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【關鍵詞】先進制造技術；發展趨勢；關鍵技術
【中圖分類號】TH16 【文獻標識碼】A
【文章編號】1007―4309（2010）10―0086―2
先進制造技術AMT（Advanced Manufacturing Technology）是傳統制造技術在不斷吸收機械、材料、電子、信息、能源和現代化管理等領域的成果上產生的，它被綜合應用于產品的生產、設計、制造、檢測、管理和售后服務的全過程。它是由傳統的制造技術發展而來的，保留了過去制造技術中的有效要素，是制造技術與現代高新技術結合而產生的完整的技術群，先進制造技術的發展，大體經歷了四個階段：
第一階段（20世紀60―70年代）：柔性制造單元（CAD/CAM），它是以數控機床、加工中心和工業機器人為代表的。
第二階段（20世紀70―80年代）：柔性制造系統（FMS），它是以柔性制造單元加上自動或半自動物流輸送組合而成的，但特點仍然是分布式生產過程。
第三階段（20世紀80―90年代）：集成階段（CIMS），是以信息、工藝、物流、計算機集成控制為特點的。
第四階段（20世紀90年代至今）：智能集成制造系統階段，是以設計智能化、單元加工過程智能化和系統整體管理智能化為特征的。
一、先進制造技術的特點
目前，每一個國家都處于全球化市場中，先進制造技術的競爭是面向全球的。一個國家的先進制造技術對該國制造業在全球范圍市場的競爭力發揮著非常重要和不可替代的作用。先進制造技術的目標是要提高產品對動態多變的市場的適應能力以及競爭能力，同時實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產。它不局限于制造工藝，而是覆蓋了市場分析、產品設計、加工和裝配、銷售、維修、服務，以及回收再生的全過程，概括起來有以下特點：
（1）成形和加工技術日趨精密化。
（2）企業裝備將以制造工藝、設備和工廠的柔性與可重構性作為顯著特點。
（3）虛擬制造技術和網絡制造技術將被廣泛應用。
（4）機電產品和先進制造技術將把智能化、數字化作為發展方向。
（5）以提高對市場快速反應能力為目標的制造技術將超速發展。
（6）先進制造技術的發展越來越離不開信息技術，信息技術發揮著越來越重要的作用。
（7）21世紀的企業面臨著要在管理方面進行創新的新課題。
（8）現代設計技術將成為21世紀制造業的重要特征。（現代技術的內涵即為：綠色產品設計技術、優良性能設計基礎技術、競爭優勢創建技術、全壽命周期設計技術。）
二、當前先進制造技術的發展趨勢
市場需求的個性化與多樣化趨勢越來越明顯，精密化、綠色化、智能化、信息化、虛擬化將成為未來先進制造技術發展的總趨勢。其主要體現在以下幾個方面：
（一）信息化
近幾年，信息技術和制造技術的不斷融合，使得數字化成為制造業日益發展的趨勢。數字化制造技術具有較多的優點，如使市場多樣化和個性化的需求得到滿足；能夠對市場作出快速的響應，使生產成本得以降低；能夠提高產品精度和可靠性；等等。數字化產品既方便、直觀，又便于通過計算機控制產品，對信息進行處理和傳遞。隨著計算機技術的飛速發展，制造業應用系統越來越離不開Internet技術，Internet技術是實現各種制造系統自動化的基礎，是其重要的支撐平臺。基于Web技術的供應鏈管理系統、數據交換轉換系統等成為產品的主流。據專家預測，在未來生產中占主導地位的將是基于網絡制造的分布式網絡化生產系統。因此，先進制造技術將把以微電子技術、軟件技術為核心，以數字化、網絡化為特征的信息化制造技術作為重要的發展方向。
（二）智能化
智能化就是應用人工智能技術實現產品生命周期（包括產品設計、制造、發貨、支持等）各個環節的智能化，如生產設備的智能化，人與制造系統的融合及人在其中智能的充分發揮等。智能化能夠使制造系統的自動化和柔性化水平得到進一步的提高，使生產系統的適應與判斷能力更加完善。
（三）精密化
超高速切削、超精密加工技術以及發展新一代制造裝備成為了加工制造技術的發展方向。
1.超精密加工技術
目前已進入納米級加工時代，加工精度和表面粗糙度分別達到了0.025μm和0．0045μm。超精切削厚度由目前的紅外波段向可見光波段甚至更短波段近；超精加工機床向多功能模塊化方向發展；超精加工材料由金屬擴大到非金屬。
2.超高速切削
目前，鋁合金超高速切削的切削速度已超過1 600m/min，鑄鐵、超耐熱鎳合金、鈦合金的速度分別為1 500m/min、300m/min和200m/min。超高速切削的發展已轉移到一些難加工材料的切削加工上。
3.新一代制造裝備的發展
市場競爭和新的產品、技術和材料的發展對新型加工設備的研究與開發起著推動作用，如“并聯桁架式結構數控機床”的發展就是一個典型的例子。它采用六個軸長短的變化，以實現刀具相對于工件的加工位姿的變化，是對傳統機床結構方案的突破。
（四）綠色化
由于資源與環境的約束日益嚴格，21世紀的制造業要以綠色制造為重要特征。與此相適應的，綠色制造技術的發展也將是快速的。主要表現為：
1.綠色產品設計技術，既能夠保證產品在生命周期內環保和對人類健康無危害，又能保證低能耗和高資源利用率。
2.綠色制造技術，使整個制造的過程對環境所造成的不利影響最小，廢棄物和有害物質的排放量最少，資源利用效率最高。
3.產品的回收和循環再制造，它主要包括以設計產品和處理材料為主的生產系統工廠和以處理循環產品生命周期結束時的材料為主的恢復系統工廠。如汽車等產品的拆卸、回收技術和生態工廠的循環式制造技術。
（五）虛擬化
在制造業中，虛擬現實技術（Virtual Reality Technology）越來越被廣泛地應用，它主要包括兩部分，即虛擬企業和虛擬制造技術。虛擬制造技術是在產品真正制出之前，先在虛擬制造環境中生成軟產品原型進行試驗，并且預測和評價其性能和可制造性。
三、未來先進制造技術發展中的關鍵技術
（一）虛擬制造VM（virtual manufacturing）
VM技術的發展是以仿真技術和虛擬現實VR（virtual reality）技術為基礎的。VM技術是在虛擬條件下模擬產品的設計、制造、測試、營銷的全過程，并預測和評價有關技術數據和性能指標，從而使產品開發周期得以縮短，使制造過程得以優化。VM技術是工程設計的一次革命性的進步，它的應用范圍是非常廣泛的，如快速設計與快速原型、面向裝配或制造的設計、產品維護、產品設計進入市場的并行處理和人員培訓等領域。
（二）智能制造IM（intelligent manufacturing）
智能制造技術是一門綜合技術。之所以這么說，是因為它是通過自動化技術、制造技術、系統工程和人工智能等學科互相交織和滲透形成的一門技術。智能設計、智能裝配、智能加工、智能控制、智能工藝規劃、智能調度與管理、智能測量與診斷等都屬于智能制造技術的范疇。對于制造系統集成自動化和柔性自動化來說智能制造是其新發展，也是其重要組成部分，智能傳感與檢測是智能制造的重點。
（三）納米制造
20世紀出現了一種高新技術，即納米技術。它的加工精度或尺寸為0.1nm―100nm。而納米制造是納米技術與制造技術相融合而產生的，精密加工、超精加工、微細加工和超微細加工都屬于納米制造。常用的制造技術有聚焦離子束工藝等。
（四）綠色制造GM（green manufacturing）
綠色制造是一種現代制造模式，它綜合考慮資源消耗和環境影響，其目的是使產品在整個生命周期中（包括從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理）做到對資源利用率最高，對環境的不利影響最小，并優化協調企業經濟效益和社會效益。目前綠色制造受到了全球制造業的關注，因為未來制造業的可持續發展離不開綠色制造，綠色制造已成為先進制造技術的主要內容，也是各國支持和優先發展的研究項目。
四、結論
我國將先進制造技術列入“九五”科技規劃和15年科技發展規劃中。21世紀的今天，經濟全球化進程日益加快，隨之而來的日益加劇的制造業領域的競爭，實際上是以先進制造技術為競爭核心的。在這樣的大環境、大背景下，我國不僅要迎接挑戰，而且要抓住機遇，要不斷地對傳統產業進行改造，發展先進制造技術，要在技術、機制、管理以及人才等方面進行創新，只有這樣我國才能實現躋身世界制造強國的目標。
【參考文獻】
[1]王隆太等.先進制造技術[M]. 北京：機械工業出版社，2003.
[2]張平亮等.先進制造技術[M]. 北京：高等教育出版社，2009.
[3]馮.先進制造技術基礎[M]. 北京：北京大學出版社，2009.
【關鍵詞】機械制造；自動化；發展趨勢
近些年，機械自動化技術得到了快速發展，自動化技術被廣泛地應用在當代的機械制造行業，該技術涉及的范圍較大、綜合性強，是機械制造在激烈的市場競爭環境下提升自身競爭力的重要措施。我國高度重視機械制造業的自動化程度，并制定相關的措施拓展自動化技術的應用范圍。通過了解掌握新階段機械制造自動化的特征，能夠有效推進我國機械制造行業的自動化進程。
1 機械制造自動化的特征
自動化的提出最早提出是20世紀30年代，起初的意思是通過特殊的方式使機器部件的轉移無需人力搬運。目前，機械制造企業通過自動化技術，使生產對象能夠順利自動生產，促進生產過程的改善。現代機械制造技術主要有以下幾點特征。首先，機械制造自動化是基本特征是取代人力。生產活動通過自動化技術代替了繁瑣的體力勞動，運用科學的智能系統實現工作的自動化，依據不同的指令來完成簡易的操作。操作人員和機械以及自動化設備形成一個整體系統，此系統可以得到協調的運行和調控，并促進各環節之間工作的優化。其次，機械制造自動化不僅包含具體的加工制造，還對產品的生命周期造成影響。機械制造自動化技術圍繞著產品的整個生產環節，很大程度上有效降低了人力資源和物質資源的使用，促進機械制造企業生產效率的提高，為企業帶來了巨大的經濟利益。最后，機械制造自動化不但取代了工作人員的體力勞動和腦力勞動，還使整個生產過程安全系數提高。機械自動化產品自身存在保護系統，如果在運行過程中出現問題，能夠自行分析解決。這就提升了生產產品的安全性。
2 機械制造自動化的發展趨勢
隨著我國改革開放的不斷深入，制造業的自動化進程也在不斷推進。綜合以上對機械制造自動化特征的了解，我國機械制造自動化將會朝著更好的方向發展。
2.1 機械制造自動化技術的網絡化
在過去的很長一段時期內，全球范圍內的機械制造企業在產品的設計過程中，都是先利用圖紙構思，然后根據圖紙上的方案進行試驗性生產，用這樣的方式來完成產品的設計過程。這樣做的方法存在一定的不足。例如一定程度上浪費了人力、物力、時間和大量的資金。隨著科學技術的快速發展，電腦信息技術和軟件技術也日益進步，信息網絡對人們的生活方式產生了深遠的影響。通過計算機軟件，工作人員可以模擬在生產過程中的操作任務，憑借互聯網信息技術，可以在有效的時間內對信息資料采取及時的傳達，使遠隔千里的雙方可以進行有效的交流、協作，給機械制造企業的生產帶來了極大的便利。因此機械自動化技術的網絡化趨勢的是必然。
2.2 機械制造自動化技術的數字化
機械制造自動化技術的數字化是貫穿整個自動化過程中的關鍵部分。數字化主要表現在機械制造生產的過程中，各類信息包括圖像、文字、技術等都將通過數字的形式傳輸，利用廣大的網絡平臺，使企業內部的信息可以有效傳達。企業依據市場信息，采集相關的資料，利用網絡上的數據庫和多媒體等各種數字化技術，分析產品的基本信息，模擬產品的生產，完成對原型的制作，促使生產產品和消費市場能夠有效響應，以達到客戶的需求。世界各地的機械制造企業通過信息網絡，根據自身的需求，利用電子商務平臺，對信息采用有效的傳遞，為不同企業共同設計開發產品提供可能。因此機械制造信息技術的數字化也是勢在必行。
2.3 機械制造自動化技術的節能化
機械制造的自動化過程，一定程度上取代了人類的體力勞動和智力勞動，還有效地減少了不必要的物質資源，避免了資源的浪費，充分體現了機械制造的節能化。隨著世界范圍內的資源不斷縮減，世界各國都在號召節能、保護環境。人類社會的發展必然得與自然和諧相處，人類應該從各領域促進人和自然的和諧，制造技術的自動化也應做到這一點。制造業產品的設計、制造、銷售、應用都應考慮到節能問題。生產的產品從某種角度上來講，又是一件藝術品，當一種新的科學技術被運用時，應該考慮到它能否實現綠色節能，促進生產效率的提高的同時，有沒有造成資源的浪費，從而實現經濟的可持續發展。
2.4 機械制造自動化技術的智能化
隨著科學技術的進步，很多領域都實現了智能化。實現機械制造自動化技術的智能化會給機械制造企業帶來巨大的競爭優勢。機械制造過程中采用的大多是智能系統，該系統主要依靠智能設備和專業的操作人員共同完成，此系統能夠有效解決生產過程中產生的各種問題，具有自我調控能力。智能制造技術依靠人和設備的協調配合，拓展了操作人員在機械制造過程中的腦力活動，對整個制造過程進行優化處理，促進企業生產效率的提高和避免了不必要資源的浪費。隨著社會生產力的不斷提升，人類的思想將會往更深層次發展，智能化的技術是人類拓展思維的重要手段。機械制造自動化的智能化發展趨勢需要依靠人類在思想領域的不斷探究，進而促進智能化在機械制造行業的進一步發展。
3 結束語
綜上所述，機械制造自動化技術是機械生產過程中的重要技術手段，對機械制造行業的起著積極的作用，極大程度促進了機械制造的進步，提升了機械制造企業的生產效率。在以后的實踐過程中，企業應該加大對自動化技術的探索，順應機械制造自動化的發展趨勢，增加機械制造行業的技術含量，促使自動化在機械制造行業發揮更大的積極作用。
【參考文獻】
[1]葉德軍.淺析自動化技術在機械制造的發展趨勢[J].工業設計，2011（12）.
[2]任士一.淺談機械自動化技術及其在機械制造中的應用[J].機電信息，2012（04）.
關鍵詞： 計算機輔助工藝設計；單元；特征技術；三維
中圖分類號：TB4文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）07-0028-01
0引言
計算機輔助工藝過程設計（簡稱CAPP）是指借助于計算機軟硬件技術和支撐環境，利用計算機進行數值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程。當前科學技術飛速發展，產品更新換代頻繁，多品種、小批量的生產模式已占主導地位，傳統的工藝設計方法已不能適應造業的需要。基于三維模型的產品建模與分析技術越來越引起企業重視，針對系列產品或新產品的基于3D的參數化工藝設計模型，可以對零部件進行快速準確的工藝設計，如定位、裝夾規劃、工序圖生成、NC程序生成、工裝設計等，是柔性制造環境下CAPP的發展趨勢。
1技術現狀
在設計方法上，CAPP經歷了檢索式、派生式、創成式以及混合式系統，相比較而言，混合式CAPP系統較為實用。20世紀50年代人工智能AI的發展促進了智能式CAPP的發展。圍繞知識庫和推理機組織的專家系統是智能式CAPP的核心[1]。隨著先進制造技術的發展，人們對CAPP系統也有了新的認識，其發展呈現出集成化、系統化、智能化、標準化等特點。
2柔性參數化三維CAPP系統功能與建模
柔性制造模式下參數化三維CAPP所包括的四個功能：裝夾規劃；工序規劃；尺寸鏈計算和工藝模型評價[2]，與傳統CAPP相比柔性參數化三維CAPP在功能上具有以下特點：
2.1 工序規劃功能日益突出強大產品的拓撲結構確定后，改變幾何參數時，相對應的裝夾方案變化較小，而工序規劃中的內容則變化較大。工序規劃中的數控編程技術（刀具選擇、路徑規劃、切削參數的選取）成為主要工作內容，編程質量直接影響著制造周期和成本。
2.2 特征技術成為柔性制造模式下實現CAPP的重要途徑多品種小批量制造環境下，使得傳統CAPP技術難以實現快捷統一的裝夾規劃，而傳統的CAPP技術又著重于檢索和派生技術，內容集中在工序圖的生成，無法為企業提供實用的推理和決策功能，成為制造過程中的瓶頸。特征技術的出現為實現CAPP技術的柔性化提供可能，特征被分為總體特征、制造特征、主特征和載體特征，通過特征分類與設計特征自動識別技術，以及設計特征到工藝特征的映射技術[3]，實現基于特征的柔性CAPP技術。
3柔性參數化三維CAPP系統結構與特點
柔性制造模式下CAPP系統以商品化CAD/CAM環境為開發平臺，建立了集成的零件工藝信息模型和豐富的制造特征庫，綜合利用各種工藝設計方法。采用XML技術實現對制造資源、工藝數據和工藝知識的描述，并采用面向對象的思想設計數據庫以方便管理,完善地實現數據、知識的動態更新。
3.1 基于特征技術的信息集成在三維CAD平臺上提供三維標準件庫、設計特征庫，在產品的幾何層與零件層增加特征層，將幾何形狀特征和設計約束特征通過特征映射成工藝特征，基于特征加工知識進行輔助工藝決策，再經過基于特征的數控編程技術實現快速制造。同時建立三維的工藝裝備庫，并生成三維工序簡圖，不僅實現可視化裝夾規劃，而且實現自動化工序規劃。
3.2 基于知識描述的智能工藝設計在知識表達上可采用面向對象的方法，混合式知識表達模型，以及各種模糊知識的表示。在推理方面，人工智能中的神經網絡的發展對于知識自學習和聯想記憶有很大進展，不精確推理也有所應用。在系統結構方面，出現知識系統，分布式系統，多層次系統等。在決策方法上，基于Agent的智能決策技術，分級規劃的決策方法等，從強調工藝決策的自動化轉變到注重工藝基本數據結構及基本設計功能，開發重點從注重工藝過程的自動生成，轉向整個產品工藝設計的輔助工具。
3.3 工藝設計過程管理標準化每個制造企業的生產技術和產品類型是不同的，在應用CAPP的過程會產生各自特點的制造資源、流程控制、工藝數據和報表，但是其工藝設計過程則是相似的，可分為任務分配、工藝設計、工藝簽審和工藝歸檔四個階段[4]，用戶類型也可分為工藝設計員、工藝組長、譯審員、質保員、車間主任和系統管理員等，簽審路線也是明確的，便于在PDM中實施角色和流程的規范管理。
4總結
隨著國際市場的開放和一體化，先進制造模式是制造企業創造效益的新途徑，在多品種小批量的制造環境下，柔性參數化三維CAPP系統是適應產品多樣化的新技術途徑，有助于制造業發揮先進制造模式的技術優勢，也代表了CAPP系統發展的趨勢。
參考文獻：
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[2]章萬國，蔡力鋼.基于三維的定量化CAPP及其關鍵技術研究[J].中國機械工程，2003年22期：1926-1929.
關鍵詞：機械制造；工藝；發展現狀；發展趨勢
制造業體現的是一個國家的綜合實力，是一個國家的支柱產業。世界發生著巨大的變化，機械制造工藝對人們的生活和生產影響深遠。目前，我國的機械制造工藝處于發展階段，在機械制造過程中已經有些先進的工藝得到了推廣和應用。下面將對機械制造工藝的發展現狀以及發展趨勢進行詳細地闡述。
1、機械制造工藝的發展現狀
1.1 機械制造工藝中激光技術的應用
激光具備單色性較好、亮度高以及方向好等顯著特征，因此，激光在社會許多領域中得到了廣泛應用，激光技術是一項重要的技術，其在制造業領域的應用具體體現在以下兩個方面：一是快速切割成型。激光技術在制造工藝中的一個重要應用為快速切割，該技術主要是充分利用激光技術中的CAD模塊的準確定型以及快速切割，從而快速地完成對材料的切割成型。快速切割成型的對象主要包括復雜的零件以及零件的模型，由于快速切割成型具備獨特的優勢， 所以其在制造業中得到了廣泛的應用；二是激光熱處理技術。激光熱處理技術主要運用在零件加工過程中， 采用激光熱處理技術有助于減少零件的磨損，提高機器的使用性能，也有助于延長零件的使用壽命。一般在零件的表面涂抹耐磨材料能夠有效地提高零件的耐磨性能。零件在加工的過程中使用激光技術時，會產生大量的熱能，因此，采用激光技術能夠修復模具，提高零件的使用壽命。
1.2 在機械制造工藝中應用自動化控制技術
第一，自動化制造工廠。自動化制造工廠的技術含量較高，能夠實現從材料到產品的自動化完成，其屬于一種綜合性非常高的自動化技術。自動化制造工廠是由自動化制造系統構成的，在高自動化物料運輸系統與計算機控制系統結合的條件下， 由于自動化制造工廠具備生產成本較高、科技含量高等特征，因此自動化制造工廠還沒有在制造業中得到廣泛應用。第二，自動化制造生產線。自動化控制系統是指自動化加工流水線， 目前自動化控制技術在機械制造業中應用比較廣泛。這種自動化系統在較少的人工直接或者是間接的干預下，將原材料加工成零件或者是將零件組裝成產品，在產品加工的過程中實現了工藝過程或者是管理過程的自動化。計算機通常控制著多臺加工設備，這些加工設備就是自動化系統的重要組成部分。第三，自動化制造單元。自動化制造單元屬于一種小型的自動化控制系統，采用這種自動化系統能夠有效地提高生產效率，大大地降低了生產成本。自動化制造單元能夠獨立地完成各項任務，并且其體型較小，因此在機械制造業中得到了廣泛應用。自動化制造單元能夠是多臺設備或者是一臺設備，在組合加工設備時可以根據具體的加工產品來決定，比如，數控機床、物料輸送機等。
1.3 高精度技術在機械制造中的應用
精密加工是現代機械制造業的發展方向， 精密加工主要涉及到復合加工技術、研磨加工技術、超精密切削技術以及微型機械等方面。現階段，納米技術在納米材料以及納米電子等方面得到了推廣與應用，納米技術的發展直接推動著機械科學、光科學等先進技術的發展。因此，微型機械以及納米技術的發展一定會發展成為未來的關鍵技術，一些智能技術在機械制造工藝中也正朝著高精度、高速率的方向發展。
2、機械制造工藝的發展趨勢
2.1 集成化
集成化是微機設備升級的一個重要標志，也代表著現代微機技術的進步與發展，同時代表著計算機網絡系統的各種不同功能由以往的分割狀態逐漸向融合狀態轉變，集成化的工作原理是將各個獨立的部件與功能，經過一定的整個之后形成的整體性作業功效高于零散的、部分的作業功效的總和，這一特征也是促使集成化能夠徹底改善人們生活與生產的關鍵所在。由于新時代的信息交流與處理比較復雜，促使廣大人民群眾在對待計算機的功能時需要同時進行，這一因素是保證集成化存在和使用的關鍵。因此，在改革制造機械化運用時，需要充分地考慮該技術的獨特優勢。
2.2 智能化
目前，智能化技術已經滲透到社會各個行業、各個領域中，智能化技術的一個顯著特征是非簡單化機械的程序運行，智能化技術能夠較好地模擬人類大腦的一些思維方式與邏輯性運行方式。這種機械性技術的廣泛應用，給人工帶來了巨大的挑戰，同時這也是機械化今后需要努力的目標之一。在沒有運用智能化技術之前，在使用機械設備時，人們經常會抱怨機械設備的速度以及精度達不到預期的要求，并且對機械的邏輯性能力以及分析綜合性的能力沒有抱有任何的期望，產生這種現象的原因是人們清楚地認識到機械只是根據一個固定的程序發揮作用的，是無法與人們的操作產生任何的互動，機械所能做到的是被動地接受指令，但是智能化技術卻改變了這一現象，人們對智能化技術感到驚奇與欣喜。同時人們把智能化技術廣泛地應用在社會各個不同領域以及各個不同行業中去，用智能化技術替代一部分人工作用。目前，我國對智能化技術的運用已經進入了一個比較成熟、比較完善的階段，許多具備智能化人工效能的機械設備已經廣泛應用到各種不同行業以及各種不同領域中，并且正在慢慢地改變著廣大人民群眾的生活方式以及工作方式，促使人們逐漸體驗到了智能化機械技術運用的人性化，以及“以人為本”的設置理念。
3、小結
綜上所述，機械設備是人類生活與生產中的重要工具，其扮演著新時代工作中的重要身份，通過機械設備所生產出來的產品直接影響著人們生活和工作的各個方面，機械制造對人類的發展有著至關重要的作用，尤其是生產環節。因此，需要不斷創新機械制造的工藝技術，提高機械設備的質量與效率，促使機械能夠更好地為人類的經濟生活服務。
參考文獻：
[1] 高偉，殷國富，成爾京. 機械制造工藝序列中的知識發現方法研究[J].機械工程學報，2011.12（22）：110-111.
關鍵詞：智能設計技術；農業機械研發；應用探討
1智能設計技術概述
智能設計技術是近年來逐漸興起的技術類型，它在傳統研發設計的基礎上，融入了大數據、智能制造、虛擬現實、智能建模、知識工程等技術形態，并根據行業設計研發的需求，形成適配于行業產品研發生產的一種全新技術形態[1]。換句話說，智能設計技術雖然基于智能制造、大數據、虛擬現實等技術范疇，但在不同行業的應用中卻體現出了差異性。本文主要探討農業機械研發制造中智能設計技術的應用，結合農業機械研發制造行業的具體情況，重點探討了CAD智能建模技術、知識工程智能技術和虛擬現實智能驗證技術三種智能設計技術的應用。
2農業機械研發制造中智能設計技術的應用
2.1CAD智能建模技術及應用
傳統的CAD設計技術已被廣泛應用在農業機械制造領域，能夠輔助農機產品的設計、研發和三維仿真等設計工作，但在產品設計知識的高效利用領域體現了諸多問題，例如：傳統CAD技術能夠解決農業機械產品研發的結構性問題，但在建模設計知識與建模生成的融合上，存在靈活性、適應性和移植性不強的弊端。基于知識的CAD智能建模技術能夠較好地攻克這一難題，該技術以智能化設計為基礎，涵蓋CAD建模標準規范、材料特性、裝配語義、建模融合等新的技術形態，在農業機械研發制造中的應用體現出了新的價值。國內山東農業大學最新研發了一種基于CAD智能建模技術的農機產品制造模型特征提取方法，該方法將三維小波變換和CAD智能建模技術融合在一起，構建了農機產品設計ESB通用智能模型庫，技術人員在設計農業機械產品時，可以從智能模型庫中直接調取通用的設備模型，并運用三維小波變換進行智能分析，得到匹配性能最佳的產品模型，大大提升了大型復雜農業機械產品研發制造的效率和建模仿真的準確性[2]。
2.2知識工程智能技術及應用
知識工程智能技術源于專家系統的研究分支，貫穿于整個智能設計和制造領域，它以知識設計內容為基礎，通過科學的表示、獲取和推理過程，獲得制造產品的最佳研發方案。以知識推理智能技術為例，它根據待制造產品的設計需求，從已知的知識判斷得出新的設計思維方案，通過基于規則、實例和模型的推理過程，完成制造產品的智能設計過程。近年來，隨著現代農業機械產品功能和性能的多元化發展，設計一款農機產品所需的知識系統越來越復雜，傳統單一的設計推理模式難以滿足產品的設計和研發需求，采用集成的多推理知識工程智能技術能夠更好地解決現代農機產品研發面臨的這一問題。例如：中國農業大學研究了一種基于知識工程的快速設計推理方法，該方法以相似度匹配算法為核心，能夠對履帶式收獲機傳動系的機械構件進行快速推理，有效地縮短了產品設計周期，提升了產品的設計智能性[3]。
2.3虛擬現實智能驗證技術及應用
虛擬現實技術能夠對結構復雜且設計困難的大型農業機械產品研發起到很好的輔助作用，研發人員運用虛擬現實技術能夠實現對農機產品結構、外觀和進行的仿真建模，在虛擬現實系統中構建真實感很強的運作場景，完成對研發農機產品的仿真運行。近年來，在傳統虛擬現實技術的基礎上，一種新的虛擬現實智能驗證技術被逐漸應用在農業機械研發制造中，該技術不僅能夠實現傳統虛擬現實技術的所有功能，還能夠對仿真的效果進行智能驗證，驗證的效果與產品開發出的實際使用效果無限接近。例如：中國農業機械化科學研究院采用虛擬現實智能驗證技術，開發了基于視景仿真的聯合收獲機虛擬研發系統，該系統能夠在虛擬現實情境下建立聯合收獲機輪胎模型，并對聯合收獲機作業過程進行虛擬受力分析，進一步通過對收獲機運行時周邊環境如農田、樹木、草地等地表環境的虛擬建模和仿真，在VegaPrime中設計運動路徑，實現了聯合收獲機作業的3D視景仿真和作業效果測定，結果表明：虛擬環境下的仿真測定結果與后期開發的聯合收獲機運行效果誤差率小于1%[4]。
【關鍵詞】3C電裝 智能制造 現代CAPP系統
CAPP是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息（圖形）和工藝信息（材料、熱處理、批量等），由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內容等工藝文件的過程。CAPP的支撐技術是信息建模技術、工藝設計自動化和產品數據交換標準。隨著MID產品設計技術的發展及多品種小批量生產的要求，特別是CAD/CAM系統向集成化、智能化方向發展，傳統的工藝設計方法已遠遠不能滿足要求，基于于這種背景下，本文通過對現代CAPP技術體系的探討，構建智能工藝設計模型。
1 CAPP發展歷程
從20世紀80年代以來，國內外在CAPP技術的研究與系統的開發上已投入大量的資金與力量，在智能化決策及與其它應用系統的集成化方面提出了許多技術方案，并已開發出為數眾多的CAPP系統。當前CAPP發展和應用的主流是采用結構化數據，工藝管理易于實現，能夠保證產品工藝數據準確性、一致性和進行工藝信息集成，實現了工藝設計與工藝管理一體化、工藝信息的數字化和集成化，體現了企業信息化技術及現代先進制思想。
2 CAPP功能模塊
基于魍CAPP系統，本文定義工藝智能開發模型基本功能體系為：
（1）工藝智能設計與管理，基礎產品工藝數據管理及開發；
（2）工藝協同設計，實現基于知識的跨平臺的多工藝部門/人員的協同工藝設計；
（3）工藝智能管理功能，與企業信息化系統深度集成，對工藝過程各項數據進行針對性挖掘；
（4）工藝知識庫工程，建立工藝知識大數據庫，運用先進算法進行設計智能優化與調整；
（5）制造資源管理功能；
（6）智慧決策，提供可視化決策分析系統，便于管理層統部署協調；
（7）系統管理功能，基本權限分配。
3 系統技術路線
3.1 智能傳感技術
智能無線傳感網絡具有快速部署、自組織成網、較強的抗毀和協同工作能力等優點，能夠實時地感知和采集網絡監測區域內的環境或監測對象的相關信息，并對信息進行協作處理和網絡傳送。
3.2 云計算技術
由云端系統實現軟硬件資源和信息共享，利用互聯技術提升信息存儲、加工、共享和分配的效率。
3.3 大數據處理技術
基于智能傳感系統，將工廠所有生產數據，包括產品數據、生命價值數據、以及工藝數據進行結構化深度挖掘，以此指導智能生產經營活動。
3.4 物聯網技術
是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。通過物聯網技術的應用，智能制造系統的設計可以更加開放地考慮智能制造系統內部之間及其與外部環境的溝通和協作。
4 工藝編碼信息系統
編碼信息系統作為智能工藝設計模型一個非常重要的環節，為工藝人員提供交互式的特征庫，基本設計原理是通過建立“工藝模型”，快速實現工藝產品的幾何設計制圖。“工藝模型”具備三層架構分別是：
（1）加工面特征庫，定義加工面的基本特征信息；
（2）非加工面特征庫，定義非加工面的輪廓信息；
（3）零件總體特征庫，涵蓋了知識庫累積的共性基本特性。
本模型采用了多個子模型相互引用的方式，將零件的形狀信息和加工要求信息完整而有機地結合起來。形成零件編碼系統的基礎。
5 智能工藝設計模型系統分析
5.1 工具化和工程化
智能工藝設計系統強調工具化和工程化，以此提高企業的通用性。將整體系統分解為多個相對獨立的工具進行開發，面向制造和管理環境做系統二次開發，并將各專項子系統集成在一個統一平臺上。
5.2 集成化和網絡化
智能工藝設計系統實現CAD/CAPP/CAM的全面集成，設計數據雙向信息交換與傳送；實現與生產計劃、調度系統的有效集成；建立與質量控制系統的內在聯系。
5.3 知識化和智能化
基于復合智能系統、專家系統、人工神經網絡技術和模糊推理技術的發展和應用，智能設計系統可以進行各種層次的自學習和自適應，具有一定的智能性。
5.4 柔性化和規范化
現代CAPP系統以交互式設計為基礎，體現柔性設計；以工藝知識庫為核心，向產品實現工藝設計與管理的柔性化。
5.5 交互式和漸進式
現代CAPP智能工藝設計面向工藝設計人員提供基于工藝知識和判斷的交互式輸入輸出界面，同時為企業管理層提供可視化管理平臺，本系統是漸進式地推進智能制造的發展進程。
6 結束語
本文回顧CAPP的發展歷程，提出基于傳統系統的7大功能模塊體系。分析了編碼信息系統的重要作用，同時指出現代CAPP智能工藝設計系統應朝工具化、工程化、集成化、網絡化、知識化、智能化、柔性化、規范化、交互式和漸進式等方面進一步發展，以使企業信息化建設的基礎打得更堅實、更牢靠。
參考文獻
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摘 要：隨著科學技術日益走向整體化、交叉化和數字化以及微電子技術信息技術的迅速發展，機電一體化技術的應用也越來越廣泛。本文對機電一體化技術的應用進行闡述，并對其發展進行探究。
關鍵詞：機電一體化應用發展
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著相關技術的不斷發展，其內容將不斷更新。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、光學技術、電力電子技術、接口技術等群體技術，合理配置各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術，它使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
1機電一體化技術的應用
1.1 在現代機械制造業中的應用 傳統機械制造業是建立在規模經濟的基礎上，靠企業規模、生產批量、產品結構和重復性來獲得競爭優勢的，它強調資源的有效利用，以低成本獲得高質量和高效率，其生產盈利是靠機器取代人力，靠復雜的專業加工取代人的技能來獲取的。先進的機械制造業是以信息為主導，采用先進生產模式、先進制造系統、先進制造技術和先進組織管理形式的全新的機械制造業，其特征是全球化、網絡化、虛擬化、智能化以及環保協調的綠色制造。現代制造業集成了現代科學技術的發展，充分利用電子計算機技術，使制造技術提高到新的高度。近年來，制造工程領域的新技術相繼誕生，如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。
1.2 在飲料行業中的應用 機電一體化技術是當今發展最快、應用前景最為廣泛的技術之一。機電一體化技術在食品、飲料包裝機械的開發、設計和制造過程中的應用。不僅使單機的自動化程度大大提高，而且使整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能力得到很大提高，使其競爭能力遠遠超過傳統的機械控制的同類設備。可以大大改善食品飲料包裝生產設備產品的質量，提高其國內、國際競爭能力。
1.3 在鋼鐵企業中的應用
1.3.1 計算機集成制造系統(CIMS) 鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。
1.3.2 現場總線技術(FBT) 現場總線技術是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。
1.3.3 交流傳動技術 隨著電力電子技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。
1.3.4 開放式控制系統 “開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。
1.3.5 分布式控制系統(DCS) 分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。
2機電一體化技術的發展趨勢
2.1 智能化 智能化即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊數學、神經網絡、灰色理論、心理學、生理學和混沌動力學等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
2.2 數字化 微控制器和接口技術的發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、通用性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程控制操作、診斷和修復。
2.3 自源化 自源化是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。
2.4 人性化 人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說更自然，更接近生活習慣。
2.5 微型化 微型化是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微機電系統是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件和系統。微機電系統產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、信息等方面具有不可比擬的優勢。
2.6 綠色化 工業發達給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態環境惡化的后果，所以綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
3結束語
隨著機電一體化技術的發展，各種產品與裝置實現了機電一體化，有利實現整體優化，提高產品質量和生產效率，縮短開發新產品的生產準備周期，加速科技成果向商品轉化，有利推動傳統產業發生深刻變革，同時，隨著新產品的研發及高精密等設備的發展，要求新一代機電一體化技術、產品及系統朝著高性能、智能化、系統化以及輕量化、微型化方向發展，從而為國家帶來更大的經濟效益與社會效益。
參考文獻：
[1]袁中凡.機電一體化技術[M].北京:電子工業出版社.2006.
關鍵詞：智能制造技術；智能制造系統；機電一體化技術
1概述
改革開發以來，我國的各項事業也都得到了快速發展，工業生產水平尤其是機械制造水平更是進步顯著，正逐漸呈現出從制造自動化向著制造智能化的方向邁進的趨勢。與傳統制造模式不同，智能制造模式中融入了電子、計算機信息等先進科技，是一種具有自適應加工和綜合自動化控制等特征的先進生產方式，它的一個顯著特點就是將機械技術和信息電子技術進行了結合使用，從而構建出了能夠大幅度提升生產能力和效率的先進制造系統，而這就說明了智能制造的實現過程中就必然離不開機電一體化技術。筆者結合自己的工作實踐經驗，就機電一體化技術在智能制造中的應用進行了一些有意義的探討，希望對相關工作能夠有所借鑒。
2智能制造的概念及其發展
在當前市場競爭日趨激烈的形勢下，機械制造企業都在努力革新自己的生產技術和設備，探尋新的生產方式，而智能制造作為一種更加先進的生產方式，自然就引起了越來越多人的重視。現實中，智能制造一般包含兩層含義，一層是實現智能制造過程中所需要用到的各種先進技術，另一層就是指代智能制造系統（如圖1所示）。智能制造技術的提出和應用目的就是為了實現智能生產方式，構建智能化的制造系統。可以這么說，在機械制造領域實現智能化制造也是機械制造發展的必然趨勢，對提高生產管理能力、生產效率以及企業效益等均具有極其重要的現實意義。與傳統的制造技術不同，智能制造技術融合電子、機械以及計算機信息等技術，即智能制造的實現高度依賴于機電一體化技術。智能制造技術的一個最顯著的特點就是可以對制造狀態實現智能感知，并對感知到的信息進行自動分析和處理，最后還可以生成決策指令來對整個制造加工和管理環節進行自動控制。顯而易見，智能制造技術的功能就是對機械產品的加工制造環節進行自動控制，通過對人工決策過程加以模仿來自動生產控制指令。這樣做的一個顯著好處就是降低了人為因素可能造成的干擾。如采用智能制造技術來生產機械零件產品就消除了因人工操作失誤而造成的廢品損失，在解放了大量生產勞動力的同時，也極大幅度地提升了生產效率和產品質量。此外，對于一些勞動強度特別大或者生產過程存在潛在安全隱患的領域，采用智能制造技術來替代人工生產也是實現安全和高效生產的一種最佳選擇。總之，智能制造技術不僅可以大幅度提升生產效率，而且可以在很大程度上杜絕人為失誤的影響，是當前機械制造技術發展的一種主流趨勢。智能制造系統就是通過運用智能制造技術來構建的一種先進生產系統。與傳統生產方式不同，智能制造系統中融入了大量的制造加工狀態信息，并通過對這些信息進行智能處理來及時發現當前制造環節中可能存在的問題，這就為生產加工過程的自動化調節和控制提供了依據。此外，智能制造系統還擁有組織、學習以及優化等眾多功能，如可以對生產加工過程中用到的各類資源進行靈活配置，對加工制造過程進行合理優化，對加工過程進行模擬仿真以及可視化展示等，而這些也都迎合了制造業的發展潮流。
3機電一體化技術在智能制造中的應用
當前，機電一體化技術正在逐漸和智能制造技術進行融合，同時兩種技術的有機結合也為兩者的發展提供了更為廣闊的空間。可以這樣說，機電一體化技術已經逐漸成為了實現智能制造過程時的一種不可或缺的核心技術。例如當前智能制造系統中所廣泛采用的傳感器技術就是二者結合使用的典范。在智能制造系統中，需要加裝多種型號的智能傳感器來對加工制造狀態信息進行監測和收集，而這就需要用到機電一體化技術來對信號進行采集。此外，傳感器監測到的信息還需要通過信息網絡傳輸給控制系統進行分析，而這也需要用到電子信息技術來構建信息傳輸網絡。總之，在構建智能制造系統的過程中，必不可少地就需要用到機電一體化技術來達到各種信號檢測和傳輸的目的。事實上，智能制造是在制造自動化高度發展的基礎上所誕生的一種新型制造理論，而數控技術就是實現制造自動化的一種關鍵技術。眾所周知，數控技術的實現就離不開機電一體化技術，它對數控系統的要求非常高，不僅涉及到模擬、信息處理等多種技術，還包括對所有數字加工環節的自動優化和管理。目前絕大多數制造企業都應用了數控機床，其數控系統主要采用的是“CPU+總主線”的結構形式，通過在線診斷和模糊智能控制的方式來對整個生產過程進行多通道的管控。除此之外，一些國內外先進企業構建的無人化生產線和無人工廠也是機電一體化技術和智能制造技術結合應用的典范。在這些生產制造系統中，工業機器人被大量使用，它們和數控機床之間可以通過物聯網來實現互連互通，并通過構建基于人工智能的智能控制系統來對所有制造過程進行控制。
4結束語
總而言之，機電一體化技術作為實現智能制造方式所不可獲取的一種關鍵技術，將其與智能制造技術進行結合應用具有重要意義，必須引起我們高度的重視。此外，智能制造技術和機電一體化技術的結合還會推動二者各自擁有各大的發展空間，這對機械行業的未來發展也將產生巨大的積極作用。
參考文獻
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