数字化技术与制造技术
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数字化技术与制造技术范文第1篇
中图分类号：TK421 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0004-01
中高速柴油机广泛应用于船舶动力推进和船舶电站、陆用电站等，具有结构复杂、尺寸大、零部件类型及数量多、配套行业面广的产品特点，产品生产具有批量小、配套方案多样化的特征，制造周期较长。如何在行业内广泛深入的应用数字技术，对于提高柴油机制造业的生产效率及产品质量具有重要的意义，也是未来中高速柴油机制造技术发展的方向。
1 国内中高速柴油机企业数字化制造技术现状
我国中高速柴油机企业数字化制造技术经过十几年的摸索，在柴油机零部件设计、工艺、工装、数控加工等方面取得了一定的效果，数字化应用水平逐步提高，大致如下。
1）基础环境：计算机应用基本普及，网络建设和计算机硬件配备与时代接轨，行业通用仿真分析软件、CAD/CAM/CAE/PDM等软件系统逐步普及，与软件开发公司合作开发了部分有企业特征的专用数字化系统，形成了初具模型的数字化工作方法和能力，为数字化技术推广应用提供了保障。
2）设计、工艺技术：普及了以二维CAD软件为基础的产品、工装设计，三维CAD/CAM设计份额持续增长；CAPP技术在工艺中得到了较普遍的应用；PDM开始在企业局部应用；MES数字化信息管理系统逐步构建。
3）企业管理：在人力资源、财务管理、生产计划、车间物流计划等方面均推广了各种信息数字化技术；实现了产品生产计划和物料定额计划数字化方案制定和管理；开展了EPR、OA等管理流程优化工作，管理效率明显提升，管理成本大幅降低，应用效果显著。
4）生产线：机械加工数控设备有较大增长，关键零件实现数控编程制造；检测设备仪器采用了三坐标、数显测量尺、电子窥镜、激光扫描等数字设备；仓储管理引入计算机管理系统。
2 我国中高速柴油机数字化制造面临的问题
国内中高速柴油机数字化制造技术应用与国外先进水平仍然差距显著，数字化制造在中高速柴油机制造业中的应用广度和深度函待提高。主要表现如下。
1）数字化制造技术缺少成熟模型。企业多注重柴油机产品设计技术，一般只在部分环节上辅以数字化技术手段，忽视数字化技术系统化应用。行业缺少可参考的完整成熟数字化方案，难以形成系统化数字制造技术体系。数字化制造技术应用产生的效益、效果只是比较传统作业手段有所长进，并未充分发挥数字化功效。
2）数字化技术“信息孤岛”问题十分严峻。单位与单位甚至单位内部不同部门，不同人员之间，数字化技术系统相互隔离、各自为政。各种相互有关联的数据资源无法有效的集成和共享、交流，大量不必要的重复建设经常发生。数据共享和交流平台建设缓慢，平台建设者和使用者缺乏深入沟通，纸介质技术资料继续是部门之间信息传递的唯一“合法”手序，数字化数据更新滞后难以实战。
3）企业内部数字化系统未摆脱传统串行模式，并行工程不易实施。企业设计、工艺、生产、检验数字化应用体系串行现象突出，缺乏能够引领团队协作的数字化顶层并行设计方案，使得制造数据衔接缺乏默契，生产准备周期长，信息交流存在各种障碍，由此造成实施柴油机制造并行工程困难。
4）数字化制造技术开发滞后。柴油机企业的数字化开发能力不强，数字技术标准建设滞后于数字技术的推广应用。数字化软件企业对柴油机行业又缺少符合时展要求的长周期系统化调研，数字化软件设计也常常只是简单模仿部分传统作业模式流程，数字化模式未能深入改变传统作业思路。
3 中高速规模柴油机企业数字化制造技术的发展趋势
柴油机的研制水平要与时展相得益彰，数字化技术必须在更广的范围和更深的层次上得到应用，通过数字技术增强柴油机企业的研发能力。我国中高速规模柴油机制造正处于与数字化制造技术相结合由引进技术向自行研发的重要时期，呈现出以下趋势。
1）建立基于单一数据源制造模式。实现CAD/CAPP/CAM/CAE等多种数字技术一体化，使产品制造向无纸化制造方向发展。产品设计、工艺工装设计、加工与装配数据实现共享和继承、重组，单一数据源为产品的优化设计、性能分析、生产制造、装配、质量检验及企业生产系统规划、调度、各级过程管理与控制提供一体化模型支持，可使生产全过程信息交流无障碍、从而使产品生产效率和质量得到更好的结果。
2）实现相互关联不同资源的整合。人力资源、知识库资源、制造资源、用户资源等各种相互关联资源将进一步得到整合，基于数字技术的虚拟体系使企业各级人员能够利用数字化工具协同工作，消除“信息孤岛”现象，进一步提升各种资源的利用效率。
3）建立数字化并行网络辅助制造体系。制造系统采用并行化网络制造环境组织业务流程，实现产品和工艺设计结果的早期验证，快速响应市场需求。
4）建立支持产品全生命周期的虚拟企业协同工作平台。实现数字化工厂和数字化车间，从产品设计，工艺方案、生产计划、零件制造、装配试验、仓储物流到用户服务的快速响应系统，建立基于实现共享和交流的集成工作平台标准体系。使产品从设计到交付全过程信息无缝链接传递及反馈。
4 数字化制造技术进一步发展的思路
面对国内中高速柴油机制造业的迫切需要，数字化制造技术还需要从以下几个方面着手推动进一步发展。
1）推动流程优化。研究和分析国内外先进制造、管理模式，总结和提炼适应我国柴油机设计和制造数字化模式。以自主研发为契机，推动中高速柴油机企业在设计、工艺、制造、管理等产品全生命周期数字化流程优化，落实并行工程全面实施。
2）重点研究数字化制造统一数据库及集成应用。着重研究CAD/CAPP/CAM/PDM/MES等各类单项数字化制造技术应用系统的集成，构建基于统一数据库体系的企业级集成平台，发挥集成应用效果。
3）开展柴油机企业之间、企业与院校、研究机构、软件公司等相互交流，共同为中高速柴油机行业摸索出一条具有行业特征的系统化数字制造技术模式。
4）加强人才队伍建设。制定数字化制造技术专业人员激励、培养、锻炼计划，对技术人员和管理人员规范化和高层次地数字化制造技术培训应广泛开展。
5 结束语
数字化制造技术是全局性、体系化的新技术，涉及产品研制的各个环节，中高速柴油机是关系我国国计民生，国防安全的重要产品，数字化制造技术的应用是国内中高速柴油机企业研制的必由之路，此项技术的深入发展和广泛应用必将使国内中高速柴油机研制水平跨上一个新的台阶。
参考文献
[1]崔剑.PLM集成产品模型及其应用：基于信息化背景[M].机械工业出版社，2012.
数字化技术与制造技术范文第2篇
关键词：智能技术；无人化数字棉纺工厂；网络化；大数据
中图分类号：TS118 文献标志码：A
Building Unmanned Digital Cotton Spinning Mill Based on Intelligent Technology
Abstract： Chinese textile industry is in a critical period for industrial upgrading， and this requires textile machinery producers strengthen their R&D on digital， intelligent spinning equipment to help cotton spinning mills use less labor or build unmanned workshop. Nowadays， although domestic cotton spinning industry has the largest production capacity around the world， most domestic cotton spinning machines are not so good in intelligent performance. To meet the requirements of market， it is significant for textile machinery producers to develop cutting-edge textile machinery applying new ideas and technology， and help to build new intelligent unmanned cotton spinning mill.
Key words： intelligent technology； unmanned digital cotton spinning mill； internet-based； big data
1 引言
近几年，我国纺织行业的生产成本普遍上涨，大量企业出现了用工成本大幅度上升和招工难并存的局面，而企业自身科技创新能力不足、产品附加值不高，也严重了影响纺织企业的竞争力。
与此同时，全球经济发展方式正在发生深刻变革，科技创新孕育新的突破，“智能制造”已成为世界制造业发展的大趋势。《经济学人》2012 年4月发表的“第三次工业革命：制造业与创新”专题报道中阐述了目前由技术创新引发的制造业的深刻变化，指出数字化与智能化的制造技术是“第三次工业革命”的核心技术。
在发达国家，汽车、电子电器、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线，出现了数字化、智能化工厂。近年来，物联网、云计算、人工智能等领域内各项新技术得到了快速发展和广泛应用，这将对纺织行业向数字化、网络化、连续化和集成化、智能化方向转型发挥强劲的驱动作用。
目前欧、美等发达国家和地区已经有纺织工厂实现了从原料到成品的全流程智能化生产，生产状况和车间环境实现了集中监控和远程控制，工人劳动强度大幅降低。作为纺织科技的重要载体，数字化、智能化的纺织工厂将是纺织行业未来重要的发展方向，是现代纺织工业化与信息化深度融合的应用体现。
2 经纬纺机新型无人化棉纺工厂
棉纺是纺织行业最重要的组成部分之一。在国内，棉纺机械较早推广使用数字化技术，棉纺工厂的自动化水平有了很大的提高，但与国际新技术相比在高速、高产、高质、连续化、智能化及稳定性、可靠性等方面还有很大差距。国外先进纺机具备了高度智能化的功能，生产自动化、连续化程度很高。
作为中国最大的棉纺织成套设备供应商，经纬纺织机械股份有限公司（以下简称“经纬纺机”）拥有30多家分、子公司，产品覆盖清、钢、并、粗、细、络、捻、织、染等工艺流程。经纬纺机通过原始创新、集成创新和消化吸收再创新，加强产、学、研间的技术合作与交流，利用棉纺装备开发平台协同分、子公司研发和应用当代先进的数字化、智能化技术，致力于打造新型无人化数字棉纺工厂。图 1 描述了经纬纺机新型无人化数字棉纺工厂的构想。
经纬纺机新型无人化数字棉纺工厂主要由智能化单元设备、车间数据采集与监控系统、智能物流与搬运系统、基于大数据和云计算的智能数据处理与分析等系统组成。数字棉纺工厂提供的棉纺成套工艺方案包括：精梳/紧密纺成套工艺、普梳成套工艺、气流纺成套工艺。紧密纺流程：清梳联合机（含清花设备、异性纤维分检机、梳棉机）头并并条机条并卷联合机精梳机末并并条机自动落纱粗纱机集体落纱环锭细纱机细络联型自动络筒机。转杯纺流程：清梳联合机并条机转杯纺纱机。
无人化数字棉纺工厂能够把传统上分为多个工序的棉纺装备通过自动化、连续化、数字化技术集成为一个智能化的整体进行管理，将原来需要大量人工管理的生产流程统一在系统智能管控之下，将原来大量需要人工搬运的原料和半成品实现自动输送，将原来大量需要一线工人掌握高超技能的操作简化为装备的自动化标准操作，各项生产工艺数据实现自动采集分析、预测。无人化数字棉纺工厂是现代纺织工业化、信息化、智能化融合的综合体现，也是实现智能化纺织的必经之路。 2.1 棉纺单机设备由机电一体化走向智能化
智能化纺织机械是在原有机电一体化设备的基础上，通过数字化和计算机技术，融合传感器技术、信息科学、人工智能等新思想、新方法，模拟人类智能，使其具有感知、推理和逻辑分析功能，以实现自适应、自学习、自组织、自主决策能力。比如，纺织过程各种工艺参数、运行状态能够在线检测、显示和自动调节；机台具有自适应的生产控制、智能化加工编程、故障自动诊断、远程监控等功能。智能化纺织机械是新型无人化数字棉纺工厂的重要组成部分，表 1列出了几种主要棉纺单机的作用和智能化功能。
综上所述，棉纺机械单机的智能化主要体现为：（1）在机电一体化的基础上进一步融合机器视觉、模式识别等技术实现质量在线监测系统，如异纤分检机、自动络筒机的断纱智能检测装置和空管自动识别装置；（2）先进控制技术的应用：并条机自调匀整系统、细纱机集体落纱全过程恒张力控制技术、半自动转杯纺纱机张力精确控制系统；（3）先进的驱动技术，有变频调速、交流伺服、步进电机等；（4）联网接口、RFID射频识别、现场总线和人机界面，实现工艺参数、运行状态的在线监测、显示和自动调节，使机器运行在最优状态，具备故障显示和自动排除、远程诊断和服务等功能。
2.2 棉纺工序连续化
随着纺织工厂自动化水平的提高，单机自动化已经无法满足纺织行业发展的需求。通过智能化技术将纺纱工序进行合理的硬连接或软连接，实现工序连续化已经成为棉纺工厂目前的迫切需求，并为最终实现纺纱全自动化铺平道路。
2.2.1 联合机
联合机是将不同工序设备进行有机的自动联结，如：清梳联、粗细联、细络联等，使部分纺纱工序连续化，实现少人或无人管理的从原棉到成品纱的连续生产。
（1）清梳联：将清花工序与梳棉工序组合成一条新的生产线，实现棉纤维的抓取、开松、除杂、混合、梳理自动联接，直接生成棉条。该设备精确配合自调匀整系统，对棉流、棉箱、棉层、棉条进行智能控制；工艺参数在线调整、数据实时采集、传递；设备故障自动诊断和维护。
（2）粗细联轨道自动输送系统：与自动落纱粗纱机配合，使用空中电动轨道小车系统EMS（Electrified Monorail Systems）牵引运纱单元将满筒粗纱送至满筒纱库，待细纱机发出需求信号后再将满筒粗纱送至细纱机；将细纱机用完的空管送回空管库，待粗纱机发出需求信号后再将空管送至粗纱机，供粗纱机自动落纱使用，实现粗细联。
（3）细络联：在细纱机和自动络筒机之间增加一个轨道联接系统，其主要功能是将经细纱机自动落纱装置落下的管纱自动运输到自动络筒机进行络纱，并将空管自动运回到细纱机。经纬纺机研发的新型细络联型自动络筒机，可以与细纱机直接连接，自动落纱、生头、插管、换管、空管返回，实现了管纱从细纱机到络筒机的自动输送，改善纱线的清洁情况，避免纱线的接触损伤，减少毛羽增量，生产效率大大提高。
2.2.2 智能化柔性物流仓储系统
自动导引车AGV（automated guided vehicle）、电动轨道小车系统EMS与机器人技术在一些现代制造企业，比如汽车制造等领域已广泛应用，但是在棉纺行业中尚无应用。AGV、EMS系统配有电磁、磁条、光学、视觉等自动导引装置，按规定的导引路线自动行驶，用于多功能运输，是一个完全自动化、智能化的系统。
AGV、EMS系统具有自动导航、优化路线、自动作业、交通管理、车辆调度、安全避碰、自动充电、自动诊断、多传感器控制、网络交互等功能。数字棉纺工厂利用AGV、EMS系统与机器人技术，实现智能物流系统的柔性搬运、传输、打包等功能，包括条桶智能输送系统、精梳棉卷智能输送系统、粗纱空中输送系统、筒纱智能整理输送与包装系统等。
2.3 网络化、智能化系统实现棉纺工厂管控一体化
2.3.1 棉纺设备网络监控和管理系统
棉纺设备网络监控和管理系统利用传感器、通信、总线、数据库、物联网等技术，把棉纺厂单机设备的运转数据、产量数据、质量数据（如异纤分检机、电子清纱器等）、设备的用电数据、人员、环境温湿度、空压、除尘系统、电力供应、ERP数据等相互独立的信息流集成在一个平台上，消除生产过程的黑箱运行，实现纺织工厂的敏捷化、透明化、数字化生产和现代化管理。
该系统以数据采集为基础，实时显示设备的状态，记录主机设备运行的各种数据；可按班组、员工、品种自动统计报表；实时记录设备的每个状态变化，如细纱机的落纱次数、落纱时间、落纱长度；把数据转换为状态的管理报警，如速度过高、CV值过高的报警；车间环境智能监控系统，可对温湿度、空压、粉尘浓度等环境状况进行监控，使得电力供应统一调度，工厂少人或无人值守，为各种设备的运行维护提供有利工具。
该系统通过有线或无线网络把棉纺工厂的各个单元联接起来，消除信息孤岛，构建全厂信息流，实现生产高效的管理；可对整个工厂的各种资源（如设备、能源、人员等）进行优化配置，提高效率，降低能耗；提高棉纺工厂的智能化、信息化、管控一体化水平。
2.3.2 大数据、云计算技术、物联网技术的融合
随着信息化的发展，棉纺工业将应对大数据时代来临的挑战。数字化纺织工厂设备（棉纺设备、辅助设备）众多，棉纺设备网络监控和管理系统实时采集成千上万个传感器的数据，并生成各种统计图表。企业ERP系统每天都在生成大量数据和报表。图 2 展示了数字化棉纺工厂信息数据处理流程图。这些数据不仅体量巨大，而且种类多样、实时性强。面对大数据，处理数据的效率就是企业的生命，传统关系型数据库对其难以存储，单机数据分析统计工具也无法对其处理。
拥有数千万台机器的大规模并行运行的云计算平台为这些海量数据提供了廉价的存储空间和超强的计算能力。云存储不仅为数字棉纺工厂提供了远端大容量存储空间，而且可以对这些数据进行管理，如对重要数据进行本地与云端的两级备份。另外，还可通过web方式、PC客户端、手机客户端等形式访问数据，对设备状态进行监控，对生产进行控制和管理等。
大数据的核心是要获得数据价值，数据需要理解才能转化为有用的信息，最关键的部分是数据分析。打造智能化的数字棉纺工厂，就要依靠专家系统与智能软件对大数据进行自动分析、归纳推理，从中挖掘出潜在的模式，调节纺织机械设备达到最优的状态，进而更好地控制生产，同时将有用的信息反馈给管理者帮助其正确决策、执行，减少风险。随着网络化、数字化技术的发展，基于机器学习、统计学、数据库、可视化等技术的数据挖掘方法有了很大的进步。利用数据挖掘技术对采集的数据进行分类统计、对比分析、关联分析、聚类分析、异常分析、预测分析等，能够及时发现设备的问题，并对生产异常状况进行报警、预测、判断和敏捷响应。
大数据和云计算技术相辅相成，与棉纺设备网络监控和管理系统、企业ERP等系统的融合，将会对棉纺企业带来革命性的影响，改变企业传统的管理和运营模式，成为企业的神经系统及决策中心，能有效降低管理成本，提高生产、商务和服务的智能化水平。
3 结论与展望
新型无人化数字棉纺工厂实现了从原料到筒纱的自动化生产流程；从工厂环境辅助设备的监控到设备运转数据的采集；从设备单元的自动化、智能化到工厂生产的连续化、网络化、智能化，并最终实现少人化、无人化管理。智能棉纺设备具有高速、高产、高效的性能，能极大提高成纱品质和产品附加值。联合机和基于AGV、EMS、机器人系统的物流仓储系统实现了棉纺工序之间的刚/柔性联接，保证了全流程运行的稳定性、可靠性、连续性，极大地提高了生产效率。大数据和云计算技术将助力棉纺设备网络监控和管理系统、ERP系统，提高棉纺工厂的信息化水平。因此，利用智能化技术，融合新思想、新技术，打造新型无人化数字棉纺工厂将成为当前和今后一段时期内纺织装备企业的主要任务之一。
建设新型无人化数字棉纺工厂，将对加快棉纺企业的转型升级，提高生产效率、技术水平和产品质量，降低能源、资源消耗，节约用工成本，实现纺纱生产过程的数字化、智能化、网络化，提高企业竞争力，在应对国际挑战中发挥重要作用。因此，智能化数字棉纺工厂将会给纺织行业、纺机制造业带来巨大的经济效益和社会效益，具有良好的发展前景。
参考文献
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数字化技术与制造技术范文第3篇
关键词：机械制造；自动化技术；思考
机械制造自动化是指在机械制造过程的所有环节中采用自动化技术，以实现机械制造全过程的自动化。随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化已扩展为用机器（包括计算机）代替人的体力劳动和脑力劳动，自动地完成特定的作业。一个零部件（或产品）的制造包括着若干个工艺过程，如果不仅每个工艺过程都自动化了，而且它们之间是自动的有机联系在一起，也就是说从原材料到最终成品的全过程都不需要人工干预，这时就形成了制造过程的自动化。
机械制造自动化技术主要包括：包括上下料、装夹、换刀、加工、零件校验等环节的机械加工自动化技术；包括工件、刀具、其它物料的储运的物料储运自动化技术；包括零部件供应、装配过程等的装配自动化技术；包括零件检测、产品检测、刀具检测等的质量控制自动化技术。
在工业生产中，机械自动化的作用很大：⑴采用自动化技术后可以大幅度缩短产品制造过程中的辅助时间，有效缩短了生产周期，从而使生产率得以提高。⑵由于广泛采用各种高精度的加工设备和自动检测设备，减少了工人情绪波动的，提高了产品质量。⑶采用自动化技术后可减少占地面积，减少直接生产工人的数量，减少废品率等，提高经济效益。⑷采用现代制造技术使得变更制造对象更容易，适应的范围也较宽，十分有利于产品的更新。⑸体现一个国家的科技水平，可以带动自动检测技术、自动化控制技术、产品设计与制造技术，系统工程技术等相关技术的发展。
1 自动化机械制造规模
按规模大小FMS可分为如下4类
1.1 自动化制造单元
FMC：的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年，它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，具有设置应加工多品种产品的灵活性。FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展和一种产物，其特点是实{目单机自动化化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。
1.2 自动化制造系统
通常包括4台或更多台全自动数控机床及人工中心与车削中心等），由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。
1.3 自动化制造线
它是处于单一或少品种大批量非自动化自动线与中小批量多品种f：MS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床，亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统自动化的要求低于FMS，但生产率更高。
1.4 自动化制造工厂
FMt是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统（C1MS）投入实际，实现生产系统自动化化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统IMS）为代表，其特点是实现工厂自动化化及自动化。
2 自动化关键技术
2.1 计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.2 模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更起人们极大的关注。
2.3 工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今，FMS中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题（如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等）。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为FMS的诸方面工作增强了自动化。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能（包括专家系统）技术必将在FMS（尤其智能型）中关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS中的各种技术，预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初，人工智能在FMS中的应用规模将要比目前大4倍。智能制造技术fIMT旨在将人工智能融入制造过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作状态，具备自组织能力。
2.4 人工神经网络技术
人工神经网络fANN）是模拟智能生物的神经网络对信息进行并行处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统，成为现代自支化系统中的一个组成部分。
3 启动控制技术发展趋势
自二战结束以来，世界各发达国家逐渐重视设计理论和设计方法的研究，先后产生了许多新概念、新思想、新理论和新技术。从设计方法来看，国内外先后提出了并行设计、虚拟设计、协同设计，相似性设计、智能设计等新概念；从设计准则来看，出现了优化设计、可靠性设计、有限元等概念，从设计的手段来看，出现了计算机辅助设计，不仅普及了二维设计 CAD 软件，而且功能全面的三维造型软件也进入了实用阶段。
3.1 FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。近年来，计算机网络技术、 Web 技术和数据库技术的出现和飞速发展，给现代机械设计注入了新的生机和活力，机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。基于 Web 的远程设计正是在这种条件下产生的。它的出现，使得各制造企业可以充分利用 Internet 和 Web 的国际互联性和资源共享性，组建企业间的动态联盟或虚拟设计小组，通过组合分散在各个地域企业的技术优势，发挥各个企业的局部特长，同时不同专业的技术人员可以不受地域的限制，在一个统一且易于访问的平台下进行异地的合作与设计，实现信息的交流和共享，进而快速开发出所需产品，提高产品设计的一次成功率。
3.2 朝多功能方向发展
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。FMS是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势，是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。日本从1991年开始实施的“智能制造系统”frms）国际性开发项目，属于第二代FMS：完善的第二代FMS正在不断实现。智能化机械与人之间相互融合、自动化地全面协调从接受订单货至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
进入新世纪，FMS获得迅猛发展，几乎成生产自动化之热点。一方面是由于单项技术如NC加工中心、工业机器人、CAD/CAM、资源管理及高度技术等的发展，提供了可供集成一个整体系统的技术基础：另一方面，世界市场发生了重大变化，由过去传统、相对稳定的市场，发展为动态多变的市场，为了从市场中求生存、求发展，提高企业对市场需求的应变能力，人们开始探索新的生产方法和经营模式。
参考文献：
数字化技术与制造技术范文第4篇
【关键词】机械制造自动化技术特点发展
机械制造在当前的经济体系中，占据很重要的地位。并且在当前已经成为具有支撑经济作用的生产产业之一，而自动化技术使当前机械制造工业的主要研究方向，成为机械制造企业改革的主要基础技术。机械制造自动化技术其本身具有生产能力强、产品质量高的优势，并且技术在实践的过程中，正逐渐完善，为实现机械制造业自动化提供坚实的技术支持，但是以当前自动化的落实程度来讲，当前中国机械制造业电气化水平处于中游状态，与发达国家或者其他以机械制造业为主的国家相比，还具有一定的差距，从技术层次的角度来看，在设计阶段，对于制造方案处于探索的过程中，并且存在一定的技术水平落后等急需解决的问题。
一、机械制造自动化的优势
（一）提升当前机械制造生产能力
在机械制造的整个体系中，其主要的设备需要具有高敏捷度以及高精确度的特点，在实际的工作工程中，需要利用自动化程序对其中的工序进行控制，这种工作形式从本质上来讲，需要在机械制造的过程中，增加一个控制程度，可以控制每一道工序，使人为失误的原因大大减少，从一定程度上可以增加机械制造业的工作效率，减少产品在生产过程中造成的失误事故，避免为质量安全埋下隐患。
（二）此技术安全性高
在机械制造中，所使用的机械自动化设备，其本有都具有故障报警系统，当事故发生的之后，对工作人员进行警示的同时，可以自动暂停当前工作，并对自身故障原因进行诊断，因此，在机械制造的具体生产中，此技术可以有效的防止重大事故的产生因素，并且在极大程度上降低人员受到伤害事件的发生，使整个生产链的安全l生得到保证。而且自动化设备由于工作得到时候，重要是电子器件在进行工作，但是电子器件本身不会出现受损现象，从这点可以了解到，自动化技术的时候。可以使当前的生产始终保持在一个稳点的效率汇总，而且整体工作的稳定性较强，这对于提升当前企业生产效率来说，具有重大的战略性作用。
（三）使当前的劳动模式得到改变
在机械制造中，传统的方式是使用人力资源，进行产品生产，旧模式下的工作方式不具有高效性，并且对于员工来说大大增加起工作量，使员工在工作时容易产生疲劳状态，机械制造自动化技术的应用，使传统时下的工作人员从繁杂的工作中得到解脱，使机械制造业变成一种需要更高技术支持的产业，使机械制造业本身的便利性得到提高，变成一种专业性更大的技术性产业，因此自动化的使用成功使机械制造业工作类型发生转变，并且自制造的产品不在拘泥于人工生产得到粗略加工，使生产的产品更加精确化，促进当前的工业生产的发展、
二、自动化技术在当前的状态
（一）设计方案没有达到前列水平
我国的工业生产企业与发达国家相比，单以自动化技术作比较，由于自身起步较晚，与其相比具有很大的差距，这种差距使生产的产品，在产品质量以及工艺制造水平方面都存在一定的问题。而且与工业发达国家相比，无论在设计方案或者产品具体参数上，都不具有可比性，没有充分发挥电气自动化技术的优势，对于此技术的开发程度较为落后。
（二）规章制度具有一定的差距
发达的工业国家，由于在很早的时候已经专注于本國工业产业的发展，在经过多年的技术积累，其技术水平已经非常的领先，并且为适用于当前领先技术，对生产过程中的各项制度随着新技术的研发不断完善。并且对于生产过程中的管理，应用计算机数字化技术，保持生产效率的同时，使各阶段的管理精度加大，杜绝在生产过程中出现的意外事故，从整体上减短生产周期，以及开发周期。在国内，我国当前的机械制造行业在管理层次上相对落后，而且对于计算机的应用十分有限，使自身产品质量无法与发达国家相比，急需改革发展。
（三）自动化使用程度不高
在计算机技术日新月异的今天。计算机技术可以代替很多需要高精确度的工作，并且计算机技术的特性可以更好的完成此项工作。对于机械制造行业计算机技术的运用。从本身具有的优势来讲，两者之间的融合，使生产管理模式偏向数字化、集中化发展，并且机械制造业也需要紧跟当前先进管理制度，向全自动化发展。此目标的实施。需要在生产过程中，实现自动式工作、智能式监管、集中式分析等。在大部分的机械制造企业中。很多机械制造工序依旧使用人力，与西方的发达国家相比。本身的自动化建设速度需要提升。
三、机械制造技术在当前形式下的发展方面
（一）提升技术的各项性能
自动化技术在最初使用机械制造行业时，只具有简单操作任务的功能，但是计算机技术的提升，其本身的智能性得到加强，智能性系统是计算机建立数字化模型，并对执行部分下达行动指令，实现工作的自动化。科技时代的到来，使该系统的该项能力得到提升，使智能技术和自动化技术可以更好的相融合，实现智能自动化工作系统，而且当前科学水平的提高，对于所需要的产品具有更高的需求，要求产品的精确程度以及工件质量可以更好的使用于当前科技研究，因此今后的自动化技术需要逐渐朝着优化性能的方向迈进。
（二）使工作具有高效性
对于判断机械制造技术水平的角度来看，其具体的判断依据便是在此技术下生产出来的产品，其本身具有得到精度以及效率是否达到预期中的标准。信息化时代。代表着一段新的进程。在此进程中，机械制造中所需要的配件设施也需要及时更换，尤其是高新技术配件，例如CPU等，此类配件的更换，可以更好的实现机械制造行业自动化的生产效率以及产品本身的精确程度。可以大大加强当前企业在机械制造业中的竞争能力。
（三）提高工艺技术水平
工艺水平的提升，往往伴随着成本的减少和产品质量的提升，并且对工艺手法进行创新，有助于当前的机械制造行业的发展。根据当前形势。机械制造工艺的发展方向应该具有多方向、复合加工等特点。其中复合加工指的是通过多轴系统控制，减少整个工序需要的时间，进一步提高产品生产效率，是一种具有科学性的生产技术。工艺方式呈现多方向发展，需要对产品的设计方案进行多角度分析，并提出多种预选方案，最终对各方案进行选择，选择最优的方案，因此在今后的工艺发展中需要以这两个方向开展研究工作。
（四）自动化技术功能性的发展方向
多媒体技术作为一种新兴技术，其本身具有显著的优势，并且在当前已经被应用在很多行业中，例如教育业等。多媒体技术是一种以计算机技术作为基础，将需要的音频资料以及通讯信息集中在一起，通过计算机进行编辑创作多媒体文件。此技术在机械制造自动化的工作中，通常应用在信息分析的工作中，利用该技术可以有效的将处于工作状态设备的具体状况进行集中分析，但是此技术需要大量具有专业技能的工作人员。因此对于当前机械制造企业来说人才的储备工作也是极其重要的一项工作。
（五）使操作界面直接体现需要的数据
工作过程中，如果使需要的数据可以直观的体现，那么对于数据分析工作来说。可以有效的减少本身的工作量，使数据分析工作的便利性得到提升。信息流通一般情况下是以文字的形式，在此过程中。可以使用音频技术。将文字形式的信息转变成一种更直观的信息模式，使分析工作具有精准性。
结束语：
数字化技术与制造技术范文第5篇
关键词：噪声抑制 阈值 延时时间 PCM编解码 CPLD器件
语音信号的噪声抑制技术是基于人耳的声音屏蔽效应的，即当有较强的声音信号时，较小的噪声信号将被屏蔽而不易被听到。
在具有噪声抑制功能的语音通信设备中，没有语音信号时噪声抑制电路将信道关闭，使噪声信号不能到达语音终端，避免了噪声出现；语音信号来到时，噪声抑制电路自动打开信道，这时虽然噪声语音一起送到语音终端，但由于声音屏蔽效应，噪声的存在可以忽略。
模式式的噪声抑制电路直接对语音模拟信号进行处理，通常主要由取样放大器、模拟比较器、模拟开关、阻容延时器件等组成。因其集成度低、参数调整困难、设定的噪声抑制参数易受环境因素影响而漂移，使得噪声抑制性能难以得到保证。
在为某国孙工程研制新一代语音指挥通信设备时，为了避免模拟式噪声抑制技术的缺点，采用了数字化的噪声抑制技术。这一技术，是在对模拟语音信号进行PCM编码后，再用CPLD（复杂可编程逻辑器件）对PCM码流进行数字化噪声抑制处理，然后将PCM信号解码还原为模拟语音信号。结果，不仅获得了优良的噪声抑制效果，而且能够用软件调节噪声抑制参数，设备的集成主和稳定性都有显著提高。
1 噪声抑制电路的主要技术参数
噪声抑制电路的主要技术参数为：噪声抑制阈值、前道时时间、后延时时间。
噪声抑制阀值是指打开语音信道的门限电平值。在阈值之下的信号认为是噪声，关闭语音信道；在阈值之上的信号则认为是语音，打开语音信道。这一阈值可根据环境噪声的大小、外来干扰的严重程度及语音信号的幅度而进行设置。例如，当语音信噪比为30dB时，噪声抑制阈值可设为32mV左右。
由于语音和噪声两种信号并不总是能够完全区分开的，因此在信号幅度超过噪声抑制阈值或回落到阈值之下时，需要分别进行延时和后延时。
前延时时间是指语音信号在超过阈值后到语音信道打开的延时时间。这一时间太长将造成语音的起始音素被切除（称为“头切”），是不能允许的。但这一时间又不能太短，太短的话任何幅度超过噪声抑制阈值的突发的短暂干扰都会立刻打开语音通道并将这干扰送到语音终端，破坏静音效果。为尽可能地吸收这类干扰又不至于造成“头切”，根据语音声学特征的有关统计资料与经验数值，前延时时间可在0.5～4ms之间选择。
后延时时间是指在噪声抑制门限被打开并自己传送语音时，从语音信号幅度回落至噪声抑制阈值之下到语音信道关闭的延时时间。由于语音信号波形的动态范围很大，讲话时又随着语气的变化而起伏停顿，因此后延时时间太短会造成语音的断续，影响语音传送质量。后延时时间太长，则造成语音停顿时噪声拖尾，同样影响语音质量。为兼顾这两方面，后延时时间的量值范围约为0.05～0.5s左右。
由于语音特点因人而异，环境噪声和外界干扰情况又常有不同，所以上述的噪声抑制三参数经常需要在语音通信的过程中进行调节。在使用模拟噪声抑制电路时，这些参数是用电位器或开关来调节的。在使用模拟噪声抑制电路时，这些参数是用电位器或开关来调节的。采用数字化噪声抑制技术后，通过软件就可以设定和调节这些参数了。
2 语音信号的数字化
采用数字化噪声抑制技术，必须先将语音信号数字化。模拟语音信号的数字化有多种方法，最通用的是按照G.711标准进行PCM编码[1]。对于频带为300～3400Hz的语音信号，采用2.048MHz的取样时钟，以8kHz的速率进行8位取样，取样数据按A律编码，偶数位交替反转。多路语音信号可以分配不同的取样时隙，32个时隙（125μs）组成一帧。
PCM编解码芯片选用National Semiconductor公司的TP3094[2]。该芯片为44引脚PLCC封装，单一5V供电，集成了四路PCM编解码电路，压扩方式为A/μ律可选，片内自带电压基准、低通接收滤波器和带通发送滤波器，通过外接电阻可以调节输入信号的增益。
TP3094可采用长帧和短帧两种同步方式，外接帧信号和2.048MHz的时钟即可工作。TP3094在进行PCM编解码时的工作方式有8bit和32bit两种，以8bit方式工作时需为每路语音的PCM码提供单独的帧同步信号，而以32bit方式工作时只要为第一个时隙提供短帧同步信号即可自动完成对其后连续的另三路PCM语音编码同步。在以32bit方式作时，还可以采用多片TP3094芯片级联工作。
图1所示为两片TP30094级联成为八路PCM语音编解码电路。图中TP3094的VCI0～VXI3为四种语音输入端，GXO0～GXO3为各路的增益调节端，在VXI和GXO之间接一电阻，此电阻与VXI端至信号源间的电阻比值可决定该路语音信号的输入增益。VRO0～VRO3为解码后的四路模拟语音信号输出端。电容C1、C2用于滤波。外接的2.048MHz主时钟脉冲冲送到两片TP3094的MCLK端，8kHz的帧信号F0（由CPLD产生）送到第一片TP3094的FSX0和FSR0端，再将第一片TP3094的FSX和FSR1分别连到第二片TP3094的FSX0和FSR0端，就完成了两片芯片的级联。两片以上的级联亦可由此类推。为避免数字信号对模拟信号的干扰，电路中数字部分和模拟部分的供电分别布线后再接到单一5伏电源。
两片TP3094的PCM信号输出端DX并联后送到数字噪声抑制电路，经数字噪声抑制电路处理后的PCM信号再送回两片TP3094的输入端DR进行解码。TSX0、TSX1是开路沟道输出端，R1、R2为上拉电阻。在所分配的时隙输出PCM信号时，TSX0、TSX1为低电平，可提供给CPLD作为控制信号。
TP3094工作于32bit短帧方式时的时序图如图2所示。
输入和输出的PCM信号DR、DX包含了从CH0至CH3的四路数字语音信号，每路为一个时隙，8个bit。每路语音的PCM编码中D7为符号位。D6～D0为数值位。FSX1和FSR1可用于级联下一个芯片。
3 数字化噪声抑制电路的原理框图
数字化噪声抑制电路的原理框图如图3所示。由于采用的是“自顶向下”的CPLD设计方法，这一电原理框图本身就是最顶层的图形设计文件（.gdf文件）。图中的各个组成部分，根据需要分别采用了基本逻辑门电路、参数化模块、以缺省符合（Default Symbol）表示的文本输入（Text Entry）和宏功能逻辑单元（Mega Function）组合。
从PCM解码输出端DX输出表示八路语音信号的64bit串行信号，进入64位的参数化移位寄存器模块进行串/并变挛，变换后的输出经64位参数化锁存器模块锁存，每帧刷新一次。锁存信号以八位为一路，依次送到八个噪声抑制控制器（Symboll）。每个噪声抑制控制器独自控制一路语音信道，将PCM信号的偶数位取反后，再将除符合位（最高位）以外的七位数字与由S[6..0]设定的噪声抑制门限值进行比较，比较结果输出给延时器（Symbol2），延时器输出则作为控制信号送到噪声抑制控制器。各噪声抑制控制器输出的PCM信号经64位参数化称位寄存器模块完成并/串行变换后恢复成串行PCM码流送往两片TP3094解码成为具有噪声抑制效果的语音信号。噪声抑制控制器还输出八路指示信号LED[7..0]至八只发光二极管作为各语音信道的噪声抑制门限指示。
Symbol3用来产生TP3094要求的帧脉冲F0，提供移闰寄存器、锁存器、噪声抑制控制器所需的时序信号，并为延时器提供不同的时钟信号；P0、P1用来选择PCM帧32个时隙中的哪八个时隙用于本片作语音噪声抑制处理；TSET[3..0]用来选择CLK1、CLK2的分频系数以调整噪声抑制延时时间。这些输入都可以通过外部数字信号进行设置和调节。
按以上方法对PCM信号进行的数字化噪声抑制处理使语音信号产生一帧（125μs）的固定时延，但人耳的听觉对这一时延是完全不能觉察的。
转贴于 4 CPLD设计要点
CPLD器件选用Altera公司的EPF6016ATC100集成电路[3]，内含16000个等效门，1320个逻辑单元，采用100-Pin TQFP封装。设计软件使用MAX+PLUS II 10.0版本[4]，下面介绍设计要点。
4.1 Symbol1的设计
Symbol1实施噪声抑制控制功能，首先通过偶数位取反将PCM码转换成便于作大小比较的码型，再将D[6..0]与S[6..0]输入的设定值进行噪声抑制门限比较。比较结果从D端输出到延时器，并从B端收延时信号。根据比较结果和延时状态决定是将输入的PCM信号原样送往输出，还是将代表无语音信号的“55H”码送往输出。
Symbol1的逻辑功能由AHDL语言编写，具体如下：
Subdesign symbol1
（A[7..0]，S[6..0]，B:input；
Y[7..0]，D，L:output；）
variable
E[6..0]：node；
begin
E6=！A6；E5=A5；E4=!A4；
E3=A3;E2=!A2;E1=A1;
E0=!A0;
L=!B;
if(E[6..0]>S[6..0]) then
(D) = B "1";
end if;
if (B) then
(Y[7..0])=H"55";
else(Y[7..0]) = A[7..0];
end if;
end;
以上文本通过编译后即可建为缺省图形符号Symbol1。
4.2 Symbol2的设计
Symbol2实现前后延时功能，采用图形输入，电路图见图4。
图4中CLK1、CLK2为前、后延时的计时脉冲，由2.048MHz的MCLK主时钟经分频后得到，分别用于前延时计数器Countr1和后延时计数器Counter2计时。当无语音信号时，噪声抑制控制器Symbol1的输出D为“0”，Counter2计至Q2端为“1”后停止计数，并通过反相器将CLK2的输入封住。Q2端的高电平同时对Counter1清零，使B输出为“1”，噪声抑制控制器输出PCM码“55H”，即无语音信号。
当接收到的PCM信号幅度超过设定的噪声抑制阈值时，D变为“1”，Counter2被清零，此时Counter1脱离清零状态开始计数器。Counter1计至Q1为“1”后B端输出电平从“1”转为“0”，前延时结束，Symbol1的输出从“55H”变为转发输入的PCM码。与此同时，B端的低电平将CLK1时钟封住，只要Counter1不被清零，B始终为低。
如果接收到的PCM信号不是连续的语音而是突发噪声，幅度只是短暂地超过设定的噪声抑制阈值，那么D变为“1”后在Counter1未来得及将B变为“0”时D又回到了“0”，B的电平就一直是“1”，PCM输出码也始终是“55H”，突发的噪声就不会传到输出端。
在话音信号持续期间，信号幅度在短暂时间内低于噪声抑制阈值虽然使得D端电平有时为“0”，从而使Counter2有时脱离清零状态开始计数，但只要信号幅度低于噪声抑制阈值的时间不超过设定的后延时时间，Counter2就总是在计数未满时就被再次清零，其输出一直保持为“0”，使B也一直为“0”，输出与输入的PCM信号始终保持一致，语音不会发生继续。只有当输入信号幅度低于噪声抑制阈值的时间超过设定的后延时时间后，Q2输出“1”，才使Counter1被清零，使B为“1”，输出PCM码“55H”。再有信号来时，仍按上述流程工作。
4.3 时序的设计
数字化噪声抑制电路必须严格按照标准的PCM时序工作，电路由外部提供2.048MHz的主时钟信号MCLK和帧同步信号Fi。Fi用于本部分电路PCM信号与其它电路的PCM信号组帧时进行同步，在不需要该功能时可将Fi输入端接高电平。
Symbol3在MCLK的作用下产生PCM编解码电路TP3094所需的帧同步信号F0，又从TP3094接收TSX0和TSX1信号以产生数字噪声抑制处理所需的时序信号TSX、TT。为了保证PCM信号的正确读入、锁存、处理和移位输出，这些信号间的时序关系必须如图5所示。
TSX由TSX0、TSX1经“与非”后得到，在每帧中所选定的八个时隙传输PCM信号时为高电平。TSX为串/并行移位寄存器提供赋能信号，在主时钟MCLK的下降沿将来自DX端的PCM信号读入寄存器并移位寄存。TSX同时是PCM信号从DR端输出的三态门控制信号。
TT是CPLD噪声抑制时序中的一个重要控制信号，由TSX延时半个主时钟周期（244ns）后取反得到。由于TT的延时作用，使得图3中的参数化锁存器模块能在输入的PCM信号完成串/并行变换后随即于TT的升沿将数据锁存住。在通过并/串行移位寄存器输出PCM信号时，TT为高电平时把并行数据装载进移位寄存器；TT为低电平时MCLK的上升沿将寄存器内的数据逐位地串行移出至DR端。
CPLD产生的时序信号只能满足图2和图5的要求，实现起来并不复杂，可用简单的图形输入或文本输入实现。值得注意的是，正确使用MAX+PLUS II软件中的“Assign-Clique”[4]功能，为时序相关的功能模块指定相同的“Clique”，能够使波形仿真的结果明显得到优化。
