時間：2023-06-04 10:46:07
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能制造研究分析，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973(2011)002-095-01
1 引言
“科技就是力量”，機械制造智能化直接影響著我國機械制造業的發展水平，先進的機械制造技術促進我國機械制造業的發展，落后的機械制造技術則影響我國機械制造也的發展水平。在“十二五”的背景下，對機械制造業新的設計、工藝、功能上的發展固不可少，不過，對機械制造智能化也應該關注。了解世界機械行業發展的現狀，對改善我國機械制造水平的不足，以及幫助發展機械制造智能化都有重要的意義。
2 機械制造智能化發展的現狀
智能制造是從80年代末發展起來的，最早的幾本有關智能制造及系統方面的專著是在1988年由Wright MilaciC等人編寫的，隨后、Kusiak和Pain也相繼出版了這方面的研究著作。
國際方面：國際智能化制造業采用或準備采用的先進制造技術主要體現在：(1)新型(非常規)加工方法的發展，包括激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術及兩種以上加工方法復合應用等；(2)專業、科學間交叉融合，冷熱加工、加工過程、檢測過程、物流過程、設計、材料應用、制造等方面，界限逐漸淡化；(3)工藝研究由“經驗”走向“定量分析”；(4)高新技術與傳統工藝緊密結合，使傳統工藝產生顯著的、本質的變化，極大地提高生產效率和產品質量；(5)常規制造工藝的優化，以形成優質高效、低耗、少污染的制造技術為主要目標；(6)以計算機與網絡技術為核心。
國內方面：我國也在這方面也有所作為。當前，國民經濟各部門中智能化已露端倪。機械企業當務之急是進行產品結構調整。在面向市場，特別是面向全球化經濟的形勢下，我國機械工業各企業在選擇產品時都要首先選擇帶有智能信息技術的機電一體化產品。
3 機械制造智能化發展的必然性分析
智能制造技術(Intelligent Manufacturing Technology，IMT)是指利用計算機模擬制造專家的分析、判斷、推理、構思和決策等職能活動，并將這些職能活動與智能機器有機的融合起來，將其貫穿應用于整個制造業企業的各種子系統(如經營決策、采購、產品設計、生產計劃、制造、裝配、質量保證和市場銷售等)，以實現整個制造企業經營運作的高度柔性化和集成化，從而取代或延伸制造環境中專家的部分腦力勞動，并對制造業專家的智能信息進行收集、儲存、完善、共享、繼承和發展的一種極大地提高生產效率的先進制造技術。
智能制造系統(IntellientManufactingS,IMS)是指基于智能制造技術，利用計算機綜合應用人工智能技術(如人工神經網絡、遺傳算法等)、智能制造機器、技術、材料技術、現代管理技術和系統工程理論和方法，在國際標準化和互換性的基礎上，使整個企業制造系統中的各個子系統分別智能化，并使制造系統形成又網絡集成的、高度自動化的一種制造系統。
4 機械制造智能化發展的趨勢
未來必然是以高度的集成化、柔性化和自動化為特征的智能化制造系統，并以部分取代制造中人的腦力勞動為研究目標，也是當代傳統制造技術、新興計算機技術、人工智能技術等發展的必然結果，亦即在整個制造過程中通過計算機將人的智能活動與智能機器有機融合，以便有效地推廣專家的經驗知識，從而實現制造過程的最優化、智能化和自動化。對于它的研究不僅是為了提高產品質量和生產效率及降低成本，而且也是為了提高國家制造業響應市場變化的能力和速度，以及在未來競爭中求得生存和發展。它的研究成果，將不只是對制造業有促進作用，還對工業過程自動化或精密生產環境等有應用價值。它的出現將使人們從一個完全嶄新的角度去從事科學技術和制造領域的研究。所以，機械制造智能化無疑是本世紀制造技術的最優選擇。國際上對其研究的興起也決非偶然，試想，發達國家一旦擁有這項技術，而我們又在這方面與之相差甚遠的話，我們將面臨失去更多與之競爭機會的危險。因為一方面它是本世紀的最先進的制造技術，發達國家將不再“依賴”發展中國家的“廉價”勞動力；另一方面專業技術人員和熟練技術工人缺乏問題在我國尤其嚴重，企業生產中的各個環節相脫節的現象也十分突出。再者，重復投資增大，企業生產的不規范化及自動化程度低下等也是大問題。目前發達國家正在積極起動這一高新技術，并投巨資、集中大批優秀人才進行跨國際合作研究與開發，我國也應當適度開展跟蹤研究。因此，基于國外發達國家積極搶占這一國際制造業制高點的嚴峻形勢，參照我國實情，我認為，當前應該系統深入地開展基礎理論研究和現有加工單元技術與機器設備的智能自動化研究。特別是開發出具有自身特色的，即能實現高精度、易操作和無人管理的智能制造系統，以滿足我國制造業日益發展的需要。如果條件許可。還可試點進行研究領域中的下一代設計過程、工廠、自主功能模塊和虛擬制造系統等方面的前期實驗研究工作。
另外，智能制造系統最終要從以人為主要決策核心的人機和諧系統向以機器為主體的自主運行轉變，這就要求智能系統最終必須能夠像人一樣具備做出符合人文倫理和生態環境倫理的行為。因此，當前，在我國智能化發展初期就應當明確智理化(既智能又符合倫理標準)發展的大方向。
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：制造系統；智能主體；數據采集
隨著社會經濟的高速發展，先進制造技術已經成為全球經濟競爭的主戰場。數據采集技術是在不同學科之間交叉滲透的基礎上出現的，對于制造企業而言，傳統的信息采集方式已經難以滿足制造業信息化的實時需求，所以迅速及時地將相關學科領域的最新研究成果應用到數據采集技術中，研究新型的數據采集技術方法，方便企業及時引進生產技術實現制造自動化，對產品質量的提高以及企業的競爭力增強是不可或缺的。
1制造系統數據采集方式
制造企業外部環境與自身環境復雜多變，要實現生產制造的安全高效，在注重環保效益的前提下生產出高品質的產品，需要制造系統安置大量的傳感器與數據采集系統。對生產中設備運行狀況、工藝水平、產品品質以及內外部環境變化數據實時監控反饋，為生產提供技術保障。制造系統數據采集技術主要有以下三種：
1.1集中式采集方式
集中式采集方式適用于小規模與相對簡單的系統，這種方式系統全部傳感器與數據采集系統直接相連，用一臺工控機可以實現所有的數據采集與處理，具有結構簡單、易于操作、維護方便、價格低廉的特點。
1.2分布式采集集中控制方式
這一方式適合規模適中且生產線較為簡單的系統，可以實現生產線上分散的單體設備集中管理，被各大中型制造系統廣泛采用。該方式將系統需要采集的數據依據一定的條件進行分組，由各組獨立采集所轄區域的數據信息，各組協同完成整個生產過程的數據采集任務。通過各數據采集點設有獨立的數據采集服務器，對站點進行維護管理，形成相對獨立的局域網絡。具有結構復雜、成本相對較高、使用維護簡單以及具備網絡功能的特點。
1.3集中式與分布式相結合方式
這種數據采集方式是前兩種方式的高效組合，適用于大規模且承擔復雜制造的系統，兼具前兩種采集方式的優勢。
2基于智能主體的制造系統數據采集技術
2.1智能主體與分布式人工智能
智能主體（Agent）涉及人工智能(Artificial Intelligent)技術的深層次問題，為人工智能技術以及計算機科學發展提供了新的計算求解范例和方法，也為CIMS（Computer Integrated Manu-facturing Systems，計算機集成制造系統）提供了更加高效便利的解決方案。應用智能主體思想與方法構建基于智能主體的數據采集系統，進一步推進數據采集智能化發展。智能主體屬于分布式人工智能（DAI， Dis-tributed Artificial Intelligent）研究范圍。分布式人工智能是相對于集中控制技術而言的，分布式問題求解的思想在工程領域應用始于分布式控制系統的研究。控制系統規模的擴大以及結構復雜化、功能增多等一系列影響系統性能的因素增加，需求一種基于整體優化的控制策略，亦即整體的總目標函數最優化控制方式。該函數包括質量產量技術指標，以及能源、成本與環保等經濟社會指標，實現綜合自動化生產。將大系統分解為若干相關小系統，控制小系統的目標對象，同時要考慮小系統之間的相互影響與作用，以小系統的最優化促進大系統的最優。
2.2基于智能主體的數據采集技術
該智能主體技術以主體感知外部環境信息以及對信息分析、推理、評估，為下一步采取應對措施為基本思想。制造系統之所以要設置數據采集系統，是為了通過傳感器監控制造過程中的各種信息，并對其處理、分析，對系統的運行狀況以及運行趨勢做出判斷預測，對故障指出處理措施。基于這一思想，構造依托于多智能體的數據采集系統可以對當下的數據采集方法給予加強改進，一種適用于先進制造系統的數據采集系統模式應運而生。該模式由若干傳感器與一個數據采集平臺組成，數據采集平臺由一個數據采集服務器與多個數據采集點組成。傳感器用以監控生產過程中的各種內部外部信息，數據采集平臺負責數據的采集、處理、存儲與輸出，在形式上依然是分布式與集中式采集集中管理模式。
3結語
計算機技術與信息技術的飛速發展為制造系統數據采集技術提供了更多的可能性，基于智能主體的制造系統數據采集技術，對于制造企業運用現代化的制造技術，在制造自動化、提高生產力與生產制造高品質的產品、增強企業的綜合競爭能力，實現經濟效益與社會效益有重要意義。
參考文獻:
[1]王聰，紀志成.基于智慧車間的生產執行系統的研究及應用[J].計算機時代，2012(08)
以“邁向大智能時代”為主題，堅持“高起點、入主流、國際化、有特色”的總體定位，由天津市人民政府、國家發展和改革委員會、科學技術部、工業和信息化部、國家互聯網信息辦公室、中國科學院、中國工程院共同主辦的首屆世界智能大會將于6月27―30日在天津梅江會展中心舉行。大會期間將舉辦“一會一展一賽” 即世界智能大會、世界智能科技展、世界智能駕駛挑戰賽等系列活動。
世界智能大會期間，為更進一步推進我國制造業轉型升級，推動京津冀協同發展，由天津市工業和信息化委員會、天津經濟技術開發區管理委員會、天津濱海高新技術產業開發區管理委員會、中國電子信息產業發展研究院承辦的京津冀論壇?智能制造論壇將于29日下午隆重舉辦。
京津冀論壇?智能制造論壇亮點突出：（1）求真務實，首次直指制造業轉型痛點，提供智能制造全球趨勢解讀、理論分析及中國企業轉型路徑指導；經驗傳承，首次以智能制造時代的中國視角出發，深入探討中國制造企業轉型之機與實踐之路；能力評估，首發企業智能制造核心能力評價服務體系。（2）為深入貫徹落實京津冀協同發展重大國家戰略，京津冀產業協同發展中心在論壇上揭牌；為進一步落實天津市第十一次黨代會精神，濱海新區泰達智能產業區信息并揭牌。
京津冀論壇? 智能制造論壇現場邀請到中國工程院院士吳澄、美國工業互聯網聯盟（IIC）聯合架構主席林詩萬、德國工程院院士Jivka Ovtcharova、日本工業價值鏈促進會IVI 理事長西岡靖之等國際知名專家親臨，為參會者帶來精彩報告和觀點。此外，GE、SAP、三一集團等國內外制造企業精英將現場對話，觀點交鋒、思S碰撞，為業界帶來一場才智交融的思想盛宴。
同時，為推動世界智能領域的科技交流與合作，服務經濟社會發展，大會同期，6月27日、6月28日還將召開由天津市工業和信息化委員會、天津市濱海新區人民政府、中國電子信息產業發展研究院承辦的中國瑞士企業合作圓桌交流會、中德智能制造合作示范企業現場會。中國?瑞士企業合作圓桌交流會搭建起兩國企業創新合作的交流平臺，瑞士創新企業代表屆時將組團出席會議，全面呈現瑞士創新能力，與中方企業深入磋商交流；中德智能制造合作示范企業現場會將走近天津智能制造合作示范項目方――天津中德應用技術大學，通過現場參觀、經驗分享，有力推動中德兩國在智能制造人才培養等領域的務實合作。（霍娜）
1數控智能在機械制造中的具體應用
參考相關資料對基于數控智能的機械制造予以詳細分析，確定其具體表現在機械設計、機械制造、機械電子及機械系統故障診斷這4方面。1.1機械設計。相對來說，機械設計是一項復雜的、繁瑣的、難度大的工作，要想達到設計目標，在具體進行機械設計的過程中需要設計人員對機械的一個模型進行綜合與分析，包括大量高精確度的計算、分析、繪圖等，最終獲得完整的機械圖。但是，通過對以往機械設計工作落實情況的分析，確定實際機械設計之中設計人員難以有效利用精確數值計算的方法來構建關于機械的數據模型，更不能利用CAD制圖技術做到這一點。而數控智能有效應用于機械設計之中，能夠充分發揮其高精確度、高效率、柔性自動化等特點，有效地處理機械相關數值數據及非數值數據，如數值數據與實際操作經驗相集成，構建立體化的機械模型，進而優化設計機械，達到設計目標[2]。1.2機械制造。機械生產制造中，首先要確定機械生產計劃，而對于機械生產計劃的制定是從多種因素組合中選出最能滿足所有約束條件的最佳方案。而通過對以往機械制造情況的分析，確定因為沒有立體化的機械模型來呈現機械制造方案，致使機械制造中難以注意到某些細節，制造的機械存在一些缺陷或不足。而將數控智能有效地應用于機械制造之中，一方面能夠數字化的制造裝備，促使機械制造自動化、數字化水平得以提高；另一方面形成柔性制造單元、數字化車間及數字化工廠，如此能夠提高機械制造的柔性自動化和智能化水平，使機械制造高質高效地完成，如圖1所示。圖1智能化的機械制造1.3機械電子。機械電子系統具有結構比較簡單、元件和運動部件減少，性能高等特點，這使其應用越來越廣泛。而在科學技術蓬勃發展的影響下，機械電子系統不斷地優化與創新，使其內部結構越來越復雜，已經不能有效地應用數學解析法來優化機械電子系統內部結構了。盡管數字解析方法具有嚴密性、精確性高等特點，但其也只能處理比較簡單的機械電子系統，而不能給出復雜的機械電子系統的數學解析式，優化系統內部結構[3]。針對此種情況，可以將數控智能有效地應用于機械制造之中，以知識信息為基礎來對機械電子系統的結構予以推理和計算，進而優化機械電子系統結構，提高系統的有效性。1.4機械系統故障診斷。機械系統故障診斷，則是根據機械電子系統表現出的不正常的現象，按照一定的法則，推測出問題產生的原因，進而找到設備故障的所在位置。基于以往機械系統故障診斷實際情況，并且參考相關資料，確定機械系統故障診斷主要包括3個方面，即故障監測、故障分析及處理決策。要想使機械系統故障診斷能夠充分發揮作用，需要配備經驗豐富、專業知識扎實的維護保修人員，如此才能針對機械系統故障現象來推出故障原因，否則面對這一比較復雜的故障推理過程很容易出現差錯或考慮不周，進而無法準確診斷故障問題。而將數控智能有效的應用于機械系統故障診斷之中，則可以將人工智能等方法應用到機械系統故障問題中，通過智能化的機械系統故障診斷，可以在短時間內找到故障原因，并且提出故障問題處理方案[4]。所以，將數控智能有效地應用于機械系統故障診斷中是非常必要的，能夠提高機械系統故障診斷水平。
2機械制造中數控智能的應用方法
基于以上內容的分析，確定機械制造中數控智能的有效應用具有較高的現實意義，利于提高機械制造水平，促進機械制造領域更好更快地發展。當前，在此之前需要掌握機械制造中數控智能的應用方法。2.1專家系統。由知識庫、綜合數據庫、推理機、用戶接口及系統輸出5個部分組成的專家系統屬于計算機的一種智能程序。科學合理地應用專家系統，可以綜合運用知識庫和數據庫中的知識與數據，合理的推理和分析，從而解決只有專家才能解決的比較復雜的問題。2.2人工神經網絡。人工神經網絡是指智能控制系統模擬生物的激勵系統，將一系列輸入通過神經網絡產生輸出。這里所說的輸出與輸入都是標準化的量，并且輸出是輸入的非線性函數，在改變神經元權重的情況下，輸出值將會發生改變[5]。2.3模糊集理論。模糊集理論是指將經典的集合理論模糊化，并引入語言變量和近似推理的模糊邏輯，這使得此理論可以被看作一種具有完整的推理體系的智能技術，包含模糊知識庫、模糊推理機及人機界面等幾部分，能夠對問題的相關信息予以收集并且進行一定程度的模糊化處理，從而簡化問題，進而有效解決問題。
3數控智能在機械制造系統中的發展趨勢
基于以上內容的分析，確定數控智能在機械設計、機械制造、機械電子及機械系統故障診斷中有效應用，促使以上4個方面都有不同程度的進步與提升。但也不得不承認數控智能的應用還是具有一定局限性的，也可以確定的是數控智能在機械制造系統中有更多應用和發展空間。要想在未來能夠將數控智能更加有效地應用于機械制造系統中，應當大力發展數控智能組合，使之能夠立足于整個系統上，從提高機械制造系統整體水平的角度出發來優化處理各個部分[6]。所以，數控智能在機械制造系統中的發展趨勢是數控智能組合這一方向。
4結語
基于本文一系列的分析，可以證實一點，即數控技術在機械制造領域扮演重要的角色，隨著數字智能的逐漸滲透，能夠在機械制造、機械設計、機械電子系統、機械系統故障診斷等方面充分發揮作用，促使機械制造逐漸向智能化、自動化、數字化及網絡化的方向發展。為此，我國相關研究人員一定要持續致力于機械制造中數控智能的應用研究，為進一步提高數控智能的應用效果創造條件。
作者:韋建宇 單位:南京微創醫學科技股份有限公司轉化醫學部
[參考文獻]
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【關鍵詞】數字圖書館 智能機器人 研究趨勢
隨著科技發展和人們知識需求量增大，圖書館資源和服務逐漸趨向數字化和智能化。尤其大數據時代的到來在一定程度上推動圖書館向純數字圖書館和智慧圖書館轉化[1]。未來圖書館的數據資源豐富、結構復雜，需要通過云計算、數據聚類、相關分析等技術手段實現一站式搜索 [2]。目前，CNKI數字圖書館作為國際上技術領先的數字化學習平臺，為讀者提供跨庫檢索、學術趨勢、學術研究熱點等功能，實現了資源的高度整合和智能交互，滿足了不同人群對知識的個性化、多樣化需求。目前，智能機器人是國家產業創新發展重點項目和科研熱點項目，本文利用CNKI數字圖書館的學術研究熱點、學術趨勢搜索、指數等檢索功能實現“智能機器人”學術熱點和學術趨勢研究，讓讀者對其有個整體認識。
一、智能機器人
機器人是一種可編程和多功能的，用來完成搬運、安裝、焊接、切割等不同任務的操作機，或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統[3]。 智能機器人則是一個在感知、反應、思維方面全面模擬人的機器系統，融合了機械、電子、傳感器、計算機、仿生學、自動控制、人工智能等多學科知識的復雜智能機械，可以代替人從事危險復雜的工作，例如在工業、農業、軍事、航天、醫療等多個領域大顯身手。目前，各國正加快智能機器人技術的創新與發展，如美國再工業化和工業互聯網戰略、德國工業 4.0 戰略、日本機器人新戰略、韓國機器人強國戰略等，機器人技術引領當今科技和產業發展態勢。中國通過制定“互聯網+”行動計劃、“中國制造 2025”發展目標、“十三五”規劃，，將機器人和智能制造納入了國家科技創新的優先重點領域[4][5]。
二、 “智能機器人”和“智能控制”主題熱點搜索
本文以“智能機器人”和“智能控制”為主題進行“學術研究熱點”檢索，檢索結果顯示了按照熱度值排序的熱點主題相關的主要知識點、主題學科名稱、熱度值、主要文獻數、相關國家課題數、主要研究人員數和主要研究機構數。“智能機器人”相關知識點主要有移動機器人、工業機器人、仿人機器人、服務機器人、機器人導航、遠程操作、人工智能、神經網絡、模糊控制等知識點。
智能化是機器人控制和產業創新發展的重點。關于“智能控制”的熱點知識主要包括模糊控制、神經網絡、遺傳算法、學習控制、自適應控制、變結構控制、預測控制、專家系統、非線性系統等知識點，這些知識點代表著“智能機器人”主要研究方向。
三、“智能機器人”和“智能控制”主題學術趨勢和研究發展
CNKI數字圖書館提供“學術趨勢”檢索功能，為科研工作者了解“智能機器人”發展趨勢提供了非常好的工具。本文通過“學術趨勢”功能檢索“智能機器人”和“智能控制”主題的學術趨勢，圖中不僅提供學術關注度，還提供熱門被引文章供讀者深度研究。圖2顯示智能機器人和智能控制方面的從1997年至2015年論文收錄量逐年增大，2015年收錄量達1343篇。讀者可以從圖2中及時掌握每年學術熱點論文，從中深入學習“智能機器人”的具體研究方法和科研理論，為理論創新尋找突破口。
另外，CNKI數字圖書館還具有“指數”功能，通過對“智能機器人”和“智能控制”主題進行檢索，得到以下各項信息：
“學術關注度”和“媒體關注度”是我們進行科學研究時比較關注的兩個方面。通過對關注度的分析發現最近三年科研工作者和媒體對智能機器人的關注度劇增，預示著國家加大了“智能機器人”領域的投入和研究力度。
“關注文獻”和“研究進展”搜索功能為讀者提供了當前“智能機器人”領域高被引論文、下載量比較大的論文以及最新相關論文，為科研工作者迅速把握“智能機器人”研究的內容和研究趨勢提供幫助。
“學科分布”為讀者提供“智能機器人”和“智能控制”在不同學科領域的研究情況和“相關詞”的統計情況。通過分析可知，移動機器人、智能制造、人工智能、路徑規劃、機器視覺、圖像處理、虛擬現實、語音識別、聲源定位等是分布在不同學科領域的“智能機器人”相關詞，也是“智能機器人”目前重要的學術研究方向；單片機、模糊控制、神經網絡、智能家居、智能電網、物聯網、RFID、ZigBee、無線傳感器網絡、智能交通等是分布在不同學科領域的“智能控制”的相關詞。因此，我們通過它們可以了解到跨學科智能機器人的研究動向。
“機構分布”顯示了哈爾濱工業大學、哈爾濱工程大學、上海交通大學、清華大學、浙江大學、中國科學院沈陽自動化研究所等多所研究機構是文獻的主要提供單位，這為讀者認識機器人研究機構提供參考。
結論
CNKI數字圖書館提供的“學術研究熱點”、“學術趨勢”和“指數”功能為我們展示了“智能機器人”和“智能控制”的研究熱點和學術研究方向，為讀者科研選題和科學研究提供學術參考。通過對“智能機器人”關鍵知識點的、經典科研論文和最新科研論文的深度分析，探索和挖掘智能機器人發展的技術空白點，發現最新研究方向。目前大學圖書館的資源整合和智能搜索功能還比較弱，需要進一步加強圖書館智能搜索引擎的構建和其他智能交互平臺建設才能提高圖書館資源利用率和服務效能。
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特別是在2015年5月19日，國務院中國制造2025規劃之后，更是將機器人產業提升到新的高度。規劃指出，圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等工業機器人、特種機器人，以及醫療健康、家庭服務、教育娛樂等服務機器人應用需求，積極研發新產品，促進機器人標準化、模塊化發展。擴大市場應用。突破機器人本體、減速器、伺服電機、控制器、傳感器與驅動器等關鍵零部件及系統集成設計制造等技術瓶頸。對此，業內分析，機器人產業將迎來利好，獲得黃金發展周期。
為推進陜西省“兩化融合”進程和機器人產業發展，提升陜西省科技創新能力與產業競爭力，陜西省智能機器人重點實驗室成立于西安交通大學，并依托西安交通大學的優勢，開展智能機器人的研究與應用工作。
尖端團隊助力機器人產業發展
目前，陜西省智能機器人重點實驗室擁有約41臺（套）實驗用儀器設備，總價值約2000萬元。實驗室還擁有固定人員35人，其中高級職稱19人，占比為54.3%；博士學位26人，占比為74.3%，長江學者1名。如今，實驗室已形成了一支以中國科學院院士丁漢為學術委員會主任，長江學者梅雪松教授為實驗室主任，武通海教授、王飛副教授為實驗室副主任，以及呂毅教授、馮祖仁教授、徐光華教授、陳花玲教授、張小棟教授、王朝暉教授、賈書海教授、徐海波教授、姜歌東教授、李兵教授等為學術帶頭人的專業團隊，致力于機械工程、自動控制等領域的研究。
多年來，陜西省智能機器人重點實驗室還致力于人才的培養，目前擁有在讀博士研究生32名、碩士研究生63名；近5年來其培養出博士研究生26名、碩士研究生120余名，為我國機器人產業作出了重要的貢獻。
梅雪松教授介紹，陜西省智能機器人重點實驗室的建設，主要為了解決機器人在符合陜西省行業特點的開發應用中的關鍵技術問題，為陜西省機器人產業發展提供技術支撐和引導，實現關鍵技術成果的轉移、轉化和產業化應用。“我們的目的就是將實驗室建成國內知名的具備原創能力的研發基地及機器人技術高層次人才培養基地。”梅雪松教授說道。
目前，陜西省智能機器人重點實驗室主要涉及機器人智能運動控制理論與自主決策、機器人核心功能部件失效機理與評價、多信息融合的機器人智能感知與人機交互及機器人仿生學研究與機構創新設計四個方向的研究。
在機器人智能運動控制理論與自主決策方面，陜西省智能機器人重點實驗室主要研究機器學習理論與實現；機器人運動控制參數的智能優化與自適應調整；機器人運動路徑規劃與行為自主決策及工業機器人多種作業的智能末端執行器作業一體化系統原理。在這一方面，實驗室提出了典型機器人智能運動控制理論與自主決策方法，開發機器人智能化實際應用技術，最終實現集成機、電、液、氣、光等多種接口的智能末端執行器結構設計及智能末端執行器的作業規劃與控制技術。
在機器人核心功能部件失效機理與評價方面，實驗室主要研究機器人減速器失效機理研究；工業機器人執行部運動精度的檢測與評價；高精度機器人關節減速器性能檢測與評價及機器人運動控制系統與性能評價。在這一方面，實驗室設計出了優化與協同制造出高精度、長壽命、大剛度的機器人關節減速器，開發出了總線和碼盤協議兼容性好、抗干擾能力強的高速高精度工業機器人專用伺服控制系統。
在多信息融合的機器人智能感知與人機交互方面，實驗室主要研究多傳感信息融合的機器視覺與感知技術；人一機器人交互理論研究與應用及基于多源生物信號的機電系統控制理論與應用。宴驗室將通過研究多傳感器感知技術，生機電協同控制與動態補償技術，實現人機運動的動態協同，初步實現基于腦機接口的服務機器人原型樣機，如：上肢和下肢康復機器人、助老伴行機器人、救援機器人及超微創手術機器人、ICU重癥護理機器人產品。
而在機器人仿生學研究與機構創新設計方面，實驗室主要研究行走機理與動物視覺的仿生實現理論與方法；機器人運動機構創新設計及機器人仿生驅動與實現。在這一方面。實驗室開發了基于柔性智能材料驅動的機器人，爬行軟體機器人系統。在這一領域，實驗室通過研究軟體機器人運動學、動力學非線性建模及分析方法，形成了“材料-結構-運動-傳感”一體化的軟體機器人設計方法。
專注、專業，機器人領域顯身手
憑借著專業的科研團隊及依托西安交通大學的優勢，陜西省智能機器人重點實驗室取得了許多令人矚目的科研成果。
在機器人基礎科學與共性技術上，實驗室完成了介電彈性體材料的研究、石墨烯智能機器人光致驅動效應、石墨烯智能機器人的仿生應用研究、關于智能感知的研究、腦機接口技術研究、機器人控制技術研究、機器人在線測試研究、機器結構設計理論研究、機器人關節減速器研究。關于介電彈性體材料DE的介電特性研究，實驗室主要圍繞DE材料的介電性能展開了基礎性研究，研究了介電常數、介電損耗、電導率等因素對該材料介電特性的影響規律；在石墨烯智能機器人光致驅動效應的研究上，實驗室設計了聚合物雙層微致動器結構，實現光致驅動器。研究了石墨烯智能機器人光致驅動機理及驅動性能，建立了光-機-電-力耦合驅動模型；在石墨烯智能機器人的仿生應用研究上，實驗室開發了光致驅動的仿生魚平臺；關于智能感知的研究，實驗室面向復雜環境的視覺應用的多目標檢測、識別及追蹤以及立體匹配的計算模型方面獲得了一批國際水平的研究成果；同時，實驗室采用視覺芯片技術，解決視覺、視頻和圖像分析處理中所面臨的并行計算依賴和存儲效率限制等難題；在腦機接口技術研究上，實驗室提出了基于牛頓環的穩態振蕩運動刺激范式，構建了穩態運動視覺誘發電位提取算法。還提出了相應的頭皮腦電信號噪聲去除、微弱癲癇波檢測以及癲癇發作先兆捕捉方法。并構建運動想象控制小球運動的腦機接口實驗范式；在機器人控制技術研究上，實驗室開發了可用于機器人運動控制的開放式運動控制器、伺服驅動器：在機器人在線測試技術研究，實驗室開發了機器人綜合動態特性在線測試系統，該測試系統可實現西門子、NUM、海德漢等機器人數控系統運動過程中各軸位置、速度、電流信號的在線實時測量，可用于機器人末端誤差溯源與分離、伺服優化、裝配情況評估等；在機器結構設計理論研究上，實驗室利用二維內力流建模方法分析了平板結構中內力渦流的形成與傳遞規律，并對載荷傳遞路徑的數值構造原理進行論證。總結歸納了承力生物體的典型結構特征，基于等應力定律提出了仿生優化設計方法，并應用于仿生機器人的優化再設計當中；在機器人關節減速器研究上，實驗室研究了諧波減速器關鍵零件柔輪的變形與應力分布，傳動誤差和摩擦信息提取方法：研制開發了用于系列諧波減速器性能測試試驗臺的測試系統。
在工業機器人應用上，實驗室研究出了基于工業機器人的纖維鋪放系統，固體火箭發動機絕熱層自動粘貼機器人技術，基于自動機械手的汽車旁通閥自動裝配線設計單腿跳躍機器人、關節式機械手、并聯機器人及巡檢機器人。關于基于工業機器人的纖維鋪放系統，實驗室研制了7自由度機器人式纖維鋪放系統；提出紫外光/電子束原位固化，提高制造效率30%；無需熱壓罐、降低制造成本15%，降低能耗60%，電子束固化微波強化復合材料層間強度，層間剪切強度提高15%；實驗室研制的自動粘貼機器人能完成各種尺寸型號的固體火箭內壁絕熱層的粘貼，不僅能夠完成粘貼的任務，而且對粘貼工藝的研究提供了條件；實驗室進行的單腿跳躍機器人、關節式機械手、并聯機器人等設計與開發，完成了系統的自行設計、制造以及組裝，實現了系統位姿或位珞的運動控制；實驗室研制的本巡檢機器人，可運用于特殊工作環境下的巡檢。
在服務機器人應用領域，實驗室成功研發了智能輪椅、基于腦機接口的康復機器人、腦控假肢、基于運動想象的機械手控制、外骨骼機器人、助老伴行機器人、無人機飛控系統平臺及手術機器人。智能輪椅是基于SSVEP和P300的智能輪椅控制導航系統的開發，實現腦電信號對輪椅的前進、后退、左轉、右轉等的精確控制。同時，實驗室研發的智能輪椅實現了基于SSVEP和P300的智能輪椅控制導航系統；基于腦機接口的康復機器人是針對生物運動視覺刺激誘發的混合BcI康復訓練技術展開研究，深入探討并研究及試驗構建了各種視覺刺激腦機接口新范式設計；腦控假肢是基于PC的BCI驅動的神經義肢手驅動控制系統，開發出的基于E-MOTIVE便攜腦電采集系統的智能腦控假肢系統；通過開展腦肌多源信息的運動意圖、位姿感知認知、交互控制和生機電一體化系統集成技術的研究，實驗室研發出了外骨骼機器人。
面對未來，創新不止
2015年，在西安交通大學王樹國校長和鄭南寧院士的支持下，西安交通大學的智能機器人實驗室成為陜西省重點實驗室，這使實驗室成為陜西在機器人領域最權威的研發機構。但實驗室主任梅雪松教授卻表示：“我們雖然取得了一定的成就，但我們并不會因此而止步。我們未來的目標是，2020年成為省級示范單位，2025年成為國內領先的創新研究中心。”
1.1機器人智能控制研究
機器人是智能控制應用的重要領域之.，智能控制技術已經在機器人研究的各個方面得到應用。在智能控制技術中，模糊控制、人工神經網絡以及專家系統的技術在機器人環境監測和控制以及規劃、機器人定位等方面的應用研究已經成熟，并且在實際應用系統中得到了驗證。機器人視覺處理與傳感器信息融合也利用智能控制技術。機器人動力學廣泛地采用神經網絡，進行控制器的設計。
1.2智能控制在機械制造中的應用研究
現代工業制造業涉及很多復雜的行為和操作。在先進的制造系統中，要根據不精確和不完備的數據來解決很難預測或無法預測的狀況，人工智能的應用有效的解決了這個問題。智能控制在機械制造中得到廣泛應用，通常是在機械制造的過程中在用神經網絡與模糊數學的方法進行動態環境的建模，采用傳感器的融合技術預處理和綜合各種信息。
1.3智能控制在電力電子領域中的應用研究
與電能有關的很多領域都應用電力電子學，電力系統中的各種電機電器設備的設計與生產、運行以及控制是非常復雜的過程。智能控制技術引入電氣i量備，對于電氣i量備的故障診斷、設備控制與優化設計等發揮了重要的作用。電氣設備的優化設計可以采用遺傳算法，這樣可以縮短計算的時間，降低成本，提高設計的質量和效率。還可以采用神經網絡、模糊邏輯以及專家系統的智能控制技術用于電氣設備的故障診斷，并且現在對于集成這三種技術的實驗研究也取得重大發展。其中，在電流控制脈沖寬度調制P(WM)中采用智能控制技術最具代表性的應用，也是被關注的研究熱點。
1.4智能控制在工業過程中的應用研究
生產過程中智能控制主要包括局部級與全局級兩個方面。局部級智能控制是指智能控制應用于工業生產過程的某一個單元部分的控制器設計;全局級智能控制是指智能控制用于整個工業生產過程的自動化。局部級智能控制研究主要是對PID控制器設計。全局級智能控制應用研究已經非常廣泛。
1.5廣義控制領域智能控制的應用研究
自動控制的議理解是不利用人工的而作用自動控制或操作控制對象的過程，當然也可以是具體的機械設備與抽象的時刻變化著的信息對象。對這種對象進行控制，需要利用符號的信息知識進行建模和表達，并即量計智能算法的程序用于自動決策和推理。議領域智能控制的應用研究正處于探索研究與發展的階段。
2智能控制工程的發展對策
2.1發展智能控制工程的理論指導
智能控制已經建立了基本的理論思路和框架，但是仍然沒有發展成熟。智能控制沒有科學的理論指導就會導致工程研究的盲目性。智能控制應用研究主要是智能控制分支技術的應用，控制方法在工程的應用研究中沒有系統的指導缺乏標準性的評價標準，導致智能控制技術的優越性很難得到體現。因此，要加強智能控制理論的研究工作。
2.2進一步明確智能控制的研究目標
首先，要發展新的控制方法，采用混合模型或是非完全的模型;其次，利用了解較少或是不正確的系統模型，在控制系統口乍過程中進行在線改進，使其知之漸多并逐步完善;再次，采用本質上斷續系統與離散事件驅動動態系統;最后，要采用混沌和進化等新技術，對智能控制系統進行進一步發展與開發。因此，為完成這些研究目標，智能控制的信息處理理論和智能控制思想將會深入到建模的過程中，不斷改變和改進模型，使模型不僅要包含解析的數值，還要有定性分析的符號。
2.3智能控制的設計要遵循簡單的原則
在智能控制的應用領域中，應該堅持從簡單的系統進入，然后逐漸地過渡到復雜的系統。在控制器設計過程中，不斷優化復雜的控制策略，以得到簡單的控制器。智能控制的發展應用主要是為了滿足控制系統復雜化的要求，設計智能控制器要堅持簡單的原則，在某個控制的目標下，要選擇簡單的方法進行問題解決，這樣可以節省成本，減小維護與使用的難度。智能控制應用目標是i量計性價比高、操作簡單的控制系統。
2.4促進技術創新為智能控制工程發展創造條件
關鍵詞：3D打印；云智能平臺；分布式制造；管理特征；模式創新
DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2017.01.09
中圖分類號：F4243 文獻標識碼：A 文章編號：1001-8409（2017）01-0039-05
Abstract： Based on the realistic demand of manufacturing model innovation in 3D printing industry of China， this paper discriminates key elements of distributed intelligence manufacturing model of 3D printing by applying the basic ideas of the emerging industry innovation management， through the summary of a large number of actual cases. And then， it reveals management features of distributed intelligence manufacturing model of 3D printing. Based on the reference model of traditional centralized intelligent manufacturing， it puts forward the innovation model of 3D printing distributed intelligent manufacturing under the whole value chain solution， and the innovation model of 3D printing distributed intelligent manufacturing under the platform services model of crossover. Finally， it gives some policy recommendations for promoting the development of distributed intelligence manufacturing model of 3D printing in China.
Key words：3D printing； cloud intelligence platform； distributed manufacturing； management features； model innovation
作為第三次工業革命重要標志的3D打印（3D printing）引起了社會各界人士的廣泛關注，中國為此專門出臺了重要文件――《國家增材制造產業發展推進計劃（2015～2016年）》，以推進這一戰略性新興產業的發展。
3D打印制造技術具有產品設計民主、無限滿足個性化需求、單件或小批量制造、精確地點打印等典型特征[1]，其中：產品設計民主、無限滿足個性化需求等特征將促進“以企業設計師為中心”的產品專制設計模式向“以客戶為中心”的產品民主設計模式轉變[2]，單件或小批量制造、精確地點打印等特征將推動“大規模集中制造模式”向“單件或小批量分布式制造模式”變革。因此，3D打印制造技術與新興信息技術的深度融合，將產生引領高端制造業革命的核心發動機――3D打印分布式智能制造模式[3]，該制造模式的突出優勢在于可制造復雜和個性化的特殊產品[4]、可提升產品的研發能力和設計水平、可創造新的就業機會和形成新的經濟增長點[1]。
學者們對“3D打印制造技術所導致的制造模式變革”這一前沿領域的相關研究明顯滯后于社會實踐，這主要是由于管理學者應對挑戰性問題的勇氣不足、缺少文獻和數據、缺乏自然科學知識等原因造成的。因此，本文研究3D打印分布式智能制造模式創新具有十分重要的理論意義和實踐價值。
1關鍵要素
云智能制造是一種依托新興信息技術和公共服務平臺，為消費者提供各種按需制造和服務的智能化制造新模式[5]。在此基礎上，可對3D打印分布式智能制造模式作如下定義：針對消費者的個性化需求，借助于物聯網、云計算和大數據等新興信息技術與公共服務平臺，聯合具有不同生產規模和能力、處于不同地域的3D打印制造企業，提供成本低、質量高、使用易的個性化產品制造新模式。依據此定義，可以識別出該制造模式所蘊含的關鍵要素。
113D打印制造技術
3D打印是一種做增材制造的先進制造技術，被廣泛應用于消費行業和工業領域，取得了很大效益，典型案例見表1所示。據統計，在1988～2010年間世界3D打印產業產值保持著年均26%的增長速度，預期在2020年全球規模將達108億美元[1]。但沃頓商學院的Karl Ulrich教授表示，要快速拓展3D打印的主流應用市場，就必須開發出與3D打印制造技術相匹配的制造模式。由表1可知，隨著3D打印制造技術與物聯網、云計算和大數據等新興信息技術的深度融合，可以利用新興產業創新管理的基本思想，開發出能夠有效克服傳統制造模式在產品設計不民主、無法充分滿足消費者個性化需求等缺陷的3D打印分布式智能制造創新模式。
然而，傳統集中智能制造模式尚存在一些缺陷：首先，采用“以企業為中心”的專業設計師主導的產品設計模式，該設計模式難以準確把握消費者的需求；其次，采取模具鑄造和機械化加工等硬件制造方法，其造型能力有限，難以實現宏微結構一體化制造和復雜結構制造[4]。再次，采用系統化的產品物流與倉儲設施，產品制造后需要運送到各地，會消耗大量人財物。最后，采用大規模集中制造的生產方式，企業與社會大眾在產品設計、產品制造、產品消費等環節的動態交互顯得無足輕重，消費者因為沒有更多選擇只能被動接受產品，難以滿足消費者的個性化需求。
32全價值鏈整體解決方案下的3D打印分布式智能制造創新模式
對傳統集中智能制造模式作進一步改進，可以開發出全價值鏈整體解決方案下的3D打印分布式智能制造創新模式（見圖2），與前者相比該模式有如下發展：首先，3D打印分布式制造代替了大規模集中制造；其次，系統化的產品物流轉變為最后一公里產品物流；第三，零部件供應企業和產品庫存消失；最后，通過搜索和眾包的方式，網絡社會大眾中的創新者可充分參與企業創新。
由圖2可知，該創新模式可以有效克服傳統集中智能制造參照模式的缺陷：首先，采用3D打印制造技術，降低了單件小批量產品制造、復雜結構產品制造的成本；其次，采用以消費者為中心的產品民主設計模式，通過搜索與眾包方式，網絡社會大眾中的創新者可參與企業創新，共同設計出能夠充分滿足消費者個性化需求的產品；第三，采用社會大眾參與產品制造的全價值鏈模式，有效銜接了消費者的個性化需求與企業的制造能力；最后，采用分布式制造模式，可有效解決3D打印目前存在的打印速度慢、難以批量制造等問題。例如，實力雄厚的大企業3D Systems公司就采用了該創新模式。
33跨界平臺服務模式下的3D打印分布式智能制造創新模式
隨著大數據、物聯網、云計算等新興信息技術深度融入各行業，企業的邊界變得模糊，這種趨勢將深刻影響企業的制造模式，甚至重構其企業文化和組織結構[12]。在這一情景下，企業管理者將會發現更多跨越領域進行合作的創新機會，這就是跨界的基本思想[13]。基于此，對全價值鏈整體解決方案下的3D打印分布式智能制造創新模式作進一步改進，可開發出跨界平臺服務模式下的3D打印分布式智能制造創新模式，如圖3所示。與前者相比，該創新模式有如下變化。首先，虛擬控制決策中心①
替代了實際的企業管理決策中心；其次，由C2B2C的兩面市場模型取代了C2B的價值鏈模型。第三，由工商一體化的產品自制轉變為外包產品制造業務。
在基于跨界平臺服務的3D打印分布式智能制造創新模式下，實力雄厚的大企業將轉變為平臺型虛擬企業以實現跨行業混合經營，否則就會因為難以準確找到自己的競爭對手和目標消費者而出現經營困難，甚至破產；小企業則可利用其大企業所不具備的靈活性優勢，借助于開放的云智能平臺展開業務經營，極大降低了與大企業競爭的門檻。例如，Shapeways公司就采用了跨界平臺服務模式下的3D打印分布式智能制造創新模式。
4結論與建議
在我國大力推進3D打印這一戰略性新興產業發展的大背景下，本文采用大量案例總結與文獻分析相結合的研究方法，識別并刻畫了3D打印分布式智能制造模式的關鍵要素，揭示了3D打印分布式智能制造模式的管理特征，基于傳統集中智能制造參照模式提出了全價值鏈整體解決方案下的3D打印分布式智能制造創新模式、跨界平臺服務模式下的3D打印分布式智能制造創新模式。研究成果能夠為促進我國傳統制造業的升級改造、推動我國3D打印智能制造模式創新提供重要的理論支撐與決策借鑒。
然而，3D打印分布式智能制造模式創新不是一蹴而就的，需要依靠官學商的共同努力。基于此，本文給出如下政策建議：（1）科研投入。3D打印分布式智能制造模式的發展要依托技術創新和管理創新。國家應加大對材料技術、新d信息技術、打印裝備、軟件技術、組織和管理創新等關鍵領域的科研資金投入力度，重點扶持新興信息技術與3D打印制造技術融合的交叉領域研究，鼓勵經濟管理學者對3D打印制造技術領域的管理創新進行探索性研究。（2）產業鏈規劃。3D打印分布式智能制造模式創新將催生新的產業鏈形態，這需要完善的供應商、服務商和市場平臺體系，包含工業設計機構、3D數字化技術提供商、3D打印機及耗材提供商、3D打印設備經銷商、3D打印服務商、第三方檢測驗證支持、金融支持、知識產權保護支持等等。國家應制定3D打印產業鏈發展規劃，推進行業協會和產業聯盟的建設，推動產學研協同創新、知識產權保護法案制定、技術和行業標準制定。（3）平臺建設。云智能平臺是3D打印分布式智能制造模式的核心要素，是一種面向行業、服務企業、對離散的社會服務資源起帶動作用的公信度高、服務面廣、公益與效益相結合的服務性平臺。政府應主導云智能平臺的建設，基本思路是政府引導、多元化投資主體、企業建設和運營[11]。（4）人才培養。3D打印制造技術的特征不僅要求從業人員掌握技術創新、組織和管理創新、服務和藝術創新等多方面的知識和能力，還應具備與不同領域的專家合作進行協同創新的能力和素質。因此，3D打印分布式智能制造模式的創新發展需要更加靈活和自由的專業人才培養模式，可采用線上線下互動配合、產學對接、實戰訓練的三維3D打印專業創新人才培養模式，以應對未來3D打印產業發展對人才的需求。
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【關鍵詞】機械制造 自動化技術 發展趨勢 改進措施
隨著機械制造技術與自動化技術的快速發展，自動化技術不斷與機械制造技術接軌，并獲得了較大的發展，自動化技術在我國機械制造業的應用越來越廣泛，極大地提高了機械制造的生產效率與質量，促進了我國機械制造業的發展。本文對自動化技術在機械制造領域中的應用進行了探討，并指出了自動化技術的發展方向與改進措施，以進一步提升機械制造企業的經濟效益與市場競爭力。
一、機械制造自動化技術的發展趨勢
現階段，隨著自動化技術在機械制造業中的大規模應用，我國的機械制造自動化技術正朝著虛擬化、智能化和集成化的方向發展，自動化技術與集成制造、計算機輔助設計、輔助管理等理念的聯系越來越緊密，為機械制造業的發展提供了強有力的技術支持與保障。
（一）虛擬化
機械制造中的虛擬化主要體現在多媒體技術、計算機技術、控制理論、人工智能、現代制造工藝和信息管理等方面，虛擬化技術以計算機仿真模擬技術為基礎，是一項多學科交叉的系統技術，具有很強的綜合性。虛擬化技術在機械制造領域的應用，可以充分利用信息技術和計算機仿真技術對現實中的機械制造過程進行仿真模擬，提前預知機械制造過程中可能會出現的問題，并及時采取技術預防措施，做到防患于未然，從而確保機械制造產品的制造過程順利開展。總而言之，虛擬化技術在機械制造領域內的應用，可以有效縮短機械產品的開發周期，從而降低生產成本，提高機械制造企業的市場競爭實力。
（二）智能化
機械制造自動化技術的智能化可以理解為一種人機一體化的智能系統，這種機械制造智能系統可以在機械產品的生產制造過程中，實現智能化的人機交互活動，如工藝構思、命題判斷、邏輯分析與處理等。機械制造領域中的“機械智能”主要表現為良好的工作界面，通過智能化系統實現生產制造過程中的人機互動交流，極大地提高機械制造工業的效率與水平。在機械生產和設計過程中，智能化系統可以利用模塊化的方法，使機械制造系統具有更強的適應性能與可協調性。此外，對于企業的生產操作人員，智能化系統可以創造一個高效、安全的生產環境；對于企業和社會，智能化系統可以實現合理競爭與充分協作；對于環境，智能化系統可以節約資源和能源，使機械制造全過程做到無污染，并可以充分回收利用生產過程中產生的廢品。
（三）集成化
在機械制造領域中，利用計算機的集成技術是主要發展方向之一，也將是未來機械制造企業的主要生產方式。機械制造自動化技術中的集成系統可以看作是若干個子系統組成的整體。一般情況下，信息自動化集成系統可以看作是由自動化信息管理、自動化制造、自動化工程設計等子系統組成，這些子系統共同組成一個相互關聯的信息自動化集成系統。
二、機械制造自動化技術的改進措施
（一）加強自動化技術的研究
自動化技術對現代化機械制造產業的發展具有很大的推動作用，但是與其他發達國家相比，我國機械制造領域的自動化技術水平還比較低，嚴重制約著我國機械制造自動化技術的發展，使機械制造企業無法根據外界的隨機因素與干擾因素進行動態調整。為此，必須加強對自動化技術的研究，實現機械制造業的根本性改變，以計算機技術為基礎，變革傳統的機械制造生產模式，向高、精、尖的方向發展，通過自動化技術與工程技術制造出更多高性能、高質量的機械產品，將產品生產周期中的信息表示、獲取、操作與處理集為一體，以統一的控制系統達到信息集成的目標。
（二）加強自動化技術人才的培養
現階段，機械制造領域的市場競爭不僅是財力與物力的競爭，也是專業技術人才的競爭，只有高素質、高質量、高水平的專業技術人才，才能提升企業的核心競爭力，使企業在激烈的市場競爭環境中取得優勢地位。目前，雖然很多自動化專業的學生具有扎實的自動化理論知識，但是缺乏自動化應用的實踐經驗，再加上很多機械制造企業缺乏完善的人才管理體制，疏于管理，這些都阻礙了機械制造自動化技術的發展。為了促進我國機械制造自動化技術的發展，必須加強對高素質、高質量、高水平人才的培養，進一步完善人才培養機制，使更多的高素質自動化技術人才進入到機械制造隊伍中來，并以自動化技術的科研隊伍為支撐，形成一支高水平的自動化技術人才隊伍。此外，要制定出相應的約束和激勵機制，充分激發科研人員的積極性與工作熱情，對作出巨大貢獻的科研人員進行物質和精神獎勵。
（三）拓展自動化技術的應用領域
當前，由于我國對自動化技術的科研投入和資金投入的力度有限，導致我國自動化技術的應用領域還不夠廣泛，僅僅將自動化技術應用于數控系統的傳統模式中，機械制造產品的質量與性能無法得到大幅度的提升，使我國的機械產品與其他發達國家相比仍有很大的差距。為此，要不斷拓寬自動化技術的應用領域，突破應用領域的局限性，在機械制造生產過程中引進柔性制造系統、計算機制造系統和智能化制造系統，有步驟地拓展自動化技術的應用領域。
三、結語
隨著社會經濟的快速發展，機械制造技術已經得到廣泛的應用與推廣，促進了機械制造領域的技術創新，進而推動了經濟的發展。現階段，機械制造自動化技術正逐步向虛擬化、智能化、集成化的方向發展，只有加強對自動化技術的研究，加強技術人才的培養并不斷拓寬自動化技術的應用領域，才能夠進一步提高機械制造自動化技術的發展水平，促進我國機械制造業的發展。
參考文獻：
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關鍵詞：智能控制；機電一體化系統；應用分析；科技發展
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.135
隨著我國經濟的快速發展，愈加復雜化的市場經濟使得各個行業的競爭越來越激烈，為了能夠在市場中有一個立足之地，所有的企業都在進行轉型和改善。隨著近些年的發展，我國的機電一體化系統已經逐漸的趨于完善，但是在實際的操作過程中還存在著一定的弊端，最明顯也是最重要的問題就是在實際操作的過程中不論是農業還是工業，都存在著一定的不確定性、多層次性以及非線性等特征，使得機電一體化系統在應用的過程中出現了一些不便。為了能夠解決這個問題，智能控制應運而生，智能控制的出現不但有效的解決了這個問題，同時促使我國機電一體化行業的快速發展，使其能夠更加從容的面對各種操作，提高了機電一體化系統的操作效率。
1 什么是智能控制
所謂的智能控制指的就是在沒有人為的干預下能夠自主驅動智能機器，從而有效完成對目標進行自動控制的技術，換句話來說就是用計算機對人類的大腦進行模擬，從而完場智能控制。智能控制在當今的社會是一種非常重要的技術，應用范圍非常廣泛，有著不可或缺的作用。在機電一體化系統中，有很多復雜多樣的控制任務和控制目的，這些控制任務和控制目的以傳統的控制手段來完成是非常復雜和不方便的，而智能控制的出現正好可以解決這一問題，使得機電一體化系統的實際操作更加的簡單方便，同時還能更好的完成控制任務。對于智能控制來說，傳統控制只是其中最為簡單的一個部分，真正的智能控制是由多個學科相互交叉而成，而在眾多的學科中最為主要的就是自動控制論、信息論、人工智能以及運籌學等學科。與傳統控制相比較而言，智能控制有著一些非常明顯的優點和特征，其中最為主要的特征主要有七個方面，分別是智能控制的核心在高層控制、智能控制具有變結構特點、智能控制器具有非線性特性、智能控制器具有總體自尋優特征、智能控制一個新興的技術、屬于一門邊緣交叉學科以及其能夠滿足更多的要求和目標。智能控制主要分為了六種類型，分別是：混合或者集成控制、專家控制系統、分級遞階控制系統、學習控制系統、人工神經網絡控制系統、組合智能控制系統以及金華計算與遺傳算法。
2 什么是機電一體化系統
所謂的機電一體化系統又被稱之為機械電子學，指的就是講信息技術、機械技術、電工電子技術、借口技術、傳感器技術、微電子技術等多種技術進行有機的結合，從而形成了所謂的機電一體化系統，同時將這種系統運用到實際的生活當中。機電一體化系統在組成的過程中需要幾點組成要素，主要包括了運動組成要素、結構組成要素、智能組成要素以及感知組成要素。
3 智能控制在機電一體化系統中的應用分析
隨著科技的快速發展，機電一體化逐漸從傳統方式向著智能控制轉型和發展，使得機電一體化系統邁向了新的領域。同時隨著機電一體化系統面對的任務和目標來說，智能控制也必然是其主要的發展方向，在機電一體化系統中，智能控制的水平直接決定整個系統的水平，智能控制水平越優越，那么機電一體化的整體水平也就也高，反之亦然。
3.1 智能控制在機械制造過程中的應用分析
在機電一體化系統中機械制造只非常重要的一個部分，而對于目前的機械制造技術來說，最為先進的技術就是將計算機輔助技術與智能控制進行有效的結合，使得機械制造技術逐漸的智能化。機械制造技術的智能化其主要目的就是利用計算機技術對人腦進行模擬，以其來代替一部分的腦力勞動，從而完成整個人類制造機械的過程。在智能化的機械制造的過程中，首先是由智能控制技術對神經網絡系統進行利用，通過它對機械制造的實時情況進行動態模擬，然后再利用傳感器的融合技術對采集而來的信息進行處理，同時對控制模式中的一些參數和數據進行修改。在機械制造的領域中智能控制的主要應用有機械制造系統的智能監控和檢測、智能診斷機械故障、智能學習以及智能傳感器。
3.2 智能控制在數控中的應用
隨著科技的快速發展和我國市場化經濟的不斷變更，對于機電一體化系統的發展來說數控技術有著至關重要的作用，因此對于數控技術的要求也就越來越高，在實際操作的過程中，數控技術不但要有效的完成各種智能功能，同時還需要數控技術完成擴展、延伸以及模擬等一些全新的智能功能，從而可以通過利用數控技術來完成智能監控、智能編程以及對智能數據庫的建立等一些目標，從而使得機電一體化系統在實際的操作過程中可以通過智能控制來完成一些目標，比如在對數控領域中一些算法不確定或者是沒有明確結構的問題進行綜合處理的過程中，可以通過利用推理規則對數控維修提供一定的數據和參考。
3.3 智能控制在機器人中的應用
機器人具有非常多的特性，其中最主要的就是非線性、時變性以及強耦合，而這些特征主要都是體現在機器人的動力系統之中。同時在機器人的控制參數系統當中，機器人具有多邊變性以及多任務性的特征，而這些特征的存在是非常適合智能控制技術的應用。就目前的技術和發展來說，在機器人的實際操作過程中智能控制技術主要變現在四個方面，分別是對機器人的行走軌跡和行走路徑以及跟蹤等方面進行控制；對機器人手臂的姿態以及動作進行智能控制；有效利用專家控制系統對機器人的運動環境進行建模、監測、定位以及規劃控制；對機器人的傳感器信息融合和視覺處理進行智能控制。
3.4 智能控制在建筑工程中的應用
智能控制在建筑中的應用主要有兩個方面，一方面是照明通信系統，另外的一個方面是空調系統。隨著人們的生活水平不斷的提高以及科學技術的不斷進步，人們對于生活的質量要求也是越來越高，因此智能建筑成為了主流。智能建筑主要是通過智能控制對建筑進行智能化控制，而在眾多的智能控制中最為常見也是最為實用的就是這兩種。首先是照明通信系統，通信系統指的就是小區內部的互聯網通訊，主要是通過小區內的控制器對每個用戶的通訊線路進行控制和檢測，一旦發生故障，能夠對線路進行快速的檢修并且進行維護，使得通訊系統在使用的過程中更加的便捷和安全。照明系統指的就是對建筑群的照明進行實時控制，在控制的過程中主要是對照明區域、照明時間、照明邏輯以及照明系統節能燈方面進行控制；另外一個方面就是對空調系統進行控制，在對空調進行智能控制的過程中，主要是通過比例積分調節器閉環的方式來模擬四季溫度，同時對空調的風閥進行智能調節，不但有效提高了建筑內部的空氣質量，同時還能盡可能的減少能量浪費。
4 總結
隨著科技和市場化經濟的快速發展，機電一體化系統為了能夠適應更過的工作環境和任務要求，需要進行不斷的完善和轉型，智能控制的出現使得機電一體化系統能夠更好的面對各種各樣的操作難題，不但能夠有效解決問題，還可以減少工作人員的腦力和體力勞動，更加重要的是促進了機電一體化系統的快速發展，使其有了質的飛越，使其能夠更加長遠的發展。
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走進“智能制造”
一是智能制造特征。現在，大家在“智能制造”最主要的特征方面，還是有一定共識的，主要具備如下三個特征：（一）是感知，要能夠獲取信息。如果智能制造沒有信息，智能便無從談起。制造過程中有產品信息、工藝信息、制造過程中各種各樣的生產流程信息和質量信息，這些信息在“智能制造”領域非常重要；（二）是智能制造是信息技術和制造技術的結合。智能制造一定是利用了大數據、通信、軟件等新的技術和制造技術結合在一起實現的；（三）是要將數據利用知識進行分析和優化，要能夠實現與環境的相適應。這三個條件加在一起可以稱為“智能制造”。
二是智能制造范圍。全世界都在研究智能制造范圍，我們國家也是這樣。我們用一個立方體來表示智能制造的范圍：x軸表示產品全生命周期，智能制造從設計、工藝、制造、管理、檢驗、物流的全部過程中，每一個環節都可以發揮作用，它覆蓋了產品全生命周期的所有環節；y軸表示系統層次，包含設備層、生產層、管理層、車間層、企業管理層、協同網絡層、制造層，在每一個層次里面，智能制造也有它的作用；z軸表示智能功能，包括互聯互通、信息集成等等。這三個維度覆蓋了整個智能制造可以適用的范圍。
三是智能制造內容。智能制造的內容包含三個方面，分別是智能的產品、智能的制造過程和智能的經營服務方式，三方面內容共同組成了智能制造內容。
智能產品是制造業的標志，也就是說如果說一個產業很強，這個產業必然有非常好的產品。那么，智能產品有哪些特點呢？（一）是要有感知作用，即設備本身要有很多自己的特性，質量要好。比如說機床，以前的手搖機床是沒有傳感器的，后來出現了數控機床，要對移動距離進行測量，就需要傳感器。再后來，溫度對計算有影響，我們又要測量溫度。（二）是要有獲取信息后的自我調節功能，能夠使自己處于最佳的工作狀態。例如，我測量到溫度，我知道溫度對測量加工產生影響，就需要溫度補償以保證設備回到初始的測量精度上。另外，還要進行自診斷，能夠自動識別什么地方有故障了、電梯電流太大了、電梯發熱了等問題。（三）是要有通信功能，要能和其他裝備和管理系統進行通訊。裝備通信很簡單，數控機床配備機械手進行上料，數控機床和機械手之間就需要通信。數控機床放在制造系統里面，也需要具備通信功能。（四）是要對數據進行處理，挖掘分析，提供創造性應用服務。
智能制造過程包含兩部分，一部分是數字化、自動化，是智能制造的基礎，追求制造質量和生產效率、減少能耗、降低排放。還有一方面是信息化管理，指生產各個環節間要協調，去掉制造過程中的浪費。數字化管理和信息化、智能化結合在一起的時候才是智能制造過程的全部內容。智能制造過程在各個環節里都可以發揮作用，比如在產品設計環節，過去我們的產品設計是畫成圖然后把樣機加工出來，進行試驗發現問題，然后修改圖紙，設計周期非常長。在智能化的數字設計領域，可以在虛擬空間里制造產品模型，在計算機里進行仿真，仿真測試完全達到要求以后可以快速通過物理試驗，大大縮短周期。
另外，精益模式的智能化包括兩個方面。一是個性化定制，個性化定制有幾個條件，一是產品必須是模塊化的，個性化定制并不是每一個產品都從頭設計，一定是把產品模塊化。經過模塊化之后，將符合不同要求的不同模塊組合在一起就形成個性化的產品。二是一定要有服務平臺，通過服務平臺用戶可以根據深入的交互讓用戶選用模塊，快速生成產品的定制方案。三是定制完成后，后續的生產要跟得上。生產計劃和制造線能夠跟得上訂單需求。符合這三個條件才可以稱為個性化定制。二是協同開放云制造，協同開放云制造什么意思呢？我建立一個網絡平臺，在網絡平臺里可以對不同企業或企業不同部門的創新資源、設計能力、生產能力、服務能力進行集成和對接，此外，還可以和社會上的資源和服務進行對接。目前，協同制造應用最好的領域是航空工業，航空工業本身的特點導致其必須采用協同制造。
需求旺盛 但供應不足
一是我國智能制造需求旺盛。我們國家從2011年開始推行“智能制造”，當時大家覺得“智能制造”離我們太遠了。但是，經過這幾點的發展，大家覺得“智能制造”很快就來到了我們跟前。2011年到2014年，國家發改委、工信部、財政部聯合實施了智能制造專項，4年共支持了124個項目，投入經費40億元。2015年，國家又選出了46個國家試點示范項目，分布在28個省市、36個行業。而且，我國也實施了智能制造專項，其中標準研制43項、數字化車間51項，國家共投資10個億。通過這幾年的努力，我們給企業指出了方向，帶動了企業對智能制造的需求，另外，關鍵的零部件和智能制造裝備方面也取得了巨大的進展。數字化車間、數字化工廠的建設也取得了一些突破，有了樣板，并培訓了一批人才。而且我們形成了一種機制，就是用戶和制造商聯合實施智能制造項目，這些都是有益的探索。經過這四年，可以說我們國家智能制造的培訓期已經過了，從現在開始我們進入發展期。現在，我們國家智能制造需求非常旺盛。
二是我國智能制造供應不足。雖然智能制造需求旺盛，但是我們國家的供應不足。我們國家的裝備制造業現在是70%依賴進口，過程裝備應用比率不到30%。根據世界銀行的統計，我國每年進口的裝備達到2萬億臺發動機，這樣的情況導致過程裝備在市場上的占有率大概只有42%，不到一半，進口率達到58%，高端裝備進口的比率會更大。因此，我國的整個市場從需求上分析，市場需求量非常大，2013年是3.5萬億元到5萬億元，預計2020年是8萬億元到10萬億元。這么大的市場肯定要成為“十三五”期間經濟發展新的增長點。從供給側來看，國內裝備不到一半，一半以上需要進口。因此，我們必須發展我們自己國產的裝備制造業，用中國裝備裝備中國制造，應該成為“中國制造2025”的重要核心戰略。
做實基礎
從國家層面來看，促進智能制造和裝備制造應該同步發展，要防止智能制造出現“空心化”，不能我們的數字化水平很高，但打開一看里面的裝備全部都是國外的、機器人全部是西門子的，這樣的情況不是我們想看到的。另外，我們還要做好三大基礎，分別是標準化、基礎設施和網絡安全、軟件，我國在這三方面還需要大大加強。在人才培養方面，我國現在及其缺乏綜合的智能制造方面人才，特別是系統集成，今后，國家應該在這方面加強。
