智能制造信息系统

智能制造信息系统（精选8篇）

智能制造信息系统 篇1

摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标, 人工智能与 I M T、I M S的关系, I M S 和C I M S, 智能制造的物质基础及理论基础, 智能制造系统的特征及框架结构, 并简要介绍了智能加工中心 IMC, 智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。关键词：智能制造，IMS, IMC, IMT。

Abstract：Intelligent Manufacturing introduced the background, main contents and objectives, Artificial Intelligence and IMT, IMS relations, IMS and CIMS, intelligent manufacturing and the material basis of the theoretical basis of the characteristics of intelligent manufacturing system and the framework structure, and gave a briefing on intelligence Machining Center IMC, intelligent manufacturing technology development trend of wood, as well as the Intelligent Manufacturing Systems research results and problematic.Key words: Intelligent Manufacturing, IMS, IMC, IMT。

一.智能制造提出的背景

制造业是国民经济的基础工业部门, 是决定国家发展水平的最基本因素之一。从机械制造业发展的历程来看, 经历了由手工制作、泰勒化制造、高度自动化、柔性自动化和集成化制造、并行规划设计制造等阶段。就制造自动化而言, 大体上每十年上一个台阶: 50～ 60年代是单机数控, 70 年代以后则是CNC 机床及由它们组成的自动化岛, 80 年代出现了世界性的柔性自动化热潮。与此同时, 出现了计算机集成制造, 但与实用化相距甚远。随着计算机的问世与发展, 机械制造大体沿两条路线发展: 一是传统制造技术的发展, 二是借助计算机和自动化科学的制造技术与系统的发展。80年代以来, 传统制造技术得到了不同程度的发展,但存在着很多问题。先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计人员和管理人员提出了新的挑战, 传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题, 这就促使我们借助现代的工具和方法, 利用各学科最新研究成果, 通过集成传统制造技术、计算机技术与科学以及人工智能等技术, 发展一种新型的制造技术与系统, 这便是智能制造技术(In telligen t M anufactu r ingTechno logy, I M T)与智能制造系统(In telligen tM anufactu r ing System , I M S)[1 ]。

年代以后, 世界各国竞相大力发展 I M T 和I M S 的深层次原因有:(1)集成化离不开智能 制造系统是一个复杂的大系统, 其中有多年积累的生产经验, 生产过程中的人—机交互作用, 必须使用的智能机器(如智能机器人)等。脱离了智能化, 集成化也就不能完美地实现。

(2)机器智能化比较灵活 可以选择系统智能化, 也可以选择单机智能化;单机可发展一种智能,也可发展几种智能;无论在系统中或单机上, 智能化均可工作, 不像集成制造系统, 只有全系统集成才可工作。

(3)智能化的经济效益较高 现有的计算机集成制造系统(Compu ter In tegratedM anufactu r ingSystem , C I M S)少则投资数千万元, 多则投资数亿元乃至数十亿元, 很少有企业能承担得起, 而且投入正常运行的很少, 维护费用也高, 还要废弃原有的设备, 难以推广。

(4)白领化使得有丰富经验的机械工人和技术人员日益缺少，产品制造技术越来越复杂, 促使使用人工智能和知识工程技术来解决现代化的加工问题。(5)工厂生产率的提高更多地取决于生产管理和生产自动化 人工智能与计算机管理相结合, 使得不懂计算机的人也能通过视觉、对话等智能手段实现生产管理的科学化。

总之，以计算机信息技术为基础的高新技术得到迅猛发展 ,为传统的制造业提供了新的发展机遇。计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合 ,形成了先进制造技术概念。冷战结束以后 ,国际间竞争的重点由单纯的军事实力较量转向以发展经济和提高国民生活水平的综合国力较量 ,随之而来的这种国际间高新技术领域的竞争愈演愈烈 ,且其发展形式由最初的仅依托本国的人力、物力和财力 ,发展到国际间的大规模合作。近年来由发达国家倡导的面向21世纪的 “智能制造系统”、“信息高速公路” 等国际研究计划 ,无疑是该背景下的产物 ,也是国际间进行高科技研究开发的具体表现和积极占领 21 世纪高科技制高点的象征。二.主要研究内容和目标

智能制造在国际上尚无公认的定义。目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节, 以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此, 智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化, 它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部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;②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前, I M T 和 I M S 的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(A i M)发展到今天的I M S, 研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等技术型环节的自动化, 发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力, 包括制造智能处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理信息系统、多级竞争式控制网络、全球通讯与操作网等。

由日本提出的 I M S 国际合作研究计划对 I M S的解释可以看出, I M S 的研究包括智能活动、智能机器以及两者的有机融合技术, 其中智能活动是问题的核心。在 I M S 研究的众多基础技术中, 制造智能处理技术是最为关键和迫切需要研究的问题之一, 因为它负责各环节的制造智能的集成和生成智能机器的智能活动。在一个国家甚至世界范围内, 企业之间有着密切的联系, 譬如, 采用相同的生产设备和系统, 有着类似的生产控制与管理方式,上下游产品之间的联系, 等等。其间存在的突出问题是产品和技术的规范化、标准化和通用化、信息自动交换形式与接口以及制造智能共享等。

国际 I M S 计划的基本观点如下: ①I M S 是21世纪的制造系统, 必须开发与之相适应的制造技术;②应对这些技术进行组织化和系统化;③加强技术的标准化;④考虑人的因素;⑤保护环境。该计划由已有生产技术的体系化和标准化、21 世纪生产技术的研究与开发两大部分构成。

1992 年4 月在日本召开的第一次国际技术委员会, 确定了4 个主题: ①技术课题;②选择原则;③评价程序;④执行准则。由国际 I M S 中心成员提出的首批10 项研究课题是①企业集成;②全球制造;③系统单元技术;④清洁制造技术;⑤人与组织研究;⑥先进的材料加工技术;⑦全球并行工程(评估和实施);⑧自主模块的系统设备与分布控制;⑨快速产品开发;b k知识系统化(设计与制造)。美国国家科学基金会(N SF)已连续数年重点资助了与智能制造有关的研究项目, 这些项目覆盖了智能制造的绝大部分技术领域, 包括制造过程中的智能决策、基于多施主(mu lt i-agent)的智能协作求解、智能并行设计、物流传输的智能自动化、智能加工系统和智能机器等。

日本提出的智能制造系统国际合作计划, 以高新计算机为后盾、深受其 “真空世界” 计算机研究计划的影响。其主要研究内容如下: ①强调部分代替人的智能活动, 实现部分人的技能;②使用智能计算机技术来集成设计制造过程, 使之一体化, 以虚拟现实技术实现虚拟制造, 以多媒体的人机接口技术、虚拟现实技术, 实现职业教育;③强调全球制造网络的生产制造技术, 通过卫星、In ternet 和数字电话网络实现全球制造;④强调智能化与自律化的智能加工系统以及智能化CNC、智能机器人的研究。⑤重视分布式人工智能技术的应用, 强调自律协作代替集中递阶控制。

I M T 与 I M S 的研究与开发对于提高产品质量、生产效率和降低成本, 提高国家制造业响应市场变化的能力和速度, 以及提高国家的经济实力和国民的生活水准, 均具有重大的意义。其研究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: ①使整个制造过程实现智能化, 并具有自组织能力;②I M S 是一个集成许多工厂和多种机器设备的混合系统;③具备满足各种社会需求的柔性;④能充分发挥人的作用;⑤易于操作;⑥总效率高;⑦能避免重复投资等。人工智能的目的是为了用技术系统来突破人的自然智力的局限性 ,达到对人脑的部分代替、延伸和加强的目的 ,使那些单靠人的天然智能无法进行或带有危险性的工作得以完成 ,从而使人类的智慧能集中到那些更富于创造性的工作中去。人是制造智能的重要来源 ,在制造业走向智能化过程中起着决定性作用。目前在整体智能水平上 ,与人工系统相比 ,人的智力仍然是遥遥领先的。人工智能模拟的蓝本主要是人类的智能 ,但人类的智能是随时间不断变化的 ,而这种变化又是无止境的 ,只有人与机器有机高度结合 ,才能实现制造过程的真正智能化。智能制造被称为新世纪的制造技术 ,目前之所以还不能实现 ,是由于要受到目前科学技术、人以及经济等诸多方面的制约。智能与思维智能 ,就是在各种环境和目的的条件下正确制定决策和实现目的的能力。在这里 ,给定的环境和目的是问题的约束条件 ,制定正确的决策是智能的中心环节 ,而有效地实现目的 ,则是智能的评判准则。从信息处理的角度讲 ,智能可以看成是获取、传递、处理、再生和利用信息的能力。而思维能力是整个智能活动中最复杂、最核心的部分 ,主要指处理和再生信息的能力。这种信息处理的过程是十分复杂和多样化的 ,归纳起来 ,大体可分为 3 种基本的类型 ,即:经验思维、逻辑思维和创造性思维。在工艺设计过程中 ,这三种类型的思维都存在 ,在不同层次的决策中起着重要作用。

总之，智能制造技术是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。其具体表现为:智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。它强调通过“ 智能设备 ” 和“ 自治控制 ” 来构造新一代的智能制造系统模式。智能制造系统具有自律能力、自组织能力、自学习与自我优化能力、自修复能力 ,因而适应性极强 ,而且由于采用 VR技术 ,人机界面更加友好。因此 , I M技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本 ,提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准 ,具有重要意义。智能制造是制造系统柔性自动化和集成自动化的新发展和重要组成部分 ,因此未来智能制造将向智能集成的方向发展 ,未来智能制造的研究将着重于智能传感与检测(如智能传感器、智能传感与检测技术、光纤传感技术等)。

三.人工智能与 I M T、I M S 人工智能的研究, 一开始就未能摆脱制造机器生物的思想, 即 “机器智能化”。这种以 “自主” 系统为目标的研究路线, 严重地阻碍了人工智能研究的进展。许多学者已意识到这一点, Feigenbaum、N ew ell、钱学森从计算机角度出发, 提出了人与计算机相结合的智能系统概念。目前国外对多媒体及虚拟技术研究进行大量投资, 以及日本第五代智能

计算机研制计划的搁浅等事例, 就是智能系统研究目标有所改变的明证。

人工智能技术在机械制造领域中的应用涉及市场分析、产品设计、生产规划、过程控制、质量管理、材料处理、设备维护等诸方面。结果是开发出了种类繁多的面向特定领域的独立的专家系统、基于知识的系统或智能辅助系统, 形成一系列的 “智能化孤岛”。随着研究与应用的深入, 人们逐渐认识到, 未来的制造自动化应是高度集成化与智能化的

人—机系统的有机融合, 制造自动化程度的进一步提高要依赖于整个制造系统的自组织能力。如何提高这些 “孤岛” 的应用范围和在实际制造环境中处理问题的能力, 成为人们的研究焦点。在80 年代末和90 年代初, 一种通过集成制造自动化、新一代人工智能、计算机等科学技术而发展起来的新型制造工程—— I M T 和新——代制造系统—— I M S 便脱颖而出。

人工智能在制造领域中的应用与 I M T 和I M S 的一个重要区别在于, I M S 和 I M T 首次以部分取代制造中人的脑力劳动为研究目标, 而不再仅起 “辅助和支持” 作用, 在一定范围还需要能独立地适应周围环境, 开展工作。

四.I M S 和C I M S C I M S 发展的道路不是一帆风顺的。今天,C I M S 的发展遇到了不可逾越的障碍, 可能是刚开始时就对C I M S 提出了过高的要求, 也可能是C I M S 本身就存在某种与生俱来的缺陷, 今天的C I M S 在国际上已不像几年前那样受到极大的关注与广泛地研究。从C I M S 的发展来看, 众多研究者把重点放在计算机集成上, 从科学技术的现状看, 要完成这样一个集成系统是很困难的。

C I M S 作为一种连接生产线中的单个自动化子系统的策略, 是一种提高制造效率的技术。它的技术基础具有集中式结构的递阶信息网络。尽管在这个递阶体系中有多个执行层次, 但主要控制设施仍然是中心计算机。C I M S 存在的一个主要问题是用于异种环境必须互连时的复杂性。在C I M S 概念下, 手工操作要与高度自动化或半自动化操作集成起来是非常困难和昂贵的。在C I M S 深入发展和推广应用的今天, 人们已经逐渐认识到, 要想让C I M S 真正发挥效益和大面积推广应用, 有两大问题需要解决: ①人在系统中的作用和地位;②在不作很大投资对现有设施进行技术改造的情况下亦能应用C I M S。现有的C I M S概念是解决不了这两个难题的。今天, 人力和自动化是一对技术矛盾, 不能集成在一起, 所能做的选择, 或是昂贵的全自动化生产线, 或是手工操作, 而缺乏的是人力和制造设备之间的相容性,人机工程只是一个方面的考虑, 更重要的相容性考虑要体现在竞争、技能和决策能力上。人在制造中的作用需要被重新定义和加以重视。

事实上, 在70 年代末和80 年代初, 人们已开始认识到人的因素在现代工业生产中的作用。英国出版公司(IFS)于 1984 年就首次发起了第一届“制造中人的因素” 研讨会, 目的在于提高人们对制造环境中人的因素及其所起作用的认识。事实证明, 人是 I M S 中制造智能的重要来源。值得指出的是, C I M S 和 I M S 都是面向制造过程自动化的系统, 两者密切相关但又有区别。

C I M S 强调的是企业内部物料流的集成和信息流的集成;而 I M S 强调的则是更大范围内的整个制造过程的自组织能力。从某种意义上讲, 后者难度更大, 但比C I M S 更实用、更实际。C I M S 中的众多研究内容是 I M S 的发展基础, 而 I M S 也将对C I M S 提出更高的要求。集成是智能的基础, 而智能也将反过来推动更高水平的集成。I M T 和 I M S 的研究成果将不只是面向21 世纪的制造业, 不只是促进C I M S 达到高度集成, 而且对于FM S、M S、CNC 以至一般的工业过程自动化或精密生产环境而言, 均有潜在的应用价值。有识之士对人工智能技术、计算机科学和C I M S 技术进行了全面的反思。他们在认识机器智能化的局限性的基础上, 特别强调人在系统中的重要性。如何发挥人在系统中的作用, 建立一种新型的人—机的协同关系, 从而产生高效、高性能的生产系统, 这是当前众多学者都会提出的问题, 也正是C I M S 所忽视的关键因素, 这一因素导致了C I M S 发展中不可逾越的障碍。值得一提的是有的学者特别强调 “人件(Humanw are)” 在系统中的重要性, 提出C I M S 的开放结构体系思想。最引人注目的是欧共体的ESPR IT 计划中单独列出的一个研究子项, 即 “以人为中心的C I M S”。甚至有人索性称以人为中心的 C I M S 为 H I M S(HumanIn tegrated M anufactu r ing System), 指出集成制造系统首先是 “人的集成”。耐人寻味的是, 目前研究的 “精良生产” 与 “敏捷制造” 等新型制造系统的主要出发点也是强调 “人” 的作用, 即 “以人为中心”。

五．智能制造的物质基础及理论基础 1.智能制造系统的物质基础主要有:

(1)数控机床和加工中心 美国于 1952 年研制成功第一台数控铣床 ,使机械制造业发生一次技术革命。数控机床和加工中心是柔性制造的核心单元技术。(2)计算机辅助设计与制造提高了产品的质量和缩短产品生产周期 ,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。

(3)工业控制技术、微电子技术与机械工业的结合 — — — 机器人开创了工业生产的新局面 ,使生产结构发生重大变化 ,使制造过程更富于柔性扩展了人类工作范围。

(4)制造系统为智能化开发了面向制造过程

中特定环节、特定问题的 “智能化孤岛”,如专家系统、基干知识的系统和智能辅助系统等。

(5)智能制造系统和计算机集成制造系统用

计算机一体化控制生产系统 ,使生产从概念、设计到制造联成一体 ,做到直接面向市场进行生产 ,可以从事大小规模并举的多样化的生产;近年来 ,制造技术有了长足的发展和进步 ,也带来了很多新问题。数控机床、自动物料系统、计算机控制系统、机器人等在工业公司得到了广泛的应用 ,越来越多的公司使用了 “计算机集成制造系统(CIMS)”、“柔性制造系统(FMS)”、“工厂自动化(FA)”、“多目标智能计算机辅助设计(M1CAD)”、“模块化制造与工厂(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系统(ICS)” 以及 “智能制造(IM)”、“智能制造技术(IMT)” 和 “智能制造系统(IMS)” 等等新术语。先进的计算机技术、控制技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计师和管理人员提出了新的挑战 ,传统的设计和管理方法不能再有效地解决现代制造系统提出的问题了。要解决这些问题、需要用现代的工具和方法 ,例如人工智能(AI)就为解决复杂的工业问题提出了一套最适宜的工具。2.智能制造技术的理论基础

智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化” 或 “自组织能力” 与个体的 “自主性”。“智能制造国际合作研究计划J IRPIMS” 明确提出: “智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动 ,并将这种智能活动与智能机器有机融合 ,将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统”。基于这个观点,在智能制造的基础理论研究中 ,提出了智能制造系统及其环境的一种实现模式 ,这种模式给制造过程及系统的描述、建模和仿真研究赋予了全新的思想和内容 ,涉及制造过程和系统的计划、管理、组织及运行各个环节 ,体现在制造系统中制造智能知识的获取和运用 ,系统的智能调度等 ,亦即对制造系统内的物质流、信息流、功能决策能力和控制能力提出明确要求。作为智能制造技术基础 ,各种人工智能工具 ,及人工智能技术研究成果在制造业中的广泛应用 ,促进了智能制造技术的发展。而智能制造系统中 ,智能调度、智能信息处理与智能机器的有机融合而构成的复杂智能系统 ,主要体现在以智能加工中心为核心的智能加工系统的智能单元上。作为智能单元的神经中枢——智能数控系统 ,不仅需要对系统内部中各种不确定的因素如噪声测量、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各种模型的非线性及非预见性事件实施智能控制 ,而且要对制造系统的各种命令请求做出智能反应。这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任 ,这是一个具有挑战性的新课题。对此有待研究解决的问题有很多 ,其中包括智能制造机理、智能制造信息、制造智能和制造中的计算几何等。总之 ,制造技术发展到今天 ,已经由一种技术发展成为包括系统论、信息论和控制论为核心的、贯穿在整个制造过程各个环节的一门新型的工程学科 ,即制造科学。制造系统集成与调度的关键是信息的传递与交换。从信息与控制的观点来看 ,智能制造系统是一个信息处理系统 ,由输入、处理、输出和反馈等部分组成。输入有物质(原料、设备、资金、人 员)、能量与信息;输出有产品与服务;处理包括物料的处理与信息处理;反馈有产品品质回馈与顾客反馈。制造过程实质上是信息资源的采集、输入、加工处理和输出的过程 ,而最终形成的产品可视为信息的物质表现形式。

六．智能制造系统的特征及框架结构

1.为了提出有我国特色的智能制造模式 ,首先要搞清智能系统应具有什么特征。当前对智能系统的理解有两种不同的意见:一种是从科学的角度来看这个问题的意见 ,即认为只有具备下列特征的系统才能称为智能系统:一个系统既具有人类智能(或部分地),又具有与人类实现其智能相似的过程与途径。另一种是从工程的角度来看这个问题的意见 ,即认为一个系统只要具有(或部分具有)人类智能就称为智能系统 ,而不管实现其智能的过程与途径。我们这里所讨论的问题是关于智能制造系统的问题 ,也就是从工程角度来讨论智能系统的问题。我们认为:在工程上 ,智能系统的特征有以下几个方面 ,具有下列特征之一的系统 ,从工程角度看 ,就可称为智能系统：(1)多信息感知与融合;(2)知识表达、获取、存储和处理(主要是识别、设计、计算、优化、推理与决策);(3)联想记忆与智能控制;(4)自治性 自相似、自学习、自适应、自组织、自维护;(5)机器智能的演绎(分解)与归纳(集成);(6)容错。

2.智能制造系统模式的框架结构

整个系统是一个多智能体分布式网络结构 ,分成四个部分:中心层、管理层、计划层和生产层。每个层由具有自治性的多智能体组成 ,这种多智能体具有相似的结构 ,但根据任务的不同而有不同的自学习、自适应、自组织、自维护功能。智能系统有一定的容错能力 ,可以在不完整的信息或偶然误差出现时正常地工作。系统与因特网兼容 ,可以进行企业动态联盟、招标、投标及电子商务 ,还可形成虚拟制造的支持环境。

七． 智能加工中心 IMC 1.智能加工中心是智能制造系统中一种典型的智能加工机器。作为以 IMC 为主的智能加工单元 ,其任务为感知、决策、加工、控制与学习。智能加工中心既是智能制造过程和系统的实验和应用对象 ,也是智能制造技术的缩影和实现通道。它与普通的加工中心(MC)有着本质的区别 ,除了完成数控代码规定的加工任务外 ,能够根据信息的综合进行自主决策 ,实时调整自身行为 ,适应环境和自身的不确定性变化 ,即应具有 “自主性” 和 “自组织” 能力 ,实现对 IMC的数控系统进行实时干预与智能控制。数控加工中心的实时智能控制 ,表现为三个方面:第一是远程控制 ,通过通信线路对加工现场进行控制 ,对加工中心的加工操作和加工状态进行监视;第二是故障识别与处理 ,如刀具磨损识别与自动更换备用刀具、自激振动识别与自动抑制或消除等;第三是自适应控制 ,根据检测到的过程控制信息自适应地改变加工参数。而智能加工中心对信息的获取与处理表现在对加工环境和加工状态的自主响应能力 ,其中对刀具状态的监测是评判加工状态的重要依据。加工中心刀具状态实时在线智能监测系统 ,及基于神经网络与模糊识别模式的多传感器融合技术的刀具磨、破损监测

系统的成功开发 ,为智能制造信息的自动获取 ,成功提供了有力的保证。2.智能加工中心的主要功能

在智能加工中心中 ,智能数控系统是 IMC 的神经中枢 ,其智能化程度直接决定了整个智能制造系统的智能水平。智能数控系统具有高级的自主控制功能 ,能将任务请求、作业规划、轨迹控制、过程监视与控制、错误自修复等功能有机结合起来。面向制造系统 ,它是任务驱动的柔性规划学习系统 ,而面对复杂的物流加工环境 ,它又是 “刺激一反应” 型的再励系统 ,能对来自内部和外界环境的多种刺激做出理智的决策 ,从而以最优策略完成目标任务。通过对智能制造环境下的加工过程进行分析 ,确定加工中心应具备的主要功能有:(1)感知功能 ,根据多种传感器信号的收集、特征提取和信息融合 ,实现加工对象感知和系统状态感知。

(2)决策功能 ,在感知的基础上通过决策 ,明确其在整个制造系统中的作用、与其它智能机器的关系 ,并确定自身的行为方式。

(3)控制功能 ,智能加工中心根据决策结果进行处理 ,采用最优化的方式完成加工任务 ,并保证加工过程得到可靠的监视和维护。

(4)通信功能 ,包括与 CAD/ CAM 系统的智能通信 ,实现数据与知识的交流 ,支持并行工程策略;与其它智能加工机器的智能通信 ,交流状态信息 ,协调加工负荷;与人类专家和操作人员的智能通信 ,提供良好的人机交互环境 ,为智能机器提供知识单元 ,做出相应决策。

(5)学习功能 ,依据决策、控制和加工指令 ,以及由此引起的状态变化和最终加工任务 ,学习和积累相关知识 ,改进决策和控制策略。此外 ,还包括从人类专家和其它智能机器直接获取知识。

八．智能制造技木的发展趋势 智能制造是从 80 年代末发展起来的 ,最旱的几本有关智能制造及系统方面的专著是在 1988年由 Wrightfg MilaciC 等人编写的 ,随后、Kusiak和 Pain也相继出版了这方面的研究著作。这些专著所描述的 IMS仍基于设计与制造技术所提出的问题和解决的工具与方法。在许多工业化国家、人工智能已被当作求解现代工业提出的问题的工具和方法。因此 ,这些专著仅着力于人工智能在制造业中的应用和智能系统研究与应用中提出的问题的求解、使用基于知识的系统(如级联结构系统)和优化方法来解决自动化制造环境中零件、产品、系统的设计与制造 ,以及自动制造系统的规划与调度(管理)问题。先进的工业化国家在研究 FMS、CIMS、FA 及AI筹的基础上 ,为了进行国际间制造业的共同协作研究、开发、设计、生产、物流、信息流、经营管理乃至制造过程的集成化与智能化等而提出来的智能制造系统 ,也是为了解决各发达国家面临的企业活动全球化、重复投资增大、现场熟练技术工人不足和社会对产品的需求变化等因素而倡导的国际制造业的合作。在迸行智能制造及其相关技术与系统的研究方面、首推日本在 1990 年提议和倡导的日、美、欧之间建立的国际运营委员会、国际技术委员会和附属机构 IMS中。大有主宰未来制造技术的趋势。1991～ 1993 年 Barschdor 汀和 Monostori 等应用人工神经网络(ANNS)到智能制造中进行加工过程的建模、监测、诊断、自适应控制;通过神经网络的知识表示和学习能力 ,缩短 CIMS的反应时间 ,提高产品的质量 ,使系统更可靠。而 Furukawa则对智能机器的设计程序及它在自动导引车中的应用作了介绍。被称为是二十一世纪的制造技术的智能制造系统 ,目前国内外已相继开展了国际联合研究计划。智能制造系统与当前任何制造系统相比 ,在体系结构上有着根本意义上的不同 ,具体体现在:一是采用开放式系统设计策略。通过计算机网络技术 ,实现共享制造数据和制造知识 ,以保证系统质量。这是将计算机界先进的设计和开发思想融入到制造系统的结果 ,因而使制造系统向拟人化的方向进一步发展。二是采用分布式多自主体智能系统设计策略 ,其基本思想是:赋予制造系统中各组成部分或子系统一定的自主权 ,使其形成一个封闭的具有完整功能的自主体 ,这些自主体以网络智能结点的形式联接在通讯网络上 ,各个智能结点在物理上是分散的 ,在逻辑上是平等的。通过各结点的协同处理与合作 ,共同完成制造系统任务 ,实现人与人的知识在制造中的核心地位。此外 ,生物制造与仿生机械的科学与技术、生物自生长成形制造、绿色制造的科学与技术包括产品与人类和自然的协调理论 ,产品绿色工艺(如Near2Zero Waste)等也极大地丰富了智能制造的范畴 ,促进了智能制造系统的发展。目前 ,我国一些高等院校也在进行智能制造技术的研究 ,如南京航空航天大学机电学院朱剑英教授成立的智能制造科研组 ,一方面跟踪国际智能制造的最新研究动态 ,另一方面从事智能制造关键基础技术的预研工作 ,为地区及我国智能制造技术的发展做出了一定贡献。遗憾的是 ,由于种种原因 ,我国政府主管部门和有关大公司、厂家并无迹象表明对智能制造已引起足够的重视 ,至今也未得到我国机械学科的普遍关注。相信随着人们对智能制造系统认识的逐步深入 ,智能制造系统必将得以迅猛发展 ,迎头赶上世界先进发展水平。

九．智能制造系统研究成果及存在问题

目前对分布式制造系统的研究虽然还处于初期阶段 ,但已在不同层次、不同侧面上取得了大量令人振奋的基础理论研究成果和应用成果 ,如制造 Agent的个体目标机制(如奖惩机制、市场机制、目标函数等)等。这些研究成果奠定了MAS在制造控制中应用的基础。但是 ,由于制造 Agent 在信息、知识和控制上的完全分布 ,每个 Agent 对环境、对整个问题求解活动及其他Agent 的意图只有部分的、不完全的知识 ,并且拥有的知识可能互相不一致 ,各个 Agent只能根据不完备的知识与不完整、不同步的信息做出局部决策。又由于整个系统缺乏类似中央控制的机制 ,因而整个系统的控制和决策往往不能达到最优效果 ,而且不可避免地存在大量难以解决的决策冲突(C onflict)和死锁(Deadlock)。因此 ,对分布式自治制造系统中异构 Agent 间的相互合作以及全局协调机制的研究 ,是分布式自治制造系统最重要 ,也是最基本的问题 ,更是其走向实用所亟待解决的核心问题。协调是指一组 Agent 完成一些集体活动时相互作用的性质。在分布式制造系统中 ,全局协调和优化是一个在多目标动态约束下 ,各类活动和资源的最佳组合和排序的动态求取过程 ,它可以描述为两个子问题 ,即局部调度决策和全局资源协调。由于 “组合爆炸” 现象的存在 ,当前采用的普遍方法是谈判和投标(Neg otiation and Bidding)。谈判被定义为:在开放的、动态的制造控制环境下 ,拥有任务订单的 Agent(协调者),及欲参与任务执行的 Agent(投标者)之间传递各自的资源、愿望和能力信息 ,反复进行协商 ,直到其中一个Agent 或一组Agent 被选出组成执行该任务的队列的过程。在这个过程中出现的冲突和死锁或者由协调者来解决 ,或者由冲突中的 Agent 自行解决。为了加快谈判过程 ,许多研究工作致力于改进谈判策略和开发支持协商的协议和语言 ,目前已提出了诸如一步谈判、多步谈判、合同网等多种谈判策略和协议。分析这种谈判过程 ,可以看出:

(1)在当前所采用的模型中 ,谈判是基于对谈判者的知识与能力、讨价还价过程、收益计算 ,以及子系统的影响(或能力)的平衡的显式表达 ,以可计算的迭代模型模拟社会或生物界的组织形式和进化过程的协调和协作方法;

(2)各个Agent 总是将其他Agent 的局部调度作为其预测信息 ,以计算其自己的局部调度决策。依次地 ,又将决策结果传递给其他 Agent。宏观上看 ,这是一个串行过程。当一个Agent 产生的结果不可接受时 ,又需要进行反复通信和迭代。因而 ,各个 Agent 的内部可以看作是一个局部闭环反馈控制系统 ,而冲突则是其外部扰动;

智能制造信息系统 篇2

关键词：智能制造,ESB,软件构件,SOA

0引言

SOA ( service oriented architecture) , 是以服务为导向的软件开发思想。它要实现的是服务和技术的完全分离, 从而达到服务的可重用性。随着ESB ( enterprise service bus) 技术的成熟, 为基于SOA架构的整合应用的实现提供了基础。智能制造信息系统可基于esb集成技术, 可根据各系统的业务情况将数据在不同系统间流转起来, 使之能够协同工作。

1智能制造信息系统集成分析

基于智能制造的业务系统功能范围分析, 可将信息系统的功能区分为九大功能域。

1) 销售预研: 主要负责销售过程的管理; 预研项目的设计。销售预研的过程暂时没有信息化系统支持。

2) 项目、计划管理: 主要负责项目的全过程管理, 项目工作的拆分; 项目时间、成本、质量的全程管理。在智能制造部署后, 项目管理主要由ERP系统来提供信息化支持。

3) 技术研发: 主要负责产品技术研发项目的执行, 按照研发项目的要求, 进行技术研发设计。技术研发主要由PLM系统来提供信息化支持。

4) 工艺研发: 主要负责工艺研发项目的执行, 按照项目要求, 以及技术研发的成果物, 进行工艺相关的研发。工艺研发主要由PLM系统来提供信息化支持。

5) 采购物流: 主要负责采购物流的全过程管理; 按照项目和生产要求, 进行采购过程管理、仓储过程管理、发运过程管理。采购物流工作由ERP以及WMS系统来提供信息化支持。

6) 运营生产: 主要负责运营生产的全过程管理; 按照项目要求, 协调各事业部合作进行生产。运营生产工作由ERP以及MES系统来提供信息化支持。

7) 质量管控: 主要负责全过程质量管控; 按照项目过程管理所有质量事件, 记录质量事情, 并进行相关溯源、分析。质量管控过程由QMS系统提供信息化支持。

8) 财务管理: 主要负责财务工作的管理; 包括各项总账、现金、应收、应付等财务口径的管理。财务管理由ERP提供信息化支持。

9) 售后服务: 主要负责产品交付给客户后的售后服务管理; 按照合同约定进行售后服务。售后服务有Fracas系统提供信息化支持。

1. 1 核心业务交互分析

基于这九大功能域, 分析核心业务交付如图1 表示。

这个核心之间交付说明如下。

1) 按照销售预研的结果, 确认项目基础信息, 包括项目目标、范围、成本、质量、进度等要求; 确认项目组织, 将该项目信息录入到系统中, 开始项目管理。

2) 项目管理针对项目信息进行WBS拆分, 形成研发项目的基本信息, 发送给技术研发部门, 启动研发项目。

3) 技术研发部门按照项目要求, 完成技术研发, 形成技术研发交付物, 包括研发BOM, 研发图纸以及相关文档, 发送给工艺研发部门, 启动工艺研发项目。

4) 工艺研发完成后, 工艺研发部门反馈工艺BOM给项目管理部门, 供项目管理部门开展预先采购工作。

5) 项目管理部门基于工艺BOM, 计算形成备货计划、交货计划等采购相关计划, 发送给采购物流部门, 开始预先采购。

6) 工艺研发部门将工艺研发交付物, 包括工艺BOM、工艺路线、工艺文档、工时定额发送给生产事业部, 供进行制造BOM以及其他相关制造文档的设计。

7) 工艺研发部门将工艺研发交付物, 包括工艺BOM、工艺路线、工艺文档、工时定额发送给售后服务部门, 供售后服务部门准备售后服务相关文档。

8) 项目管理部门基于项目计划、工艺设计相关交付物, 进行MRP计算, 生成生产计划, 发送给生产事业部, 开始生产。

9) 生产事业部发送物料配送需求给采购物流部门, 申请物料。

10) 采购物流部门在接受到物料配送需求后, 将物料配送到生产事业部。

11) 采购物流部门在接受到供应商配送的物料后, 进行质量检测, 将质量检测报告发送到质量检测部门。

12) 运营生产部门在生产过程中, 将生产质量检测报告发送到质量检测部门。

13) 在收货入库后, 采购部门将入库单以及发票发送到财务部门, 申请对供应商付款。

14) 运营生产部门在生产完成后, 将产品移交给物流部门, 进行仓储。

15) 采购物流部门将产品发运给最终客户后, 将产品相关信息、客户相关信息发送到售后服务部门, 正式开始售后服务。

16) 采购物流部门在产品发运后, 将产品发运信息发送给财务部门, 通知进行财务收款。

17) 售后服务部门将售后相关的信息, 主要为售后服务过程的各项成本信息, 发送给财务管理部门。

18) 财务管理部门将由各个渠道接受到的项目成本信息汇总, 包括采购物流成本、售后服务成本发送到项目管理部门。

19) 质量管控部门将项目相关的质量管控信息汇总, 发送到项目管理部门。

项目管理部门将所有项目相关信息, 包括项目执行情况、成本、质量汇报等信息汇总, 形成项目执行报告, 最终交付给销售预研决策部门, 完成整体项目。

1.2 系统间交互需求分析及数据交互设计模式

系统数据间交互设计使用如表1。

1.3 关键性交互流程分析及设计模式

关键性交互流程设计如表2。

1.4 具体交互分析及设计模式

具体交互设计形式如表3。

1. 5 接口规范

接口规范设计使用如表4。

2ESB集成设计

2. 1企业服务总线 ( ESB)

2. 1. 1ESB介绍

ESB是面向服务的体系架构 ( SOA) 中不可或缺的一部分。提供了综合、灵活而且一致的集成方法。它的出现改变了传统的软件架构, 可以提供比传统中间件产品更为廉价的解决方案。同时它还可以消除不同应用之间的技术差异, 让不同的应用服务器协调运作, 实现了不同服务之间的通信与整合。ESB的本质是一个对各种服务进行集成管理的核心架构, 而不是一个真正的产品。

2. 1. 2ESB的标准

经过进一步量化, 在本文中建立一个ESB的标准。

1) 能够在所管理的服务之间实现消息路由。

2) 能够在服务请求者和服务提供者之间实现传输协议的转换。

3) 能够在请求者和服务之间实现消息格式的转换。

4) 能够处理不同来源的业务事件。

5) 一个ESB应该使用户更加关注核心业务, 而不是关注如何将各种程序、连接在一起的IT底层基础技术。

6) 一个ESB应该使用户能够在现有的服务中加入新的服务, 或者改变现有服务, 而没有对现有服务的使用产生影响。

2. 1. 3ESB的组件

要实现ESB的核心功能, 需要多个ESB核心功能的概念性组件, 下面是这些组件及其功能的简要描述。

1) 适配器: 适配器特定于每个输入和输出机制。输入或输出机制指定消息类型和传输协议。

2) 分配器: 分配器组件相当于ESB的集中输入点。它从适配器接收请求, 并将该请求传递给任务分配器, 以便进行路由和消息转换工作。分配器还提供基本的基于内容的路由功能。

3) 请求处理程序: 每个服务都有自己的请求处理程序。请求处理程序向路由引擎提供特定于服务的参数, 然后将请求提交到路由引擎执行适当的任务。

4) 数据转换器: 数据转换器是ESB的关键元素。它转换请求中收到的数据以匹配调用服务所需的数据。它是连接服务接口之间的桥梁。

5) 路由引擎和任务分配器: 这两个组件负责转换请求, 并将其路由到服务委托。

6) 服务委托: 委托是提供者的特定于终端的组件, 这些组件使用适配器与服务提供者终端通信。委托提供关于与提供者终端通信的语义较粗粒度的抽象。因此, 它们特定于终端。另一方面, 适配器对较细粒度的协议机制进行抽象化, 以连接到终端。

2. 1. 4 ESB的部署

在实际的部署问题方面, 已知共有4 种部署ESB的模式, 这些模式和使用每种模式的条件如下。

1) 全局ESB: 该模式要求单一的ESB, 适用于小型企业或单个业务部门 ( Line Of Business, LOB) 。在此模式下, 向所有参与者提供所有服务。

2) 直接连接的ESB: 该模式涉及多个直接连接的ESB。此模式使用一个公共注册中心, 因此服务在整个企业中。

3) 联合ESB: 它们类似于由多个ESB连接的直接连接ESB模式。不过, 参与ESB的其中之一与其他ESB有主从关系, 并控制参与者可以访问哪些内容。企业中希望与其他部门共享其服务的适度, 自主部门可以使用第3 种模式。

4) 代理ESB: 在此模式中, 使用代理作为连接ESB之间的中介。每个ESB都有自己的注册中心, 并控制除其自身域之外支持哪种类型的交互。开发并部署自己的服务, 希望向企业的其他部门有选择地公开一组服务的自主部门可以使用此模式。

2. 2 业务系统接入ESB流程

2. 2. 1 接入服务流程

应用服务接入ESB如图2。

2.2.2 访问已有服务流程

访问ESB服务如图3。

2.3智能制造信息系统ESB总体架构

智能制造信息系统使用ESB平台集成如图4。

基于这样的ESB架构进行系统集成, 优点主要如下。

1) 所有被集成系统互相之间均是透明的, 对于不同系统的集成, 仅存在于对于具体业务流程、数据的集成, 并不存在对于系统的集成, 大大降低了集成的复杂度。

2) 集成的接口被ESB统一管理起来, 各业务系统仅是从现有接口中根据自己的业务选择需要实现的接口, 这样当业务系统被更新时, 就不需要修改其他系统, 大大减轻了系统集成的工作量。

3) 基于ESB来进行系统集成, 也能够在集成层面考虑数据的一致性、自纠错问题, 改变了由业务系统之间来讨论集成的状况, 也大大提高了集成的可靠性。

3结语

基于SOA构建智能制造ESB集成平台, 可以很好地实现智能制造信息系统的集成, 提高未来信息化管理能力。

参考文献

[1]Carmamcclure.软件复用标准指南[M].王亚沙, 谢冰, 赵俊峰, 译.北京:电子工业出版社, 2004.

基于大数据的智能化制造系统 篇3

介绍了基于大数据的智能化制造系统的实施过程和实施效果，详细描述了系统的总体结构、硬件结构和功能。阐述了大屏显示系统在智能化制造系统中的重要作用。系统的建设对制造企业的设备透明监控、生产过程监控和大数据增值利用等方面具有重要意义。

一、引言

制造业是国民经济的重要支柱和基础。我国正在大力推进“中国制造 2025”，核心在于智能制造，绿色制造以及生产经营活动的智能化、网络化和自动化。随着物联网、云计算和大数据等新一代信息技术向传统工业领域的融合与渗透，企业需要打通端到端的信息数据链，实现从单个企业到产品全生命周期，乃至整个社会生产制造活动的实时数据感知、传送、分析和处理，实现动态资源配置和智能化决策。企业应该抓住机遇，及时进行设备系统、信息系统升级改造，在新一代制造业革命中立于不败之地，并且不断发展壮大。迫切需要在工厂启动以设备为核心的车间制造系统透明化、数字化和智能化改造。应用互联网、大数据和云计算等技术，对车间设备进行设备、生产状态、能源消耗及异常情况的透明化、数字化、网络化、智能化、自动化与实时互动，提高产能利用率、设备开动率和生产订单在车间设备层面安排的可行性与执行情况的透明度、提高生产管理的有效性与效率，最终实现企业产品生产的数字化、智能化，进而减少订单生产的时间、提高质量、降低成本并提高客户的满意度。

某空调厂包括 1个供气车间、3个装配车间和 5个钣金车间。在空调的生产中，钣金工艺是一道重要的工艺，包括剪板、冲压、电焊和喷涂等工序，实现设备的“透明监控”，实现该工艺流程的智能制造、绿色制造，能够提高企业的生产效率和促进节能减排，为企业进行科学的量化管理提供决策依据。通过与MES、ERP及 PDM系统实时连通，形成生产的闭环管理，使生产计划更准确、更科学，实现车间数字化管理。建设面向上下游合作伙伴的供应链智能管理，以“工业 4.0”理念为指引，把互联网、云计算和机器人等进行融合，实现智能工厂、智能制造和智能物流，以分布式计算方法来整合生产过程、改变生产流程，最终缩短生产时间，减少中间环节，提高工业效率，使得整个生产更智能化、更绿色化。

二、基于大数据的智能化制造系统结构与功能

所谓智能制造，就是面向产品全生命周期，实现泛在感知条件下的信息化制造。基于大数据的智能化制造系统是在现代传感技术、网络技术、自动化技术和拟人化智能技术、云计算及大数据等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，实现产品的个性化定制和品质分析预测，是信息技术、智能技术与装备制造技术的深度融合与集成。基于大数据的智能化制造系统借鉴精益生产等先进理念，以打造数字化工厂为原则，以数控机床联网及数据采集系统为基础实现生产设备数据自动采集、智能精确排产，并实现生产现场交互管理、物料管理、设备管理、工具管理、过程质量管理及决策支持等，涵盖车间生产管理的方方面面，达到全过程透明监控、生产加工闭环管理，体现协同制造、智能制造和绿色制造。

1.系统总体架构

主要系统总体架构如图 1所示。除基础通讯网络外，本系统由 6个功能子系统组成：①设备（包括模具与主要工装）监测、智能分析与控制子系统；②生产监测、智能分析与控制子系统；③能源动力状态监测、智能分析与控制子系统；④车间状态视频监测、智能分析子系统；⑤大数据分析子系统；⑥生产计划排程子系统；⑦异常事件监测、报警与处理子系统；⑧智能集成综合报表子系统。

2.硬件总体结构

系统硬件由本地子系统、管理中心系统和远程应用子系统组成。本地子系统由设备状态采集与控制模块、生产状态采集与控制模块、用电参数采集与控制模块、用水参数采集与控制模块、用气参数采集与控制模块、视频监控模块、智能交互终端与物联网网关组成，管理中心系统由通信网络、服务器群（包括 Web服务器、数据服务器、通信服务器、存储服务器和流媒体服务器）、大屏幕显示系统及 PC工作站组成；远程应用子系子系统由 PC客户端、移动智能终端等组成。系统硬件结构如图 2所示。

（1）大屏显示系统。

数字化生产是智能制造的终极目标，管理者能够在中央控制室通过实时采集的工厂信息实时调度安排设备、材料、人员等工作。在中央监控管理室考虑采用高清大屏系统，实时显示所有设备及产品生产与人员等状况，可以供领导决策层决策会议需要的、具有良好用户体验的各类决策信息及决策辅助方案供决策者选择，大大提高生产、人员、订单及设备任务安排等决策的透明度、可行性与效率。大屏幕系统最好选择 SDLP（Super Digital LightProcession）无缝隙智能数字高清大屏系统，以满足智能化制造系统对显示的图形文字显示无缝隙分离、精细柔和、能耗低和第三方系统接入容易等要求。选用的 SDLP大屏系统需要采用全数字技术，支持图像数据的网络传输，系统支持多个光机高速并行处理技术实现高分辨率，可以完整显示各类信号源，实现真正意义上的高清显示；要求 SDLP大屏系统屏幕图像无物理缝隙、无色差，整个屏幕可精细地显示一张完整超大图像；要求 SDLP大屏系统防水、防潮、节能、无电磁辐射且无热辐射，有效保护操作人员的身心健康。

大屏显示系统实时显示生产现场视频、设备生产状况、显示生产计划进度、能耗信息、实时监控信息、实时统计信息、设备与视频报警信息等，支持产品、人员和设备等信息的关联显示。大屏显示系统可按按客户需求进行任意划分，实现视频、数据综合显示。大屏显示系统如图 3所示。

（2）设备数据采集模块。

设备状态采集与控制模块、生产状态采集与控制模块、用电参数采集与控制模块、用水参数采集与控制模块、用气参数采集与控制模块、视频监控模块和智能交互终端等通过工业以太网、现场总线与物联网网关接入计算机网络，把所采集的各种数据发送到管理中心，供管理中心实时监控、数据管理、远程监控和大数据分析等。

（3）电能参数传感器。电能参数传感器是系统安装在设备总电源接口，测量相应的输入电能参数，是系统的电能参数数据采集装置和发送装置。该传感器主要由电流互感器、电压互感器、低通滤波器、电子电能计量芯片、单片机、存储单元、LCD显示器、电源模块和 RS232接口等构成。

（4）智能交互终端。

设备层面智能交互终端是获取设备、生产运行、质量和订单流转等信息的重要工具，以文字、图、表、视频、语音和动画等可视化形式展现设备状态、生产过程等设备操作人员所需的各种信息，供操作人员录入或确认生产现场信息。

3.系统功能

基于大数据的智能化制造系统在对数控设备进行 DNC联网的基础上，以智能化排产为技术核心，以设备的数据自动采集形成闭环管理，建成程序编制、物料准备及刀具准备等相关工作的协同制造环境，对生产计划进行管理、拆分和下达，将车间管理、质量检测、库存管理集于一体，达成了车间完工及时检验、及时入库和及时反馈。实现了生产过程中各个环节中数据的信息共享，大大地降低了各种出错率。

系统由 8大功能组成：①设备状态功能：主要是实现设备监控与数据自动采集、网络通讯、嵌入式程序开发与仿真等三部分内容。②生产过程功能：包括计划管理、作业管理、协同制造管理、现场信息管理和质量管理等。③能源动力功能：包括能源动力监测、需求响应协同、能效分析和应急备案等。④视频监控功能：包括生产现场与关键工位监控、视频录像存储、检索、回放和入侵监测等。⑤大数据分析功能：数据整合、预测分析和可视化等。⑥生产计划排程功能：包括智能预排产、生产执行部门确认、生产计划的调整和重新分配等功能。⑦异常事件功能：包括异常事件的汇集、报警、应急处理知识库、预案生产和执行监控等。⑧智能集成综合报表功能：该部分提供各类统计分析功能，为生产管理人员、计划、调度、编程、设备、库房、质量和操作工等各类人员提供丰富的报表、饼图和柱图等分析报告，并提供条码扫描枪、手持终端、大屏显示系统、智能交互终端和系统集成接口等各类输入输出功能。

三、基于大数据的智能化制造系统运行效果

项目的实施，实现了设备联机透明化，实现了作业状态实时监控、实时产量、实时上报、实时效率分析和实时能耗统计分析，生产过程自动化；将网络应用从 IT领域拓展到制造业和能源领域，提高制造灵活性和速度，提升设备综合效率以及客户满意度，达到绿色制造、智能制造的目的。

1.设备透明监控

伴随着制造业的透明度增加，适当的传感器装置可以提取各种信号，如振动、压力等，同时也可以收集历史数据用于进一步的数据挖掘。管理者可以通过掌握正确的信息，以确定工厂范围内的设备综合效率。通过该预测能力，设备通过适时维护可以有效地管理成本。最后，历史健康信息可以反馈到设备设计者，用于闭环生命周期的重新设计。通过数据整合平台、预测分析和可视化工具进行信号处理和特征提取、健康评估、性能预测和故障诊断。利用可视化工具，可通过雷达图、故障图、风险图和健康退化曲线有效地传达健康信息。

通过视频数据智能分析和电能参数采集，实现加工工件数量和平均能耗的机器计算，实现生产线的流水作业智能化统计、生产过程工序监控，取代了传统人工统计方式，最大限度的实现生产型企业的信息化、智能化，准确统计设备利用率，从海量数据中分析出制约生产的瓶颈原因所在。

实现生产进度在电力峰谷期的合理调度，实现对电力需求管理的自动响应，最大限度达到节能减排的目的。

2.生产过程监控

通过对工位实时监控，帮助用户实现透明化生产过程管理，实时地获知设备运转情况，了解在制品的加工和装配过程，减少异常处理时间，弥补了产品生产时，由于缺件、倒线所造成的工时空耗和空线现象，提高准时完工率和交货率，提高生产线上的工时利用率和生产效率。

根据实时的生产进度制订准确、科学的生产计划；全过程实时状态跟踪。准确了解在制品的工位位置和状态信息，为产品问题的跟踪和质量追溯提供精确依据。

对生产本身进行进一步的监控，所产生的数据同样经过快速处理、传递，反馈至生产过程及其涉及的产业链的链条中，从而使得生产过程高品质的进行。例如在过去，在设备运行的过程中，自然磨损本身会使产品的品质发生一定的变化。随着个性化生产的推进，产品生产所涉及的自然环境因素、突发因素和设备条件等变量会进一步增多，这种磨损对整个生产带来的影响会被放大。通过信息处理技术及互联技术，生产过程中的这些因素才能被精确控制，从而真正实现生产的智能化。通过工厂层面的设备革新，产业链协作，大数据处理，产品能够具有服务价值，从而使得智能制造设备根据处理后的信息，进行判断、分析、自我调整、自动驱动生产加工和品质保持，直至最后的产出步骤。

3.大数据增值利用

在设备透明监控、生产过程监控的基础上，实现大数据的存储和挖掘利用，实现消费者个性化需求。由于消费者众多，每个人的需求不同导致需求的具体信息也不同，加上需求的不断变化，就构成了供应商的大数据。对这些数据进行处理，进而传递给智能设备，进行运算，设备调整，材料准备与自动加工等步骤，才能生产出符合个性化需求的产品。

消费需求的个性化要求传统制造业突破现有的生产方式与制造模式，根据消费需求海量数据与信息，进行大数据处理与传递；而在进行这些非标准化产品生产过程中产生的生产信息与数据也是大量的，需要及时收集、处理和传递。这两方面大数据信息流最终通过互联网在智能制造设备交汇，由智能制造设备进行分析、判断、决策、调整和控制开展智能制造过程，确保生产出高品质个性化产品。

四、结语

部队智能信息化系统方案 篇4

部队智能信息化系统方案

1.1 系统概述

信息化是当今世界发展的重要趋势，信息技术的高速发展，以前所未有的速 度推动着世界新军事革命向前迈进，信息已成为军事领域最活跃的因素。新形势 下，党中央、中央军委做出了积极推进中国特色军事变革的重大战略决策，确立 了建设信息化军队、打赢信息化战争的战略目标，加速走出一条机械化和信息化 建设复合发展道路。武警部队是国家武装力量的重要组成部分，担负着维护国家 安全和社会稳定的神圣使命，坚决贯彻党中央、中央军委的战略决策，加快武警 部队信息化建设，提高部队在现代条件下遂行任务的能力，是适应时代发展大势 的正确选择，是推进武警部队现代化建设的必由之路。

武警部队信息化建设的长期目标是：建设信息化武警，实现跨越式发展，建 成基本体系，奠定发展基础，抓好重点深化，形成“四化”能力。基础设施初步 实现贯穿各级、互联互通、传输快捷、安全高效。执勤管理初步实现涵盖全员、管理全程、保障全时、确保安全。处突反恐初步实现动态条件下感知现场、科学 决策、高效控制、妥善处置。日常工作初步实现教育训练网络化、机关办公自动 化，提高军事、政治后勤工作系统的指导能力和保障能力。

1.2 系统组成

部队智能信息化系统由总队作战指挥中心、支队作战指挥中心及中队勤务值 班智能信息化系统组成，总队、支队、中队利用部队专网共享网络资源，从而形 成一个强大的三级联网部队智能信息化系统，实现部队执勤检查与网络监控相结 合，为部队“三员一兵一组”提供了信息化、智能化的管理平台。

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1.2.1 总队（师、军级）作战指挥中心

总队作战指挥中心是整个部队智能信息化系统的核心部分，需构建勤务管理 控制系统、哨位信息化终端、执勤管理平台、电子哨兵系统、动态勤务管控平台 等智能化的勤务管理体系，实现“动中通联、动中可视、动中定位、动中管控” 目标，全面推进信息化建设创新发展，使部队在现代化条件下执行多样化任务的 能力取得显著提升，为构建和谐社会提供强有力的安全保障。

总队作战指挥中心主要包括大屏幕显示系统、指挥大厅 LED 信息发布系统、语音指挥调度系统、战术分析电子沙盘系统、战术分析会议系统、中央集成控制 系统、指挥中心桌面信息系统、哨位报警报告系统、现场图像采集系统、网上教 育训练系统、不间断供电系统。

1.2.2 支队（团级）作战指挥中心

支队作战指挥中心作为部队信息化系统的汇聚中心，管理下属多个中队信息 化系统，同时负责将视频及信息上传总队，起着承上启下的作用。支队作战指挥 中心着眼执勤、处突、反恐、抢险救灾等中心任务重要，本着信息主导、智能控 制、无缝连接、综合集成的原则，按照“需求牵引、瞄准前沿、确保可行、利于 发展”的思路，力争建设集成作战指挥、勤务管理、教育培训、电视会议等多功 能为一体的综合性作战勤务指挥中心，确保部队在执行执勤、处突、反恐和抢险 救灾等多任务中首长机关指挥便捷、高效。

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支队作战指挥中心主要包括大屏幕显示系统、指挥大厅 LED 信息发布系统、语音指挥调度系统、战术分析电子沙盘系统、战术分析会议系统、中央集成控制 系统、指挥中心桌面信息系统、哨位报警报告系统、现场图像采集系统、网上教 育训练系统、不间断供电系统。

1.2.3 中队（连级）勤务值班智能信息化系统

中队智能哨位信息化系统由信息化智能哨位系统、视频监控系统、周界报警 触发系统、勤务值班系统、警情发布系统、电视会议系统、多媒体网络学习室系 统、UPS 电源系统等组成。

系统功能：

1、监控系统：在执勤哨楼、监区制高点、营区制高点、兵器室等要害部位 安装视频监控设备和视频显示设备，实现对监控目标的全程可视、动态 跟踪，以及对执勤值班人员的相互保护。看守所（监狱）监控系统的图 像，也接入中队的监控系统并互联互控，出现警情时，便于协同处置突 发事件。

2、报警系统：在监区警戒区域安装红外线对射报警系统，实现警戒区域的 自动报警、多点同步显示。

3、智能信息化哨位系统：在执勤哨楼安装智能哨位台, 可接入视频监控信 号、周界报警信号、语音对讲、语音广播信号、指纹考勤信号、声光报 警信号等，系统采用可视化图形界面设计，便于哨兵操作使用和平时管

理维护，所有操作均能实现一键操作,从而能快速、准确的处理各种情况，http://

提高执勤效能，规范哨位设施建设。

实现的功能： 深圳市华天成科技有限公司

（1）报警功能 分类报警按钮为：暴狱、逃跑、袭击、灾害和复位。

（2）监控功能

可显示哨位周边的 2 个方位监控图像和中队值班室图像。

（3）语音讲话

设置一键通话按钮，实现哨位与中队值班室、看守所的内部电话通信功能。

（4）子弹箱管理功能 负责子弹安全箱的管理，通过内置摄像机监看，通过远程提供开启信号和本

地强制（机械）打开子弹箱。

（5）指纹查勤查哨系统

通过人员指纹识别，系统实现对干部查勤、哨兵交接哨的自动管理。

4、中队作战勤务值班室指挥调度通信系统

（1）监控图像显示墙系统 监控图像显示墙用于显示报警联动图像和中队应急预案、哨兵执勤图像、兵

器室和营区制高点监控图像、监墙周边以及目标单位图像。看守所（监狱）监控 系统的图像，也接入中队的监控系统并互联互控，出现警情时，便于协同处置突 发事件。

（2）LCD 互动式电子挂板系统

在值班室左侧或右侧墙上安装互动式电子挂板,可实时显示值勤人员信息,作

战任务信息,兵要地志,应急预案,管理制度等文件。

（3）警情发布系统

在中队食堂和营房走廊各安装液晶显示器，当出现警情时，通过网络发布报 警信息，紧急出动信息，预案等。平时该系统用于发布队情信息，如通知，好人 好事等信息。

（4）多功能操作台系统

值班室的多功能操作台上安放有 LCD 显示器，控制键盘，电话机（武警专 线、监所电话），电脑键盘，对讲话筒，超短波基地台或手持无线对讲机，打印 机及其他相关设备。

（5）中队执勤信息管理系统 执勤信息管理系统运用现有的基层信息管理系统，包括： 执勤分队信息资料库――建立执勤分队信息资料库，对执勤人员、兵力部署、装备器材、执勤方案等进行管理。

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执勤目标资料库――建立执勤目标资料库，对目标基本情况、目标性质、目 标周边敌社情等信息进行管理。为支队和总队在处置突发事件时提供参考依据。

勤务组织信息资料库――建立勤务组织信息资料库，对勤务值班、执勤编组、执勤登记、干部查勤、枪弹交接等执勤信息进行动态管理，为执勤情况的综合分

析、等级评定提供依据。

5、UPS 电源系统

安装 UPS 电源，净化用电环境，为系统提供优质安全电源，同时保障所有 设备能在市电断电情况下不间断正常运行。

1.3 系统特点

J 总队、支队、中队三级联网，远程查看执勤视频

J 电视会议、网上教育、语音通信、执勤管理相结合 J 支持 40〞、42〞、46〞、55〞等多种拼接显示

J 支持红外、栅栏、电网等多种报警输入

J 支持暴、逃、袭、灾四种分类报警

J 哨位布防全方位地图显示，电子地图报警联动

J 支持警情发布功能，视频、广播、灯光、文字相结合 J 实现指纹识别智能查哨换岗

J 防打瞌睡功能

J 守护进程设计，防止系统死机

1.4 哨位台功能介绍

1.4.1 正向监控

可将哨位附近安装的重点看守点摄像机、哨兵人脸摄像机、死角摄像机等图 像通过光纤和光端机传输到监控指挥中心。由该哨位需要观察的图像由指挥中心 统一管理和调度安排。

1.4.2 反向监控

箱体上方安装一台 19 英寸高亮度(日光下可视)的液晶屏。所有正向图像通过集成箱内特别为武警部队研发的武警专用型视频服务器，或通过摄像头下的光端机传回监控指挥中心，经视频数字化处理后，将相关的哨 兵死角图像、与之相邻哨位的图像、或值班室图像等，通过内部监控网络，利用 光纤媒介传输到哨位集成箱的监视器、或哨位壁挂监视器上。

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1.4.3 哨位台人工报警 深圳市华天成科技有限公司

哨位台集成暴狱、越狱、袭击、灾害 4 种类型人工报警按键。当哨兵发现防区内异常情况时，会人工触发相关功能按键，此时监控中心和

其他哨位会收到该哨位的报警提示，并通过内线或者网络哨位对讲跟监控中心通 话。由监控中心通过观察现场情况再决定是否拉响警报并远程供弹，然后采取下 一步措施。

1.4.4 指纹查哨及换哨

查岗：当执勤官查岗时，触发查岗功能按钮，并通过指纹验证后，会在屏幕 上显示子弹安全箱的视频图像，方便执勤官对子弹安全箱进行检查，确认无问题 完成查哨动作。查岗时会对查岗执勤官视频抓拍并传回监控中心，监控中心对该 信息进行存档方便查询。

上下哨：哨兵上下哨时，触发换哨功能按键，并通过指纹验证后，会在屏幕 上显示子弹安全箱的视频图像，方便换哨的哨兵对子弹安全箱进行检查，完成换 哨交接动作。换哨时会对换哨的哨兵进行视频抓拍并传回监控中心，监控中信对 该信息进行存档方便查询。

前端哨位信息化终端上集成安装指纹识别考勤机及人脸捕捉摄像机，对哨兵

考勤信息进行采集录入，以及对查哨、换岗人员进行人脸抓拍记录。

1.4.5 内线电话

1)在智能哨位信息化终端上配备两部电话，一部是武警内线电话、另一部

是监狱内线电话。

2)电话信号由光端机通过光缆传输到监控指挥中心内的电话交换机上。

3)电话均为一键拨号,免提操作,方便快捷、易于使用。

1.4.6 双向对讲

在智能哨位信息化终端上集成语音对讲话筒，采用一键式触发按钮，可实现

哨位台与监控中心的网络对讲。

1.4.7 岗哨禁区触发式报警

当有人越过防区的警戒线时，会自动触发警报，触发后会在该防区所在哨位 台小喇叭响警报，并将该警示发送到所有的信息终端，该防区高速摄像头进入预 置位监控中心收到警示的同时会在电视墙自动显示该警报防区位置的摄像头的 视频图像，在拉响警报的同时监控中心会远程开启所有哨位岗的子弹安全箱，并 给出警戒提示。可自动或手动触发。

1.4.8 防区警告

当有人靠近防区或发生异常情况时，哨兵可根据情况触发语音警告/鸣枪警

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告/喊话模式功能按键，通过外置的喇叭发出语音警告、鸣枪警告、喊话警告，提示其远离防区警戒线。

1.4.9 子弹箱

在前端哨位终端上配备子弹箱，当哨兵遇到特殊情况，需要申请子弹时，通 过触发供弹功能按键，后台确认情况后，同意供弹，子弹安全箱自动弹开，为哨 兵供弹。此举有效保障武器系统的使用安全，防止对武器的非法使用。同时还具 有对子弹安全箱进行实时视频查看，本地或远程开启子弹安全箱，子弹安全箱强 开警报等功能，方便对子弹箱进行安全管理。

1.4.10 防区手动报警

每个岗哨位有 2 个防区位置，分别为左防区和右防区，当哨兵发现该防区内 异常，触发各个防区的按键，监控球机将自动转到该区域进行监控，同时在哨位 台屏幕上自动显示该区域的监控画面，在触发该功能的时候，终端系统会给后台 发送报警信号，同时将报警区域的监控信号传回后台，以便监控中心根据情况发 布命令。

1.4.11 切换视频全屏及防区视频实时观看

实现哨兵切换显示屏幕，显示三种模式：

1、显示整体防区图；

2、对周边监 控图像实时全屏显示监看，3、显示学习政策、制度等内容（主要是电子文档）。

1.4.12 液晶显示屏

》 亮度自动调节

通过光感装置，自动调节显示器亮度，显示器自动调节亮度范围可调。

》 关闭及自动开启

可开关显示器，当显示器关闭的时候，如遇到警报或者查哨换哨，内部通话 等所以需要查看监控图像的时候，屏幕自动开启并显示相关内容，关闭显示器时 哨兵可看清显示开关及报警按钮。

1.4.13 对外可扩展接口

1)通过 16 路报警输入，可接入红外，栅栏，电网等相关设备

2)6 路报警输出，可外接岗哨防区内的喇叭或者报警装置

3)伸缩门开关

4)可在按键区扩展多个功能性按键，可扩展连接如闸门开启等扩展功能

1.4.14 置物空间

集成箱上配备 1 个办公设备储物箱，用于存放执勤哨位登记簿及药品盒、强

光手电、探照灯遥控器等执勤物品。

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1.4.15 警情显示及应急预案发布,首长图文命令发布

1)当出现警情或灾情时,设置在集成箱上的液晶屏可以显示指挥中心发布 的警情通告,以便于哨所值班人员了解警情状况,作到心中有数,有的放 矢。

2)当出现警情或灾情时,设置在集成箱上的液晶屏可以显示由指挥中心发 布的图文命令,更科学、更直观、更准确地下达首长的指示,同时亦可显 示指挥中心确定的应急预案。

1.4.16 UPS 供电

智能制造信息系统 篇5

建筑智能化系统是智能建筑的重要组成部分，为人民生活提供舒适和便利。随着信息通讯、计算机网络、楼宇控制技术的发展，大量网络化的设备和系统进入建筑领域，建筑智能化系统逐渐形成以工业控制网络和计算机网络深度交融，楼宇控制、安全防范、办公自动化等系统集中配置和管理的大规模集成系统［1］。建筑智能化系统，一方面增加了建筑的舒适度，另一方面也保障了建筑及周边的安全，便于在紧急情况下迅速响应突发事件。涉及国家安全建设项目是社会的重要基础设施，例如车站、五星级酒店、省级重点实验室等。处于这些建筑中的智能化系统的质量好坏不但关系到建筑的功能和可用性，有的甚至关系到人们的生命、财产和国家安全。因此做好建智能建筑的智能化系统检验是确保工程质量、保障信息安全的重要基石。

1建筑智能化系统构成及检验现状

1．1建筑智能化系统构成

世界上第一幢智能大厦建于1984年1月，是美国康涅狄格州哈特福德市的“城市广场”。它是由一幢旧式大楼采用计算机技术进行了一定程度的改造而成。改造后大楼内的空调、电梯、照明等设备具备了监控和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料等方面的信息化服务。此后，智能建筑以一种崭新的面貌和技术迅速在世界各地展开。“建筑智能化系统”在国内工程界也称为“弱电系统”，主要由智能家居系统、停车场管理系统、楼宇对讲系统、门禁系统、办公自动化系统、公共广播系统、综合布线系统、机房管理系统、酒店管理系统、有线电视系统、宽带接入系统、电子巡更系统、入侵报警系统、视频监控系统等构成。建设项目涉及国家安全的智能化系统与“弱电系统”的系统近似，按功能分为3大部分，分别是安防系统、楼宇集成控制系统和信息网络系统，见图1。

1．2标准及检验现状

建筑智能化系统主要依据现行国标进行检验和验收，部分没有标准的系统依据合同中的技术指标进行验收。系统检验一般在系统调试完成并试运行1个月后进行，检验内容主要是系统的功能和性能［2］。目前建筑智能化系统检验的国标主要有GB50339—20xx《智能建筑工程质量验收规范》［3］，该标准在宏观上对智能建筑工程质量验收提出了要求，但在实际验收中必须加以细化才能提高可操作性。GB50348—20xx《安全防范工程技术规范》［4］是我国安防领域的第一部内容完整、格式规范的国标。该标准总结了我国安防工程领域施工的检验，对工程的设计使用等各个方面提出质量要求，但由于制定时间较早该标准中部分条款已不适用。此外，这些标准适用范围是通用建筑和一般建设项目，其检测项目较少，检测要求较低，因此不能用于建设项目涉及国家安全的智能化系统的检测中。

1．3存在的问题

智能制造信息系统 篇6

基础设施主要有以下三点组成：①控制设备，指的是控制电网系统中的频率、电压、相位等多项参数。控制设备主要包括远程终端单元，智能电子设备等。②测量设备，测量设备包括用户测量设备，主要指的是智能电表，对其进行应用的主要目的是量测用户用电的`具体情况，实现用户信息与电网信息的良好互动，主动获取用电设备的数据，并且能够实现断电、计费等方面的管理工作，可以为节电提供良好的建议。电网维护测量系统主要收集电厂、输配线路的数据。③通信网络，目前我国电网通信并未形成统一的体系架构，在具体应用中主要将信息通信网络技术融入到电网系统建设中，从个人实现对电力状态和用户单元的监测。

3.2 智能网的支撑平台

传感测量系统，信息量和信息计算为电网决策奠定了基础，依据测量系统所得到的结果对数据进行监管与收集。因此，在收集用户数据时，主要的表现形式为测量系统收集。对设备之间的通信模式、关联性进行整体式描述。

智能电网中进行数据的表示与存储系统，系统必须要具备采集数据和命名两项功能，数据具有模型标准与联动性。例如，在不同的协议下，数据的存储方案的种类也有会所不同，主要的几种存储方式包括：分布式、关键词句、集中式等。近几年，随着科技的飞速发展，云计算平台这一模式逐渐被人们所掌握，该方式同时具有可靠、安全、存储空间大等诸多优势于一身，从目前的发展情况来看，该方式在未来将会成为电网数据的主要存储形式。

在分析与决策智能电网系统时，要对涉及到的大量数据进行容量处理，通过对电网运行情况的动态监控，完成对计费数据的合理分析。此外，还需要详细记录电网在运行期间的存遇到问题，并通过合理的方式对问题进行分析，避免系统在日后运行过程中出现相同的问题，同时，还应当通过合理的方式提高系统的安全性和稳定性，最大程度降低停电事故和用电路故障的发生几率。

3.3 智能电网信息系统的应用体系

3.3.1 发电侧的应用

随着人们环保意识的不断提高，新能源逐渐被应用到发电系统中，如水能、太阳能、风能等。但是，在发电过程中如何利用风能，因为风的时间和强度都是无法控制的，这将会对系统的稳定性造成不良影响，为了解决这一问题，在具体处理上可以采用以下方式：①预测风场出的风力输出信息，合理的与负载测能源信息结合，实现发电的稳定输出。②实时控制电网负荷，平衡风力发电输出和负载功率两者之间的关系，这样在风机输出降低时，减少负荷使用，通过这种处理方式，可以适当缩小存储设备的规模，降低成本。

3.3.2 电网侧应用

电网侧应用主要表现在能源管理上，就是在具体操作过程中需要传统的不可再生能源与新能源合理的结合在一起，并全要实现对电力系统的分析、检查、调度、控制，保证电网侧的安全性。

3.3.3 用电侧应用

电力部门对一段时间内电力系统负荷情况进行收集，实现对用户用电行为的预测，从而为电力部门制定合理的电价提供准确的依据。例如，电力系统在分级电力系统中的负荷信息后，可依据具体情况采用相应的激励电价措施，实现间接的负荷管理，也可以针对用户的用电设备采取直接控制。例如，在电力系统运行过程中，电力部门可以直接对电力系统设备进行控制，通过降低功率和控制电压等方式实现对用户用设备的控制。此外，电力系统运行过程中，如果可以终段负荷，要计算中断成本，也就是能计算因停电给客户造成的损失，以便制定相应的补偿策略，最大程度降低因为停电引起的不满。

4 结语

智能制造信息系统 篇7

全球领先的电力和自动化技术集团ABB和厦门市振威安全技术发展有限公司在厦门火炬高新区签署合资协议,成立厦门ABB振威电器设备有限公司,建设全球智能楼宇对讲系统研发和制造基地,在智能家居和楼宇自动化市场上为全球客户提供先进的楼宇对讲系统。

新成立的厦门ABB振威电器设备有限公司位于厦门火炬高新区,将于2010年1月份正式投入运营,主要生产家居自动化系统、多层公寓使用的网络和非网络系统、楼宇对讲系统和门禁装置等产品。这些系统和产品采用全球领先技术,大幅降低建筑施工中布线工程的复杂性,从而有效提高产品的可靠性和市场竞争力。新公司还将不断扩充产品系列,并将把楼宇对讲系统和其他系统整合到ABB i-bus智能建筑控制系统中。最终,通过一个简单的面板,住户便可对家中的灯光照明、家电、安全系统、对讲系统等所有电器设备进行控制。

浅谈制造业企业信息化系统建设 篇8

【关键词】企业信息化；信息技术管理；生产管理系统

一、前言

制造执行系统（Manufacturing Execu-tion System，简称MES），MES系统的基本功能模块包括工序详细调度，资源分配和状态管理，生产单元分配，过程管理，人力资源管理，维护管理，质量管理，文档控制，产品跟踪和清单管理，性能分析和数据采集等。

二、制造业信息化系统建设的意义

为了实现“帮助客户实现价值最大化”的企业追求目标，机械制造业可以根据自身的资源和实力，选择差异化的企业价值定位和竞争战略。随着客户需求的不断变化和竞争的加剧，当今机械制造业的核心竞争能力演变为快速、高品质、低成本和优质服务这四个方面。制造企业要建立和培育这些核心竞争能力，需要以产品设计能力，制造工艺技术、加工设备等工程技术为保障；同时，不断完善企业的信息化管理和优质服务制度提升企业的竞争能力。一是通过产品设计和开发过程信息化缩短产品开发，周期，提高产品开发质量和水平。二是要通过信息技术帮助企业实现集中管理。应用ERP企业资源计划和OA自动化管理系统，机械制造企业实现以流程为基础的规范化管理，降低管理成本，提升管理能力。三是要通过协同产品开发、电子商务和供应链管理，帮助企业培育核心竞争能力，实现差异化的竞争战略。

通过制造执行系统信息化系统项目的建设，建立具有实时型企业特质的生产管理、质量管理、物流管理、数据管理能力，从而更具针对性的改善生产绩效、质量水平。在制造、质量、物流现场，结合自动识别技术进行数据采集，实现制造物流质量的精细化、透明化、自动化、实时化、数据化、一体化管理。制造执行系统信息化项目将业务计划层与现场作业层能够实现紧密的无缝集成，避免信息孤岛的出现，建立一个全面的、集成的、稳定的制造物流质量的控制体系。最终将成品、零部件，建立从供应商送货、检验、入库、生产供料、生产过程控制、在线检验、产品入库、发运、售后服务的全流程可视化管理，不仅能达到顺向的、实时的生产跟踪、物流跟踪、品质控制，还能通过售后服务等后续环节的信息反馈，达到往前向环节的逆向追溯，实现产线、工位、人员、品质、供货、产品开发、顾客服务等多方位的监控、分析、改进等。

三、MES项目的现状和应用

目前，在企業信息化中起呈上启下作用的MES主要停留在MES思想、内涵以及体系结构方面的研究上，软件开发和应用还比较薄弱。我国对车间层、单元层的研究大都偏重控制模型的研究，很少从MES角度研究开发面向制造过程的集成化管理和控制软件。在MES技术研究上，国内外差别并不是很大，但在应用上大多还停留在制造设备的集成、状态监督和控制阶段，MES产品开发和应用还处于起步阶段。

MES主要应用在电子、汽车、食品及医药加工等离散制造企业。国内MES市场还处于刚起步阶段，应用面窄量少。通常制造执行系统是以ERP与企业自动化设备集成为主要目标的。

企业制造执行系统的建设是企业信息化发展的关键环节，是企业从工艺控制、制造过程控制向信息化与全面综合自动化发展的必然之路。现在，制造业信息化系统已从初级的MIS发展到以生产控制、调度、优化、营销、经营和决策等为一体的企业综合控制自动化系统，企业的框架结构由经营层ERP系统、生产层MES系统及控制层PCS系统组成。MES作为执行机构，对生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化，实时地将生产过程信息反馈给上层系统，其时间维度主要集中在班组和生产执行部门。

四、制造业信息化的内容

制造业信息化是指充分利用以现代信息技术为代表的高新技术对传统产业的渗透以及信息技术与其它专业技术的融合，在制造企业行业里的产品全生命周期中，通过信息技术的应用、信息资源的开发、利用、集成和共享，达到企业资源的优化配置和高效运转，从而提高制造业的经济效益和整体竞争力，改造和提升传统的制造行业。制造业信息化的主要内容可以概括为以下几个层面：

（1）在制造业中融入信息技术和其它高新技术，提高产品自身的质量、功能层次、技术含量和高附加值；

（2）在制造业行业企业产品设计与制造过程中，广泛采用电子信息技术、自动化技术，实现快速、高效、可靠、精密、低耗、低成本生产；

（3）深入开发和广泛利用信息资源，实现企业资源的优化组合与综合利用，实现管理信息化；

（4）建设企业信息网络系统，发展网络制造、虚拟制造、网络营销，形成企业之间的动态联盟，提高企业和行业的整体效益和竞争能力；

（5）供应链信息化是制造业信息化的重点，打造一个基于信息技术、能够快速响应的供应链平台，将会是重中之重。

五、制造业信息系统部署

整个信息系统项目部署分为6个阶段：

（1）第一阶段：计划和准备。通过项目宪章，建立项目保障的主要规则：沟通规则，问题管理规则，范围变更管理程序，项目监控程序，测试程序，风险管理程序和阶段终止程序；以及通过项目日程，确定实施所需要的所有活动的时间期限，遵从共同的期限。

（2）第二阶段：系统设计。蓝图包含符合/差距分析、概念设计、流程定义文件和接口设计，为系统的程序确定所有配置文件以满足业务需求。

（3）第三阶段：系统实现。按照蓝图阶段的文件化并已经签署的需求，开发应用系统；系统测试，自始至终进行系统验证。

（4）第四阶段：系统实施准备。包括软件和硬件的安装与调试。软件包括：操作系统、数据库服务器、客户端应用软件和支撑软件；硬件包括：计算机和相关硬件设备。当数据转换到测试服务器，进行上线演习。

（5）第五阶段：系统上线。根据岗位和工作站点划分，进行操作规程设计，并制定出SOP（标准作业指导书），制定培训计划，要求用户人员定岗，分岗培训。

（6）第六阶段：持续改进。长期运行支持和系统升级服务，在系统的运行过程中，对相关操作人员、业务人员、以及运行过程中带来的新的问题点进行持续改进，达到创造更大的收益。

制造业的企业信息化发展是项任重而道远的任务，而且跟随着企业的成长、社会的发展、技术的变革在不断的发展。

六、结束语

当今世界，以信息技术为代表的高新技术突飞猛进，以信息化和信息产业发展水平为主要特征的综合国力竞争日趋激烈，信息技术和信息网络的结合与应用，为传统制造业注入了新的活力，加快了经济全球化和信息网络化的进程，形成了当代最先进的生产力。制造业信息化是一项重大国事，对于我们传统产业的升级、改造、提升、做大做强，以及节能减排、技术进步和创新驱动，都具有重大意义，是我国发展工业的重点之一。

参考文献

[1]付芝芳，刘月花.制造业信息化现状与发展的探讨[J].硅谷，2010（20）.

[2]孙家广.对我国制造业信息化的思考[J].中国制造业信息化，2010（10）.

[3]郄建英.信息化推进制造业大力发展[J].数字技术与应用，2011（5）.