絡綜合管理系統(tǒng)，來實現(xiàn)全工)‘的智能化數(shù)字化網(wǎng)絡制造。智能化工)‘的實現(xiàn)主要是靠信息通信技術(ict)和智能網(wǎng)絡的可靠運行加以保證。具有實時資料搜集與傳輸功能、高效能計算機與分析預測功能、遠程監(jiān)控與診斷功能及模擬功能等。智能化工)‘最核心的部分是生產過程和全面經(jīng)營運行的智能自動化，包括設計智能化，生產排序自動化，生產線自動化，測試檢驗自動化，倉儲自動化，電力管理智能自動化等等，進一步發(fā)展到自動化無人化工)‘(絕大多數(shù)設備可以無人值守)。

第四個層次:智能化社會化生產。

智能化網(wǎng)絡化社會化制造，將山企業(yè)內部局域網(wǎng)經(jīng)因特網(wǎng)向企業(yè)外部傳輸。這就是所謂的internet/intranet。網(wǎng)絡可使企業(yè)與企業(yè)之間進行跨地區(qū)協(xié)同設計、協(xié)同制造、信息共享、遠程監(jiān)控、遠程診斷和服務等。網(wǎng)絡能為制造提供完整的生產數(shù)據(jù)信息，可以通過網(wǎng)絡將加工程序傳給遠方的設備進行加工，也可遠程診斷并發(fā)出指令調整。網(wǎng)絡使各地分散的數(shù)控機床聯(lián)系在一起，互相協(xié)調，統(tǒng)一優(yōu)化調整，使產品加工不局限于一個工)‘內而實現(xiàn)社會化生產。智能化社會化制造能夠借助internet網(wǎng)實現(xiàn)跨行業(yè)、跨國際智能化制造，進人internet/intranet時代。云計算借助internet網(wǎng)整合了計算機資源，為智能化制造開了先河。智能化網(wǎng)絡化社會化制造將引領社會和全球資源的整合與優(yōu)化運用，同時將有效地提高人類的生活質量，逐步地減少人類的體力勞動而擴大腦力勞動的比重，進入知識社會，智能社會。

智能制造具有高科技高水平的先進制造系統(tǒng)，面臨一些極具挑 戰(zhàn)性的問題。當然也需要我們投入大量的研究去攻克這些技術難題。產品和制造過程的數(shù)字建模理論及混合約束求解方法，幾何表示與推理在運動規(guī)劃、抓取、夾持、裝配、nc加工、計算機視覺、測量中的應用，制造技能和制造知識的表示、獲取與推理。智能制造單元的agent建模及智能制造系統(tǒng)的多agent建模理論、多agent系統(tǒng)學>-j及重構理論、多agent系統(tǒng)動力學分析方法及性能評價標、多agent系統(tǒng)規(guī)劃、調度、控制與協(xié)調等。制造資源的holon模型holonic系統(tǒng)組成及其分別式協(xié)調與控制等。由于人類智能問題本身的復雜性，智能制造理論與技術的研究任重而道遠，上述問題的深入研究，不僅將促進智能制造理論與技術的發(fā)展與進一步完展具有積極的推動作用。不僅要提高機器設備的智商，更要協(xié)調好人與機器的關系，建立一種新型的人機一體化關系，從而產生高效高性能的生產系統(tǒng)?？傊S著智能制造技術的普及以及其帶來的優(yōu)勢愈發(fā)明顯，可以預見在不遠的將來，智能制造將成為下一代重要的生產模式。參考文獻：

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