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關鍵詞：工業遺產；產業建筑；功篚置換；改造；再利用
中圖分類號：TU-87
文獻標識碼：A
文章編號：1008-0422（2013）05-0051-04
1 前言
今天在舊城改造如火如茶的中國城市，產業建筑作為20世紀數量最大的建筑遺產，正帶著城市發展的記憶在人們的視野中消失。賦予產業建筑遺產新的生命，使其在社會生活中發揮新的作用，唯一的方法就是對那些舊建筑進行功能的重新定位，產業建筑改造再利用涉及到政府、開發商、企業三方的利益，因此選擇什么新功能置換原來產業建筑的舊功能是產業建筑再利用工作中的核心問題。在舊工業建筑改造利用中如何選擇新的功能，需要考慮諸多因素，下面就從幾個主要因素出發來探討關于工業遺產保護的功能置換與定位的問題。
2 產業建筑的功能適應性因素
2.1區位因素
從地段來看，可達性好的地段適應大部分功能，臨街適合于商業、娛樂、餐飲功能，不適于辦公；景觀良好適合于公共休閑空間，不宜用于倉儲。具體來說，產業建筑一般改造為下面幾種功能：
2.1.1博覽與商務旅游開發功能
工業博物館功能對工業遺產的要求較高，需要盡可能地保持其原貌。通常工業遺產的占地面積非常可觀，由于城市土地資源稀缺且昂貴，可考慮將范圍在城郊及兩個大城市之間的交通樞紐處的工業遺產改造為工業博物館。在工業博物館中最大以及最重要的展品便是博物館本身、工業建筑以及進行工業活動的空間及場所。所以，要求工業遺產不僅在建筑和建筑場所方面保存完好，而且在可移動工業遺產（機器設備，標語等）和非物質工業遺產方面具有豐富的內容。因此在工業發展歷史上具有典型性和重要地位的工業遺產非常適合作工業博物館。著名案例有：英國的艾思布里奇峽博物館、德國薩爾州的弗爾克林根煉鐵廠等等。
商務旅游功能模式則是通過建設工業博覽館或工業博物館，或利用其空間舉辦有主題的工業博覽會，并與招商活動、商務交流和交易、旅游等融合。通常，采用這種模式的工業遺產都具有悠久的歷史和較高的知名度，在本行業有著特殊的地位，其深厚而獨特的文化底蘊使得其相關產品至今沿用，并對本行業有著特殊的貢獻或意義。在這方面國外已有很多成功案例值得借鑒，例如德國的魯爾工業區就是針對工業遺產進行旅游開發的一個著名例子；國內比較成功的例子是西部地區的成都工業博物館（圖1），它由原國營宏明電子廠的一幢老廠房改建而成，以場景圖片、文字、實物、雕塑等手法，記錄了成都工業和經濟發展的不平凡歷程，是國內首座集工業文明歷史展示和文化產業為一體的利用舊廠房改造的主題公園式新型博物館。
2.1.2住宅、辦公功能
適合被改造為住宅建筑的廠房本身應是樓房結構，因為單層工業建筑由于層高等各方面結構特點不適合被改造為住房建筑；其次建筑密度相對較高而且成本低。例如杭州汽車發電機廠被改造為小型公寓和廉租房，南京長虹無線電廠改造為學生公寓。
對于適合被改造為辦公用房的工業遺產沒有特殊要求，主要是如何最好的滿足某地區或社區的需要，以最少的投資達到最好的發展經濟的目的，使人們從中受益。這類實例有上海青平路1000號的舊倉庫被改造為辦公樓。
2.1.3公共休憩空間或景觀公園功能
這種功能一般是針對那些處于市中心或住宅區、占地面積較大、不容許有高強度的利用，而其廠房、設備等具有較大保留價值的工業遺產。在工業區舊址上建造一些公眾可以參與的游樂設施，作為人們休閑和娛樂的地方，為群眾提供具有獨特工業景觀的戶外活動場所。對距離城市中心區較近的大型企業廠區，可以將其改造為以原來的產業為主題的城市景觀公園，或保留產業遺跡及片段，作為具有文化氛圍的城市公共開放空間。國外案例如美國西雅圖煤氣廠改造的工業景觀公園就是用景觀設計的方法，它的成功不僅體現在公園的形式、工業景觀的美學及文化價值等方面，還開創了生態凈化工業廢棄地的先例。國內的案例如廣東中山市岐江公園（圖2），就是將工業用地改造成城市開放空間的經典案例。
2.1.4創意產業園區功能
對舊工業建筑遺產最普遍的利用模式是將其改造為創意產業園和現代藝術區，用以展示現代藝術、大型雕塑、裝置藝術作品等。藝術家們首先發現了廢舊廠房對于藝術創作和展示的先天契合性。于是，越來越多的畫廊、工作室等創意產業進駐曾經蕭瑟的寬敞的廢舊廠房，近代老工業建筑租金較便宜，又地處市中心，更重要的是這些老廠房、舊倉庫背后所積淀的工業文明和場所記憶，能夠激發創作的靈感；加上廠房開闊寬敞的結構，可隨意分隔組合，重新布局，具有自然光線，還有不錯的自然景觀和工業元素，因此受到藝術家等創意產業從業者的青睞。
該類型的改造案例很多，如英國倫敦著名的泰特現代藝術館，就是由原定被拆除的火力發電廠改建而成；還有美國紐約受哈頓蘇荷藝術區、北京“798”藝術區、上海盧灣區8號橋（圖3）等都是其中的典型代表，還有重慶的坦克倉庫藝術中心等。
2.1.5旅游購物、休閑娛樂等相結合的綜合開發功能
這種功能模式是在原來的工業中心區建立一個購物中心，并配有咖啡館、酒吧、健身及兒童娛樂場所等，集旅游購物、娛樂休閑于一體的綜合性多元化功能。一般要求工業遺產地理位置優越，具有便利的交通設施和博大精深的工業文化以及獨具特色的工業景觀，且工業遺產的廠房面積廣闊，建筑堅固，滿足建造大型購物中心或其它功能場所的硬件要求。另外，這種工業遺產所在的地區一般都具有對外開放的優秀歷史傳統，知名度較高。
這類案例如奧地利維也納煤氣廠有四個碩大的儲氣罐（圖4），第一個被改成了300間總統套房，第二個被改成了SA級智能商務樓，第三個被改成了大賣場，第四個被改成了娛樂中心，這四個煤氣罐由此成為當地的旅游名勝。
2.2自身結構體系
2.2.1大跨型廠房的功能改造
大跨度廠房功能適應性強，空間跨度大，采光和通風良好，可對其內部空間進行重新利用和再創造，適于改建成汽車銷售中心、建筑材料超市、體育館、劇院等大型的公共建筑；大型倉庫可設計為酒吧、藝術中心等功能。
2.2.2常規型廠房功能改造
舊工業建筑遺產中多層廠房也非常普遍，其內部空間結構與現在多種類型的民用建筑都有相似之處，可以改造成公寓、旅館和辦公樓等再次使用；也可設計為當代藝術家畫廊和商業中心等；不適于高大空間的功能改造。
2.2.3特殊形態的構筑物功能改造
貯氣罐，貯糧罐，冷卻塔，煙囪等適合特殊類型的空間和功能。例如貯氣罐、冷卻塔等可改造成公園游樂設施和城市標志物，一些建筑構件或工業符號等則可重新組合形成新的城市雕塑或景觀，構筑物和機械設施可應用為創作材料和主題語言。高爐可改造設計為旅游觀光項目，游客可以通過觀光電梯近距離接近它們；冷卻池可設計為潛水訓練基地；鼓風爐上面可建觀景臺；煙囪可設計為極限運動場地，設置攀爬、蹦極等極限運動。在上海八號橋景觀公園中廢棄的舊貯氣罐就被改造為潛水俱樂部的訓練池。
具有特殊形態的構筑物具有地標性特征，對改造形成很大的制約，但同時也為再利用提供了想象的空間。比如由黃浦江畔具有110年歷史的南市發電廠煙囪改造為世博會未來探索館的“世博和諧塔”（圖5），具有觀光功能，塔高201m，完整保留了煙囪原貌，用25個太空艙沿螺旋軌道進行人員運輸，在夜幕中宛如一支含苞待放的白玉蘭，而白玉蘭正是上海市花；緩緩升降的太空艙，猶如半空中的點點星光，顯示出上海的城市活力。
2.3空間因素
2.3.1單層大跨型工業建筑遺產
單層跨度大的建筑，其支撐結構大都為巨型鋼架、桁架和拱架等，其內部形成無柱的開敞高大空間。可通過細分空間改造為小尺度的辦公和生活服務綜合樓，如達利中國有限公司；也可改造為中尺度的展示空間、畫廊、藝術家工作室，如上海域市雕塑藝術中心（圖6）。
2.3.2多層多跨型工業建筑遺產
多層且層高較大的“中跨型”建筑，常見于輕工業的多層廠房、多層倉庫等。多層多跨的產業建筑則可通過改造合并原有小空間形成大空間功能或中庭。比如上海長寧區番禺路58號的中泰照明公司辦公樓的入口中庭（圖7）。
2.3.3工業設施設備
工業設施設備是工業遺產的重要組成部分，它體現了工業的產業特征，有著令人震撼的體量、精美的造型、體現著工業美學，不少高爐、煤炭采掘設施、鐵軌以及傳送帶和吊車，甚至儀表和工具箱都可以被保留下來，形成令人耳目一新的后現代工業景觀。
3 社會需求因素
滿足城市新功能要求的再利用就是根據工業建筑所處地區的城市功能要求將其改造為公園、博物館、學校，圖書館、住宅或其它各種文化、行政機構的辦公用房、旅館、餐廳、購物中心等，與日常生活工作需要相關的功能需求量較大，比如閑置廠房改造為學生公寓、食堂、辦公用房；工作室，畫室的需求催生了創意產業園的熱潮。
4 價值評估因素
4.1實用價值
即考慮區位、外部空間、建筑本體，綜合確定改造后的新功能。
4.2歷史文化價值
對城市發展來說，將那些具有相當文化價值的工業遺址作為展現工業文明、保留歷史記憶及該地區歷史和文化物質的載體，可把有歷史價值的機器和設備原封不動保存下來，利用原廠房建立工業博物館，將珍貴工業物質遺產收藏于此供人參觀。比如無錫北倉門的蠶絲倉庫改造為生活藝術中心（圖8），成為規模最大的民族絲綢業倉庫，是無錫近代絲綢業發展狀況的重要歷史見證。
4.3科學研究價值
產業的工藝設備是工業發展水平的見證，有些產業建筑因為攜帶了這些信息會具有科學研究價值。如沈陽鑄造廠（圖9）改造為反映老工業基地文脈的鑄造博物館，向公眾展示了鑄造技術和生產工藝，有利于歷史研究。
4.4情感價值
工業遺產往往承載著城市記憶和場所精神，市民對于產業建筑遺存有著強烈而特殊的情感，產業建筑遺存對城市的營造和市民的行為起著潛移默化的影響。在我國的許多重工業城市，人們的這種情感尤為強烈，應賦予產業建筑遺存新的生命，使其在社會生活中發揮新的作用。沈陽鐵西新區在企業搬遷改造過程中，對工人村等具有代表性的工業遺存進行保護，改造為工人村生活館、鐵西人物館、蒸汽機車博物館，這是一種工業記憶的延續，安慰了對鐵西有深厚情感的職工。
5 結語
近年來，“軟件定義”之風在IT業界越刮越猛，各種軟件定義概念不斷涌現， “軟件定義”成為最先進技術的代名詞。在互聯網+、“中國制造2025”等國家戰略推動以及云計算、大數據等新技術迅速落地應用的推動下，軟件與各個領域融合滲透加劇，軟件的巨大使能作用和輻射帶動作用正在加速體現。
軟件定義重塑信息產業
軟件定義重塑IT基礎架構，主導信息產業發展。軟件定義網絡（SDN）、軟件定義存儲、軟件定義數據中心從概念進入深化發展，包括網絡、存儲和數據中心三大主業內容的IT基礎架構被軟件重新定義。軟硬件間的角色定位發生逆轉，軟件不再是硬件的附屬品，而是決定硬件品質、功能、靈活性、可用性的首要因素。隨著軟件定義在降低系統復雜性、降低成本、增強IT系統的可伸縮性和適應性等優勢凸顯，軟件將成為硬件的主導和整個信息產業的核心。
軟件與IT其他I域加速融合，驅動信息產業變革。數據量的爆發式增長及數據價值挖掘需求的不斷增長推動軟件與物聯網、人工智能等新一代信息技術加速跨界融合和創新發展，軟件定義硬件、軟件定義系統、軟件定義信息安全等思想、概念和產品不斷涌現，電腦、手機、電子書、家居產品等傳統電子產品也加入被定義的行列，催生智能機器人、電子書、車聯網、可穿戴設備、智能家居等新產品、服務和模式創新。各類產品和服務被軟件定義后，物理功能越來越簡單，應用功能日益豐富，而且功能可以不斷拓展和升級。
軟件定義改造傳統產業
軟件作為信息產業的核心，正重新定義制造、電信、能源、電力等傳統產業，成為傳統產業轉型升級的重要引擎。在與傳統產業加速跨界融合的過程中，軟件技術與制造、電信、能源等領域的專業技術深入融合，促進其業務流程、業務系統的重塑和生產模式、組織形式的變革，驅動傳統行業向數字化、網絡化、智能化轉型升級。
以制造領域為例，以軟件為主的信息技術與信息技術加速融合和倍增發展，通過工業技術的軟件化，激發了研發設計、仿真驗證、生產制造、經營管理等環節的創新活力，提升制造業產品、裝備、生產、管理和服務的智能化水平，支撐智能制造發展。工業信息系統、工業軟件和管理軟件、工業云、工業大數據等融合創新應用以及個性化定制、網絡化協同、服務型制造、云制造等新模式的發展，再造工業企業的業務流程和生產模式，推動工業企業信息實時交互和生產過程精準協同，滿足企業對市場預測、創新研發、生產線分析、供應鏈優化等需求，提高制造企業的生產效率，促進智能化生產和管理。軟件定義成為實現智能制造的為基礎和核心，推動生產型制造向生產服務型制造轉變，引發影響深遠的產業變革。
智能制造指的是以信息化、網絡化及數字化技術為基礎，將人工智能引入到制造理和生產實踐的一種智能化產品制造技術。智能制造已成為制造業優化升級的關鍵所在，本文面向智能制造技術，從數據集成、智能加工技術、基于COE的組織協同及過程協同等幾個方面研究了航空發動機協同設計與制造的相關問題。
【關鍵詞】智能制造 航空發動機 設計與制造 協同
相較于發達國家來說，國內航空發動機制造業的發展還較為落后，其中設計與制造的分離是重要的問題表現。在工業4.0時代，智能制造成為了制造業的重要變革和發展趨勢，對于航空發動機協同設計與制造來說，在智能制造發展的背景下，揭示其協同設計制造內涵及過程對于促進航空發動機制造業的發展有著積極的意義。基于以上，本文簡要探討了基于面向智能制造的航空發動機協同設計與制造的相關問題。
1 基于模型的數據集成
數據集成是航空發動機協同設計與制造實現的基礎，統一的產品數字化定義（MBD）是實現智能制造的基礎。MBD以基于特征定義的三維模型為核心，實現設計、制造、工藝等各個部門信息的集成，統一數據源，以此來作為航空發動機設計與制造協同的信息載體。MBD模型中包括幾何模型和標注信息兩類數據，其中通過CAD系統管理幾何模型，通過產品數據管理系統來存儲和管理非幾何信息，從而解決航空發動機協同設計與制造的數據集成問題，具體來說如下：
1.1 設計與設計協同過程
航空發動機被譽為“工業之花”，其產品結構復雜，制造難度大，需要分布在各地的設計所與制造廠高度的協同，才能滿足當前先進航空發動機研制需要，這是傳統二維設計模式難以滿足的。以MBD模型為基礎，航空發動機公司可以建立結構領域、熱力領域、強度領域等多領域的仿真環境，通過多學科設計技術的優化和綜合來實現各個專業設計的協同與并行。
1.2 設計與制造協同過程
設計與制造協同本質上就是設計與工藝的協同，即對航空發動機產品設計進行工藝性審查和制造可行性分析，對于生產準備周期長的零件來說，可以提前進行毛坯設計、工裝設計等工藝準備工作。基于MBD的單一數據源能夠保證工藝準備和工藝設計在同一數據模型下進行，從而實現設計與制造的協同。
1.3 制造與制造協同
航空發動機制造環節復雜，這些制造活動之間需要進行數據的交互與集成，MBD能夠為裝配工藝設計、工裝設計及數控加工等環節提供單一數據源，從而實現各個制造環節及過程之間的協同。
2 智能加工技術
新一代航空發動機以輕量化、高性能薄壁整體結構為主，其結構復雜，雖然滿足了高性能要求，但對應力集中及制造偏差也更為敏感，這就對航空發動機的制造工藝提出了更高的要求。因此，需要采用智能加工技術來實現機床、刀具、工件及工裝的協同加工。
3 基于COE的組織協同
實現協同研制的組織協同是實現智能化航空發動機協同設計制造的前提條件。COE（即Centerof Excellence，意為“卓越研究基地”。是航空發動機關鍵技術的專業化研制中心。基于COE模式能夠實現航空發動機設計與制造的組織集成，從而實現組織協同。以COE為基礎形成協同平臺，通過對產品定義數據的組織實現數據共享和管理控制，從而形成設計所與制造廠以MBD模型技術的應用為基礎的協同研制。
利用項目牽引、總裝拉動及總體設計等來實現航空發動機的協同研發，在整個平臺環境中，依托于協同研發平臺中的協同社區，異地總體設計人員、工藝人員及制造人員等能夠實現MBD模型單一數據源的共享和可視化協作，通過協同異地管理保證異構平臺用戶在統一流程中執行相關工作。
4 產品BOM驅動下的過程協同
航空發動機的協同設計與制造是一個復雜的過程，涉及到多個學科領域的設計制造活動，以BOM為驅動，將PLM、MES、ERP系統進行縱向集成，打通從工藝到現場的數據鏈路，支持結構化工藝數據向生產管理過程的延伸，實現數據源的單一管理、車間自動獲取工藝信息數據、生產加工任務、智能排產等車間現場數字化管理功能。通過對各系統中數據的整理分析，形成知識，最終實現生產管理的智能化。
通過BOM數據的流動，將PLM、ERP、MES、MRO、DNC等系統連接起來，形成一個統一的網絡化的企業經營管理信息平臺；通過引進智能裝備，在生產管理環節關鍵控制點實現狀態感知和自主決策功能，實現航空發動機領域關鍵生產環節的自動化、智能化制造技術應用。
4.1 產品數據共享區的建立
以成熟度模型為基礎，設計部門將產品數據定期發送到共享區中，主要包括航空發動機外形、結構等的CAD模型和技術文件，通過這些數據來為制造人員的生產準備工作提供依據，提升準備效率。
4.2 協同數據共享
與工藝、制造相關的產品數據通過統一的定義、統一的平臺、統一的編碼實現了數據共享，從而最大限度的縮短的產品研制周期。
5 結論
綜上所述，航空發動機的設計與制造存在著眾多協同優化的問題，這種協同不僅僅指的是設計與制造之間的協同，同時也包括人、物料、設備及計算機之間的協同，在整個物理世界與信息時間及二者之間都存在協同過程，是對智能技術、信息技術及制造技術的整合、深度應用。在智能制造技術不斷推廣和實施的背景下，航空發動機協同設計與制造必將得到進一步的發展和應用。
參考文獻
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作者簡介
陸波（1975-），男，貴州省鎮遠縣人。研究生學歷。現為貴陽市黎陽公司工程師。研究方向為軟件工程。
如今我國制造業信息化已經度過了終端普及、網絡普及的階段，正在向與軟件業深度融合的綜合集成階段發展。其中軟件業在定義制造業基礎性作用方面，表現非常凸顯，被廣泛理解為“軟件定義硬件，軟件決定硬件”。軟件業的水平以及能力實際上決定了未來制造業所貫徹的制造強國戰略是否能夠實現。
會上，工信部副部長懷進鵬，工信部信軟司司長謝少鋒、副司長安筱鵬，中國工程院院士李培根，中國電子信息產業發展研究院院長盧山等相關領導出席 ，國內外制造企業相關人士聚集一堂，共同分享工業軟件發展的方方面面。
懷進鵬將制造業互聯網融合的重點概括為新四基，分別是“一硬、一軟、一網、一臺”，最重要的一方面是軟件支撐智能制造的理念。他表示，工業軟件代表的軟件協同將支撐工業制造的智能化與數字化，未來的工業將走向智能制造，積極擁抱兩化融合的智能制造業將會更具競爭能力。中國制造業在走向強國的過程中，必然要經歷轉型與蝶變，在這樣一個工業大國的背景下，創造中國模式、經驗、業績，這個目標不僅是理想，也一定會成為現實。
兩化新融合 企業新智造
李培根在“工業軟件智能制造的使能工具”的主題演講中表示：“工業軟件是衡量一個企業的軟能力的最重要部分，而軟能力在某種程度上是一個企業能力的更重要的展現。工業軟件是使能工具，其中‘目標使能’就是使企業的目標能夠實現。例如，華中數控機床有一個健康保障，希望保障加工使能，通過檢測傳感器以及主軸還有單軸，這就像檢測人的心臟的心電圖一樣。通過這些數據再去分析，目的是控制加工質量。通過測量空間誤差，數據建模多數部長，另外還要有工業軟件的支撐，因為企業的質量問題不僅僅在內部，還包括供應鏈上的質量。”
在“功能使能”方面，提高設備功能以及制造系統功能，也在華中數控機床中得到印證。通過數控機床的健康保障測試，利用云服務平臺隨時掌握機床的健康狀態，這也是軟件在起作用。
同時，安筱鵬也從軟件支撐和定義的產品，軟件支撐和定義的流程，軟件支撐和定義的生產方式，軟件支撐和定義的新型能力以及軟件支撐和定義的產業生態等方面為與會聽眾帶來了“軟件視角中的未來工業”的主題分享。
中航工業集團信息技術中心首席顧問寧振波認為，在航空制造領域軟件業怎樣發揮作用，關鍵在于明確制造業三大基礎：設計、制造和試驗。中航工業在下一輪空間中完成產品的設計，需要不斷找出產品問題、工藝問題、裝配問題，甚至試驗問題。計算機修改模型十分容易，一旦找不到問題就可以映射到生產過程中，再映射到試驗過程中來驗證產品的功能和性能。
長安汽車作為中國四大汽車集團之一，無論從自主品牌還是研發實力都處于國內領先地位。會上，長安汽車管理信息部總工程師唐湘民講解了汽車工藝與軟件的融合。“對用戶來講，在商城上選擇適合自己的配置比較容易，但是后臺的工業軟件，也就是信息系統，則需要進行大量的改進和升級，以此打通整個供應鏈，這就需要價值鏈的端到端的系統集成來實現，涉及到的系統有長安商城，ERP系統、DCS等。所以從長安汽車的角度來理解，智能制造為汽車產業的變革和發展帶來了新的機遇，工業軟件與汽車產品本身融合、產業鏈價值鏈信息系統集成即將成為汽車產業工業軟件領域新的核心價值點。”
沈陽機床集團技術總監于春明在介紹i5智能機床創新實踐時提出：“我們確定要打造一個智能的生態，同時也在想這些智能工廠廣泛分布到全社會，會形成怎樣的智能生態，智能生態能夠為社會帶來怎樣的價值。所謂智能生態，首先一定要面向行業，行業整個生態鏈都要集合在平臺上，才能為需求和社會資源做中間橋梁，智能生態肯定要連接需求、資源，打造一個交易平臺化和運營平臺化的生態組織。”
另外，合力集團CIO張孟青在會上深刻闡述了集團從傳統企業變成現代企業的成功路徑，可以用兩個字來形容，分別是硬和軟。所謂“硬”指的是傳統的制造業的普通概念，所謂“軟”是指不斷用新的思想、方法、流程、工具、文化，甚至價值觀，當然也包含用軟件去改造企業，進而做到以IPD為核心的產品創新體系再加上“以市場為導向，以客戶為中心”的價值觀。
觀念新重構 再造新未來
索為在過去十年中從工程的角度以及發展的過程，奠定了知識自動化的核心理念，什么是知識自動化？
用下棋的例子做簡單解釋。以前下棋是在物理棋盤上，IT將物理棋盤轉移到了計算機上，今年的alphaGO是機器代替人下棋，alphaGO所代表的就是知識自動化。實際上是將下棋的方法與知識移植到機器中，完成機器代替人進行工作的整體流程，做到知識自動化推動工業技術軟件化。
就此，北京索為系統技術股份有限公司董事長李義章對如今國內購置很多先進的軟件和設備，但其使用效果并沒有達到預期的問題發表了自己的見解。他認為，很重要的原因是沒有建立使用這些軟件，操作這些工具的方法與技術體系，這些帶來的問題，如今主要靠人工操作工具。一方面，這些工具很難充分發揮作用；另外，現在很多工程技術人員，80%的時間都是在做重復性的低層次工作，也就是我們經常說的“聰明人做不聰明的事兒”，以至于很多企業的眾多核心與技術伴隨著人員離崗而消失，無法傳承延續。
在兩化融合與智能制造的大背景下，用友本身也在發生變化。不只提供軟件產品，也不只提供一項兩項服務，而是提供企業全程的服務，包括商業模式、金融以及各種各樣企業需要的服務，并且均是通過遠程、軟件、互聯網的方式提供。用友自身的商業模式，在某種程度上代表工業軟件轉型，很有啟發意義。
用友網絡科技股份有限公司董事長兼CEO王文京在“互聯網時代軟件企業如何創新”的演講中說：“整個業務要從起初側重企業內部的信息化服務提供，轉向面向社會化商業的社會級企業服務，我們服務領域也從原來主要偏企業中后臺的企業管理向企業的業務運營以及企業金融擴展。如今重點的服務領域是數字營銷和客服、智能制造，另外是共享服務，還有社交和協同，當然還涉及互聯網金融。同時會有三種形態的產品和業務服務企業和客戶，例如軟件形態、云服務形態和金融服務，這說明3.0的全部技術完全基于新一代企業計算的技術。”
2013年4月，德國政府在漢諾威工業技術博覽會上正式推出 “工業4.0”高科技戰略計劃。該項目由德國聯邦教育及研究部和聯邦經濟技術部聯合資助，投資預計達2億歐元。德國學術界和產業界將機械制造設備定義為工業1.0，電氣化定義為工業2.0，生產工藝自動化定義為工業3.0，將物聯網和制造業服務化帶來的智能制造定義為工業4.0。
德國“工業4.0”戰略旨在通過充分利用信息通訊技術和信息物理系統(CPS)相結合的手段，推動制造業向智能化轉型。包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，建立高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。“工業4.0”主要分為三大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現;二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。三是“智能物流”，主要通過互聯網、物聯網、務聯網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，使需求方能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。
二、工業4.0在醫療行業智能化中推演
醫療行業正在通過云計算、物聯網、大數據、移動設備、互聯網技術等相結合的手段，向信息化邁進。對照“工業4.0”，推演醫療信息化與工業化的融合與創新，可以設計出兩大醫療智能化主題，分別為：“智能醫院”和“智能醫療”。
2.1 智能醫院
智能醫院是在數字化醫院的基礎上，利用物聯網技術和設備監控技術加強信息管理和服務;通過大數據與分析平臺，將云計算中由大型醫療設備產生的數據轉化為實時信息，并加上綠色智能的手段和智能系統等新興技術于一體，構建一個高效安全、環境舒適的人性化醫院。其基本特征主要包含有醫療設備使用過程管控可視化、系統監管全方位兩個層面。
醫療設備使用過程管控可視化是指在醫療設備使用過程上，包括醫用耗材管控及流程，均可直接實時展示于控制者眼前，此外，醫療設備的現況亦可實時掌握，減少因系統故障造成醫療偏差。醫療設備工作過程中的相關數據均可保留在數據庫中，讓管理者得以有完整信息進行后續規劃，也可以依醫療設備的現況規劃機器的維護;可根據信息的整合建立醫療設備的智能組合。
系統監管全方位是指通過物聯網以傳感器做連接，使醫療設備具有感知能力，系統可進行識別、分析、推理、決策、以及控制功能;這類醫療裝備，可以說是先進制造技術、信息技術和智能技術的深度結合，主要是透過系統平臺累積知識的能力，來建立設備信息及反饋的數據庫。
2.2 智能醫療
主要涉及整個醫療過程的物流管理、人機互動、3D打印等技術在醫療過程中的應用。
智能醫療是指由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在醫療過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在醫療過程中的腦力勞動。與傳統的醫療相比，智能醫療具有學習能力和自維護能力、人機一體化、虛擬實現等特征。
近年來，由人工智能、醫用機器人和數字化輔助醫療技術等相結合的智能醫療技術，正引領新一輪的醫療變革。智能醫療技術開始貫穿于檢驗、手術、護理和康復等醫療的各個環節。當今世界醫療行業智能化發展呈現兩大趨勢。
一是以3D打印為代表的“數字化”技術在醫療行業率先應用。尤其是康復醫學領域個性定制化需求顯著，而個性化、小批量和高精度恰是3D打印技術的優勢所在。目前，3D打印在醫療生物行業的應用主要包括1、體外醫療器械如假肢、助聽器、齒科手術模板，醫療模型等;2、永久植入物，如骨骼。對人體身體部位的復制是高度定制化的產品，通過3D打印，這些部件可以與身體完全契合，與身體融為一體。3、細胞3D打印，這是一種基于微滴沉積的技術。
能夠為再生醫學、組織工程、干細胞和癌癥等生命科學和基礎醫學研究領域提供新的研究工具;為構建和修復組織器官提供新的臨床醫學技術，推動外科修復整形、再生醫學和移植醫學的發展;應用于藥物篩選技術和藥物控釋技術，在藥物開發領域具有廣泛前景。
二是智能醫療技術創新及應用貫穿醫療行業全過程，使得醫療行業的診斷、治療、管理、服務各個環節日趨智能化，主要體現在以下四個方面。
(1)建模與仿真：如用于跨部門復雜醫療流程診斷，醫院醫療應急響應系統，生理系統的建模與仿真等，可以極大的提升醫療診斷的準確率。
(2)以醫療機器人為代表的智能醫療裝備：如醫療機器人已經在腦神經外科、心臟修復、膽囊摘除手術、人工關節置換、整形外科、泌尿科手術等方面得到了廣泛的應用。機器人在手術的準確性、可靠性和精準性上遠遠超過了外科醫生。
(3)基于無線、嵌入式技術的智能資產管理解決方案：可整合醫院資產信息，全面了解設備資產的成本消耗及使用情況，實現設備維護管理標準化和電子信息化升級，提供資產投資和使用分析的依據，幫助醫院制定成本控管、設備采購計劃，優化醫院運營和資產管理。
(4)智能醫療服務業急速發展：通過各種可佩戴裝置、嵌入式軟件，互聯網連接和在線服務的啟用整合成新的“智能”醫療服務業模式，院內院外制之間的界限日益模糊，融合越來越深入。
三、改進之路
工業4.0在醫療領域的發展之路將會是一段革命性的進展。現有的醫療科技和經驗必將進行改變和革新，而且對于醫療新領域和新市場的創新解決方案將層出不窮。為此，醫療行業需要在標準化與架構、復雜系統管理、醫療寬帶設施、安全和安保、工作的組織和設計、培訓和職業發展、監管框架和資源效率等方面進行持續和適應性改進。
四、價值
通過智能醫院和智能醫療的建設。可以推動醫療行業設備及服務升級，幫助醫院提高生產率和運營力，提升醫師軟實力。可提高醫生工作效率、疾病檢出率，擴大醫療可及性。幫助醫院實現智能化臨床管理、預算及資產優化、智能化運營和決策支持，從而提升生產率和工作效率，降低運營成本。分析預測特定高發疾病的病因、防治路徑以及成本進行科研研究，為進一步降低發病率、降低醫藥成本、提升診斷率提供科學的依據。
隨著社會的進步和生活水平的提高,社會對產品多樣化,低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量,更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后,由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發展,制造業自動化進入一個嶄新的時代,技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業化國家機械制造自動化的研制發展重點。
1基本概念
11柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括1)機器柔性當要求生產一系列不同類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。
2)工藝柔性一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。
3)產品柔性一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4)維護柔性采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。
5)生產能力柔性當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。
6)擴展柔性當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。
7)運行柔性利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。
12柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們認為凡是側重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為:
1)柔性制造系統(FMS)
關于柔性制造系統的定義很多,權威性的定義有:
美國國家標準局把FMS定義為:“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統,柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。國際生產工程研究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在最少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。”而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產。”簡單地說,FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS,日本從1991年開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際性開發項目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。
2)柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6～8年,FMC可視為一個規模最小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物,它是由1～2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成,其特點是實現單機柔性化及自動化,具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。
3)柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床,對物料搬運系統柔性的要求低于FMS,但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統(DCS)為代表,其特點是實現生產線柔性化及自動化,其技術已日臻成熟,迄今已進入實用化階段。
4)柔性制造工廠(FMF)FMF是將多條FMS連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統進行聯系,采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際,實現生產系統柔性化及自動化,進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平,反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體,以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表,其特點是實現工廠柔性化及自動化。
2柔性制造所采用的關鍵技術2.1計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引入專家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環操作,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.2模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
2.3人工智能、專家系統及智能傳感器技術
迄今,柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理,求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來,以知識密集為特征,以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造業(尤其智能型)中起著日趨重要的關鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術,預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模將在比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數,以達到最佳工作狀態,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的,它使傳感器具有內在的“決策”功能。
24人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自動化系統中的一個組成部分。
3柔性制造技術的發展趨勢
31FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近,更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
32發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發展趨勢。
33朝多功能方向發展
由單純加工型FMS進一步開發以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。
4結束語
柔性制造技術是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢,是決定制造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措。屆時,智能化機械與人之間將相互融合,柔性地全面協調從接受訂貨單至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。
近年來,柔性制造作為一種現代化工業生產的科學“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認,可以這樣認為:柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上,將以往企業中相互獨立的工程設計、生產制造及經營管理等過程,在計算機及其軟件的支撐下,構成一個覆蓋整個企業的完整而有機的系統,以實現全局動態最優化,總體高效益、高柔性,并進而贏得競爭全勝的智能制造技術。它作為當今世界制造自動化技術發展的前沿科技,為未來機構制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖,將成為21世紀機構制造業的主要生產模式。實現了按端口、MAC地址、應用等來劃分虛擬網絡,有效地控制了企業內部網絡的廣播流量和提高了企業內部網絡的安全性。
4結論
隨著社會的進步和生活水平的進步,社會對產品多樣化,低制造本錢及短制造周期等需求日趨迫切,傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量,更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后,由于微電子技術、計算機技術、通訊技術、機械和控制設備的發展,制造業自動化進進一個嶄新的時代,技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各產業化國家機械制造自動化的研制發展重點。
1 基本概念
11 柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,系統的生產率和無干擾情況下的生產率期看值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的本錢低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低本錢、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括 1) 機器柔性 當要求生產一系列不同類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。
2) 工藝柔性 一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。
3) 產品柔性 一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼續能力和兼容能力。
4) 維護柔性 采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。
5) 生產能力柔性 當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。
6) 擴展柔性 當生產需要的時候,可以很輕易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。
7) 運行柔性 利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。
12 柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同外形加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們以為凡是側重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為:
1) 柔性制造系統(FMS)
有關柔性制造系統的定義很多,權威性的定義有:
美國國家標準局把FMS定義為:“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備,使工件加工正確、迅速和自動化。中心計算機控制機床和傳輸系統,柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。國際生產工程探究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在最少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。”而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產。”簡單地說,FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心和車削中心等),由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及治理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS,日本從1991年開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際性開發項目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。
2) 柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6~8年,FMC可視為一個規模最小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物,它是由1~2臺加工中心、產業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成,其特征是實現單機柔性化及自動化,具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進進普及應用階段。
3) 柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線和中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床,對物料搬運系統柔性的要求低于FMS,但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統(DCS)為代表,其特征是實現生產線柔性化及自動化,其技術已日臻成熟,迄今已進進實用化階段。
4) 柔性制造工廠(FMF)FMF是將多條FMS連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統進行聯系,采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計算機集成制造系統(CIMS)投進實際,實現生產系統柔性化及自動化,進而實現全廠范圍的生產治理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平,反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營治理的自動化連成一個整體,以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表,其特征是實現工廠柔性化及自動化。
2 柔性制造所采用的關鍵技術
2.1 計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引進專家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的新題目。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環操縱,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.2 模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制用具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
2.3 人工智能、專家系統及智能傳感器技術
迄今,柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理,求解各類新題目(如解釋、猜測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論和通過經驗獲得的知知趣結合,因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展看未來,以知識密集為特征
,以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造業(尤其智能型)中起著日趨重要的關鍵性的功能。目前用于柔性制造中的各種技術,預計最有發展前途的還是人工智能。預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模將在比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融進制造過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數,以達到最佳工作狀態,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的,它使傳感用具有內在的“決策”功能。
24 人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自動化系統中的一個組成部分。 3 柔性制造技術的發展趨向
31 FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是由于FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近,更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
32 發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替換通用的加工中心將是FML的發展趨向。
33 朝多功能方向發展
由單純加工型FMS進一步開發以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。
4 結束語
【關鍵字】SML；AMI；AMR；MUC；IEC62056
引言
隨著信息技術和通訊技術的發展，電網系統不斷的進行更新換代，邁向了更加智能化的道路。從最初的人工抄表系統，到后來的AMR（Automatic Meter Reading）系統，再到現在的AMI系統，通訊技術起到了舉足輕重的作用。由于通訊技術發展迅速，更新換代頻率高，導致剛上市不久的電力產品就面臨被淘汰的局面。拿PLC（Power Line Communication）來說吧，2008年法國EDF啟動LINKY項目，其主推的PLC技術為S-FSK，并成為主流的通訊技術，但不到兩年的時間，PLC主力正營開始偏向于PRIME技術，可PRIME技術好景不長，現在PLC主力正營又開始偏向于G3技術。發展如此迅速的通訊技術，導致電力產品制造公司面臨很大的經濟損失。在這種形勢下，幾個國際上知名的能源公司和電表制造商開始合作，設想研發出一款通訊模塊可更換的智能電表，并因此，成立了Sym2（Synchronous Modular Meters）項目。SML通訊協議也因Sym2項目而誕生，并成功應用到德國智能電表的改造項目當中。
1、AMI系統架構
AMR系統被認為是AMI系統的前身，其主要完成電網數據的抄讀功能。隨著電力用戶用電負荷的不斷上升，對電網的調度帶來了很大的難度，因此需要對用戶的負荷進行控制，當用戶超負荷時，需要遠程斷開繼電器；當斷電時間結束時，需要遠程閉合繼電器。另外根據不同的時期，需要遠程更新電能表的費率表，使其運行新的尖峰平谷收費政策，實現遠程費控。由于以上各種情況的出現，AMI系統開始慢慢取代AMR系統。因為AMI系統不僅具備抄讀功能，同時還具備遠程設置功能，以及點對點實時操控功能等。
（6）手持單元（Handheld Units）：主要用于智能電表和集中器在安裝和維護階段的數據抄讀和參數修改。另外當遠程通訊出現問題時，可以用它進行本地數據抄讀和現場維護。
2、SML通訊協議
3、SML的應用
（I1）這類通訊接口主要用于數據集中器和智能電表之間，另外當主站無法與智能電表通訊的時候，也可通過它采用手持單元對數據集中器進行維護，典型的應用有PLC通訊。
（I2）這類通訊接口用于主站和智能電表之間的通訊，典型的應用有GPRS網絡和以太網。
（I3）這類通訊接口用于智能電表和手持單元之間的通訊，在智能電表安裝或無法遠程通訊的時候，可通過手持單元進行設置參數和維護，典型的應用有近（遠）紅外通訊、RS485通訊等。
（I5）這類通訊接口用于家庭內部網絡的智能電表和用戶終端電氣設備之間的通訊，例如IHD可通過該接口獲取智能電表的數據并進行顯示，典型的應用有無線M-bus通訊、Zigbee通訊等。
SML通訊協議可應用于AMI系統下的I1、I2、I3、I4、I5等通訊接口，德國智能電表項目采用SML協議貫串了整個AMI系統。
德國AMI系統的特點是電表功能簡單，MUC功能復雜，其設計思路為電表盡量簡單，提供其可靠性和使用壽命，當通訊方式更新換代時，電表無需更換，僅更換MUC即可。從短期看，一個電表需要搭配一個MUC，該方案的成本上升了，但從長期看，該方案卻可以大大減少成本。
關鍵詞：機械設計制造；自動化；現狀；發展；
中圖分類號：TN830文獻標識碼： A
前言：因為現代機械自動化在設計 以及制造 上具備低能耗 、高可靠性、高質量、多功能 的意義 ,所 以機械的設計以及制造都是隨著機械自動化來展開的 與此同時機械自動化技術所面對的主要技 術是信息處理技術、自動化控制 技術 、傳感檢測 技術、精 密機械技 術、接 口技術 、伺服驅動技術以及精密機械技術等 。所 以機械自動化系統是機電一體化系統 。
1.機械自動化的定義
對于現代機械的定義，由于研究的角度不同，進而給出不同的定義 。例如美國機械工程師協會，將其定義為：現代機械是通過計算機信息網絡協調與控制的機械和（或）機電部件相互聯系的系統，該系統可以完成機械力 運動和能量流等動力學任務 而國際機器與機構理論聯合會將現代機械定義為：機電一體化是精密機械工程 ，電子控制和系統思想在產品設計和制造過程中的協同結合。
2.機械設計制造及其自動化的特色和作用
科技的發展離不開經濟的需求和促進，然后經過開發應用反作用于經濟，促進經濟更進一步的發展 。作為一種高效的技術，機械設計制造及其自動化首先是經濟發展催生的技術，他在自身不斷發展的同時
也帶動著工業的不斷進步。采用機械設計制造可以降低成本，增加單位數量，提高生產的質量，從而在市場的競爭中贏得自己的一席之地。
在科技高度發達的今天，首先機械設計以及自動化技術的應用，不僅可以節約大量的人力資源，機器化作業還可以提高生產過程的安全性，其次還可以在自動化生產的過程中提高單位產出提高生產的效率，在高效生產的同時保證較高的質量，從而獲得更多的經濟效益 再次自動化技術的應用能夠在生產的過程中還可以減少浪費降低成本。
3.機械設計制造及其自動化在設計中的原則
3.1滿足對機械設備功能的要求
在進行機械設計制造及其自動化設計的時候，必須掌握機械設備的使用功能和重要的核心作用，必須滿足人們正常獲取信息數據的要求，在整個機械設計制造及其自動化的過程中，要對機械設備進行一個全面系統的把握，掌握每一個機械設備的功能，以及自動化使用的實際需要。
3.2采用先進的技術
機械設計制造和自動化技術的不斷進步和持續推廣極大促進了我國經濟的發展，技術進步是機械設計制造和自動化不斷發展的基本前提條件，機械化產品的生產和加工都是以先進的技術為保障的，只有技術進步才能夠帶動整個產業的發展。機械設計的基本設備都需要將技術放在重要的位置。在各項技術的發展當中，機械技術處于比較重要的位置，需要根據具體情況進行相關分析，不斷在技術領先方面實現技術進步的智能化。
各種加工行業的機械化設備。通過對相關產品進行處理與加工，改變相關產品原有的形態，增加相關產品中所具備的的功能，例如：機床、 數控車床等各種加工行業的現代化機械設備。轉換能量的機械化設備。動力機械主要的功能就是以轉換能量為主，如：內燃機、 水輪
機、 電動機等一系列轉換能力的機械化設備。處理數據信息的機械化設備。將數據信息輸人相關的機械化設備后，經過機械化設備的處理之后得到所需要的數據信息，最常見的處理數據信息的機械化設備
有傳真機、計算機等一系列機械化設備。具有其他功能的機械化設備。只有對機械設計制造及其自動化這一項技術進行深入的分析與研究，了解這一項技術中所具備的主要功能，才能在運用機械設計制造及其自動化技術時將不同的產品設計出來，培養創新的思維。用途、 功能不同的機械化設備在運行的方式上也不同，這一點充分的體現了機械化制造及其自動化在發展過程中的空間非常的大，根據對機械設計制造及其自動化這項技術的不斷創新與設計，機械設計制造及其自動化會更加的完善。機械設計制造及其自動化這一項技術在發展中，先進的技術依然是其最強有力的支撐，在不斷完善的過程中要對其進行科學合理的規劃與設計。
4.機械設計制造及自動化的發展前景
4.1 多功能
在機械零件的加工過程中， 會有大量的時間消耗在工件搬運 、上下料 、安裝調整、 換刀和主軸的升降上 ，為了盡可能降低這些時間， 人們把不同的加工功能組合在同一臺機床上， 從而使一臺機床具有多種功能， 這種復合功能的機床已成為近年來發展最快的機種。
4.2 模塊化
機械設計和制造的產品數目眾多， 在某種程度上將導致在對產品進行設計時各種復雜研發需求的出現， 絕大多數新研發的產品在發展及其開發上均不可脫離標準單元的利用， 模塊化不僅具有良好的適應性和擴展性， 而且模塊化易于組織規模生產， 從而保證質量， 形成批量。
4.3 智能化
智能化是21 世紀機械設計制造發展的一個大方向當前， 機械制造技術的核心功能即是智能加工， 智能加工是一種基于模糊控制 數字化控制的機床加工， 它主要是在加工過程中模擬人類專家的智能活動， 從而解決以前需要在人工干預下才能解決的問題 智能化主要體現在機械設計制造及其自動化發展中的兩個方面: 一是提高加工效率的智能化; 二是智能診斷 智能監控以及智能化的自動編程等。
4.4 微型化
由于新技術、 新材料的廣泛應用， 很多機械設計制造及其自動化產品呈現出新的特點， 比如， 操作更為便捷， 產品的體積也更為精細 精致 由于呈現出這些特點， 使其作為占據經濟市場的重要手段和特色， 體積微小的機械設計制造及其自動化產品主要是指微電子機械.
4.5生 態化
隨著科技的逐漸發展， 人們 了解到環境 因素對經濟 發展有非 常重要的影響。因此出現了綠色生 態的理念 。機械設計制 造的綠 色設計主要就是最大化的使用資源取得新型 的綠色產品設計 。產品設計的時候 ,以產品環境的屬性為重點 不 但要滿足 環境的要求 池要保證產品的經濟性以及基本功能。綠色 產品不但要有指定的使用功能 ,也不可以對四周的環境和人的健康帶 來損害。推 動可持續發 展戰略 ,就會向生態化的發展道路走去。現代機械設計重視生態化 不但可 以降低資源損耗，也可以提高產品的使用質量和競爭力 。
4.6智能化
計算機輔助技術 CA D 的產生 ，使得其圖形工作能力 可以服務于設計工作。把 CA D 技術與人工智能 展開 結合 ,可 以促使 C A D 系 統有著比較好 的創造力 。因為現代機械具備智能化和集成化的特征 ,C A D 技術只可 以與人工系統、專家系統相結合 ，這樣才可以推動 計算機的系統集成。目前 ，計算機已成為了最為常用的設計工具 ，用計 算機技術創建一個整體性的模型 ，能夠對機械產品的工況展開描述 ，不日， 用智能化的方式展開處理 ，能夠為機械產品提供最有利 的設計方案 。
4.7定量化和 系統化
現代機械設計制造把傳統設計 內的經驗和類比設計都提高到邏輯
性和理性的程度 形成了系統之 中的新型 設計方式 。把機械產 品當作整體的系統來查看 根據 計算機技術 ,可 以把人與環 境的關 系展開 協調 。機械設計制造系統化就是 把總系統分 為多個子系 統 ,再運 用現代設計的理論和方法 肥子系統展開協調 達到系統化的主要目標。倘 若是 比較傳統的設計方 法 在分析的時 候是靜態的 ,是 憑著經 驗去感 受的。因此不能夠使用動態化的定量設計 。
實質工況不能用傳統設計方法展開反映 。機械產品結束功能設計 是在隨機動態的狀況下展開的 。
結束語：機械設計制 造及其 自動化是新 興學科， 它集 不同技 術于一體 ，加強了機械設施的穩定性與可靠性 ，社機械設施更加智能化 與人性化 。機械設計制造及其 自動化的發展潛力和發展空 間非常大 ，能夠及時跟進當前的科技前沿。文章對我國機械設計制造及其自動化發展前景進行了探討。
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