王文升

摘 要：智能制造系統(tǒng)作為知識驅動下連接網絡的制造模式，能對企業(yè)的生產作業(yè)流程起到優(yōu)化作用。

關鍵詞：智能制造系統(tǒng)；關鍵技術；傳感器；網絡安全系統(tǒng)

中圖分類號：TH164 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.161

智能制造系統(tǒng)的關鍵技術是生產環(huán)節(jié)中的核心要素，其功能主要是自動識別處理，通過無線傳感器網絡進行信息融合，并科學、合理地預防網絡安全隱患。下面就智能制造系統(tǒng)所涉及的關鍵技術進行分析。

1 射頻識別

射頻識別是無線通信技術中的一種，通過識別特定目標應用的無線電信號，讀寫出相關數據，而不需要機械接觸或光學接觸識別系統(tǒng)和目標。無線射頻可分為低頻、高頻和超高頻三種，而RFID讀寫器可分為移動式和固定式兩種。射頻識別貼附于物件表面，可自動遠距離讀取、識別無線電信號，可作快速、準確記錄和收集用具使用。其中，RFID技術的應用簡化了業(yè)務流程，增強了企業(yè)的綜合實力。

2 實時定位

在生產制造現場，企業(yè)要對各類別材料、零件和設備等進行實時跟蹤管理，監(jiān)控生產中制品、材料的位置、行蹤，包括相關零件和工具的存放等，這就需要建立實時定位管理體系。通常做法是將有源RFID標簽貼在跟蹤目標上，然后在室內放置3個以上的閱讀器天線，這樣就可以方便地對跟蹤目標進行定位查詢。廣播信號系統(tǒng)將信號發(fā)送至所有閱讀器天線中，軟件系統(tǒng)所發(fā)出的信號傳遞出去后，可通過目標定位對其進行計算測量。建筑物內或室外均可以使用RTLS進行識別和實時跟蹤，以確定對象的目標位置。RTLS的物理層技術使用射頻（RF）通信，但也有應用聲學、光學技術取得無線射頻的。

3 無線傳感器系統(tǒng)

當前，大型生產企業(yè)工廠的檢測點分布較多，大量數據產生后被自動收集處理。檢測環(huán)境和處理過程的系統(tǒng)化提高了該系統(tǒng)的效率，降低了成本。將無線傳感器系統(tǒng)應用于生產過程中，將產品和生產設施轉換為活性的系統(tǒng)組件，以便更好地控制生產和物流，它們形成了信息物理相互融合的網絡體系。無線傳感網絡分布于多個空間，形成了無線通信計算機網絡系統(tǒng)，主要包括物理感應、信息傳遞、計算和定位三個方面，可對不同物體和環(huán)境作出物理反應，例如溫度、壓力、聲音、振動和污染物等。無線數據庫技術是該系統(tǒng)的關鍵技術，包括查詢無線傳感器網絡、信息傳遞網絡技術、多次跳躍路由協議。摩托羅拉的家庭控制系統(tǒng)中使用的是ZigBee無線協議，標準的ZigBee TM因低功耗、低數據率而被應用于無線通信服務中，ZigBee協議與代碼空間（32～70 kB）有較好的適配性。

4 信息物理融合網絡

信息物理融合網絡生產系統(tǒng)取代了以往制造業(yè)的邏輯。在該系統(tǒng)中，一個工件能算出哪些服務是自己所需的，現有生產設施升級后，該生產系統(tǒng)的體系結構就被徹底改變了。這意味著現有工廠可通過不斷升級得以改造，從而改變以往僵化的中央工業(yè)控制系統(tǒng)，轉變成智能分布式控制系統(tǒng)，并應用傳感器精確記錄所處環(huán)境，使用生產控制中心獨立的嵌入式處理器系統(tǒng)作出決策。CPS系統(tǒng)作為這一生產系統(tǒng)的關鍵技術，在實時感知條件下，實現了動態(tài)管理和信息服務。CPS被應用于計算、通信和物理系統(tǒng)的一體化設計中，其在實物中嵌入計算與通信的過程，使這種互動增加了實物系統(tǒng)使用功能。在美國，智能制造關鍵技術即信息物理融合網絡技術，該技術也被德國稱為核心技術，其主攻方向為智能化應與實際生產緊密聯系起來。

5 網絡安全系統(tǒng)

數字化對制造業(yè)的促進作用得益于計算機網絡技術的進步，但同時也給工廠網絡埋下了安全隱患。隨著人們對計算機網絡依賴度的提高，自動化機器和傳感器隨處可見，將數據轉換成物理部件和組件成為了技術人員的主要工作內容。產品設計、制造和服務整個過程都用數字化技術資料呈現出來，整個供應鏈所產生的信息又可以通過網絡成為共享信息，這就需要對其進行信息安全保護。針對網絡安生產系統(tǒng)，可采用IT保障技術和相關的安全措施，例如設置防火墻、預防被入侵、掃描病毒儀、控制訪問、設立黑白名單、加密信息等。波音公司將安全邊界技術應用于回程連接中，以分離企業(yè)內部網絡與外部IT網絡，取得了非常不錯的應用效果。裝配試驗系統(tǒng)網絡化的基本內容包括柔性工裝的重構、大部件連接系列、機器人鉆鉚系列、移動智能車、實時定位系列、智能貨架和測量系統(tǒng)的數字化等。RFID 標簽被貼附于該試驗系統(tǒng)所有物件后，便可進行系統(tǒng)實時定位和監(jiān)控管理，并跟蹤系統(tǒng)內材料、部件和設備等物件的具體位置。在工裝系統(tǒng)的重構中，應用三維激光投影儀、室內iGPS和手持智能工具可手工裝配翼面類部件。將智能貨架添置于該系統(tǒng)內，并將RFID讀取的碼頭門安裝在系統(tǒng)內，可實現物質管理的自動化。

6 結束語

最近幾年，智能制造關鍵技術的發(fā)展十分迅速，為人們描繪出了未來智能化工程的美好前景。智能制造關鍵技術都是相通的，智能制造的實時、高效和低成本實現了傳感器技術、網絡技術和人工智能技術的綜合應用。但智能制造中的許多關鍵技術還存在一些問題，例如無線網絡過密、頻率資源不足、易被環(huán)境變化影響、實時傳輸性能有待提高等。相信隨著技術的不斷升級，智能制造系統(tǒng)將更符合未來的生產趨勢。

參考文獻

[1]鄒方.智能制造中關鍵技術與實現[J].航空制造技術，2014，6（14）：32-37.

[2]李斌，吳雅，羅欣，等.智能集成數控系統(tǒng)的開發(fā)研究[J].華中理工大學學報，1994（S1）：73-76.

〔編輯：王霞〕