总结智能制造技术概论 第1篇

【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。

1. 引言

数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。

2. 国内外数控系统的发展概况

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

3. 数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：

高精度、高速度的发展趋势

尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料_掏空_的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

5轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 转贴于

智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

4. 结束语

随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。

参考文献

[1] 王立新. 浅谈数控技术的发展趋势[J]. 赤峰学院学报. 2007.

[2] 董淳. 数控系统技术发展的新趋势[J]. 可编程控制器与工厂自动化. 2006.

总结智能制造技术概论 第2篇

首先需要明确，工业虽然是德国提出来的，但其实各个国家都在做类似的事情，我国提出工业化信息化两化融合很长时间了，现在再提两化深度融合，目的、路径和大多数内容与工业是一样的。

其次，最近一个阶段，政府、企业等各层面都通过媒体在热炒工业的概念，这无疑对推动两化深度融合走新型工业化道路是非常必要的，但是也有一些媒体对工业解释的不全面，对民众其实起了一定的误导作用。其实，绝大多数企业宣称的实现工业的案例，基本上只实现了企业内部的全面自动化信息化，即工业。较为先进的企业可以实现自主的智能决策，但绝大多数不一定达到了全面自动化。还有不少媒体在对工业机器人、3D打印等相关智能制造企业或产品进行报道时都要加上工业的字眼。以上种种，其实说明我们都不太了解工业这个新生事物。

最后，媒体热炒这个概念给我们绝大多数人的一个错觉就是：工业很快就要实现，而且只要与其相关就疯狂投资。工业是一种非常先进的生产方式，但我们国家面对大而不强的工业背景，实现起来比其他传统工业强国还要困难。

赛迪顾问在全国各地走访调研时发现，在我国工业最发达的长三角、珠三角区域中，能够完全实现企业信息化自动化的企业仅占少数，在京津地区和东北老工业基地也仅有知名外企和部分国家重点扶持的大型国有企业可以达到相应水准，我国其他区域虽有类似高水平生产企业，但平均水平更低，全国范围内还普遍存在人才短缺、技术水平低和创新能力差等问题。

除了工业基础外，工业所涉及的智能电网、智能建筑、智能家庭、服务互联网、现代物流等诸多领域，在我国的发展水平距离发达国家还存在较大的差距。

相对来说，德国、日本、美国等传统工业强国已经全面实现了工业，即以信息化自动化为代表的第三次工业革命，在这个基础上更容易实现工业。比如在提出工业概念的德国，其工业企业生产过程的信息化自动化水平非常高，人对生产过程的干预很小。当他们每个企业的生产制造水平达到了相当高的高度后，企业内部已经非常高效的基础上，如果还要继续发展并保持领先优势，就不能只在企业内部考虑问题――企业内部也没有多少可提升的潜力了。需要将相关企业连通起来实现资源的最优化配制，这才是工业提出的初衷。这并不是一个革命性的生产方式，而是在他们优异生产水平基础上进行的创新。

但这并不代表我国需要先完成工业再去推进工业。由于信息、通信等各种技术日新月异，我们可以也应该走一条与传统工业发达国家不一样的路子，即借助新技术一边在高水平企业间推进工业，一边完成落后企业的智能化信息化改造。

我国具备一些快速推进工业的独特优势。首先，经过数十年的发展转型，我国工业总规模非常庞大，且优秀的企业基本能够支持与整个系统连接。其次，政府大力推动，我国独特的制度优势，决定了我国可以更准确更高效的集中力量发展某一领域。再次，我国互联网及基于互联网的各类新兴产业发展速度非常快，这对于工业生产与互联网、移动物联网、物联网、大数据、云计算等技术结合紧密的工业来说，是一个相当大的技术优势。同时，我国的巨大市场潜力也对工业的实现具有重要推动作用。2014年，我国仅装备制造业产值规模就突破了20万亿元，占全球比重超过三分之一，居世界首位。最后，我国综合国力稳步增强、产业环境加速完善、技术水平逐渐提升、善于整合资源的中国传统思维模式等多种因素都有助于加快中国实现工业的步伐。

总结智能制造技术概论 第3篇

关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新

1 工程领域中的概念设计

现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。

工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8 ~15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70 ~ 80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。

工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。

在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。

三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。

2 概念设计与创造性思维和技术创新

创造性思维及其特点

要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。

创造性思维具有如下一些特点：

（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”, 从新的角度分析问题、认识问题。

（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。

（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。

（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。

（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。

概念设计呼唤技术创新

技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：

（1） 多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；

（2） 对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；

（3） 突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；

（4） 新知识与现有知识的合理嫁接；

（5） 产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；

（6） 学科间的交叉、交融和借鉴；

（7） 新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；

（8） 科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。

由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：

l 智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；

l 提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；

l 联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；

l 反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；

l 系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；

l 组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；

l 知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链” 并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。

3工程设计领域中的概念设计技术创新实践

基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：

（1） 采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；

（2） 时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；

（3） 适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；

（4） 反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；

（5） 基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；

（6） 加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；

（7） 把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；

（8） 虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。

这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。

时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。

当我们看到法国TGV（Train de la Grande Vitesse）实验车速达到公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。

由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。

铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：

l 具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。

l 具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。

l 具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。

l 尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。

显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。

近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（Free Form Feature Modeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。

这里具体地介绍如何使用UG的Free Form Feature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。

总结智能制造技术概论 第4篇

【关键词】人工智能 电气工程 应用

随着电子技术和信息技术的飞速发展，人工智能已经从过去的实验阶段步入了应用阶段。目前在各行各业都有很多人工智能应用的案例。而在电器工程中，人工智能更具有得天独厚的优势，能够有效的处理好很多传统方法难以处理的问题，提高电气工程的整体运行质量。因此，针对人工智能在电气工程中的应用研究具有重要的现实意义。

1 人工智能概述

简单的说，人工智能就是人类制造出一种智能化、自动化的机器，来替代原本由人来完成的工作，这种机器就可以称之为人工智能机器。现阶段，人工智能的基础是计算机技术和信息技术，没有计算机技术和信息技术，人工智能就无从谈起。而在发展趋势上看，人工智能的应用范围不再简单的局限在制造业，在心理学、物理学等方面都有很大的应用前景。

2 人工智能在电气工程中应用的优点

有关参数易于调节

传统的电气工程控制器在调整参数时，有时比较繁琐和负责，而在应用了人工智能后，相关参数的调节就能极大的被简化，而且很容易上手学习，甚至不需要有任何的专家指导，操作人员就可以跟君智能化的流程和界面进行参数的调节，而且在调整范围上也更为的广泛。

具有优良的一致性

传统的控制方法是基于特定的目标和具体的设计，所以针对特定对象，这种控制方法的控制效果非常好，但对其他对象的控制效果则就无法保证。与传统的控制方法相比，电气工程中的人工智能控制具有优良的一致性，向系统内输入任何未知的数据也可以产生很高的估计，有些影响因素甚至可以忽略，此外，智能化设定程序将提升产品的规范性，确保产品性能的一致。

运转过程误差小

人工智能是利用智能化的控制器来试试对于电气工程运转的控制，它受外界因素的影响较小，具有较好的稳定性和可靠性，而且不受人为因素的影响，参数设定后就能保证一直维持在该参数的状态下，因此出现的误差都很小。

有效节省人力物力

在传统的电气操作过程中往往会涉及许多电气设备，比如机器、线路、变压器以及各种电线或电缆，由于涉及多种设备，往往会出现设备摆放杂乱无章的现象，这就需要每个机器都相应的有员工进行清理，这是一项长期而繁重的工作，因此需要投入大量的人力物力，从这个层面上传统的电气操作和人工智能技术相比，人工智能能够减少设备对线路、变压器等的需求和依赖，从而可以有效的减少人力物力的大量投入。

3 人工智能在电气工程中的实际应用

优化电气设备的设计

随着计算机技术的发展，电机设备传统手工设计逐渐的被CAD设计所取代，而将人工智能融入到CAD技术中，就能够实现对于电气设备设计的优化。具体的人工智能应用主要体现在两个方面。一是遗传算法。利用遗传算法来计算在电气设备设计中较为关键的数据的计算，求解出最优解，从而提升电气设备的设计水平。二是专家系统。在电气设备设计时，引入专家系统，可以在日后的使用中通过智能化的方式，有效的发现设备故障和气征兆之间的联系，从而最大可能的避免故障的发生。

诊断电气设备故障

在传动的电气设备故障诊断中，主要是对变压器中产生的气体进行分析，通过结果来判断设备是否存在故障，或者是其他问题，这种方法不仅需要消耗大量的时间、人力、物力，而且操作起来也很繁琐，效率较低，实际应用起来非常不方便。而在电气设备故障诊断中应用人工智能技术的神经网络、模糊理论和专家技术则就能够很好解决传统方法遇到的问题，大幅提升故障诊断准确率，进而成倍的提高生产效率，减少损失。

简化控制，提升精确度

人工智能在电气工程中最为直观的应用就是简化了操作，提高了精确度。利用计算机技术将原来有人来完成的工作交给了智能化机器，操作界面与流程也都实现了可视化，这些都大大简化了人的控制，而且能够实现更为高精度的控制。

实时的控制分析

目前比较广泛运用的人工智能能实现对所有开关量、模拟量数据实时自动采集与处理，并能按照设计者预先设计好的要求进行定时批量的整理和存贮。还可以通过运用图像生成软件对于电气系y进行历史运转情况进行真实画面模拟显示。电流、电压、隔离开关、断路器等电机设备的运转状态的到直观形象的反应，一目了然。操作人员可以根据实际情况进行相关数据的分析及建立图表。进而实现对于整个电气系统运转情况进行实时的控制分析。

在电力系统自动化中应用

我国目前仍然有很多火力发电厂，通常来说都是由开关控制和顺序控制两个系统组成的工艺流程。传统的控制方法是利用继电控制器。而随着技术的发展，已经由很多大型的火力发电厂开始应用PLC控制系统，来对生产工艺进行控制，通过PLC控制系统可以实现某个工艺流程的只能化控制，也能够智能化的协调全厂的安全生产。

4 结语

综上可以看出，人工智能对于电气工程的发展有着举足轻重的作用。如何更好的将人工智能应用到电气工程中是我们都应当关注的问题。现阶段，虽然电气工程在电气设备设计、故障诊断、控制、控制分析和自动化等方面人工智能的应用都有了长足的发展，但应当看到还是存在着诸多的问题，如应用范围仍然不够广，应用的技术仍然较多的局限在模糊理论、神经网络、专家系统等。因此，在未来需要在电气工程的人工智能化方面开展更为广泛的研究，从而促进电气工程事业更好的发展。

参考文献

[1]赵鹏华，付国良.刍议人工智能在电气工程自动化中的应用[J].数字技术与应用，2016（08）：231.

[2]王海军.人工智能在电气工程自动化中的应用研究[J].电子测试，2016（06）：119+74.

[3]曹玉臣.人工智能在电气工程自动化中的应用[J].电子制作，2015（05）：86-87.

[4]刘波.人工智能在电气工程自动化控制技术中的应用[J].山东工业技术，2014（13）：158.

[5]牛美英，渠基磊，吴志鹏.人工智能在电气工程自动化中的应用[J].价值工程，2013（23）：27-28.

总结智能制造技术概论 第5篇

1电气工程自动化控制的应用现状

实现自动化生产，提高产品设备性能一直是我国电气工程自动化领域发展的趋势。在我国的电子工程自动化技术领域，经过几十年的发展，我国的电气工程自动化技术应用越来越得到普及，目前应用于电气自动化工程的主要有分布式控制系统DCS（）系统、WindowsNT和IE语言系统、集中控制下的自动控制系统以及信息集成化的电气自动化控制系统[2]。分布式控制系统DCS具有实时性和扩充性等优点，但采用的是传统的仪表，增加了后期维护和维修的困难；WindowsNT和IE语言系统使得电气工程设备可视化、集成化，容易操作，后期维修较为容易；集中控制下的自动控制系统，运行速度较为缓慢，大量监控设备的投入，减小了主机的空间，影响了自动控制系统的性能，所以说可靠性较低；息集成化的电气自动化控制系统，则是通过信息化的浏览器进行操作，便于及时了解第一时间的信息，进行整理和分析[3]。可以说，我国电气工程自动化控制市场，正在结合我国自身的实际情况，发挥优势，进行科学技术研发，促进电气工程自动化控制市场逐步地成熟。

2智能化技术及其在电气工程自动化控制中的应用优势

提高自动化控制性能，促进电气工程自动化统一智能化技术拥有计算机强大的编程，算法精确，设计优良，能够提高自动化控制性能，促进电气工程自动化统一[4]。在电气设备仪器的生产中，智能化技术能够根据设备的需要，设计出精准的算法，可以大大地提高设备自动化控制的效率和准确率，如此一来，则可以降低电气工程自动化中人力和物力的投入，有效降低成本。

简化电气工程自动化模型，操作简便在电气工程自动化控制环节中引进智能化技术能够有效避免因提前建立相应的控制模型，造成模型建立的参数出现差错的概率。可以说智能化技术应用到电气工程自动化控制，简化了电气工程自动化模型，防止了不可预见因素对电气工程自动化控制的影响，且操作简便，提高了设备自动化控制的效率和准确率[5]。

具有高精度高效化的特点，误差小智能化技术，如高速的CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统等应用到电气工程自动化控制环节，具有高精度高效化的特点，误差小的优点，大大提高了电气工程自动化控制系统的精度和效率，有利于提高电气产品的质量，减少了电气工程自动控制环节中的出错率[6]，从而促进电气行业的发展。

3智能化技术在电气工程自动化控制中的具体应用

智能化技术电气设备中的应用传统的电气自动化是需要对电气设备进行控制模型的设计，智能化电气控制器打破了传统的自动化控制。智能化技术具体应用到电气工程自动化控制中，能够根据自动化设备的要求，参照精确的算法，快速解决电气工程自动化的繁琐计算和模拟过程，大大提高了工作效率，缩短设计周期，而设计出来的电气设备产品，相比传统的电气设备产品，实用性和科学性均高。

智能化技术在电气控制中的应用智能化技术在电气工程自动化中的应用主要包括专家系统、神经网络控制、模糊控制三种方法。在进行智能操作的过程中，操作人员可以直接通过软件远程操控，精确调节设备使用中的各类参数，另外能够利用人工智能实现对电气设备的监控和保护，若电气设备负荷工作或停机，则可以发出保护性指令，防止电气设备损坏。另外，智能化技术能够对电力设备进行有效地监控和控制[7]，可以预先根据设备自动化的要求输入算法，对电气设备开关量、模拟量数据的采集和整理工作，在线分析数据，进行实时的信息检索和存储。

智能化技术在设备故障的诊断与修复中的应用传统的电气工程自动化控制系统，存在很多的缺点，造成电气工程自动化控制系统后期的故障诊断和修复较为困难。智能化技术在设备故障的诊断与修复的应用，主要体现在对电力系统中故障进行定位分析，提前准备预防措施，减小机器发生故障带来的损失，且相比常规的人为诊断，可以大大提高诊断的准确性和解决效率。电气工程自动化中的故障诊断部分主要利用人工智能中的模糊理论、人工神经网络和专家系统对电气工程设备，如变压器、发电机以及发动机等进行故障诊断。

4讨论与建议

总结智能制造技术概论 第6篇

【关键词】现代机械设计；计算机辅助设计；设计手段；发展趋势

1.现代机械设计优越性

机械设计是为实现某一使用功能，同时考虑其运动可能性、制造可能性、经济可能性，从而构思一种具有一定创新的机械产品的过程。传统的设计技术受低劣的设备条件和落后的技术方法所限，只能在保守的观念下，依据粗略的验算甚至估计，通过大量的简化和静止化假设完成机械工程设计，它必然使设计存在随意性，对个人的经验和习惯的依赖性极大，极难实现合理、准确和高效的设计。现代设计技术充分利用了当今迅速发展起来的计算机技术、计算技术、应用数学和力学、电子学、测试和分析技术，使设计技术有可能从经验的、静止的和随意性很大的传统设计变为基于计算数据、知识工程或专家系统的、动态的现代设计。这需要充分收集、分析和检索必要的信息、快速的数值运算和方案寻优，因而必然大规模地使用CAD技术和人工智能技术、数据库技术等。

现代设计虽然大体上继承了传统设计的原则和步骤、价值分析法则和指标、造型设计标准和观念、类比设计思想、组合/分解方法等但科技发展对设计技术的促进使之不可能一成不变地沿袭旧有模式，而是几乎在产品设计全周期的各阶段，都应引入现代科技成果和工具，使用各学科的新发现、新观念。在计算机技术、通讯技术、图形图象处理和传输技术基础上组建“计算机支持的协同工作”（CSCW，ComputerSupportingCooperationWorking）环境以综合集体的智慧；用系统工程的观点乃至大系统理论对问题进行分解简化或综合分析。而在随后的分析计算和优化设计阶段（或者总称详细设计阶段），应以弹性力学为基础，以有限元分析系统为工具进行机械结构的应力/应变分析和强度计算，以塑性力学、材料力学为基础，以有限元方法、计算机数字仿真和图形仿真技术为手段，进行针对材料屈曲和塑性破坏的极限设计；以振动理论、强化试验理论和安全寿命预测理论为基础，在计算机系统支持下完成针对疲劳损伤的疲劳设计。由此可见，现代设计技术的相关学科领域除上述传统设计过程中涉及的技术门类外，还融进了计算机仿真技术、随机振动与动态载荷分析、模块化设计、优化设计、计算机辅助设计、有限元分析、动态试验及其强化、计算机信息交换方法和标准等，其中，动态、优化和计算机化是其核心。

2.现代机械设计特点

现代设计技术具有以下特点：一是智能化。大型复杂机械的设计必须完成“分析—分解—综合”的过程。其中包含了大量创造性思维过程和智能活动。二是经济性，市场的竞争、用户的选择使对产品的经济性要求越来越高。三是并行性。必须超前考虑后续过程，实现DFM、DFA，以压缩废品、库存的消耗，确保上述经济性。四是集成化。即树立人—机一体化、机—电一体化、硬件—软件一体化观念，综合多方面测试分析数据指导、评价设计，融多种现代科技成果和技术，特别是CAD技术于机械产品之中。五是精确性。这是机械工程产品复杂度、综合性提高的必然结果，现代先进的计算技术、计算理论和计算分析工具的使用也使之得以迅速提高。六是动态性。不仅分析设计对象要从动态的观点出发，设计组织的合作协调也具有动态性，后者要求设计数据集成、设计系统无缝连接。

3.计算机辅助设计技术的发展趋势

从目前的情况来看，CAD技术主要应用于机械设计的以下诸方面：几何建模、工程分析（如结构分析中的应力/应变计算，动态特性、热传导特性分析等）、设计审查与评价（如公差分配审查、干涉检查、运动仿真等）、计算机辅助绘图、工程数据库的建立及其操作和工程设计信息的处理、检索和交换等。然而，机械设计是一种反复改进、分析评价的创造过程。这一过程具有以下特征：一是创造性，针对市场需求或用户需求构思出具有一定创意的产品模型；二是多解性，建模中材料、用户对象、设计标准、经济指标等的差异均可导致迥然不同的设计结果；三是近似性，不论计算手段多么先进、设计工具多么强有力，也必须进行必要的简化近似。这些特性在机械设计过程中非常突出，但又没有确定的数学模型，也难以得出明确的解答，现有CAD技术因此在其中尚无用武之地。由于具有上述特征的工作基本上集中在设计过程的早期，其中构思的优劣、设计目标选择的合理与否，对后续工作的影响不论在深度还是广度上都非常大。为了在机械工程设计的早期最大限度地将工程技术人员从繁琐无序的摸索尝试中解放出来，从而充分发挥人类卓越的创造力，同时综合运用人类多年积累的知识成果，发挥设计组织的集体智慧，必须将繁杂的数值计算、知识信息的传送处理和检索、简单而又众多的判断等工作尽可能地交给计算机完成。因此，CAD技术必须向智能化、信息集成化、信息交换接口标准化和CAD/CAM一体化方向发展。可以预见，随着近年来人工智能、知识库数据库技术、信息集成与交换技术的飞速发展和信息交换标准的拟定、发展与完善，CAD技术正在向智能化、信息集成化、信息交换接口标准化方向发展，它在机械设计过程中的应用也趋于向设计早期深入。

人工智能在CAD技术的智能化中起着突出的作用，人工智能与CAD技术相结合的一切研究，几乎都围绕着提高CAD系统的创造力而展开。基于范例推理的设计，基于约束满足的设计等方法的广泛应用，导致了智能CAD技术的产生和发展。其中具有一定智能的专家系统主要以两种形式存在，即用于方案综合和设计评价。近年来还出现了处理设计条件描述不充分问题的基于神经网络的设计方案推导系统，以及针对机械工程设计多解性的模糊设计、模糊评判方法。

随着工程设计项目规模和设计队伍的扩大，设计周期的缩短，以及DFM、DFA模式的引入，关于设计系统内部信息共享的要求日益迫切。信息集成包括MIS（管理信息系统）、DSS（决策支持系统）、CIMS（计算机集成制造系统）的数据共享及其完整性、安全性和一致性维护。然而，实现这一目标的困难在于：设计中大量存在非结构化、非定长的多媒体信息，如工程图样、产品样品图象、关于用户调查及产品评价的录音等，对他们的有效管理必须借助于多媒体数据库。虽然目前用于商业和教育的多媒体数据库系统已进入实用阶段，但支持工程设计的多媒体工程数据库（EDB）还有许多问题尚待研究。因此，为了减轻网络负载，必须解决Client/Server环境下智能化多库协同问题，多媒体信息传输、播放的同步问题等。CAD系统集成化的另一途径是信息交换接口的标准化。为此，已先后产生了IGES、PDES、STEP等信息交换标准，目前它们还在进一步发展完善中。

总结智能制造技术概论 第7篇

【关键词】电气自动化控制；人工智能技术；应用

电气自动化控制中应用人工智能技术，就可以对系统运行流程进行简单化处理，优化控制系统，同时，人工智能技术为电气自动化控制提供了技术和安全保障。电气自动化工作人员的工作也随之变得简单，在节省人力和物力的基础上提高了工作质量。目前，智能化技术在所有领域都有应用，推动了我国各行业整体向前发展。

1 人工智能技术

人工智能技术的阐述

人工智能技术就是计算技术对人脑进行模拟，同时发出类似人类的行为指令，最后解决传统的科技难题。人工智能技术不但涵盖了传统数学和计算机，还关系到了一些人文学科，例如：哲学和伦理学等，结合了自然和社会两门学科，有着较为广泛的影响内容。现在人们生活中已经离不开计算机技术，人工智能技术也逐渐发展起来，因此，计算机技术在处理问题时更类似于人脑，使工作效率提高，系统运作更加灵活和稳定，不断地增加了自动化程度。

人工智能技术在电气自动化应用中的功能

（1）采集和处理数据的功能

人功智能技术在电气自动化控制中的应用，就可以很好的采集电气设备中的模拟量和开关量，在一定情况下，还可以处理和存储一些数据。

（2）监视运行系统，并及时发出报警

人工智能技术的应用不但可以监视和模拟电气系统，还可以对设备开关量的情况进行智能监视，监视事件的状态变化，如果出现状况就会报警；对系统运行的实际情况进行记录以及对事故进行自动提示和处理；除此之外，还具备声光功能、图像功能、电话报警功能等。

（3）操作控制的功能

电气自动化控制中应用人工智能技术通过鼠标和键盘控制断路器和电动隔离开关，还可以调整励磁电流。电气自动化控制的工作人员可以根据顺控程序实现停机操作。同时，电气系统想要适应所有系统的值班要求，就会对操作人员的操作权限进行限制。

2 电气自动化控制中人工智能技术的应用

电气自动化中人工智能技术的应用分析

电气自动化设备在运行的过程会涉及到很多的学科，想要熟练的掌握其操作流程，就需要工作人员具备较为专业的知识积累和良好素质。所以，想要使电气自动化设备可以正常运行，必须应用人工智能化技术。人工智能化技术能够编写程序，之后由计算机技术负责操作，使电气设备实现自动化运行，取代了人脑劳动，使工作时间缩短，人力成本降低。

人工智能技术在电气控制中的应用

人工智能技术在电气自动化控制中的应用，主要就是控制神经网络、模糊控制、专家系统控制。笔者主要介绍了模糊控制，电气传动过程中应用模糊控制来实现直流电和交流电的传动，其直流传动有Sugeno与Mamdani两种传动，在运转的过程，Mamdani的作用就是控制调速，而Mamdani的另一种情况就是Sugeno；在交流电传动过程中，模糊控制就可以实现人工智能技术。

人工智能技术在平常操作中的应用

电气自动化有着较为繁琐的操作流程，并且对操作程序也有较严格的要求，如果有操作问题出现，就很可能会出现机器故障，因此就会造成较为严重的损失。而在电气设备运转的过程中应用人工智能技术进行操作，这样就简单化了控制流程，方便技术人员对其进行检查和维修，在节约时间的基础上又降低了成本。

人工智能技术在事故和故障诊断中的应用

专家系统由8大类型组成，具体如（表1），在电气事故和故障诊断中，诊断型专家系统较为重要，主要处理的故障为：发动机故障、发电机故障、变压器故障等。电气自动化控制过程中，会发生很多不同的故障。可传统的诊断方法非常复杂，准确率较低，而应用人工智能技术就可以根据专家的指导和平时收集的机器故障样本，进行问题分析，最后制定解决策略，这样分析将会更加准确，问题存在的时间也随之缩短，使处理问题的效率提高。

表1 专家系统类型表

3 人工智能系统的应用--简析恒压供水案例

恒压供水的概况

现在我国普遍使用的供水系统就是恒压供水，因为此系统有着不确定的负荷变化，所以传统的PID算法在压力控制方面不能达到理想效果。在具体的运行过程中，我们发现模糊控制的应用效果较好，在实施此方案中，应用AI-808控制器进行人工智能调节，并对FXINPLC控制逻辑加以结合，这样水厂的恒压供水就可以实现全自动化。

AI-808人工智能的工作原理

AI-808人工智能变频器、调节器、阀门等构成了此系统。主要由压力传感器检测水管压力，之后利用变压器将信息传送给AI-808仪表，将其与设定值做比较，进而得出压力误差，在AI-808所具有的模糊基础上结合PIC控制算法进行运算，将控制信号4～20mA传到变频器的控制端，之后对频率进行调节，使其达到水管所要求的指标。如果用户用水量增加，一台水泵变频到50赫兹后，还是达不到供水压的规定，PIC将对AI-808调节器中的压力信号进行检测，之后给出另一台水泵，再由它进行工频运行；如果用户供水量降低，PIC会接受AI-808调节器发出的水压高信号后，退出运行中的一台水泵。

上述叙述的案例只是电气自动化控制中小范围的应用人工智能化技术，同时也为电气设备的生产和供给过程中的一个方向，在电气自动化控制中应用人工智能化技术有着较为重要的意义，值得我们对其进行深入的研究。

4 结语

总而言之，人工智能化技术是现代科技发展过程的产物，这项技术一直向着成熟方向发展，随之走入到人们的日常生活中。智能化技术不但给人们带来了很多的便利，而且也是改变传统电气的机会，使电气自动化控制的工作效率得到提高，减少了在人力和物力上投入的成本。

参考文献：

[1]李悦.刍议PLC技术在化工装置电气自动化控制中的运用[J].中国化工贸易，2014（35）.