智能制造装备及其可靠性技术(智能装备的关键技术有哪些？)
智能制造是由智能装备与互联网协同创新而来。智能装备即是智能硬件发展而来，使传统制造装备拥有了诸如分析、推理、判断、构思和决策等各种仿人类智能活动。而联网技术则将过去单一设备的制造加工延展到分布式制造网络环境中，在单体装备智能基础上叠加网络群体智慧，实现了基于互联网的全球制造网络环境下的智能制造系统。智能制造在制造的全生命周期中进行感知、分析、推理、决策与控制，实现产品需求的动态响应。要实现一个生产系统的智能制造，关键智能基础共性技术需要突破，这其中涉及到如下关键技术。
识别技术
识别功能是智能制造环节关键的一环，需要的识别技术主要有射频识别(RFID)技术、基于三维图像识别技术，以及物体缺陷自动识别技术。
1、射频识别技术
射频识别（RFID，RadioFrequencyIdentifcation）技术又称为无线射频识别，是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间进行机械或光学接触。常用的无线射频有低频、高频和超高频3种，而RFID读写器分为移动和固定式两种。射频识别是一种自动识别技术，它将小型的无线设备贴在物件表面，并采用RFID阅读器进行自动远距离读取，提供了一种精确、自动、快速地记录和收集目标的工具。
2、基于三维图像识别技术
基于三维图像物体识别的任务是识，尉出图像中有什么类型的物体，并给出物体在图像中所反映的位置和方向，是对三维世界的感知理解。在结合了人工智能科学、计算机学和信息科学之后，三维物体识别是智籃制这系统中识别物体几何情况的关键技术。
3、物体缺陷自动识别仿真技术
物体缺陷，无论是表面缺陷还是内部缺陷，都将会给物体材料、结构带来严重的力学性能下降，其中应力集中现象会非常严重她影响材料的力学性能。因而，对物体进行缺陷检测就显得十分必要。不同材料有不同蘚缺陷识别方法，计算机视觉技术的发展，机器视觉的物体缺陷检测技术愈加受到重视，该检测系统不受恶劣环境和主观因素影响。基于机器视觉的物体缺陷自动识别技术，在智能制造系统中对产品的检测与评估有着重要作用。
RTLS实时定位系统
在实际的生产制造现场，需要对多种材料、零件、工具、设备等资产进行实时跟踪管理。在制造的某个阶段，材料、零件、工具等需要及时到位和撤离；生产过程中，需要监视在制品的位置行踪，以及材料、零件、’工具的存放位置等。这样，在生产系统中需要建立一个实时定位网络系统，以完成生产全程的实时位置跟踪。
实时定位系统(RTLS，RealTimeLocationSystem)由无线信号接收传感器和标签无线信号发射器等组成。一般地，被跟踪目标贴上有源RFIL|标签，在室内布置3个以上阅读器天线，使用有源RFID标签来发现目标位置。3个阅读器天线接收到标签的广播信号，每个信号将接收时间传递到一个软件系统，使用三角测量来计算目标位置。
RTLS通常建在一个建筑物内或室外识别和实时跟踪对象的位置。RTLS的物理层技术通常是某种形式的射频通信，但一些系统使用了光学（通常是红外）或声（通常是超声波）技术代替了无线射频。标签和固定参考点可以布置发射器和接收器，或两者兼而有之。目前，室内实时定位系统通常采用超声、红外、超宽带fUWB，、窄频带等技术，在带宽、精度、墙体穿透性、抗干扰能力等方面存在各自的特点，其技术性能各有差异。经过测试和实践，超宽带的综合性能最优，所以在许多生产制造现场广泛采用了基于超宽带的实时定位系统。
无线传感器网络
无线传感器网络，(WSN，WirelessSensorNetworks)是-一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。
无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。
无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震，电磁，温度，湿度，噪声，光强度，压力，土壤成分，移动物体的大小、速度和方向等周边环境的各种要素。无线传感网络主要包括3个方面：感应、通信、计算（硬件、软件、算法）。其中的关键技术主要有无线数据库技术，如用于无线传感器网络的查询和其他传感器通信的网络技术，特别是多次跳跃路由协议，如摩托罗拉使用在家庭控制系统中的ZigBee无线协议。标准的ZigBeeTM或802.15.4对于许多低功耗、低数据率无线通信服务而言，是一个不错的选择。然而，高数据率通信则要选择802.11WLAN无线局域网。对于工业和家庭络来说，应优先选择ZigBee，它的一大优点是“网”功能。网状网络允许从节点到节点来传递信息，如果任何节点失败，仍然可以通过选择其他节点将信息送达目的地。
在生产系统中，要合理利用无线网络，根据任务的实时性、数据吞吐量大小、数据传输速率、可靠性等特点实施不同的无线网络技术，如监督通信、分散过程控制、无线设备网络、故障信息报警、实时定位可分别采用WLAN、RFID、ZigBee/Bluetooth、GPRS、UWB等网络技术。
CPS信息物理融合系统
CPS（Cyber-PhysicalSystem，信息物理融合系统）是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C技术——即计算(Computation)、通信(Communication)和控制(Control)技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
CPS也称为“虚拟网络-实体物理”生产系统，它将彻底改变传统制造业逻辑。在这样的系统中，一个工件就能算出自己需要哪些服务。通过数字化逐步升级现有生产设施，这样生产系统可以实现全新的体系结构。这意味着这一概念不仅可在全新的工厂得以实现，而且能在现有工厂一步步升级的过程中得到升华+在当前的工业制造环境中，已经可以看到将要改变的迹象，从僵化的中央工业控制转变到分布式智能控制。大量的传感器以令人难以置信的精度记录着它们的环境，并作为一个独立于中心生产控制系统的嵌入式处理器系统做出自己的决策。现在唯一缺少的是综合无线网络组件，它能实现永久的交换信息，在复杂事件、临界状态和情景感知中综合不同传感器评估识别，并基于这些感知处理并制订进一步的行动计划。
CPS则可实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、惠效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。CPS系统把计算与通信深深地嵌入实物过程，使，乏与实物过程密切互动，从而给实物系统添加新的能力。在美国，说到智能制造，提得最多的核心技术就是“信息物理融合系统”，而在欧洲，德国提出了工业4.0的概念，并将物联网技术作为核心技术。它们的核心技术是同根同源的，都是基于互联网的大规模网络嵌入式系统，坚持计算和“智能”不脱离实际生产环境，最终构建一个大规模分布的计算系统。
网络安全技术
数字化推动了制造业的发展，在很大程度上得益于计算机网络技术的发展，与此同时也给工厂的网络安全构成了威胁。以前习惯于纸质的熟练工人现在越来越依赖于计算机网络、自动化机器和无处不在的传感器，而技术人员的工作就是把数字数据转换成物理部件和组件。制造过程的数字化技术资料支撑了产品设计、制造和服务的全过程，这些信息在整个供应链得到了共享，但必须加以保护。
工厂花费大量的精力以保护信息系统和网络中的技术信息，并面临一种前所未有的严峻挑战。不仅需要从防范数据盗窃方面来保护技术资源，还必须防止网络入侵破坏生产系统的安全，以避免造成正常生产运行的瘫痪。面对网络安全，生产系统采取了一系列IT安全保障技术和措施，如防火墙、入侵预防、病毒扫描器、访问控制、黑白名单、信息加密等。例如著名的波音公司应用回程连接的安全边界技术来实施企业内部网络与外部IT网络的隔离，取得了很好的效果。
制造企业对于智能制造系统的实施前提必须做好网络安全，以避免损失和不可计量的后果。网络安全技术指保障网络桑缔硬件、软件、数据及其服务的安全而采取的信息安全技术。网络安全技术主要包括如下几个方面。
网络安全技术
先进控制与优化技术
智能制造系统生产过程中，生产产品的控制和优化是重要环节，涉及到的技术很多，诸如工业过程多层次性能评估技术、基于海量数据的建模技术、大规模高性能多目标优化技术，大型复杂装备系统仿真技术、高阶导数连续运动规划、电子传动等精密运动控制技术。
系统协同技术
大型制造工程项目复杂自动化系统整体方案设计技术以及安装调试技术，统一操作界面和工程工具的设计技术，统一事件序列和报彎处理技术，一体化资产管理技术，
功能安全技术
功能安全技术包括多维精密加工工艺，精密成型工艺，焊接、粘接、烧结等特殊连接工艺，微机电系统技术，精确可控热处理技术，精密锻造技术等。
智能制造不断地创新和演变，未来仍需要使用和开发很多技术，不过需要注意的是智能制造发展方向是在实时、可靠、高效、低成本基础上解决智能制造所需的传感器技术、网络技术、人工智能技术，将日常生活中已有的通信设施、互联网资源、个人的数字化设备终端连入未来工厂中得到充分的应用。
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