智能制造的关键技术

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智能制造的关键技术范文第1篇

（产业前瞻与关键核心技术）重大研发需求及

指南修改建议征集工作的通知

 

各设区市科技局，国家高新区管委会，省产业技术研究院、省产业技术创新战略联盟，有关单位：

为贯彻落实省委省政府高质量发展要求，加快推进战略高技术部署和前瞻性新兴产业发展，着力构建自主可控现代产业体系，现面向全省开展2021年度省重点研发计划（产业前瞻与关键核心技术）重大研发需求及指南修改建议征集，有关事项通知如下：

一、重大研发需求征集

本次重大研发需求征集主要面向新材料、人工智能、集成电路、高端装备等我省优势领域和前沿领域，聚焦制约我省自主可控现代产业体系建设的关键材料、重大装备和核心技术，梳理一批省内企业亟需通过技术攻关予以破题和解决的重大研发需求，作为今后计划项目组织实施的重点方向予以优先部署。各企业提交的重大研发需求应目标明确、场景清晰、参数具体，并从以下几方面进行说明。

1、问题描述。说明期望通过技术创新解决的具体技术瓶颈和技术难题，要求内容具体、指向清晰，有明确的性能参数指标，并充分描述说明现实应用场景，并包括自然条件、工况环境、成本约束等边界条件。

2、研发意义。从打破国外技术垄断、构建自主可控产业链、服务国家重大战略实施、提升产业核心竞争力等角度，结合本行业、本企业的实际情况，说明开展研发攻关的重要意义。

3、研发建议。如已形成较为成熟的思考，可提出具体建议，如可能的技术路径、技术方案要点，以及推荐牵头实施的单位或专家（不局限于省内）等。

二、指南修改建议

1、加强战略高技术部署，聚焦我省重点培育的战略性新兴产业和先进制造业集群，进一步凝练需求、突出重点，对现有省重点研发计划（产业前瞻与关键核心技术）指南产业前瞻技术研发领域技术方向进行增补完善，提出具体修改意见。新增技术方向需附说明材料，已有技术方向可以提出调整或删除建议，并简要说明理由。技术方向增补完善突出以下三点：

（1）对接国家科技创新有关规划部署，结合地方资源禀赋和产业基础，重点增加本地区有条件及优势进行布局，有望在近年内获得重大突破，引领未来产业发展，且现有指南未涵盖的前瞻技术方向。

（2）聚焦地方优势产业整体提升及产业转型升级要求，以提高技术供给质量为重点，对现有关键核心技术攻关等领域的技术方向进行增补完善，重点增加完善地方及产业发展亟需突破的关键核心技术方向，提高指南技术方向与我省产业发展需求的契合度，强化科技对产业高端攀升的支撑作用。

（3）注重技术方向的有效性，对属于陈旧、淘汰的技术方向，或与现行产业发展趋势明显不匹配的技术方向，可建议删除。

2、请各设区市科技局、国家高新区管委会，围绕产业前瞻技术研发方向，结合当地特色战略性新兴产业发展需求，加强2021年重点项目的前期组织，依托省级以上重大创新平台、产业技术创新战略联盟和创新型领军企业，组织产业链上下游相关单位，以加快产业前瞻技术研发为主攻方向，科学凝练项目主题，遴选出共识度高、前期基础好的重点项目建议。

（1）充分发挥产业技术创新战略联盟的创新组织作用，在广泛调研的基础上，由联盟技术委员会组织研发实力强、创新水平高的联盟成员单位及产业链上下游相关单位，研究凝练项目主题，提出重点项目建议。

（2）加大跨区域资源整合力度，围绕地方最有条件、最具优势的领域，由龙头骨干企业根据产业发展的前瞻技术方向，在全国范围内吸引行业内一流高校科研院所参与合作，以形成重大标志性原创成果为目标，凝练项目主题，提出重点项目建议。

（3）充分对接国家重点研发计划以及科技创新2030—重大项目，围绕国家重大战略需求和重点产业的关键技术瓶颈，加强重点项目组织和谋划，为后续申报国家重点专项培育优质项目源；围绕我省已承担的国家重大项目，以支撑专项实施和推动成果落地为目标，组织优势单位对相关配套技术及装备开展针对性研制，凝练项目主题，提出重点项目建议，为推动国家重大科技成果在江苏落地奠定基础。

重点项目建议每个设区市科技局、国家高新区管委会限报8项。

三、其他事项

请各单位根据通知要求，提出指南修改建议及重大研发需求，并按附件格式和要求填报相关材料，加盖公章后于11月20日前由各设区市科技局汇总报至省科技厅高新处，同时将电子版发送至jskjtgxc@163.com。

联系人：施笑南   张竞博

联系方式：025-83363239  83379768

附件：1、2020年度省重点研发计划（产业前瞻与关键核心

技术）项目指南

 

 

江苏省科学技术厅

                                2020年10月30日    

 

 

附件1

 

2020年度省重点研发计划（产业前瞻

与关键核心技术）项目指南

 

省重点研发计划（产业前瞻与关键核心技术）以形成具有自主知识产权的重大创新性技术为目标，开展产业前瞻性技术研发、重大关键核心技术攻关，抢占产业技术竞争制高点，引领我省战略性新兴产业培育和高新技术产业向中高端攀升，为加快构建自主可控现代产业体系提供有力科技支撑。

一、产业前瞻技术研发

本类项目重点支持对战略性新兴产业培育具有较强带动性的产业前瞻技术，提升产业技术原始创新能力，引领新兴产业创新发展。

1．定向择优任务专题

1011高质量大尺寸（6英寸及以上）第三代半导体材料制备技术

研究内容：开展硅基和碳化硅基的大尺寸（6英寸及以上）氮化镓材料外延生长技术研究；开展大尺寸氮化镓单晶材料的生长技术研究；实现氮化镓材料的电学性能调控，针对光电子和微电子应用，分别实现高电子迁移率、半绝缘和低电阻率的氮化镓材料制备，并完成相关器件的性能验证，支撑第三代半导体产业的创新发展。

考核指标：（1）实现6英寸、8英寸硅衬底上高质量氮化镓基外延材料生产，位错密度达到107cm－2量级，翘曲度<30 um，AlGaN/GaN异质结二维电子气浓度>9E12cm-2，迁移率>2200cm2/V·s。

（2）实现6英寸氮化镓单晶衬底制备，衬底TTV<20 um，表面RMS<0.3nm，厚度>600 um，位错密度达到105cm－2量级，电阻率在0.01～109Ω.cm可调控。

1012 T1100及以上碳纤维材料制备技术研发

研究内容：开展T1100及以上级别的新一代碳纤维制备技术研究，突破T1100高品质原丝纺制技术、均质化预氧化碳化等关键技术，研发大通道外热式预氧化炉、宽幅高温碳化炉等关键生产装备。

考核指标：拉伸强度≥7000MPa，拉伸模量≥324GPa，批次内离散系数≤3%，批次间离散系数≤5%，断裂伸长率≥1.9%，含碳量≥95%，纤维直径≥5um，纤维规格≥12K。

2．高端芯片

1021 基于RISC-V架构CPU及第三方IP研发集成、微控制单元（MCU）、数字信号处理（DSP）、5G通信用射频芯片等高端芯片的设计技术和电子设计自动化（EDA）的平台设计技术

1022 高压功率集成电路、新一代功率半导体器件及模块等先进制备工艺及装备制造技术

1023 多芯片板级扇出（Fanout）封装、多芯片系统集成（SiP）封装、三维封装等先进封装测试技术

1024 大尺寸低缺陷高纯度单晶硅片、高功率密度封装及散热材料、高纯度化学试剂、高端光刻胶等关键材料制备技术

3．纳米及先进碳材料

1031 新型纳米传感器等微纳器件和纳米改性金属、二维纳米材料等新型纳米结构、功能材料制造与应用技术

1032 氮化镓、碳化硅等第三代半导体器件制备与应用关键技术

1033 大丝束等碳纤维低成本制备及复合材料设计应用技术

1034 高品质石墨烯宏量制备技术及改性、跨界应用技术

4．区块链

1041 共识算法、智能合约等区块链核心算法、开源软件及硬件

1042 高性能分布式存储、区块数据、时间戳等区块链存储核心技术

1043 非对称加密、多方安全计算、可信数据网络、隐私保护、轻量级密码等区块链加密核心技术

1044 区块链金融、区块链溯源、区块链物流、区块链数据共享等区块链应用技术

5．人工智能

1051 无监督学习、神经网络、类脑计算、认知计算等核心技术及软件

1052 AI视觉算法、自适应感知、新型交互模态、AI开源软件等应用关键技术、软件及系统

1053 嵌入式人工智能芯片、神经网络芯片、图形处理器（GPU）芯片等人工智能专用硬件和模组制造技术

1054 智能脑机接口、智能假肢、智能可穿戴设备等可移动智能终端关键技术

6．未来网络与通信

1061 多网络协同组织、可软件定义多模式无线网络、边缘环境网络功能虚拟化等新型网络关键技术与设备制造技术

1062 6G移动通信、毫米波与太赫兹无线通信、窄带物联网（NB-IoT）、光通信、北斗导航通信、微纳卫星星座等新一代信息网络关键技术与设备制造技术

1063 量子秘钥分发、量子光源、量子中继等量子保密通信核心技术及关键设备研发

1064 网络空间信息安全、物联网、工业互联网安全防护及保密关键技术

7．智能机器人

1071 多模态人机自然交互、通用机器人智能操作系统、机器人联邦学习等关键技术及软件

1072 人工触觉皮肤、高精度驱控一体化关节、新型精密减速器等机器人核心零部件制造及检测关键技术

1073 医疗及康复机器人、外骨骼机器人、足式行走机器人等服务机器人整机设计制造关键技术

1074 高精度重载机器人、先进工业机器人、特种作业机器人等工业机器人整机设计制造关键技术

8．增材制造

1081 记忆合金、金属间化合物、精细球形金属粉末、高性能聚合物等增材制造材料制备关键技术

1082 大功率半导体激光器、高精度阵列式打印头等增材制造关键设备设计制造技术

1083 4D打印、复合材料打印、移动式增材加工修复与再制造等增材制造先进加工工艺及关键设备制造技术

1084 面向制造领域的高效率、高精度、低成本、批量化增减材制造关键技术和设计制造软件系统

9．数据分析

1091 云存储、离散存储等海量数据存储管理技术

1092 高性能计算、云计算、边缘计算等核心技术

1093 数据挖掘、非结构数据自动分析、数据可视化等数据处理技术

1094 面向生产制造、能源管理、智能交通等场景的大数据应用软件及系统

10．先进能源

1101 高效低成本N型双面电池（TOPCon）和薄膜电池等新型高效太阳能电池及高可靠性低成本发电组件关键技术及工艺

1102 页岩气、核能、地热能、生物质能等新一代清洁能源关键技术

1103 可再生能源制氢、高效储氢加氢、安全用氢等关键技术

1104 能源互联网、微能量收集、新一代储能等关键技术

11．智能与新能源汽车

1111 辅助和无人驾驶、车路协同、智慧座舱、能源管理等智能化控制关键技术

1112 分布式驱动电机、混合动力驱动系统、固态激光雷达、车物互联（V2X）底层通信等关键技术及部件

1113 固态锂离子电池、固体氧化物燃料电池、氢燃料电池等高功率密度动力电池、高性能充电系统等关键技术及部件

1114 新能源汽车整车集成及轻量化设计及制造技术

二、关键核心技术攻关

本类项目重点支持高新技术优势产业发展所需的关键核心技术，为推动产业向中高端攀升提供技术支撑。

1．新材料

2011 高端光电子材料及先进显示材料制备与应用技术

2012 特种高分子、特种陶瓷、特种分离膜、金属有机框架（MOF）、生物可降解材料等新型功能材料制备技术

2013 高温合金、钛铝合金、海洋用钢、高端轴承钢、高性能纤维等新型结构材料制备技术

2014 新材料高通量计算方法及软件、高通量制备、表征及评价等材料基因组关键技术

2．电子信息

2021 国产操作系统和办公软件、工业控制软件、嵌入式软件等高端软件及硬件关键技术

2022 激光显示、Micro-LED等新型显示器件、工业级插件和连接器、有色金属氧化物（ITO）靶材等核心电子器件制备技术

2023 真空蒸镀机、高品质化学气相沉积（CVD）装置和湿法工艺等核心关键设备设计制造技术

2024 虚拟增强现实、数字媒体等先进数字文化科技关键技术

3．先进制造

2031 磁悬浮轴承、高端液压（气动）件、高精度密封件、微小型液压件等高性能机械基础件制造技术

2032 激光加工、精密铸造、高精度光学器件加工等先进制造工艺及装备制造技术

2033 高端数控机床、大吨位智能化工程机械、高精度智能装配装备、智能化大型海工装备、航空发动机等大型整机装备设计、控制软件及系统集成技术

2034 网络协同制造、按需制造、产品自适应在线设计等智能制造关键技术及软件系统

4．新能源与高效节能

2041 薄片化晶硅电池、钝化膜及钝化发射极、背面电池（PERC）等高性能低成本太阳能光伏关键技术

2042 10MW以上风电机组、低风速整机等先进风机关键技术

2043 大容量柔性输电、远距离特高压输电、大规模可再生能源并网与消纳等智能电网关键技术

2044 三废高效洁净处理及资源化利用、微界面反应、新型余废热高效利用等节能减排关键技术

5．安全生产

2051 安全生产信息化、灾害事故监测预警、危险气体泄漏检测及精准定位、生命探测等灾害预警侦测关键技术

2052 危险环境作业、安全巡检、应急救援等机器人，高机动救援成套化装备等安全生产智能装备制造技术

2053 便携式自组网通信终端、远距离透地通信及人员精准定位、井下水下远距离救援通信等应急救援通信关键技术

2054 危化品贮槽应急堵漏、危险气体泄漏安全环保处置、险恶环境灭火救援等灾害应急处置关键技术

6．其他非规划创新的关键核心技术

2061 除上述所列技术方向外，其他满足我省经济社会重大需求且技术创新性高、突破性强、带动性大的非规划创新关键核心技术。

智能制造的关键技术范文第2篇

来自工信部及各省市的政府主管、企业家和研究机构、行业协会负责人等200多位代表，在总结2016年电子信息产业发展业绩、深入分析我国电子信息产业面临的新机遇、新挑战的基础上，明确我国电子信息产业2017年的发展方针，是要坚持“一个中心，两条主线”，加快推动电子信息产业转型升级，全面支持制造强国、网络强国建设，以产业新动能带动经济社会新发展。

“一个中心”，即“以突破核心技术瓶颈为中心”；“两条主线”分别为“积极推进供给侧结构性改革，加快产业转型升级”、“加强融合创新发展，全面支撑制造强国网络强国建设，保障国家信息安全”。重点要开展以下工作：

一是突破核心技术瓶颈，进一步夯实产业基础。瞄准制造强国、网络强国战略需求，集中突破产业核心环节和技术瓶颈，强化协同创新，打造创新体系。重点要布局建设集成电路、传感器国家创新中心，建设一批创新企业、产业联盟等，优化创新资源配置。强化顶层设计，编制光电子、电力电子器件等重点领域技术发展路线图，启动实施网络信息核心技术和设备攻坚工程，重点突破集成电路、智能传感器等具有全局影响力、带动性强的核心关键环节。加快落实《国家集成电路产业发展推进纲要》，推动CPU、FPGA等重大破局性战略部署，优化集成电路重大生产力布局，组织实施“芯火”创新计划。继续实施强基工程，强化核心基础元器件、先进基础工艺、关键电子材料和专用设备等支撑保障能力。瞄准产业发展制高点，选择新型计算、人工智能、智能传感等前沿关键技术开展联合攻关，抢占产业发展主导权。突破高端存储设备、新一代移动通信设备与系统、智能传感、虚拟现实、新型显示等新技术，强化基础软硬件协调发展，实现群体式创新突破。

智能制造的关键技术范文第3篇

关键词： 制造技术；计算机柔性；敏捷；智能

专家认为，世界上各个国家的经济竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上，随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进生产制造技术的研究。

1 计算机辅助工艺设计（CAPP）

1.1 CAPP概述

CAPP是将产品零件的设计信息和加工条件输入计算机，建立工艺数据库，计算机依据这些些信息自动进行编码、绘图、建立工艺文件。CAPP不仅解决了工艺过程设计中的多样性问题，减少了工艺人员的重复劳动，而且有利于实现标准化和工艺过程的优化，保证工艺设计的质量。

1.2 CAPP的发展趋势

1）知识化、智能化：基于知识的CAPP系统作为工艺设计的辅助工具，具有将工艺专家的知识和经验积累起来并加以利用的任务。该系统必将在表达、获取和处理各种知识的灵活性和有效性上进一步发展。

2）工具化、工程化：CAPP既要适应各企业的具体情况，又要控制针对具体企业的实施工作量、提高通用性，因此，需要加强CAPP系统的工具化和工程化。

3）网络化、集成化：CAPP是CAD与CAM之间的桥梁，是CAQ、PDM及ERP的重要产品信息来源，必须在并行工程思想的指导下实现CAPP与CAD、CAM等系统的全面集成。网络化是现代系统集成应用的必然要求。

4）交互式、渐近式：CAPP系统用来帮助而不是取代工艺设计人员，操作者要有足够的判断能力和工艺知识，做出关键决策。知识库及使用法则需要逐步建立、完善、验证，基于知识的、商品化的CAPP工具系统需要有目标、有计划的渐近式发展。

2 计算机辅助制造技术（CAM）

2.1 CAM概述

CAM有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，包括CAPP、数控编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。CAM的广义概念包括其狭义定义包含的所有内容，还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。

CAM的工作步骤：准备被加工零件的几何模型生成加工轨迹（刀位轨迹）校验加工轨迹后置处理，生成NC代码反读数控代码，检查加工代码的重要性数控代码传至数控机床。

2.3 CAM的关键技术

1）数控编程技术：数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。合理的数控编程可以保证产品达到很高的加工精度和稳定的加工质量。在实现设计加工自动化和缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。

2）NC刀具轨迹生成技术：数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。

3）数控仿真技术：是利用计算机来模拟实际加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具。切削过程仿真分为几何仿真和力学仿真两个方面。

3 柔性制造系统（FMS）

3.1 FMS概述

FMS是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。

FMS工程中的柔性有多种涵义，除了加工柔性外，还包含设备柔性、工艺柔性、产品柔性、流程柔性、批量柔性、扩展柔性和生产柔性。

应用FMS可以获得明显的制造优势，FMS是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势。

3.2 FMS的发展趋势

1）FMS的小型化：FMS需要大量的设备投资，FMC可认为是FMS中最小的一种，或可认为是扩大了功能的加工中心或切削中心。它也能提高机床利用率，增大生产柔性，提高产品质量及生产率。

2）开发经济型FMS：由于FMS需要先进的技术、投资大，影响了它的推广。开发经济型FMS，其规模为2-7台加工中心，或以NC机床等通用机床为基础构成。组成的单机可作FMC使用，系统建立可分步扩展。

3）向模块化和标准化发展：模块化已成为当前FMS设计、制造和系统扩展的一个主要原则，即FMS的各系统（机床、运贮系统、控制系统及软件）均采用模块化和标准化。

4）向功能复杂化方向发展：目前，大多数FMS仍然是以机加工为主，今后的发展将是扩大工艺范围，如装配、热处理等。

5）采用模拟仿真技术：采用计算机仿真技术建立FMS系统的模型，可预先了解系统的运行情况，对系统的相关参数进行评估。目前，FMS系统的建模与仿真技术已经成为国内外的研究热点。

4 计算机集成制造系统（CIMS）

4.1 CIMS概述

计算机集成制造（CIM）：是企业生产从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产活动，是一个不可分割的整体。整个生产过程实质上是一个数据采集、传递和加工处理的过程。最终形成的产品，可以看作数据的物质表现。实际上就是强调整体观点（即系统观点）和信息观点。其实质内容是信息（数据）的集成。

CIM技术是实现CIM理念的各种技术的总称，而CIMS则是以CIM为理念的一种新型生产系统。CIMS在提高企业竞争方面起着重要的作用。它保障和提高了新产品开发的质量；缩短了新产品上市的周期；降低了产品的成本。

CIMS通过实现信息集成、功能集成和过程集成，提供了改善生产组织方式、提高管理水平的有效手段，加速了企业管理技术的革新。

4.2 CIMS的发展趋势

1）集成化：从当前企业内部的的功能集成和信息集成，发展到过程集成（以并行工程为代表）并正在步入实现企业间集成的阶段（以敏捷制造为代表）。

2）数字化/虚拟化：从产品的数字化设计开始发展到产品全生命周期中各类活动、设备及实体的数字化。在数字化基础上，虚拟化技术正在迅速发展，包括虚拟产品开发、虚拟现实应用和虚拟制造。

3）网络化：从基于局域网发展到基于Intranet/Internet/

Extranet的分布网络制造，以支持全球制造策略的实现。

4）柔性化：正积极研究发展企业间动态联盟技术、敏捷设计生产技术、柔性可重组机器技术等，以实现敏捷制造。

5）智能化：是制造系统在柔性化和集成化基础上进一步延伸与发展，引入智能控制技术和人工智能，实现具有智能、自律、敏捷、仿生、分布、分形等特点的新一代制造系统。

6）绿色化：包括绿色制造、生态工厂、清洁化生产、环境意识的设计与制造等。它是全球可持续发展战略在制造业中的体现。

5 敏捷制造（AM）技术

5.1 AM技术概述

AM是指制造企业采用现代通信手段，通过快速配置各种资源（包括技术、管理和人），以有效和协调的方式响应用户需求，实现制造的敏捷性，提高企业在不断变化、不可预测的经营环境中快速应变的能力。

AM的实质是在先进的柔性制造技术的基础上，通过企业内部和外部多功能项目组，组建虚拟公司，它是一种多变的动态组织结构，可把全球范围内的各种资源（包括人的资源）集成在一起，实现技术、管理和人的集成，从而在整个产品生命周期内最大限度的满足用户需求，提高企业的竞争能力。目的是快速响应市场的变化，在尽可能短的时间内向市场提供适销对路的环保型产品。

5.2 AM的关键技术

1）并行工程技术：强调工作流程的并行进行，即产品的设计过程、生产准备过程甚至加工过程可以同步进行，可及早发现并修改设计方案存在的问题，还可缩短新产品的开发周期，降低成本，提高产品质量。

2）虚拟制造技术：是将制造企业的一切活动，如设计过程、加工过程、装配过程、生产管理、企业管理等建立与现实系统完全相同的计算机模型即虚拟系统，利用它模拟运行整个企业的一切活动并进行参数的调整，在求得最佳运行参数后再进行实际制造活动，确保整个运行都在最佳状态。

3）计算机网络技术：由于敏捷制造和动态联盟是跨结构、跨地区的全球企业组织方式，计算机网络通信技术成为其最基本的技术基础。

4）系统集成技术：开放式体系结构、信息及交换的标准化是实现系统整体集成的关键。敏捷制造的系统集成所要面对的是连续变化的动态系统，在系统集成运行的条件下，保证系统各部分功能的独立性。

5）动态联盟技术：动态联盟是由多个本质上独立的企业，为了完成一个共同的目标而结成的暂时性同盟。动态同盟中的盟主最先发现市场机遇或客户要求，拥有主要的核心资源，通过合理选择合作伙伴，组成分布式的制造网络。各合作伙伴成员充分发挥各自的特长和优势，联合完成产品的开发、设计、制造和销售全过程。

6）产品数据管理（PDM）技术：PDM是一种从数据库基础上发展起来的信息集成技术，能管理所有与产品相关的信息和过程。从广义上讲，它可以覆盖整个企业从产品的市场需求、研究与开发、产品设计、工程制造、销售、服务与维护等各个领域、全生命周期中的产品信息。

5.3 AM的发展趋势

1）面向知识和信息网络，建立一套支持敏捷制造数字化、集成化、智能化、并行化的多模态人机交互信息处理与应用理论及方法，根据用户的个性化需求和市场的竞争趋势，以有效地组织敏捷制造的动态联盟，充分利用各种资源进行多模态人机协同的敏捷制造，尽快响应市场需求。

2）基于知识和信息网络，对定制产品的外观形态、方案布局和多模态环境下人机交互等环节的支持加强，以提高敏捷制造系统的可塑性及定制产品的美观性、宜人性等方面运作过程的可视化。

3）利用多模态人机交互技术改变企业以试制、试验和改进为主的传统制造开发过程，使之转变为市场需求下以分析、设计和评估为主，并基于知识和信息网络迅速组成动态联盟的可视化敏捷制造，从而缩短产品开发时间，提高市场竞争力。

6 智能制造系统（IMS）

6.1 IMS概述

IMS是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统。智能制造的概念源于人工智能的研究，它突出了在各个制造环节中，以一种高度集成与柔性的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动，进行构思、分析、判断、推理和决策，延伸或取代制造环境中人的部分脑力劳动，同时继承、收集、存储、共享、完善和发展人类专家的制造智能。

6.2 IMS的特征

1）自律能力：即理解与搜集自身和环境信息，并进行判断、分析和规划自身行为的能力。

2）人机一体化：IMS不单纯是“人工智能”系统，而是人机一体化智能系统，是一种混合智能。人机一体化突出了人在制造系统中的核心地位，同时在智能机器的配合下，更好地发挥人的潜能，使人机之间表现出一种平等共事，相互协作、相互“理解”的关系。

3）虚拟现实技术：是实现虚拟制造的支持技术，也是实现高水平人机一体化的关键技术。其特点是要按照人们的意愿任意变化，这种人机结合的新一代智能界面，是智能制造的一个显著特征。

4）自组织与超柔性：IMS能够依据工作任务的需要，自行组成一种最佳结构，其柔性不仅表现在结构形式上，而且表现在运行方式上，所以称这种柔性为超柔性，就像人类专家组成的群体，具有生物特征。

5）学习能力与自我维护能力：IMS能够在实践中不断充实知识库，具有自学习功能。同时，在运行过程中自行进行故障诊断、并具有自行维护、自行排除故障的能力。使智能制造系统能够自我优化并适应各种复杂的环境。

6.3 IMS的关键技术

1）智能设计：把专家系统引入设计领域，将人们从繁重的劳动中解脱出来。目前在CAD/CAPP/CAM领域中应用专家系统已取得了一定的进展。

2）智能机器人：应具有视觉、听觉、触觉、语音、分析判断等功能，与机械手不同。

3）智能诊断：除了计算机的自诊断功能外，还可以进行故障分析、原因查找和故障的自动排除，保证系统在无人状态下正常工作。

4）自适应功能：目前人们是靠经验来控制制造系统，加工时不可能达到最佳状态，产品质量很难提高。要实现自适应功能，在线的自动检测和自动调整是关键技术。

5）智能管理系统：应具备对生产过程的自动调度，信息的收集、整理与反馈以及企业的各种情况的资料库等。

7 结束语

随着市场需求个性化与多样化，未来先进生产制造技术的发展的总趋势是向柔性化、虚拟化、网络化、集成化、智能化、清洁化、全球化的方向发展。

参考文献：

[1]庄万玉、丁杰雄、凌丹、秦东兴编著，制造技术，北京：国防工业出版社，2012.10.

智能制造的关键技术范文第4篇

2013年，麦肯锡全球研究所了《引领全球经济变革的颠覆性技术》报告，将先进机器人列入12项技术之中。“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业战略格局。

国际发展态势

2013年，美国发表了《从互联网到机器人――美国机器人发展路线图》，预测机器人是一种能像网络技术一样对人类的未来产生革命性影响的新技术，拥有改变未来的巨大潜力，有望像计算机设备一样在未来几十年内遍布世界的各个角落。机器人将成为人类的重要帮手，在解决人类面临的可持续制造、社会老龄化、医疗/健康服务、极端环境服役等众多挑战中发挥至关重要的作用。

21世纪以来，世界各工业强国均将机器人列入优先发展行业。

2011年，美国开始推行“先进制造业伙伴计划”，旨在通过发展工业机器人重振美国制造业，并投资28亿美元开发基于移动互联技术的新一代智能机器人；2012年，为配合“制造业回归”和“再工业化国家战略”，美国国家科学基金会提出“国家机器人技术计划”，发展能与人类合作的新一代机器人。

2012年10月，韩国了“机器人未来战略展望2022”，支持扩大韩国机器人产业并推动机器人企业进军海外市场。2013年，德国提出“工业4.0”计划，支持基于机器人技术的“虚实合一”的制造系统发展规划。2014年6月，欧盟启动全球最大的民用机器人研发计划，2020年前投入28亿欧元研发民用机器人，增强欧洲工业竞争力。

日本制定了机器人技术长期发展战略，将机器人产业列入“新产业发展战略”中7大重点扶持性产业。2014年9月，日本政府召开“机器人革命实现会议”，着力推进医疗、看护、农业及建筑工地等领域的机器人发展，5年内力争实现机器人普及、提高生产效率、解决劳动力短缺等问题。2020年使制造业领域的机器人市场规模翻番，非制造业领域扩大至20倍。

我国台湾地区提出机器人技术发展三步走战略，短期重点聚焦制造业机器人、促进制造业产业升级；中期侧重环保节能理念，重点发展LED与PV（太阳能光电）等新兴绿色产业用机器人。长期侧重人性需求，重点发展医疗与观光服务业机器人。

我国工业机器人发展现状

我国工业机器人起步于上世纪70年代初，但因劳动力资源丰富、技术落后等原因使其发展十分缓慢。

进入新世纪以来，随着劳动力成本的大幅上涨，我国制造业对机器人的需求不断加大，未来我国的产业转型升级、社会老龄化应对、国防装备升级均需要大量的机器人。我国机器人产业已取得了一定程度的进步，在机器人整机设计与制造方面积累了一定经验，形成了一支较为庞大的基础研发队伍。

我国工业机器人本体制造技术较为成熟，但与庞大的市场需求形成鲜明对比的是，我国机器人技术总体发展仍相对落后，国内机器人市场绝大部分为国外公司所占据。目前，国内机器人核心技术缺失，减速器、驱动与控制等核心部件主要依赖外购。机器人自主设计与创新能力不足是我国机器人产业发展的瓶颈。

一般来说，智能机器人包括机构、结构本体、驱动传动、能源动力、感知等系统。机器人核心部件包括伺服电机、减速器及控制器、驱动器及传感器。谐波减速器一般用于轻型机器人或机器人腕部关节。由波发生器、柔轮和钢轮组成，具有减速比大、齿隙小、精度高，零部件少、安装方便及体积小、重量轻等优点。

国内谐波减速器研究起步较早，如北京谐波传动技术研究所早在上世纪六、七十年代便开始了谐波减速器的研究。由于市场问题，该项研究进展较慢，但积累了较多的研发经验。近年来，国产谐波减速器开始迅速发展，国产谐波减速器开始在国产机器人产品上得到越来越多的应用。

RV减速器一般用于机器人的肩关节，用于传递较大的扭矩。国内在RV减速器制造的一些关键技术上还有待提高，比如，针孔壳要求确保数十个半圆孔的圆度及同心度。工业机器人的控制系统一般包括伺服层、主控层及操作层，其中伺服层包括伺服电机、驱动器等，主控层包括控制器、编码器、力传感器等。目前，国内机器人在伺服层和主控层的核心技术上均存在一定程度的制约。

总体来说，机器人理论及关键技术研究是我国工程领域长期面临的科学挑战，需要解决机器人与作业任务和环境的适应性、人机交互与自律协同控制、信息采集与传输机制等科学问题，突破减速器、感知驱动与控制等关键技术及核心部件等技术瓶颈，确保我国在下一轮机器人发展大潮中处于不败之地，机器人理论与关键技术研究是国家的重大战略需求。

智能机器人技术将走向何方

机器人技术涉及众多领域，具有多学科交叉和融合等特点。机器人正在逐步发展成为具有感知、认知和自主行动能力的智能化装备，是数学、力学、机构学、材料科学、自动控制、计算机、人工智能、光电、通讯、传感、仿生学等多学科和技术综合的成果，其发展水平体现了国家高技术领域的综合实力。我国现阶段机器人的发展需要智能和自主作业能力的提升、人机交互能力的改善、安全性能的提高，解决制约“人-机交互”、“人-机合作”、“人-机融合”的瓶颈，突破三维环境感知、规划和导航、类人的灵巧操作、直观的人机交互、行为安全等关键技术。

未来充满希望

机器人已从早期的工业机器人发展为种类繁多的现代工业机器人、特种机器人和服务机器人。

虽然工业机器人已广泛应用于各大门类工业领域，但主要在结构化环境中执行各类确定性任务，面临操作灵活性不足、在线感知实时作业弱等问题；服务机器人是应对未来全球人口老龄化趋势加剧的核心手段，存在无法接受抽象指令、难与人有效沟通、人机协调合作能力不足、安全机制欠缺等问题；特种机器人是代替人类在极地、深海、外星、核辐射、军事战场、自然和人为灾害等危险甚至不可达区域执行任务的重要手段，存在依赖离线编程、在动态未知环境中依赖人类远程操作等问题。

机器人在智能和自主方面与人存在巨大差距，机器人的进一步发展必然要寻求作业能力的提升、人机交互能力的改善、安全性能的提高。

智能制造的关键技术范文第5篇

关键词 DSIII智能变送器；法兰型机种；研究；关键技术；本地化生产

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0027-02

DSⅢ系列智能变送器由压力、差压、流量、单法兰远传压力、双法兰远传差压、液位六个品种组成，用于测量各种流体的压力、差压、流量、液位等工业过程控制参数，广泛应用于石油化工、冶金、医药、轻工、电力等行业。DSIII智能变送器法兰型机种，是在差压、压力变送器基础上扩展的品种，即在压力、差压品种基础上，通过隔膜法兰引压，充有硅油的毛细管传递压力，实现介质温度高、粘度高、腐蚀性强等特殊工艺条件下，压力信号远距离的测量。

本项目依托引进的德国西门子智能变送器核心部件（传感器和转换电路）和制造设备，结合企业现有的仪表制造手段和能力，自主完成远传型法兰智能变送器的设计制造，使整机的各项性能指标达到SIEMENS法兰变送器的同等水平，解决该类产品系列化配套问题，使我厂的仪表制造能力得到提升。

1 主要研究内容、关键技术

1.1 主要研究内容

1）进行平面式单法兰（公称直径DN50、DN80、DN100）压力变送器、平面式双法兰差压变送器、平面式单法兰液位变送器、插入式单法兰压力变送器、插入式双法兰差压变送器、插入式单法兰液位变送器六大机种十八个品种的结构设计。

2）满足现场使用条件要求及制造过程的工艺参数设计。

3）工艺及工装夹具设计开发。

4）产品标准的研究与制定。

5）改造静压测试设备、充灌设备、焊接设备、数控加工机床，以满足该产品的试制和特性检测。

6）仪表用材料选择及波纹法兰的数控加工。

7）通过对高温、普通、低温充灌硅油特性的研究，完成对硅油品种的优化选择，完成充灌量的计算与确定。

1.2 关键技术

1.2.1 结构设计

根据法兰变送器工作原理，设计由隔离膜片、波纹法兰、毛细管、远传连接盖、连接口、硅油充灌工艺孔等零件组成的远传测量部件，以满足现场测量工艺要求，保证仪表的精度误差、单向（静压）误差、温度附加误差等指标符合SIEMENS仪表的各项技术指标。

1.2.2 波纹法兰设计及数控加工

波纹法兰是组成法兰变送器的关键零件之一，整机装配时要与隔离膜片进行组焊。主要设计DN50、DN80和DN100三种规格波纹法兰的外形尺寸、焊接坡口、波纹形状与尺寸以及硅油充灌工艺孔，使其分别与F48 mm×0.04 mm、F73 mm×0.06 mm、F96 mm×0.08 mm的超薄膜片实现焊接，满足气密性和抗压强度试验的指标要求。为提高零件的可焊接性，波纹法兰材料选用不锈钢0Cr17Ni12Mo2。

波纹法兰加工难度较大，精度要求高，公差范围只有几丝，波纹表面形状复杂，由半径为1.59 mm的圆弧面光滑过渡连接而成。普通机床难以实现对该零件的加工，我们通过数控车床加工来完成。根据零件加工技术要求，结合单位现有设备，考虑到数控机床使用合理性和经济性，在TND360数控车床上编制程序来进行加工。

1.2.3 超薄膜片激光焊接工艺

通过试焊发现，这种高能束流焊接，对于膜片和基体法兰之间的装配间隙要求非常严格，如果两者之间的间隙过大会影响两者之间的充分熔合，这样会产生未熔合的焊接缺陷。同时焊缝内侧在受热后很容易发生波浪变形，从而导致烧穿缺陷的产生。综合以上试验结果，设计相应的焊接夹具以消除以上不良因素。要求焊接夹具必须能快速吸收焊接多余热量，帮助焊缝散热，抑制波浪变形的产生，同时具备一定的重量以消除膜片与基体法兰之间的装配间隙，使之紧密贴合，利于熔合。鉴于以上，设计了一个能满足要求的压块，同时还配套设计一个半圆定位环，用于膜片和压块的定位。

根据理论分析并结合激光焊机设备的工作状态，确定了 “电压”、“脉宽”、“离焦量”、“转速”四项关键工艺参数。鉴于设备硬件能力选定频率为15Hz。对于其他四项参数的确定，根据以往焊接经验和前期焊接试验，基本确定了一个基础参数，然后采用正交试验法来选取最佳参数值。

1.2.4 充灌及充灌量

充灌硅油通过专用设备在真空状态下对其进行高温加热、脱气，系统的真空度1Pa abs以上，主要克服硅油中气相、水分存在，以保证远传毛细管内用于信号传递的硅油不含任何微小的气泡，确保仪表温度、精度等特性指标，否则会造成仪表的零点漂移。

硅油充灌量主要通过计算和试验，确定毛细管内径、膜下容量。硅油充灌量的大小决定了信号能否准确测量：过量将造成温度附加误差、单向、静压等误差的增大，量少信号则无法传递。它是决定整机性能的关键因素。

2 主要品种规格及技术指标

1）单法兰远传智能压力变送器（7MF4900系列）、双法兰远传智能差压变送器（7MF4903系列）、智能液位变送器（7MF4912系列）。

2）测量范围：

法兰远传智能压力变送器（7MF4900系列）：0.01～160bar；

法兰远传智能差压变送器（7MF4903系列）：1mbar～30bar；

法兰远传智能液位变送器（7MF4912系列）：25mbar～5bar。

3）2"（f48）、3"（f73）、4"（f96）隔离膜片。

4）结构形式：平面式、对夹式、插入式、直接安装式。

5）远传法兰长度：1 m、1.5 m、3 m、4 m、5 m、6 m、8 m、10 m。

6）法兰插入深度：50 mm、 100 mm、150 mm、200mm。

7）充灌介质：普通硅油、寒冷地区用硅油、高温硅油。

8）膜片材料：SUS316L。

9）主要技术指标：

①精度：

A、7MF4900系列：≤（0.005r+0.05）%；

B、7MF4903系列：≤（0.005r+0.05）%；

C、7MF4912系列：≤（0.0075r+0.075）%。

②环境温度影响：

A、7MF4900、7MF4903系列：

dp=（tRs- tcal）.fRs+（ tcap- tcal）.Icap.fcap+（ tTR- tcal）.fPF

dp：温度附加误差；

tRs：远传密封膜片的温度；

tcal：参比温度（20℃）；

fRs：远传密封的温度误差；

tcap：毛细管的环境温度；

Icap：毛细管的长度；

fcap：毛细管的温度误差；

tTR：变送器的环境温度；

fPF：硅油的温度误差；

B、7MF4912系列：

在-10～60℃：≤（0.5r+0.2）%；

在-40～-10℃和在60～85℃：≤（0.25r+0.15）%/10K。

③静压影响：

A、7MF4903系列：对零点影响：≤0.15r%/32bar；

对量程点影响：≤0.2%/32bar；

B、7MF4912系列：对零点影响：≤0.3%/每公称压力（PN）；

对量程点影响：≤0.1r%/每公称压力（PN）长期漂移：≤0.1%/年；

r：量程比

符合SIEMENS法兰变送器产品各项指标。

3 效果

该项目重点解决了压力信号的远距离传送测量及精度指标、温度指标、静压指标的实现。通过自主研发，完成DSⅢ型智能变送器法兰型机种的系列化，实现本地化生产，缩短产品的生产制造周期，降低生产成本，提高产品的利润率和市场竞争力。

参考文献