鋼鐵行業(yè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中智能制造的應(yīng)用

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了鋼鐵行業(yè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中智能制造的應(yīng)用范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要:為實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)積極轉(zhuǎn)型，提高生產(chǎn)過(guò)程的智能化。隨著《中國(guó)制造2025》全面推進(jìn)，面向鋼鐵行業(yè)的智能工廠集成創(chuàng)新，覆蓋了產(chǎn)品研發(fā)、工藝、制造、檢測(cè)、物流等各環(huán)節(jié)的智能化已經(jīng)逐步延伸，但是涉及到檢測(cè)領(lǐng)域尚屬于空白，在此背景下，鋼鐵行業(yè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室推進(jìn)智能制造已迫在眉睫。

關(guān)鍵詞:智能制造;檢測(cè);視覺(jué)識(shí)別;激光切割

引言

《中國(guó)制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略明確提出:著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化，培育新型生產(chǎn)方式，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平［1］。伴隨著我國(guó)高新技術(shù)的不斷發(fā)展，智能制造技術(shù)成為影響市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的重要因素，智能制造技術(shù)一改傳統(tǒng)人工工作流程，是新時(shí)代科技領(lǐng)域的創(chuàng)新結(jié)晶，將其應(yīng)用到自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)中能夠有效降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品工作效率。隨著技術(shù)的更新，現(xiàn)在的智能制造技術(shù)越來(lái)越有秩序，將智能制造技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)實(shí)意義非凡，為工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的保障［2］。

1智能制造的現(xiàn)狀

智能制造最早興起于20世紀(jì)90年代，由日本最早提出，并聯(lián)合美國(guó)、加拿大等國(guó)一起意圖突破柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)存在的局限性，隨后各主要國(guó)家都相繼展開(kāi)智能制造的研究，以德國(guó)的“工業(yè)4.0”計(jì)劃和美國(guó)提出的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”最具有代表性。所謂“工業(yè)4.0”就是第4次工業(yè)革命的簡(jiǎn)稱，旨在充分結(jié)合信息物理系統(tǒng)(Cyber－PhysicalSystem，CPS)與信息通信技術(shù)，使人、機(jī)器以及產(chǎn)品實(shí)時(shí)互聯(lián)以實(shí)現(xiàn)智能制造［3］?！肮I(yè)互聯(lián)網(wǎng)”是指開(kāi)放、全球化的網(wǎng)絡(luò)，將人、數(shù)據(jù)和機(jī)器連接起來(lái)，是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)制造技術(shù)，其目的是升級(jí)那些關(guān)鍵的工業(yè)領(lǐng)域。前面的3次工業(yè)革命分別為18世紀(jì)末的“蒸汽革命”、20世紀(jì)初的“電氣革命”、20世紀(jì)中期及以后的“電子信息革命”［4］。而現(xiàn)在以智能制造為主要核心的制造業(yè)革命就自然而然被稱為第4次工業(yè)革命。智能制造并不是人們憑空設(shè)想的制造模式，而是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷積累特別是新技術(shù)的出現(xiàn)與當(dāng)前制造業(yè)模式存在的弊端日益突出而順應(yīng)產(chǎn)生的。目前世界各國(guó)對(duì)智能制造的認(rèn)識(shí)與研究還處于初級(jí)起步階段，許多構(gòu)思與設(shè)想還只是停留在理論階段。有的學(xué)者提出將智能制造未來(lái)的發(fā)展劃分為3個(gè)階段:第一個(gè)階段是實(shí)現(xiàn)企業(yè)和工廠之間的互聯(lián)，在不同的工廠車(chē)間和企業(yè)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)能夠更好地協(xié)調(diào)，達(dá)到提高企業(yè)整體效率的目的;第二階段是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品和數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和仿真處理，初步達(dá)到“制造智能”，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更優(yōu)化和個(gè)性需求能更好地實(shí)現(xiàn);第三個(gè)階段是在不斷完善增長(zhǎng)的智能制造基礎(chǔ)上創(chuàng)新產(chǎn)品和創(chuàng)新制造工藝，使現(xiàn)有的商業(yè)模式和消費(fèi)模式得到智能化的改變［5］。

2智能制造實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵

實(shí)現(xiàn)智能制造需具備以下三個(gè)關(guān)鍵條件:1)物聯(lián)網(wǎng)IOT(TheInternetofThings)物聯(lián)網(wǎng)指通過(guò)各種信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過(guò)各類(lèi)可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)IOT是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采集、連接各種數(shù)據(jù)，通過(guò)學(xué)習(xí)與總結(jié)，將物數(shù)字化。2)人工智能AI(ArtificialIntelligence)人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類(lèi)智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)等。人工智能AI是大腦，根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化做出恰如其分的指令。3)云計(jì)算(CloudComputing)云計(jì)算(cloudcomputing)是分布式計(jì)算的一種，指的是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無(wú)數(shù)個(gè)小程序，然后，通過(guò)多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。云計(jì)算是心臟，為整個(gè)智能制造決策提供充分而富有彈性的計(jì)算力支持。

3智能制造在實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

智能實(shí)驗(yàn)室是積極推進(jìn)《中國(guó)制造2025》，推進(jìn)企業(yè)工業(yè)化、信息化兩化融合，提升品牌、質(zhì)量和勞動(dòng)效率，強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)防控能力的重要舉措。面向智能制造，全面采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、在線檢測(cè)、圖像識(shí)別與閉環(huán)控制及智能數(shù)據(jù)挖掘新技術(shù);工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅作為解決數(shù)控設(shè)備通訊的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，更實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備和工位智能化聯(lián)網(wǎng)。采用先進(jìn)的在線檢測(cè)、圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化、信息化、智能化。采用網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)管理和挖掘分析，實(shí)現(xiàn)靈活柔性智能加工、檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)任一網(wǎng)絡(luò)用戶都可以通過(guò)訪問(wèn)該系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)獲得該系統(tǒng)的相關(guān)信息。以下是筆者對(duì)智能實(shí)驗(yàn)室的一些體會(huì)和建議:1)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，是一門(mén)涉及人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺(jué)主要用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。在實(shí)驗(yàn)室中可實(shí)現(xiàn)的功能包括送檢樣品的自動(dòng)識(shí)別、彎曲試樣裂紋識(shí)別與判斷、拉伸試驗(yàn)斷后伸長(zhǎng)率的視覺(jué)測(cè)量。2)激光切割技術(shù)的應(yīng)用激光技術(shù)是20世紀(jì)與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)齊名的四項(xiàng)重要發(fā)明之一，激光切割被稱之為“最快的刀、最亮的光、最準(zhǔn)的尺”，激光切割是將能量聚焦到微小的空間，利用高密度的能量進(jìn)行非接觸、高精度、高質(zhì)量、高效率的切割方法，隨著加工技術(shù)的飛速發(fā)展，激光切割將會(huì)逐步成為鋼鐵產(chǎn)品力學(xué)檢測(cè)樣品的主流加工方法，并得到廣泛應(yīng)用，激光切割將會(huì)改變傳統(tǒng)的機(jī)加工方法，但是有一點(diǎn)必須注意，就是激光切割屬于熱加工，在材料的被加工面會(huì)形成熱影響區(qū)，而熱影響區(qū)會(huì)對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響，為檢測(cè)出材料的真實(shí)性能，必須在去除熱影響區(qū)。GB/T2975－2018《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》資料性附錄B中，已明確采用激光切割方法的加工余量，這是筆者在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，聯(lián)合多位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家共同向鋼標(biāo)委提出的建議，并最終被采納。3)樣品物流運(yùn)輸系統(tǒng)在智能實(shí)驗(yàn)室中，樣品的物流運(yùn)輸系統(tǒng)是至關(guān)重要的，是實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)的基礎(chǔ)，按照整體流程設(shè)計(jì)，可采用AGV小車(chē)完成試料、試樣及廢料的運(yùn)輸。AGV小車(chē)(AutomatedGuidedVehicle，簡(jiǎn)稱AGV)，指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車(chē)，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車(chē)，以可充電之蓄電池為其動(dòng)力來(lái)源。一般可通過(guò)電腦來(lái)控制其行進(jìn)路線以及行為，或利用電磁軌道(e-lectromagneticpath－followingsystem)來(lái)設(shè)立其行進(jìn)路線，電磁軌道黏貼于地板上，無(wú)人搬運(yùn)車(chē)則依靠電磁軌道所帶來(lái)的訊息進(jìn)行移動(dòng)與動(dòng)作。4)質(zhì)量管控智能系統(tǒng)通過(guò)基于可擴(kuò)展的智能質(zhì)量分析算法庫(kù)和仿真模擬進(jìn)行質(zhì)量缺陷診斷、溯源、調(diào)控，在不斷的經(jīng)驗(yàn)積累和算法庫(kù)優(yōu)化中逐步改進(jìn)試樣加工工藝、排程、檢驗(yàn)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量體系的閉環(huán)控制，最終達(dá)到質(zhì)量智能精準(zhǔn)管控。5)其他關(guān)鍵智能應(yīng)用除上述功能以外，在智能實(shí)驗(yàn)室中還要設(shè)計(jì)安全防護(hù)智能監(jiān)控系統(tǒng)、能源管理智能管控、關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量預(yù)警與管控等。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著現(xiàn)階段智能制造持續(xù)進(jìn)步發(fā)展及材料檢測(cè)行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，在鋼鐵行業(yè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室推行智能制造是完全可行的，智能制造的體現(xiàn)就是智能檢測(cè)技術(shù)的全面應(yīng)用，智能與檢測(cè)二者缺一不可，在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室向智能制造的發(fā)展過(guò)程中，必須堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)，以實(shí)際需求為導(dǎo)向，不可一味只追求智能化，要結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際需求，科學(xué)合理地應(yīng)用智能檢測(cè)技術(shù)，確保智能檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，助力鋼鐵行業(yè)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］聶珍．面向“中國(guó)制造2025”的機(jī)械工程學(xué)科研究生培養(yǎng)模式探析［J］．價(jià)值工程，2018(31)

［2］田寶連．智能制造技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用探討［J］．湖北農(nóng)機(jī)化，2019(18)

［3］陳俊梅，石宇強(qiáng)．基于知識(shí)的智能制造物流系統(tǒng)平臺(tái)研究［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2016(9)

［4］彭訓(xùn)文．工業(yè)4.0:從自動(dòng)生產(chǎn)到智能制造［J］．大飛機(jī)，2014(7)

［5］呂佑龍，張潔．基于大數(shù)據(jù)的智慧工廠技術(shù)框架［J］．計(jì)算級(jí)集成制造系統(tǒng)，2016，11(22)

作者：周志超 張廣治 王貴玉 單位：北京首鋼股份有限公司質(zhì)量檢驗(yàn)部