光电科技与智能制造

　汉 口 学 院

　学

　院：

　机电工程学院 专

　业：光电信息科学与工程 班

　级：光电一班 学

　号：2015953021 学生姓名：罗鑫 指导教师：李宏棋 二○一八年十二月

　 光电科技与智能制造 摘要 本文主要介绍光电技术和智能制造，什么是光电技术，什么是智能制造，他们的核心又是什么，之间的联系在哪里。

　关键词：光电技术

　智能制造

　核心

　Abstract

　This paper mainly introduces photoelectric technology and intelligent manufacturing, what is photoelectric technology, what is intelligent manufacturing, what is their core and where is the relationship between them. Keywords: photoelectric technology; intelligent manufacturing; core

　目录

　1. 前言 ..................................................1

　2. 光电科技与智能 制造的介绍 ..............................1

　3. 光电科技与智能制造的分别的应用 ........................2

　4. 光电技术与智能制造的联系 ..............................3

　5. 结论 ..................................................4

　6. 参考文献 ..............................................4

　 前言 智能制造：源于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基础，后者是指获取和运用知识求解的能力。智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库，而且还具有自学习功能，还有搜集与理解环境信息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。

　光电技术：以光电子学为基础，综合利用光学、精密机械、电子学和计算机技术解决各种工程应用课题的技术学科。信息载体正在由电磁波段扩展到光波段，从而使光电科学与光机电一体化技术集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。

　2 2. . 光电 技术 与智能制造的介绍 1.1 光电技术

　 由光作用产生的电叫做光电。以光子电学为基础，综合利用光学、精密机械、电子学和计算机技术解决各种工程应用的课题的技术。

　信息载体正则由电磁波扩展到光波段，从而使光电科学与光电一体化技术集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。

　光电技术的使用领域主要集中在精密检测和光学成像的方面，以光子计算机为理想代表的光波应用是光电最为吸引人的地方，但是现在还打不到这个目的。

　光电涉及的范围：光电行业在近代发展的很快涉及面也逐渐扩散，在光通讯、激光、光电显示、光学、太阳能光伏、电子工程、物流网等领域发展的比较明显；逐渐融入更广的空间。

　1.2 智能制造 智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。

　3 3. . 光电技术与智能制造分别的应用 2.1 智能制造的基本原理

　 从智能制造系统的本质特征出发，在分布式制造网络环境中，根据分布式集成的基本思想，应用分布式人工智能中多 Agent 系统的理论与方法，实现制造单元的柔性智能化与基于网络的制造系统柔性智能化集成。根据分布系统的同构特征，在智能制造系统的一种局域实现形式基础上，实际也反映了基于 Internet的全球制造网络环境下智能制造系统的实现模式。

　2.1.1 智能制造实现的十大关键技术 1. 智能产品（Smart Product）: 智能产品通常包括机械、电气和嵌入式软件，具有记忆、感知、计算和传输功能。典型的智能产品包括智能手机、智能可穿戴设备、无人机、智能汽车、智能家电、智能售货机等，包括很多智能硬件产品。智能装备也是一种智能产品。企业应该思考如何在产品上加入智能化的单元，提升产品的附加值。

　2. 智能服务（Smart Service）：

　基于传感器和物联网（IoT），可以感知产品的状态，从而进行预防性维修维护，及时帮助客户更换备品备件，甚至可以通过了解产品运行的状态，帮助客户带来商业机会。还可以采集产品运营的大数据，辅助企业进行市场营销的决策。此外，企业通过开发面向客户服务的 APP，也是一种智能服务的手段，可以针对企业购买的产品提供有针对性的服务，从而锁定用户，开展服务营销。

　3.智能装备（Smart Equipment）：

　制造装备经历了机械装备到数控装备，目前正在逐步发展为智能装备。智能装备具有检测功能，可以实现在机检测，从而补偿加工误差，提高加工精度，还可以对热变形进行补偿。以往一些精密装备对环境的要求很高，现在由于有了闭环的检测与补偿，可以降低对环境的要求。

　4.智能产线（Smart ProducTIon line）：

　很多行业的企业高度依赖自动化生产线，比如钢铁、化工、制药、食品饮料、烟草、芯片制造、电子组装、汽车整车和零部件制造等，实现自动化的加工、装配和检测，一些机械标准件生产也应用了自动化生产线，比如轴承。但是，装备制造企业目前还是以离散制造为主。很多企业的技术改造重点，就是建立自动化生产线、装配线和检测线。美国波音公司的飞机总装厂已建立了 U 型的脉动式总装线。自动化生产线可以分为刚性自动化生产线和柔性自动化生产线，柔性自动化生产线一般建立了缓冲。为了提高生产效率，工业机器人、吊挂系统在自动化生产线上应用越来越广泛。

　5. 智能车间（Smart workshop）：

　一个车间通常有多条生产线，这些生产线要么生产相似零件或产品，要么有上下游的装配关系。要实现车间的智能化，需要对生产状况、设备状态、能源消耗、生产质量、物料消耗等信息进行实时采集和分析，进行高效排产和合理排班，显著提高设备利用率（OEE）。因此，无论什么制造行业，制造执行系统（MES）成为企业的必然选择。

　 6. 智能工厂（Smart Factory）：

　一个工厂通常由多个车间组成，大型企业有多个工厂。作为智能工厂，不仅生产过程应实现自动化、透明化、可视化、精益化，同时，产品检测、质量检验和分析、生产物流也应当与生产过程实现闭环集成。一个工厂的多个车间之间要实现信息共享、准时配送、协同作业。一些离散制造企业也建立了类似流程制造企业那样的生产指挥中心，对整个工厂进行指挥和调度，及时发现和解决突发问题，这也是智能工厂的重要标志。智能工厂必须依赖无缝集成的信息系统支撑，主要包括 PLM、ERP、CRM、SCM 和 MES 五大核心系统。大型企业的智能工厂需要应用 ERP 系统制定多个车间的生产计划（ProducTIon planning），并由 MES 系统根据各个车间的生产计划进行详细排产（producTIon scheduling），MES 排产的粒度是天、小时，甚至分钟。

　7. 智能研发（Smart R&D）：

　离散制造企业在产品研发方面，已经应用了 CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA 等工具软件和 PDM/PLM 系统，但是 e-works 在为制造企业提供咨询服务的过程中发现，很多企业应用这些软件的水平并不高。企业要开发智能产品，需要机电软多学科的协同配合；要缩短产品研发周期，需要深入应用仿真技术，建立虚拟数字化样机，实现多学科仿真，通过仿真减少实物试验；需要贯彻标准化、系列化、模块化的思想，以支持大批量客户定制或产品个性化定制；需要将仿真技术与试验管理结合起来，以提高仿真结果的置信度。流程制造企业已开始应用 PLM 系统实现工艺管理和配方管理，LIMS（实验室信息管理系统）系统比较广泛。

　8. 智能管理（Smart Management）：

　制造企业核心的运营管理系统还包括人力资产管理系统（HCM）、客户关系管理系统（CRM）、企业资产管理系统（EAM）、能源管理系统（EMS）、供应商关系管理系统（SRM）、企业门户（EP）、业务流程管理系统（BPM）等，国内企业也把办公自动化（OA）作为一个核心信息系统。为了统一管理企业的核心主数据，近年来主数据管理（MDM）也在大型企业开始部署应用。实现智能管理和智能决策，最重要的条件是基础数据准确和主要信息系统无缝集成。

　9. 智能物流与供应链（Smart logisTIcs and SCM）：

　制造企业内部的采购、生产、销售流程都伴随着物料的流动，因此，越来越多的制造企业在重视生产自动化的同时，也越来越重视物流自动化，自动化立体仓库、无人引导小车（AGV）、智能吊挂系统得到了广泛的应用；而在制造企业和物流企业的物流中心，智能分拣系统、堆垛机器人、自动辊道系统的应用日趋普及。WMS （Warehouse Management System，仓储管理系统）和 TMS（Transport Management System，运输管理系统）也受到制造企业和物流企业的普遍关注。

　10. 智能决策（Smart Decision Making）：

　企业在运营过程中，产生了大量的数据。一方面是来自各个业务部门和业务系统产生的核心业务数据，比

　 如与合同、回款、费用、库存、现金、产品、客户、投资、设备、产量、交货期等数据，这些数据一般是结构化的数据，可以进行多维度的分析和预测，这就是BI（Business Intelligence，业务智能）技术的范畴，也被称为管理驾驶舱或决策支持系统。同时，企业可以应用这些数据提炼出企业的 KPI，并与预设的目标进行对比，同时，对 KPI 进行层层分解，来对干部和员工进行考核，这就是EPM（Enterprise Performance Management，企业绩效管理）的范畴。从技术角度来看，内存计算是 BI 的重要支撑。

　2.2 光电技术的发展和使用前景 2.2.1 光电信息技术在工厂设备上的应用实例 传统制造业中在特种设备上应用光电信息技术是会用到锅炉其实锅炉是一种比较危险的特种设备，近些年来因锅炉特种设备的使用安全事故频发， 大部分事故是因水位计的失灵导致的。

　光电信息技术中双通道比色温度能有效解决这个问题。

　双通道比色温度计就是利用了光电器件、 适当电路，通过引入这两个波段，测量出两个光波段中的内辐射能量比值，再经过运算一定关系之后，就能获得被测物体的温度值。企业在日常生产经营中使采用锅炉时可以采用双通道比色温度计进行温度测量，判断温度是否超标。光电信息技术在特种设备上的应用也逐渐日常化，对安全事故的减少作出一定贡献。

　在光电技术中应用最为广泛、且最被社会大众所熟知的的是太阳能光伏产业，光明工程就是在光伏产业中发展起来的，目前光明工程的制造能力得到了迅猛的提升，无论是生产电池还是制造方面都取得了可观的经济效应。太阳能光电建筑应用实例项目和金太阳示范工程再次推动了太阳能光伏产业的发展，目前我国的光伏发电机装机量已经达到了 4318 万千瓦，成为世界上光伏发电机容量最大的国家。

　2.2.2 光电应用的前景 光电信息技术的应用有着较好的发展前景，企业在应用时要注意安全控制以及风险规避的工作。

　光电信息技术是一个新兴产业，有着无法预估的巨大潜能，能为我国企业发展带来不可预估的社会效益与经济效益，因此要加大对光电信息技术的应用与推广。

　 4. 光电技术与智能制造联系

　光电技术的发展可期，智能制造的发展需要各种各样的技术的支持，自然也离不开光电技术，由以上的分析我们可以看到，智能制造的很多的关键步骤都需要计算机的发展作为支撑点，光学计算机作为光电领域的一个重要分支，对智能制造的影响无疑是巨大的。光学计算机的研发能够是计算机的集成度更高、运算速度更快，预估到本世纪末，光学计算机可以导致开发出以光为基础的超级计算机，运算速度将比现在的计算机快 1 万倍，到时候这不将仅仅是计算机领域的革命，也是只能智能制造行业的一场革命。

　结论 光电技术与各行各业相辅相成，智能制造技术也需要各个领域发展的支持，光电技术是我国的一个新兴的技术产业，具有巨大的发展潜力，智能制造是未来制造业的发展方向，二者相辅相成才能走的更长更远。

　 参考文献 [1]爱孟斯坦.光电信息技术在特种设备上的应用探讨[J].电子技术与软件工程， 2014（5）：

　133-134. [2]共享工业云：带你了解智能制造的十大关键技术 [3]王华：光电技术的发展及应用 [4]吕和鑫：光电信息技术在特种设备中的应用研究