時間：2023-05-05 17:01:30
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能制造論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
過去20年，互聯網是改變社會、改變商業最重要的技術；如今，物聯網的出現，讓許多物理實體具備了感知能力和數據傳輸的表達能力；未來，隨著移動互聯網、物聯網以及云計算和大數據技術的成熟，生產制造領域將具備收集、傳輸及處理大數據的高級能力，使制造業形成工業互聯網，帶動傳統制造業的顛覆與重構。
“工業互聯網”的概念最早是由美國通用電氣公司(GE)于2012年提出的，隨后聯合另外四家IT巨頭組建了工業互聯網聯盟(IIC)，將這一概念大力推廣開來。“工業互聯網”主要含義是，在現實世界中，機器、設備和網絡能在更深層次與信息世界的大數據和分析連接在一起，帶動工業革命和網絡革命兩大革命性轉變。
工業互聯網聯盟的愿景是使各個制造業廠商的設備之間實現數據共享。這就至少要涉及到互聯網協議、數據存儲等技術。而工業互聯網聯盟的成立目的在于通過制定通用的工業互聯網標準，利用互聯網激活傳統的生產制造過程，促進物理世界和信息世界的融合。
工業互聯網基于互聯網技術，使制造業的數據流、硬件、軟件實現智能交互。未來的制造業中，由智能設備采集大數據之后，利用智能系統的大數據分析工具進行數據挖掘和可視化展現，形成“智能決策”，為生產管理提供實時判斷參考，反過來指導生產，優化制造工藝(圖1)。
智能設備可以在機器、設施、組織和網絡之間實現共享促進智能協作，并將產生的數據發送到智能系統。
智能系統包括部署在組織內的機器設備，也包括互聯網中廣泛互聯的軟件。隨著越來越多的機器設備加入工業互聯網，實現貫通整個組主和網絡的智能設備協同效應成為可能。深度學習是智能系統內機器聯網的一個升級。每臺機器的操作經驗可以聚合為一個信息系統，以使得整套機器設備能夠不斷地自行學習，掌握數據分析和判斷能力。以往，在單個的機器設備上，這種深度學習的方式是不可能實現的。例如，從飛機上收集的數據加上航空地理位置與飛行歷史記錄數據，便可以挖掘出大量有關各種環境下的飛機性能的信息。通過這些大數據的挖掘與應用，可以使整個系統更聰明，從而推動一個持續的知識積累過程。當越來越多的智能設備連接到一個智能系統之中，結果將是系統不斷增強并能自主深度學習，而且變得越來越智能化。
工業互聯網的關鍵是通過大數據實現智能決策。當從智能設備和智能系統采集到了足夠的大數據時，智能決策其實就已經發生了。在工業互聯網中，智能決策對于應對系統越來越復雜的機器的互聯、設備的互聯、組織的互聯和龐大的網絡來說，十分必要。智能決策就是為了解決系統的復雜性。
當工業互聯網的三大要素——智能設備、智能系統、智能決策，與機器、設施、組織和網絡融合到一起的時候，其全部潛能就會體現出來。生產率提高、成本降低和節能減排所帶來的效益將帶動整個制造業的轉型升級。
所以說，“工業互聯網”代表了消費互聯網向產業互聯網的升級，增強了制造業的軟實力，使未來制造業向效率更高、更精細化發展。
“工業4.0”中的智能制造
2009到2012年歐洲深陷債務危機，德國經濟卻一枝獨秀，依然堅挺。德國經濟增長的動力來自其基礎產業——制造業所維持的國際競爭力。對于德國而言，制造業是傳統的經濟增長動力，制造業的發展是德國工業增長不可或缺的因素，基于這一共識，德國政府傾力推動進一步的技術創新，其關鍵詞是“工業4.0”。
“工業4.0”中，互聯網技術發展正在對傳統制造業造成顛覆性、革命性的沖擊。網絡技術的廣泛應用，可以實時感知、監控生產過程中產生的海量數據，實現生產系統的智能分析和決策，使智能生產、網絡協同制造、大規模個性化制造成為生產方式變革的方向。“工業4.0”所描繪的未來的制造業將建立在以互聯網和信息技術為基礎的互動平臺之上，將更多的生產要素更為科學地整合，變得更加自動化、網絡化、智能化，而生產制造個性化、定制化將成為新常態。
自動化只是單純的控制，智能化則是在控制的基礎上，通過物聯網傳感器采集海量生產數據，通過互聯網匯集到云計算數據中心，然后通過信息管理系統對大數據進行分析、挖掘，從而作出正確的決策。這些決策附加給自動化設備的是“智能”，從而提高生產靈活性和資源利用率，增強顧客與商業合作伙伴之間的緊密關聯度，并提升工業生產的商業價值(圖2)。
生產智能化。全球化分工使得各項生產要素加速流動，市場趨勢變化和產品個性化需求對工廠的生產響應時間和柔性化生產能力提出了更高的要求。“工業4.0”時代，生產智能化通過基于信息化的機械、知識、管理和技能等多種要素的有機結合，從著手生產制造之前，就按照交貨期、生產數量、優先級、工廠現有資源(人員、設備、物料)的有限生產能力，自動制訂出科學的生產計劃。從而，提高生產效率，實現生產成本的大幅下降，同時實現產品多樣性、縮短新產品開發周期，最終實現工廠運營的全面優化變革。
傳統制造業時代，材料、能源和信息是工廠生產的三個要素(圖3)。傳統制造業發展的歷史，就是工廠利用材料、能源和信息進行物質生產的歷史。材料、能源和信息領域的任何技術革命，必然導致生產方式的革命和生產力的飛躍發展。但是，隨著移動互聯網和云計算、大數據技術的發展，計算機到智能手機等移動終端的演進，越來越多功能強大的智能設備以無線方式實現了與互聯網或設備之間的互聯。由此衍生出物聯網、服務互聯網和數據網，推動著物理世界和信息世界以信息物理系統(CPS)的方式相融合。也可以說，是這種技術進步使得制造業領域實現了資源、信息、物品、設備和人的互通互聯。
通過互通互聯，云計算、大數據這些新的互聯網技術，和以前的自動化的技術結合在一起，生產工序實現縱向系統上的融合，生產設備和設備之間，工人與設備之間的合作，把整個工廠內部的要素聯結起來，形成信息物理系統，互相之間可以合作、可以響應，能夠開展個性化的生產制造，可以調整產品的生產率，還可以調整利用資源的多少、大小，采用最節約資源的方式。
“工業4.0”時代，在智能工廠中，CRM(Customer Relationship Management，客戶關系管理)、PDM(Product Data Management，產品數據管理)、SCM(Supply chain management，供應鏈管理)等軟件管理系統可能都將互聯。屆時，接到顧客訂單后的一瞬間，工廠就會立即自動地向原材料供應商采購。原材料到貨后，將被賦予數據，“這是給某某客戶生產的某某產品的某某工藝中的原材料”，使“原材料”帶有信息。帶有信息的原材料也就意味著擁有自己的用途或目的地。在生產過程中，原材料一旦被錯誤配送到其他生產線，它就會通過與生產設備開展“對話”，返回屬于自己的正確的生產線；如果生產機器之間的原材料不夠用，生產機器也可以向訂單系統進行“交涉”，來增加原材料數量；最終，即便是原材料嵌入到產品內之后，由于它還保存著路徑流程信息，將會很容易實現追蹤溯源(圖4)。
設備智能化。在未來的智能工廠，每個生產環節清晰可見、高度透明，整個車間有序且高效地運轉。“工業4.0”中，自動化設備在原有的控制功能基礎上，附加一定的新功能，就可以實現產品生命周期管理、安全性、可追蹤性與節能性等智能化要求。這些為生產設備添加的新功能是指通過為生產線配置眾多傳感器，讓設備具有感知能力，將所感知的信息通過無線網絡傳送到云計算數據中心，通過大數據分析決策進一步使得自動化設備具有自律管理的智能功能，從而實現設備智能化。
“工業4.0”中，在生產線、生產設備中配備的傳感器，能夠實時抓取數據，然后經過無線通信連接互聯網傳輸數據，對生產本身進行實時的監控。設備傳感和控制層的數據與企業信息系統融合形成了信息物理系統(CPS)，使得生產大數據傳到云計算數據中心進行存儲、分析，形成決策并反過來指導設備運轉。設備的智能化直接決定了“工業4.0”所要求的智能生產水平。
能源管理智能化。近年來，環境和節能減排已成為制造業最重視的課題之一。許多制造業企業都已經開始應用信息技術，對生產能耗進行管理，以最具經濟效益的方式，部署工業節能減排與綜合利用的智能化系統架構，從資源、原材料、研發設計、生產制造到廢棄物回收再利用處理，形成綠色產品生命周期管理的循環。
供應鏈管理智能化。在傳統的制造業生產模式中，無論是工廠還是供應商，都需要為制造業的零部件或原材料的庫存付出一定的成本支出，由于供應商和工廠之間的信息不對稱和非自動的信息交換，生產的模式只能采用按計劃或按庫存生產的模式，靈活性和效率受到了約束。
“工業4.0”時代，復雜的制造系統在一定程度上也加速了產業組織結構的轉型。傳統的大型企業集團掌控的供應鏈主導型將向產業生態型演變，平臺技術以及平臺型企業將在產業生態中的展現出更多的作用。因此，企業競爭戰略的重點將不再是做大規模，而將是智能化的供應鏈管理，在不斷變化的動態環境中獲得和保持動態的供需協調能力。
供應鏈管理智能化將統一工廠的零部件庫存和供應商的生產流程，從而保證工廠的零部件庫存的最小化，降低庫存帶來的風險，降低生產成本。供應鏈管理智能化要求企業間的信息采用基于事件驅動的方式交換信息，信息的交換是實時的，并且對方同樣可以做出實時的反應，供應鏈上不同企業的運作效率與在同一個企業中不同部門的運作一樣敏捷，具有滿足不斷變化的需求的適應性。供應鏈管理智能化將為供應鏈上的企業帶來更大的利益，供應鏈上各個企業的協同制造將為降低制造成本、物流成本，縮短制造周期，提供更好的服務和有力的保障。
實現上述四個智能化體現了“工業4.0”的宏大愿景。“工業4.0”認為實現上述四個智能化其實是一個簡單的概念：將大量的有關人、信息管理系統、自動化生產設備等物體融入到信息物理系統(CPS)中，在制造系統中，利用產生的數據為企業服務，協同企業的生產和運營。
智能制造的內涵
無論是德國的“工業4.0”，還是美國的“工業互聯網”，其實質與我國工業和信息化部推廣的“兩化融合”戰略大同小異。某種程度上說，以智能制造為代表的新一輪工業革命或許對于我國制造業是一個很好的機會，也可能是我國制造業轉型升級的一個重要機遇。
工廠內實現“信息物理系統”。德國“工業4.0”其實就是基于信息物理系統(CPS)實現智能工廠，最終實現的是制造模式的變革。CPS概念最早是由美國國家基金委員會在2006年提出，被認為有望成為繼計算機、互聯網之后世界信息技術的第三次浪潮。
CSP是融合技術，包括計算、通信以及控制(傳感器、執行器等)。中國科學院何積豐院士指出：“CPS，從廣義上理解，就是一個在環境感知的基礎上，深度融合了計算、通信和控制能力的可控可信可擴展的網絡化物理設備系統，它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環實現深度融合和實時交互來增加或擴展新的功能，以安全、可靠、高效和實時的方式監測或者控制一個物理實體。CPS的最終目標是實現信息世界和物理世界的完全融合，構建一個可控、可信、可擴展并且安全高效的CPS網絡，并最終從根本上改變人類構建工程物理系統的方式。”
目前所說的制造業信息化，首先強調的是CAD(Computer Aided Design，計算機輔助設計)、CAM(Computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造)等工業軟件和PPS(生產計劃控制系統)、PLM(產品生命周期管理)等信息化管理系統。主要應用于由上而下的集中式中央控制系統。
而信息物理系統(CPS)則通過物體、數據以及服務等的無縫連接，實現了生產工藝與信息系統融合，形成了智能工廠。物聯網和服務互聯網分別位于智能工廠的三層信息技術基礎架構的底層和頂層。最頂層中，與生產計劃、物流、能耗和經營管理相關的ERP、SCM、CRM等，和產品設計、技術相關的PLM處在最上層，與服務互聯網緊緊相連。中間一層，通過CPS物理信息系統實現生產設備和生產線控制、調度等相關功能，從智能物料供應，到智能產品的產出，貫通整個產品生命周期管理。最底層則通過物聯網技術實現控制、執行、傳感，實現智能生產(圖5)。
智能工廠的產品、資源及處理過程因CPS的存在，將具有非常高水平的實時性，同時在資源、成本節約中也頗具優勢。智能工廠將按照重視可持續性的服務中心的業務來設計。因此，靈活性、自適應以及機械學習能力等特征，甚至風險管理都是其中不可或缺的要素。智能工廠的設備將實現高級自動化，主要是由基于自動觀察生產過程的CPS的生產系統的靈活網絡來實現的。通過可實時應對的靈活的生產系統，能夠實現生產工程的徹底優化。同時，生產優勢不僅僅是在特定生產條件下一次性體現，也可以實現多家工廠、多個生產單元所形成的世界級網絡的最優化。
工廠間實現“互聯制造”。隨著信息技術和互聯網、電子商務的普及，制造業市場競爭的新要求出現了變化。一方面，要求制造業企業能夠不斷地基于網絡獲取信息，及時對市場需求做出快速反應；另一方面，要求制造業企業能夠將各種資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯制造能夠快速響應市場變化，通過制造企業快速重組、動態協同來快速配置制造資源，在提高產品質量的同時，減少產品投放市場所需的時間，增加市場份額；能夠分擔基礎設施建設費用、設備投資費用等，減少經營風險。通過互聯網實現企業內部、外部的協同設計、協同制造和協同管理，實現商業的顛覆和重構。通過網絡協同制造，消費者、經銷商、工廠、供應鏈等各個環節可利用互聯網技術全流程參與。傳統制造業的模式是以產品為中心，而未來制造業通過與用戶互動，根據用戶的個性化需求，然后開始部署產品的設計與生產制造。
另外，作為一個未來的潮流，工廠將通過互聯網，實現內、外服務的網絡化，向著互聯工廠的趨勢發展。隨之而來，采集并分析生產車間的各種信息向消費者反饋，從工廠采集的信息作為大數據經過解析，能夠開拓更多的、新的商業機會。經由硬件從車間采集的海量數據如何處理，也將在很大程度上決定服務、解決方案的價值。
過去的制造業只是一個環節，但隨著互聯網進一步向制造業環節滲透，網絡協同制造已經開始出現。制造業的模式將隨之發生巨大變化，它會打破傳統工業生產的生命周期，從原材料的采購開始，到產品的設計、研發、生產制造、市場營銷、售后服務等各個環節構成了閉環，徹底改變制造業以往僅是一個環節的生產模式。在網絡協同制造的閉環中，用戶、設計師、供應商、分銷商等角色都會發生改變。與之相伴而生，傳統價值鏈也將不可避免的出現破碎與重構。
工廠外實現“數據制造”。滿足消費者個性化需求，一方面需要制造業企業能夠生產或提供符合消費者個性偏好的產品或服務，一方面需要互聯網提供消費者的個性化定制需求。由于消費者人數眾多，每個人的需求不同，導致需求的具體信息也不同，加上需求的不斷變化，就構成了產品需求的大數據。消費者與制造業企業之間的交互和交易行為也將產生大量數據，挖掘和分析這些消費者動態數據，能夠幫助消費者參與到產品的需求分析和產品設計等創新活動中，為產品創新作出貢獻。
因此，大數據將構成制造業智能化的一個基礎。大數據在制造業大規模定制中的應用除了圍繞定制平臺這一核心之外，還包括數據采集、數據管理、訂單管理、智能化制造等。定制數據達到一定的數量級，就可以實現大數據應用，通過對大數據的挖掘，實現流行預測、精準匹配、時尚管理、社交應用、營銷推送等更多的應用(圖6)。同時，大數據能夠幫助制造業企業提升營銷的針對性，降低物流和庫存的成本，減少生產資源投入的風險。
“數據制造”時代，互聯網技術將全面嵌入到工業體系之中，將打破傳統的生產流程、生產模式和管理方式。生產制造過程與業務管理系統的深度集成，將實現對生產要素的高度靈活配置，實現大規模定制生產。從而，將有力推動傳統制造業加快轉型升級的步伐。毫無疑問，“數據制造”將會改變制造業思維，給制造業帶來更多的靈活性和想象空間，也或將顛覆制造業的游戲規則。
對我國的啟示
沒有強大的制造業，一個國家將無法實現經濟快速、健康、穩定的發展，勞動就業問題將日趨突顯，人民生活難以普遍提高，國家穩定和安全將受到威脅，信息化、現代化將失去堅實基礎。改革開放以來的30多年中，中國經濟經歷了接近10%的高速增長階段，而制造業是我國經濟高速增長的引擎。目前，我國尚處于工業化進程的中后期，制造業創造了GDP總量的三分之一，貢獻了出口總額的90%，未來幾十年制造業仍將是我國經濟的支柱產業。
重新定義“智能制造”的關鍵詞。進入21世紀以來，制造業面臨著全球產業結構調整帶來的機遇和挑戰。特別是2008年金融危機之后，世界各國為了尋找促進經濟增長的新出路，開始重新重視制造業，歐盟整體上開始加大制造業科技創新扶持力度；美國于2011年提出“先進制造業伙伴計劃”，旨在增加就業機會，實現美國經濟的持續強勁增長。美國國家科學技術委員會于2012年2月正式了《先進制造業國家戰略計劃》，德國于2013年4月推出《工業4.0戰略》。我們應該通過比較研究《美國先進制造業國家戰略計劃》《德國工業4.0戰略》等資料中的先進制造業關鍵詞，進而來定義未來制造業的發展方向(圖7)。
一是軟性制造。大規模制造時代，傳統的制造環節利潤空間越來越受到擠壓。所以，從發達國家發展先進制造業的戰略規劃中均可以看到，制造業的概念和附加值正在不斷從硬件向軟件、服務、解決方案等無形資產轉移。相對于傳統制造業，如今的制造業是軟件帶給硬件功能、控制硬件、對硬件造成極大影響。同時，與以往的硬件商品所不同，目前的制造業中，對商品附屬的服務或者基于商品上面的解決方案的需求正在快速增加。
所謂軟性制造，就是增加產品附加價值、拓展更多、更豐富的服務與解決方案。因為相對于硬件，產品內置的軟件、附帶的服務或者解決方案通常是軟性和無形的，都是“看不見”的事物，所以稱之為軟性制造。
軟性制造不再將“硬件”生產視為制造業，而認為“軟件”在制造業中不斷發揮主導作用，商品產生的服務或解決方案將對制造業的價值產生巨大影響。所以，未來的制造業需要放棄傳統的“硬件式”的思維模式，而要從軟件、服務產生附加值的角度去發展制造業。軟件、服務在整個制造業價值鏈中所占的比重將越來越大，呈現顯著的增長趨勢。未來制造業企業向顧客提供的不再是單純的產品，而是各種應用軟件與服務形態集成于一體的整體解決方案。
二是從“物理”到“信息”的趨勢。以往，每當提及制造業，恐怕都認為是各種零部件構成硬件產品的核心。隨著封裝化、數字化的發展，零部件生產加工技術加速向新興市場國家轉移，這樣，零部件本身的利潤就難以維系。因此，發達國家制造業開始更加注重通過組裝零部件進行封裝化，將部分功能模塊化，將系列功能系統化，來提升附加價值。
模塊化是將標準化的零部件進行組裝，以此來設計產品。從而能夠快速響應市場的多樣化需求，滿足消費者的各項差異化需求。以往，在產品生產過程中，需要付出很多時間和成本，如果將復雜化的產品通過幾個模塊進行組裝，就能夠同時解決多樣化和效率化的問題。
但是，模塊化本身不過是產品的一項功能，未來制造業將更加重視在通過模塊化和封裝化的基礎上進行系統化，拓展新的應用與服務。如果以系統化為主導，就能相對于“物理”意義上的零部件，獲取更多的帶有“信息”功能的附加價值。相反，如果不掌控系統的主導權，無論研發出的零部件的質量和功能多么好，也難以成為市場價格的主導者。
三是從“群體”到“個體”的趨勢。在發達國家，以規模化為對象的量產制造業將生產基地轉移至新興市場國家，以定制化為重點的多種類小批量制造業漸漸成為主流。同時，消費者本身也將有能力將自己的需求付諸生產制造。也就是說，“大規模定制”隨著以3D打印為代表的數字化和信息技術的普及帶來的技術革新，將制造業的進入門檻降至最低，不具備工廠與生產設備的個人也能很容易地參與到制造業之中。制造業進入門檻的降低，也意味著一些意想不到的企業或個人將參與到制造業，從而有可能帶來商業模式的巨大變化。
“個性化”首先是美國大力推進的。在美國的文化背景下，個性要比組織色彩強烈。制造業的“個性化”趨勢不僅僅是美國制造業回歸，還將帶動舊金山等大城市制造業的興盛，一些專注于通過信息技術使得生產工程高效化、專業性的小規模手工制作的制造業將在市區內盛行，它們根據消費者的需求進行柔性的定制化服務，憑借獨特的設計，與大量生產形成差異化競爭。
四是互聯制造。隨著信息技術和互聯網、電子商務的普及，制造業市場競爭的新要求出現了變化。一方面，要求制造業企業能夠不斷地基于網絡獲取信息，及時對市場需求做出快速反應；另一方面，要求制造業企業能夠將各種資源集成與共享，合理利用各種資源。
互聯制造能夠快速響應市場變化，通過制造企業快速重組、動態協同來快速配置制造資源，提高產品質量，減少產品投放市場所需的時間，增加市場份額。另外，作為一個未來的潮流，工廠將通過互聯網，實現內、外服務的網絡化，向著互聯工廠的趨勢發展。
美國因為有Google、Apple、IBM等IT巨頭和無數的IT企業，所以在大數據應用上較為積極，非常重視對社會帶來新的價值。Google不斷將制造業企業收購至麾下，就是希望掌握主導權。同時，作為美國大型制造業企業的一個代表，GE公司也開始加強數據分析和軟件開發，從車間采集數據，進行解析，提供解決方案，開拓新的商業機會。德國將“工業4.0”視為國家戰略，將工廠智能化視為國家方針。通過信息技術，最大限度的發揮工廠本身的能力(表1)。
把“兩化”深度融合作為主要著力點。工業和信息化部成立以來，一直致力于推進“兩化融合”工作，通過信息化的融合與滲透，對傳統制造業產生革命性影響。“工業4.0”本質上是由信息技術引發的，與我國的“兩化融合”有異曲同工之處。在未來制造業中，我們應該將“兩化深度融合”作為主要著力點，進一步繼續加快推進信息化、自動化和智能化。
首先，研究部署信息物理系統(CPS)平臺，實現“智能工廠”的“智能制造”。智能制造已成為全球制造業發展的新趨勢，智能設備和生產手段在未來必將廣泛替代傳統的生產方式。而信息物理系統(CPS)將改變人類與物理世界的交互方式，使得未來制造業中的物質生產力與能源、材料和信息三種資源高度融合，為實現“智能工廠”和“智能制造”提供有效的保障。美國、德國等世界工業強國都高度重視信息物理系統的構建，加強戰略性、前瞻性的部署，并已然取得了積極的研究進展。而我國目前的制造業發展仍然以簡單地擴大再生產為主要途徑，迫切需要通過智能生產、智能設備和“工業4.0”理念來改造和提升傳統制造業。
其次，推動制造業向智能化發展轉型的同時，同步推動制造業的模式和業態的革新。主要體現在，從大規模批量生產向大規模定制生產的革新、從生產型制造向服務型制造的革新、從集團式全能型生產向網絡式協同制造的革新、從兩化融合向工業互聯網的革新。
移動互聯網讓分享經濟成為流行的生活方式，甚至讓市場做起了政府的事情。政府解決不好的自行車出行問題，資本和市場卻從中發現了商機，并讓大眾愛上這樣一種出行方式。相對于共享單車給我們帶來的便捷，一個更有意思的話題是：隨著技術進步，市場還能夠替政府干哪些事情？
尤其是，即將到來的人工智能時代，企業獨自解決或者和行政部門合力解決的事情越來越多，一場政務革命即將爆發。
2016年10月，杭州市政府公布了一項“瘋狂”的計劃：為這座擁有2200多年歷史的城市，安裝一個人工智能中樞――杭州城市數據大腦。
城市大腦的內核采用的正是阿里云ET人工智能技術。這項人工智能技術，可以對整個城市進行全局實時分析，自動調配公共資源，修正城市運行中的Bug，最終將進化成為能夠治理城市的超級人工智能。在杭州蕭山區部分路段的初步試驗中，城市大腦通過智能調節紅綠燈，車輛通行速度最高提升了11%。
如今，中國人工智能研究已進入世界第一集團，中國從事人工智能研究的科學家已經占據世界半壁江山。據報道，在2015年全球頂尖期刊上發表的人工智能論文里，華人/中國人作者的比例達到了43%。2017年美國人工智能促進協會（AAAI）年會，原定于一月底在新奧爾良舉行，但是，由于正好趕上中國春節，最后會議不得不延后一周舉行。在這個會議上提交的論文，中美兩國最終被接受的論文幾乎一樣多。
現在，地方政府與掌握人工智能技術企業的合作，已經遠遠超出了大眾的想象。除了智慧交通，在城市信用體系建設、供水乃至醫保結算等領域，人工智能技術已經深度介入，并開始積累數據，進行深度挖掘。
在這方面，美國政府也看得很清楚，而且早早就開始動手。2009年12月，美國政府公布以“透明性”、“公眾參與”、“官民合作”為三大核心的“開放政府指令”，其核心內容就是，政府向社會公開數據，鼓勵社會參與，通過政府與企業的合作，提升行政效率。
這些年來，美國政府已經將大數據挖掘，往前推進了很多。2013年5月9日，時任美國總統奧巴馬簽署行政命令《政府信息的默認形式就是開放且機器可讀》，把數據開放上升到了法規層面。政府數據開放的好處，就是為社會各種人工智能技術參與社會治理，提供了基礎。這幾年來，美國涌現出了各種基于政府數據開放而開發的應用，從災情預警、災情評估，到智能公共交通定r等等。
在人工智能時代，企業和社會能做的肯定會更多。有一天，我們可能不需要等到每個季度或者年初，才獲得國家統計部門的GDP數據公報，而是可以實時分析、查看今天這個國家又創造了多少GDP，有多少資金投入了實體經濟，又有多少資金參與制造了樓市泡沫。甚至，一個社會的疾控系統，也可能會發生革命性的改變。
關鍵詞：人工智能 電氣 自動化控制
人類智能主要要包括三個力面，即感知能力，思維能力，行為能力，而人工智能是指由人類制造出來的“機器”所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。
1.人工智能應用理論分析
人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是門邊沿學科，屬于自然科學和社會科學的交叉。涉及哲學和認知科學、數學、心理學、計算機科學、控制論、不定性論，其研究范疇為自然語言處理，知識表現，智能搜索，推理，規劃，機器學習，知識獲取，感知問題，模式識別，邏輯程序設計，軟計算，不精確和不確定的管理，人工生命，神經網絡，復雜系統，遺傳算法等，應用于智能控制，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程。
當今社會，計算機技術已經滲透到生產和生活的方方面面，計算機編程技術的日新月異催生自動化生產、運輸、傳播的快速發展。人腦是最精密的機器，編程也不過是簡單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋，所以模仿模擬人腦的機能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產、流通、交換、分配等關鍵一環，實現自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運作的效率。
2.人工智能控制器的優勢
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但AI控制器例如：神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解，也有利于控制策略的統一開發。這些AI函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢，這些優勢如下
（1）它們的設計不需要控制對象的模型（在許多場合，很難得到實際控制對象的精確動態方程，實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素。例如：參數變化，非線性時，往往不知道。）
（2）通過適當調整（根據響應時間、下降時間、魯棒性能等）它們能提高性能。例如：模糊邏輯控制器的上升時間比最優PID控制器快1.5倍，下降時間快3.5倍。
（3）它們比古典控制器的調節容易。
（4）在沒有必須專家知識時，通過響應數據也能設計它們。
（5）運用語言和響應信息可能設計它們。論文格式，自動化控制。
（6）它們有相當好的一致性（當使用一些新的未知輸入數據就能得到好的估計），與驅動器的特性無關。論文格式，自動化控制。。現在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果非常好，但對其他控制對象效果就不會一致性地好，因此對具體對象必須具體設計。
3.人工智能的應用現狀
（1）優化設計電氣設備的設計是一項復雜的工作，它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識，還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的。因此，很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展，電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計（CAD），大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進，使傳統的CAD技術如虎添翼，產品設計的效率及質量得到全面提高。
用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法，非常適合于產品優化設計，因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。
（2）智能控制的功能實現
①數據采集與處理：對所有開關量、模擬量的實時采集，并能按要求處理或存貯。
②畫面顯示：模擬畫面真實顯示一次設備和系統的運行狀態，可實時顯示電流、電壓等所有模擬量、計算量、隔離開關、斷路器等實際開關狀態及掛牌檢修功能，能生成歷史趨勢圖。
③運行監視：具有對各主要設備的模擬量數值、開關量狀態的實時智能監視，有事故報警越限和狀態變化事件報警，事件順序記錄、聲光、語音、電話圖象報警。
④操作控制：通過鍵盤或鼠標實現對斷路器及電動隔離開關的控制，勵磁電流的調整。按順控程序進行同期并網帶負荷或停機操作。系統對運行人員的操作權限加以限制，以適應各級運行值班管理。
⑤故障錄波：模擬量故障錄波，波形捕捉，開關量變位，順序記錄等（包括主要輔機）。論文格式，自動化控制。。
⑥在線分析：不對稱運行分析、負序量計算等。
⑦在線參數設定及修改：保護定值包括軟壓板的投退。
⑧運行管理：操作票專家系統，運行日志，報表的生成及存儲或打印，運行曲線等。
人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開，但在電氣設備控制領域所見報道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種：模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。
4.恒壓供水案例簡析
恒壓供水在工業和民用供水系統中已普遍使用，由于系統的負荷變化的不確定性，采用傳統的PID算法實現壓力控制的動態特性指標很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統的設計初期曾采用多種進口的調節器，系統的動態特性指標總是不穩定，通過實際應用中的對比發現，應用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統中有較好的效果。在實施過程中選用了AI 一808人工智能調節器作為主控制器，結合FXIN PLC邏輯控制功能很好地實現了水廠的全自動化恒壓供水。對于單獨采用PLC實現壓力和邏輯控制方案，由于PLC的運算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難，而且參數的調整也比較麻煩，所以所提出的方案具有較高的性價比。
本案例中只是一個人工智能在電氣自動化中的一個小小的應用，也是電氣元
件生產供給的一個方向，實現機械智能化是我們努力的追求，將人工智能的先進的最新成果應用于電氣自動化控制的實踐是一個誘人的課題。
人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能完成的復雜的工作，電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力，人工智能的應用體現在問題求解，邏輯推理與定理證明，自然語言理解，自動程序設計，專家系統，機器人學等方面。而這諸多方面都體現了一個自動化的特征，表達了一個共同的主題，即提高機械的人類意識能力，強化控制自動化。因此人工智能在電氣自動化領域將會大有作為，電氣自動化控制也需要人工智能的參與。
參考文獻：
關鍵詞：智能計算；科研素養；課程教學改革；教學模式
DOIDOI：10.11907/rjdk.161991
中圖分類號：G434
文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2016）012-0180-02
0 引言
大學教育不僅僅是向學生傳授學科專業知識，還要教授學生終生受益的技能，充分挖掘學生各項潛能。研究生教育是高等教育的重要組成部分，更加注重創新能力培養。強化研究生培養過程管理是有效提高其培養質量的重要手段。在研究生培養過程中，課程教學環節尤為關鍵，直接關系學生綜合能力培養[1]。
智能計算已成為人工智能領域的研究熱點，其理論與方法已成功應用于科學與工程領域以及諸多戰略性新興產業[2-3]。近年來，越來越多的高校開設《智能計算》課程。本文以研究生《智能計算》課程為例，結合教學實踐，從教學模式、教學內容、教學方法、教材建設和教學效果等方面探討教學改革，重點分析教學過程中科研素養培養的方法，將知識傳授、能力和素質培養融為一體，強調創新意識和科研素養的培養。
1 合理設置課程定位，制定課程教學模式
與本科教學不同，研究生教學更注重培養學生研究、分析和解決問題的能力。研究生分為學術型和專業型兩大類（簡稱為學術碩士和專業碩士），不同類型的研究生分開授課。筆者所在學校面向學術碩士開設的該課程除了介紹智能計算基礎知識外，還注重培養學生的科研能力；而面向專業碩士開設的該課程則強調在工程領域中的應用與實踐，采用“授課―項目實踐―研討（項目開發交流+學術交流）”的方式。其中，“授課”即按照教學大綱要求講授課程基礎理論知識；“項目實踐”是培養學生動手解決實際問題能力的重要環節，著重培養學生的研究能力和創新意識。需緊密結合學科前沿和教學內容，設計出解決實際問題的項目，學生在完成項目的過程中體驗創新，項目完成情況作為學生成績評定的主要依據；“研討”即教師組織學生進行課堂討論，專業碩士重點交流項目實施的方法和心得，學術碩士重點交流學術前沿。通過多個學期的教學實踐，該教學模式教學效果良好，普遍受到師生好評。
2 注重科研素養培養，構建多元教學方法
經過多年的建設和發展，筆者所在學校《智能計算》課程積累了豐厚的學科基礎和教學經驗。為適應智能制造2025、互聯網+、智慧城市等新形勢的發展及要求，立足于科研能力和科研素養培養，課程組構建了多元化教學模式。
（1）通過探究性學習突出學生主體地位，培養學生科研能力。將研究生創新能力和科研能力培養貫穿于授課教學環節始終。通過課堂問題研討拓展知識領域，為學生提供前沿領域技術動態方面的學習內容，提高學生探索新領域、新知識的能力。改革傳統的教師、學生、教材三者間的關系，強調以學生為主體，采用項目驅動式、問題討論式、案例分析式教學，提高學生的科研能力。
（2）延伸性平臺拓展課堂范圍，培養學生科研素養。通過暢通師生交流渠道、優質教學資源共享和實踐反饋拓展課堂廣度和深度。教學資源平臺包括：①智能計算領域國際雜志和協會資源，如Spring出版的《Swarm Intelligence 》、IEEE 出版的《IEEE Transactions on Evolutionary Computation》及《IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics》等國際學術刊物；②組織學生參加先進制造業、工業自動化、互聯網+、智能計算等領域國際會議；③優質教學資源平臺共享，學生緊密結合自身科研興趣，積極探索前沿領域。通過課堂延伸，逐步提高學生科研素養，學生發表高水平論文的數量逐年增加。
（3）通過高水平學科競賽營造創新氛圍，提升學生創新創業素質。鼓勵學生積極參加高水平學科競賽，努力培養研究生團隊協作能力、創新思維和實踐能力，充分營造良好的創新氛圍和創業環境；邀請知名專家作專題講座，開拓學生視野，掌握前沿科技，提升科研素養。
3 改革教學內容與方法，培養學生科研興趣
智能計算是一門交叉學科，課程主要系統講授智能計算有關理論、技術及其應用，全面介紹智能計算前沿技術與最新進展。要求學生系統掌握智能計算的基本內容與方法，了解智能計算主要應用領域。主要內容包括：進化算法、蟻群算法、粒子群算法、魚群算法、文化基因算法、量子優化算法、多目標優化問題及應用。
（1）進化算法。以教材為主，重點講解進化計算的基本原理、生物基礎、算法框架、基本要素、深度學習的本質優點及其適用領域；從個體編碼、群體初始化、個體評價、操作算子和參數選擇等方面詳細闡述在求解實際問題時需要解決的關鍵技術[4]。同時，借鑒最新研究成果，向學生介紹先進算法。
（2）群體智能算法。介紹群體智能算法的生物基礎、數學模型和學習機理；重點介紹蟻群算法、粒子群算法的基本原理、基本要素和實際應用領域。了解國內外最新研究進展，掌握智能計算領域的最新理論和應用成果。
（3）多目標優化問題及應用。介紹群體智能算法在多目標優化問題中的應用，重點介紹互聯網+相關領域中的多目標優化問題，探討多目標優化問題求解發展趨勢。
智能計算是一門理論和實踐緊密結合的交叉學科，隨著工業自動化、智能制造和互聯網+的快速發展，該學科發展日新月異。在教學過程中，不僅要注重知識傳授，更要培養學生的創新能力和科研素質，緊跟科技發展的步伐。在教學方法上，可采用項目驅動教學方式，研究先進算法在實際項目中的應用，使學生深入理解和掌握利用先進算法求解實際問題的技能，并對程序編寫產生濃厚興趣，培養創新能力。
4 教材建設
本課程教材使用清華大學出版社出版的《計算智能》，該教材有相應的電子教案。隨著互聯網+的快速發展，智能計算課程教學內容和資料更新快，需不斷增加最新研究成果，拓展學生的研究視野。隨著先進制造業、工業自動化、互聯網+技術的飛速發展，《智能計算》課程教學中需注重交叉學科知識擴展及學生科研能力培養。
5 課程考核
課程考察主要采用以下方式：①小作業。對先進的智能算法進行總結、分析、對比等，撰寫綜述報告，對先進的智能算法概念、原理、方法、應用等方面進行總結，要求結合智能制造、互聯網+的應用進行展望；②大作業。培養學生編程技能，對先進智能算法及應用進行設計與實現，并制作成演示系統；③論文。提供選題，對智能計算領域具體問題進行深入研究，激發學生的創造力。
6 結語
本文提出以提高研究生科研素養和創新能力為目標，圍繞培養學生計算思維和解決實際問題的能力，構建多元化智能計算課程教學模式。通過教學改革與實踐，學生的科研水平和實踐能力逐步提高，學習興趣不斷增強，先進智能算法應用技能得到提升，科研論文寫作水平也逐步提高，科研素養得到有效提升。
參考文獻：
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關鍵詞：制造產品；智能集成；報價系統；非結構化；自學習
Researchonanintelligentintegratedquoting-pricesystemformanufacturing-products
Abstract:Developingaquoted-pricesystemformanufacturingproductionsisofteninrelationtomanyfactorsbetweenconstructionandnon-construction.Becauseoftheprofessionallimity,itsfunctionswassingleness.Sothispaperproposesanewconceptionandmeasureforit,anintelligentintegratedquoting-pricesystemformanufacturing-productstodiscuss.
Keywords:manufacturingproducts;intelligentintegrated;quoting-pricesystem;non-construction;self-learning
1引言
產品報價是指供貨企業或公司響應客戶詢價，對客戶所詢目標產品報出的價格和對客戶其他要求所作出的答復。產品報價作為一種經濟現象，在市場運行的局部，處在市場活動中的供求雙方由于信息的阻滯，不能順利達成均衡，往往在不均衡狀況下，作出種種選擇。現實經濟活動中，客戶的詢價請求和廠商的報價之間的談判、平衡、交易等等，就是這種經濟不均衡性的表現，產品報價這一課題則基于這種現象而存在。雙方交易達成的最終報價則是需求價格和供給價格之間的某一變數，是暫時的“平衡價格”，而不是均衡價格。制造產品，特別是比較復雜的產品報價，需要許多領域人員的協調工作，如技術、財力、商務等，必須考慮各種結構化的和非結構化的因素，其中結構化因素如技術參數、結構參數、工藝參數、制造成本、費用分配比例等比較易于確定的因素。而非結構化因素如最終利潤率、贏得定單的幾率等，則需要考慮企業內外環境等眾多不確定因素。目前國內外一些研究人員進行了部分產品報價系統的研究與開發，如組合機床、冷庫、工業爐、通風機等報價系統，這些成果大大促進了這一課題的展開和深入。本文提出一種新的系統結構與方法進行研究。
2制造產品智能集成報價系統的提出
從信息系統的角度考慮，整個報價過程是一個信息流動和信息處理的過程。包括信息的產生、信息的傳遞、信息的處理、信息的存儲。具有很復雜的信息流，涉及到銷售、經營、設計、會計、生產計劃、采購等等，這種信息流在相關部門或相關人員之間的傳播如圖1所示。
其中的結構化因素，如技術參數、需求批量、價格范圍、質量保證、成本要求等所對應的技術報價和財務報價比較易于確定或決策。而非結構化因素，如競爭對手的報價、利潤率、可能的定單確定率、技術財務風險等，由于資料或信息欠缺難以作出完美或滿意的決策。
目前，國內外所開發的報價系統依其功能大致可以分為五類，即商務型報價系統、生產型報價系統、工程型報價系統、投標型報價系統和集成型報價系統。工程型報價系統，實際上是產品選型、初步設計加成本估算，其最終報價的形成有待提高；而商務型報價系統，其全部價值是基于產品成本而做的加價判斷或推理。二者各自凸現了自己的重點，如前者對報價的結構化問題處理較好，而后者對報價所涉及的非結構化問題研究得很深刻。然而，制造產品的報價應該是技術報價、財務報價及商務報價的連貫和結合，必須能夠處理報價決策所需確定的結構和非結構化因素。
制造產品智能集成報價系統概念基于智能決策支持系統(IDSSIntelligentDecisionSupportSystem)，集成產品報價系統的目標，就是要使它能夠根據客戶的詢價請求制定相應的產品報價設計及根據企業內外復雜因素制定多種可行的報價方案(包括技術、財務、商務的報價方案)，并輔助決策者選擇滿意方案，輔助實現企業的經營目標。同時，在系統接受和處理報價項目的過程中，不斷學習和積累報價知識和經驗，自我完善報價的非結構化部分。
報價系統的集成概念包括兩個方面的內涵：報價功能的集成和系統結構的集成。所謂功能方面的集成指全部或部分報價過程的集成，包括詢價單評價、報價設計、產品報價、報價決策和學習機能等功能的集成。所謂結構方面的集成是指對制造產品的程式報價和自學習式報價二者的集成，使程式報價成為自學習式報價的“導師”，結構集成的概念如圖2所示。
3程式報價
程式報價按照傳統的技術產品報價路線，詢價分析與評價產品報價設計成本估算報價決策。通過企業調研和討論，可以抽象和組合出一種制造產品程式報價的邏輯步驟或流程，如圖3所示。
下面對各框逐層拆解：
(1)框1(名稱：捕捉客戶需求或詢價單處理)可以分解為：
①客戶詢價單完整性認定
②報價耗費及報價與否判斷
③詢價產品基型的類比搜索
④詢價單評審
(2)框2(名稱：開發技術解決方案或產品報價設計)可以分解為：
①詢價產品與基型差異識別
②制訂初步設計方案
③詢價產品報價設計
ⅰ結構差異設計
ⅱ參數差異設計
ⅲ零部件估價(視交貨期限確定是否實施)
④報價設計評審
(3)框3(名稱：估算制造成本或產品報價)可以分解為：
①客戶詢價費用規范認定
②成本估算與費用組合
ⅰ基于費用形式報價的規范
a人工費用組合
b材料費用組合
c非制造成本組合
ⅱ基于產品結構形式報價的規范
a詢價產品結構分解
b結構單元費用估算
c詢價產品費用組合
③制造成本評審
(4)框4(名稱：確定最終報價或報價決策)可以分解為：
①企業報價目標認定
②企業報價策略認定
③企業報價方法認定
④最終報價書評審
4自學習式報價
自學習系統的優點主要有兩個方面：通過報價“經驗”的不斷豐富，自學習系統內存儲的信息越來越多，變“估算報價”為“類比報價”；通過與存儲在自學習系統中的信息比較，可以使報價的精度越來越高，而且速度也可以提高。
學習功能是神經網絡最主要的特征之一，在人工神經網絡理論與實踐發展過程中,各種學習算法的研究起著重要作用，其中最成熟的是BP模型的學習，輸入信息先從輸入層經隱含層再傳到輸出層，如果在輸出層不能得到期望的輸出，則反向傳播，將誤差信號沿原來的連接通道返回，通過修改各層神經元之間的權值，減少誤差信號，經學習后，報價的知識與規則轉化為一系列權值，即存儲在各連接權中。神經網絡的這種特點使得制造產品報價在相關資料和信息不充實和不全面的情況下，可以解決報價影響因素中的非結構化因素的決策。用于自學習式報價的BP神經網絡拓撲結構如圖4所示。
5制造產品智能集成報價系統框架
為了達到上述目標，制造產品報價系統首先必須集成程式報價的各級子功能：
(1)對客戶詢價信息的錄入與評價；
(2)建立響應客戶詢價的產品或工程初步設計方案；
(3)估算產品的報價成本(即機會成本)；
(4)財務評估和費用分配以及基礎報價(即保本價格)計算；
(5)報價策略評價及確定滿意的報價方案；
(6)支持數據(包括企業內部和外部的基礎數據，如政策、經濟、市場、相關競爭對手情報、原材料等的價格、企業負荷、經濟狀況、制造能力、技術水平等)的存儲與更新。
6結束語
我們相信，通過在線式的詢價處理和離線式的樣本訓練，能夠解決報價中存在的非結構化因素中較難處理的問題，為制造產品報價提供一個更為可行的集成方案。
參考文獻
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關鍵詞：機械制造；自動化；信息化；智能化
機械自動化是指將機械制造技術與自動化技術相結合，進而在利用機械制造產品的過程中實現自動化生產。從而有效提高機械設備的生產作業效率。隨著機械制造業技術的不斷發展，機械自動化技術已經成為現階段機械制造產業技術升級與改造的主要內容。實現機械制造領域的自動化技術，也是提高生產力的有效手段。
1、我國機械自動化的現狀
機械自動化技術從上個世紀20年代開始發展應用以來，已經得到了迅速的發展，特別是近年來計算機的高度集成化，開始采用了計算機集成制造系統，大大加快了機械自動化的發展，但我國仍處于初級操作階段的自動化。目前，世界各國的機械自動化水準除少數工業發達國家的某些生產部門外，大多數還處于操作階段的自動化。我國也不例外，我國的產業結構層次低。當前，我國還處在社會主義初級階段，經濟、財力、生產力水準、國民素質等，與世界主要國家的差距是很大的；我國有豐富的勞動力資源，每年城鎮新增就業人口達兩千多萬，且今后每年的就業人數還會增加。機械自動化最大限度地提高勞動生產率，勞動力的過剩和分工的轉移就是一個現實問題。
2、機械自動化技術優勢分析
（1）提高機械生產的能力與產品質量。通過自動化以及信息化的控制系統，保證了生產加工過程中全自動化流水作業，生產力得到大幅度提高。此外機械設備的自動處理以及自動控制可以有效避免人為因素造成的質量問題，有利于控制質量。
（2）機械設備工作狀態下的安全性得到保障。由于機械自動化技術通常具有自動監視、保護以及問題分析診斷功能，因此對于由于電力、操作失誤等造成的故障可以采取自動保護措施，避免故障的發生對于設備以及機械操作管理人員造成威脅。
（3）節約原材料以及能耗。機械自動化技術可以在較低的能耗狀態下調整機械設備處于正常工作狀態，同時將機械設備的工作條件自動調整，因而有助于節約原材料的投入，具有較好的節能原材料的效果。
（4）機械自動化技術適用范圍較廣。將機械自動化技術與數控技術等有效整合，可以全面的提高生產加工的自動化水平。同時具有集控制、監測、調節以及診斷于一體的功能，適用范圍較廣，對于工業、農業以及國防軍用等領域，均可以適用。
3、機械自動化技術的系統構成
機械自動化技術作為一項繁瑣的系統工程，融合了多門學科多種技術。實現機械設備的自動化生產加工，通常需要以下幾個單元協調工作：
（1）自動化程序設定單元。程序設定單元主要是通過寫入程序，決定機械的自動工作步驟以及工作方法。
（2）作用施加單元。這主要是對自動化控制系統提供能量，并進行工作狀態的準確定位。
（3）傳感傳遞單元。傳感單元主要是通過各種傳感器，對機械工作狀態進行監測，并及時將各項信息傳遞給控制系統。
4、我國自動化技術發展過程中存在的問題
（1）自動化技術相比發達國家仍處于落后水平。由于受到我國基礎工業的限制，我國的機械自動化仍處于較低水平。尤其是在關鍵部件與核心控制元件等，仍處于傳統落后的單機自動化，用戶對于自動化水平進行提升的要求非常迫切。
（2）機械制造加工方法落后。制造工藝粗糙，新興技術推廣應用不到位，傳統低產能工藝仍在使用，產品質量水平低是目前我國機械制造自動化存在的主要問題，改進加工方法，提升控制技術已經成為機械自動化技術的發展重點。
（3）機械設計未能實現自動化。發達國家已經在機械設計等領域采取計算機輔助系統，大幅提高了機械設計的自動化水平，改善機械設計方法，推動工業生產進步這也是我國機械自動化水平面臨的問題
（4）機械生產加工自動化控制實現程度較低。我國大部分機械自動化控制仍未能落實，只有少數企業采用了先進的計算機輔助管理系統，對于機械控制管理技術的革新認識不足。
5、機械自動化技術在機械制造業中的發展應用技術研究
對于機械自動化技術的應用，應結合機械設備的具體情況以及生產與技術條件，制定自動化的生產方式，才能保證自動化技術可以產生較好的經濟效益。現階段我國機械制造業正逐步向集成化以及智能化不斷發展，并將自動化技術與信息集成、輔助控制技術等結合使用，為機械制造自動化發展提供動力。
（1）智能化的機械制造控制
隨著自動化技術水平的不斷發展，機械制造自動化技術已經與系統工程、智能系統控制等相互交織，形成了綜合性較強的機械制造技術產業。智能化的機械制造技術，作為機械自動化技術發展的分支，通過將人工智能控制系統滲透到機械制造系統中的各個部分，通過智能系統模擬專家的分析判斷，對于機械制造過程中的工作狀態進行監視，并及時發現系統在工作過程中的問題，通過對自身工作參數的及時調整適應工作環境或者是自動采取糾正措施，保持工作狀態的穩定。
（2）柔性化的機械自動化技術
隨著機械制造技術的不斷發展，應變能力強，反應快速的柔性化機械制造加工技術已經成為市場需要，對機械制造進行優化設計調整，實現柔性化的自動系統控制，也成為機械自動化技術的發展趨勢之一。柔性化的機械自動化技術是指在保證生產柔性化基礎上，通過對于機械控制系統人機界面的合理調整，并建立完善可靠的信息控制系統，實現計算機全程管理。柔性化的機械自動化技術的特點在于，將自動設備與普通的機械同時配置，在允許自動化生產加工的前提下，允許人工對于其工作狀態進行外部調整，以及時更改工作狀態或者工作參數，達到機械控制內部組織方式的改良優化。
（3）虛擬化的機械自動化技術
虛擬化的機械自動化技術是指將現代花的機械制造技術與仿真技術相聯系，結合自動化技術、人工智能技術、數控技術以及計算機建模技術，對機械加工制造過程進行科學合理的仿真，進而可以及時預測實際工作狀態下可能發生的問題，并通過仿真過程不斷調整各個控制系統及工作參數。進而實現原材料以及能耗較低、加工制造能力高的機械制造狀態，最終實現降低機械加工制造成本，加快機械產品研發周期的目的。
（4）集成化技術
實現機械加工制造自動化技術的升級改造，必須通過對于整個系統的集成化改造。由于電子技術以及計算機技術的不斷發展，各種能夠改善機械自動化技術的新技術不斷發展，這對于提高機械加工制造生產能力具有重要的意義。集成化技術主要是集成了計算機輔助設計、信息控制以及智能管理等方面的技術。以系統工程作為整體的理論指導，對于機械自動化系統進行必要的重組與升級，將影響機械加工工作的各種因素綜合考慮，最終實現自動化水平高、生產能力強的有機整體。
（5）微型化的機械自動化產品
在軍事、通訊、信息以及醫藥等領域，需要機械產品具有規格小、能耗低、易于控制、使用壽命長的特點。因此對于機械自動化技術的革新升級，應側重于自動化產品的微型化處理方面，實現微型化的機械自動化產品。對于促進相關技術領域的發展也具有重要的作用。
結語：
機械自動化技術對于提高生產加工效率。降低勞動強度，實現接卸制造業的產業升級意義重大，同時對于國民經濟、國防軍事等也有重要的影響。發展生機機械自動化技術，必須充分認識到我國現階段技術缺陷，并獨立自主的開展技術研究，不斷構建以信息化、智能化為主導的機械自動化技術，推動我國機械制造產業的進一步發展。
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關鍵詞：機電一體化，發展方向，技術應用
機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。
1機電一體化技術的發展狀況 1.1 數控機床的問世,為機電一體化技術的發展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術為機電一體化技術的發展帶來了勃勃生機; 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發展為機電一體化技術的發展提供了堅強基礎; 1.4 激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化技術的發展躍上新臺階.
2機電一體化技術發展方向
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數字化
微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。 2.2 智能化
即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。 2.4 網絡化
由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。 2.5 人性化
機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受。
2.6 微型化
微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro ElectronicMechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。
2.7 集成化
集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。 2.8 帶源化
是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。論文參考網。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。 2.9 綠色化
綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。
3 典型的機電一體化產品 機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化基礎元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。論文參考網。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。
4 機電一體化的技術應用
在重工業企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。
4.1 智能化控制技術(IC)
由于重工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經 網絡等，智能控制技術廣泛應用于重工業企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(DCS)
分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能將越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(OCS)
開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。 4.4 計算機集成制造系統(CIMS)
重工業企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前重工業企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代重工業生產的要求。未來重工業企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。
4.5 現場總線技術(FBT)
現場總線技術(Fied Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器和現場就地控制站等的發展。 4.6 交流傳動技術
傳動技術在重工業中起著至關重要的作用。隨著電力、電子、技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用，同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。
綜上，我們不難發現機電一體化技術在現在的社會生產中占據了越來越多的行業和領域，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
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【關鍵詞】智能混凝土；研究；問題；應用
在科學技術日新月異的今天，材料科學也獲得了很大的發展，作為建筑重要材料的混凝土不斷向高性能、多功能和智能化方向發展。用它可以建造大型化和復雜化的混凝土結構。因此，研發具有主動、自動地對結構進行自我診斷、自我調節、自我修復、恢復的智能混凝土已成為混凝土的主要發展趨勢。
一、智能混凝土的定義和研發過程
1、智能混凝土的定義
智能混凝土是在混凝土原有成分的基礎上復合智能型的建筑材料，它使混凝土具有自我感知和記憶能力，能自己適應和自我修復特性的多功能型材料。依據它的這些特性可以有效地感知混凝土材料內部的損傷，滿足結構自我安全檢測需要，防止混凝土結構潛在的危險性破壞，它能根據檢測結果自動進行修復，明顯地提高混凝土結構的安全性和耐久性。總而言之，智能混凝士是自我感知和記憶、自我適應、自我修復等多種功能的綜合體，缺一不可，但是以當今的科技水平制備完善的智能混凝土材料還相當困難。但近年來損傷自診斷混凝土、溫度自調節混凝土，仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現，為智能混凝土的研究打下了堅實的基礎。
2、智能混凝土的研發過程
智能混凝土的基本材料與一般的混凝土沒有什么區別，都是水泥和砂子。但是智能混凝土中還含有石英砂和各種加固的材料、纖維。這種石英砂和其他大量混在砂子中的石英砂是不同的，它的純度很高，高達100%。依據它的特點，伊朗的土木工程師把智能混凝土應用到從修建水壩到鋪設污水管的各個領域，并且不斷地完善其應用技術。哈馬丹布-阿里大學的穆哈穆德?尼力教授在智能混凝土中配入了聚丙烯纖維和石英粉，使其韌性大大提高，抗爆能力比普通混凝土高出數倍。盧合拉?阿里扎德的改進更加完善。薩韋省伊斯蘭阿薩德大學阿里?納扎里教授及其同事發表了多篇論文，研究使用各種氧化金屬納米粒子改變混凝土內部結構的方法。他們使用過氧化鐵，氧化鋁，氧化鋯，氧化鈦及氧化銅。材料經過納米粒子處理后會呈現出極佳的屬性。盡管只有幾件小樣品呈現出了這種屬性，但至少證明了這個方法是可行的。使用這樣的納米粒子，有望制造出比拉法基混凝土強度高出四倍的混凝土。2008年，德黑蘭大學發表了一份研究報告，研究的是智能混凝土抵御鋼彈沖擊的能力。一般情況下，這些在地震時都不是問題。研究發現，加有大量長鋼質纖維的混凝土性能最佳。隨著智能混凝土的研發過程的不斷推進，其工能也在不斷完善和強化。
二、智能混凝土的研究現狀，及其研究中應注意的問題
1、智能混凝土的研究現狀
對于具有自診斷、自調節和自修復功能的混凝土只是智能混凝土研究的初步階段，它們不是具備智能混凝土的全部特征，而是只擁有它的某一個特征，所以說它們是一種智能混凝土的最初形成的簡化形式。因此有人把它們叫做機敏混凝土。顯然這種功能不完整的混凝土不能代替發揮智能混凝土的作用，當今科研工作者們正努力于將兩種以上的功能進行混合組裝在一起，這就是我們知道的智能組裝混凝土材料的研究。智能組裝混凝土材料是將具有自我感應、自我凋節和自我修復組件材料的功能，混凝土基材復合可以做到依據結構的需要進行排列，以此來達到混凝土結構的內部損傷的自我診斷、自我修復以及抗震減振的智能化。
2、智能混凝土研究中應注意的問題
在建筑房地產飛速發展的今天，智能混凝土具有非常廣闊的前景，但是作為新型的功能材料，在運用到實際的工程中，我們還有一些問題需要進一步地加強探索和研究：例如碳纖維混凝土電阻率的穩定性、電極布置方式、耐久性等方面的研究；光纖混凝土的光纖傳感陣列的最優排布方式研究；自愈合混凝土的修復粘結劑的選擇研究，自愈后混凝土耐用和持久性能的完善等。這些問題的解決將對智能混凝土的進一步發展產生深遠的影響。為進一步為促進智能混凝土的研究工作我們可以從以下幾點著手。
首先，要用針對性地進行開發研究。研究的針對性是指要針對混凝土的性能發生惡化以及結構發生破壞等具體情況，采取不同的智能方法，例如可以針對這些情況，進一步縮小智能化范圍，以某一種具體功能為對象，然后研究出相對應的方法。
其次，注重其實際應用中的可行性。澆注混凝土要在工程現場進行，因而應以原有工藝為基礎開發相應的較為簡單的方法。選用的材料應具有化學穩定性，要有利于安全施工，不揮發任何有刺激的氣味以及其它有害物質等，并且還能夠能大量使用而且成本較低。
再次，注意研究設計的綜合功能性。采用智能化，雖能夠提高材料的耐用和持久性，但是也存在一些負面影響。例如因為采用了某種材料雖可以對某種惡化情況進行控制以及進一步改善，但是否會對其它性能會產生，面對正反兩方面的問題都在判斷和設計時進行綜合而全面的考慮和衡量。
三、智能混凝土的應用前景
智能混凝土是科學技術日新月異時展的結果，它的運用對重大土木基礎設施應變的實量監測、損傷的無損評估、及時修復以及減輕臺風、地震的沖擊等諸多方面有很大的意義，對保證建筑物的安全耐用和持久性都具有十分重要的作用。而且隨著現在建筑發展的智能化趨勢，傳統的建筑材料的研究、制造、缺陷預防和修復等都面臨著強烈的挑戰。智能混凝土材料作為建筑材料領域的高新技術，為傳統建材的未來發展注入了新的內容和活力，也提供了全新的機遇。它發展可以使混凝土材料的應用具有更廣闊的前景，相信也會帶來巨大的社會經濟效益。
四、結束語
綜上所述，隨著科學技術的創新運用到建筑材料領域，隨之就產生了智能混凝土材料，智能混凝土材料的出現以及運用將會革新我國土木工程的建設，其意義重大。
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工業和郵政是不同的，人們的素質要求也不同。就期刊出版業而言，在大媒體環境下，編輯應具備以下素質：
（一）基本工匠素質。工匠精神更多的是一種精神品質，新時期的科技期刊編輯需要擁有良好的職業精神，也就是基本的工匠素質。基本工匠素質強調的就是注重質量，一切以質量為本。例如德國制造質量的蛻變是基于“法律－標準－質量認證”三位一體的質量管理體系；日本制造打開歐美和全球市場是基于“質量救國”戰略等。大社會背景下的編輯被給予厚望，似乎編輯與出版社總能引導輿論的導向。因此現代的編輯就需要以事實說話，加工出優質的論文來引導社會輿論，這就要求科技期刊編輯不僅要具備工匠精神，還要具備基本的職業能力，具體的職業能力下文會詳細闡述。培養新時期的編輯最基本的工匠素質是社會對于編輯能力的需求，要求編輯“勞其筋骨，餓其體膚，空乏其身，行拂亂其所為”才能增益其所不能。如若新編輯養成了良好的工匠素質，在經過自己的一番努力，就一定會有所作為，成為一名優秀的編輯。
（二）編輯思想。隨著年齡的增長，我們對事物的看法也不同了，更不用說工作能力及工作閱歷。在工作上，新老編輯的思想不同，處理工作的態度也就不同，但是又往往能夠互補。老編輯思想守舊但是工作經驗豐富，經常是馬馬虎虎，見怪不怪的工作態度。但是新編輯對一切都充滿了新鮮與好奇，具有先進的思想卻沒有耐心和毅力。所以需要定期地對科技期刊編輯進行編輯觀念更新的相關培訓。編輯人員也可以定期去和科研人員交流經驗。總之，無論采取哪種方法，都應該養成正確的編輯觀念，編輯出讀者喜歡的，正確引導讀者世界觀的論文。雖然現在智能系統發達，校正效率遠比人工的準確又快捷。但是畢竟是通過系統來運行，遠沒有人腦靈活。近幾年社會風氣浮躁，在這種大背景下，更需要編輯發揚編輯觀念，強化工匠精神，對論文精益求精，創造出最完美的論文，為讀者服務。
（三）奉獻精神。如今社會，加班現象屢見不鮮。但是很少有人能夠真正為了工作無私奉獻自己的精力與時間。況且科研人員與編輯人員的工資本就不高，所以就需要新時期的編輯發揚工匠精神，奉獻精神。當然，出版社也可以通過開展一系列的活動來調動編輯的積極性，讓編輯的生活不僅僅是與文字做伴，而是充滿歡樂與色彩。除了設置獎懲制度外，還可開展部門特色活動，比如開展與科研人員的學術交流會等等。充分調動了編輯的積極性，編輯才能更好地工作，更好地為期刊奉獻自己，發揚工匠精神。編輯自身也應該具有一定的奉獻精神，具有責任感，做出讀者最喜歡的期刊。
機械工程專業主要課程
主要課程：主干學科：力學、機械工程主要課程：工程力學、機械設計基礎、工程熱力學、現代控制理論、材料加工工藝與設備、測試技術、計算機系列課程、經營與管理、電工與電子技術基礎理論課程。
主要實踐性教學環節：包括軍訓、金工、電工、電子實習、認識實習、生產實習、社會實踐、課程設計、畢業設計(論文)等，一般應安排40周以上。
主干學科：力學、機械工程。
機械工程專業就業方向
國家有關部門、科研院所、高等院校、企業、高新技術公司應用CAD及分析軟件從事各種機電產品及機電自動控制系統及設備的研究、設計、制造，如：進行工業機器人、微機電系統、智能裝置等高新技術產品與系統的設計、制造、開發、試驗與研究工作。
從事行業：
畢業后主要在機械、儀器儀表、新能源等行業工作，大致如下：
1、機械/設備/重工;
2、儀器儀表/工業自動化;
3、新能源;
4、電子技術/半導體/集成電路;
5、汽車及零配件;
6、其他行業;
7、計算機軟件;
8、原材料和加工。
從事崗位：
畢業后主要從事機械工程師、高級機械工程師、結構工程師等工作，大致如下：
1、機械工程師;
2、高級機械工程師;
3、結構工程師;
4、自動化機械工程師;
5、電氣工程師;
6、機械設計工程師;
7、助理機械工程師;
8、模具工程師。
機械工程專業培養目標
關鍵詞：智能化，照明，節能，施工
0.前言
在傳統的建筑智能化系統中，一般只包括綜合布線、計算機網絡、安全防范、樓宇自控等子系統。但近年來，隨著經濟的發展和科技的進步，人們對照明燈具節能和科學管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化領域的地位越來越重要。而在樓宇大廈建設熱潮中，建設者也意識到了智能照明的重要性。使用照明控制系統，更能體現其在節能與管理方面的優勢，提高樓宇大廈的科學管理水平。節能是照明控制系統的最大優勢。采用了智能照明控制系統后，我們可以根據不同場合、不同的人流量，進行時間段、工作模式的細分，把不必要的照明關掉，在需要時自動開啟。同時，系統還能充分利用自然光，自動調節室內照度。控制系統實現了不同工作場合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效減少了燈具的工作時間，節省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命。論文大全。良好的工作環境是提高工作效率的一個必要條件。合理地選用光源、燈具及性能優越的照明控制系統，都能提高照明質量。智能照明控制系統具有開關和調光兩種控制方法，可以有效地控制各種照明場所的平均照度值，從而提高照度均勻性。同時，系統能根據不同的時間段，人們的不同需要，自動調節照度。
1.工程概況
山東省廣電中心綜合業務樓工程建筑面積10.6萬m2，樓內包括動力照明、給排水、通風空調、消防報警聯動、建筑智能化等系統，是一座系統集成度比較高的現代化智能大廈。由于本工程建筑面積大，照度要求高，照明系統設計負荷達5315KW（不含演播照明1600KW），為達到節能的效果，辦公區、編輯制作區、公共區等均設計了智能照明系統。經工程招標，最終確定采用松下的FULL-2WAY智能照明控制系統。
2.FULL-2WAY智能照明控制系統簡介
FULL-2WAY智能照明控制系統位總線制模塊化、全分布對等式系統結構，由輸入模塊、輸出模塊和聯網監控三部分組成。系統設備均配有各自獨立的CPU和存儲器，儲存相應的程序和命令，不因斷電而丟失。這也意味著，某個模塊出現故障，只是與該模塊相關的功能失效，而不影響網絡其他模塊正常運行。從維護的觀點來看這種“獨立存儲”的概念，既有利于快速故障定位，又提高了大型照明控制系統的容錯水平。
將各自具備獨立功能的控制部件用兩根通訊線手牽手連接起來，就組成一個控制網絡，控制網絡的規模可靈活的隨照明系統大小而改變。系統提供開放的通信協議，可與各品牌的樓宇、消防、安保等系統相連。
各種信號由末端控制裝置發出，經傳輸總線傳至配電箱內傳送單元（CPU），經傳送單元處理后，發出的動作指令通過譯碼器控制繼電器動作，實現對照明的控制。如需實現調光功能，熒光燈具必須使用可調光鎮流器，在總線上接入調光器，調光器控制可調光鎮流器即可實現調光功能。
3.智能照明在本工程中的應用
由于本工程為廣電中心綜合業務樓，功能側重于廣電節目錄制、編輯、發射，對智能照明的要求不高。所以，本系統在工程中的應用僅限于辦公室、機房、公共區域，控制方式僅為開關型。
3.1 辦公區
可使照明系統工作在全自動狀態。通過配置的“智能時鐘管理器”可預先設置若干基本工作狀態，通常為“白天”、“晚上”、“清掃”、“安全”、“周末”、“午飯”等，根據預設定的時間自動的在各種狀態之間轉換。論文大全。每一樓層的各個辦公室都配有手動控制面板，可以隨時調節房間的工作狀態以及滿意的燈光亮度。FULL-2WAY照明控制系統還能保證辦公區域和公共區域協調的工作。
3.2 車庫照明、排風系統控制
①在車流量大的時段和車流量小的時段分別定時控制不同數量的燈光 及換氣扇； ②當有車輛駛入、離開車庫時開啟相應區域的燈光，當車輛停泊或駛離后關閉燈光； ③在繁忙使用時期，開動換氣扇；非繁忙時期間歇性開啟換氣扇以達到節能效果； ④車 庫 管 理 員 可 使 用 現 場控制面板及遙控器進行分區控制；⑤也可與消防聯動，出現消防報警時，可實現燈光強切或強點功能， 啟動緊急照明控制。
3.3 大會議室、報告廳、宴會廳
①會議室作為大樓一個重要的組成部分，采用智能照明控制系統通過對各照明回路進行調光控制可預先精心設計多種燈光場景，使得會議室在不同的使用場合都能有不同的合適的燈光效果，工作人員可以根據需要手動選擇或實現定時控制。通過系統特有的鏈接功能，可以根據會議室的使用需要靈活的實現各種分割和合并，而無需改變原有系統配置。②宴會廳等是重要的禮儀場所之一，更應重視照明的裝飾作用和制造氣氛情調的精神功能，以及照明產生的視覺環境的美學功能和心里效果，智能燈光控制系統能使大廳顯得高貴典雅，廳中的水晶吊燈，隱光槽燈、筒燈、裝飾壁燈可分別進行調光使大廳具有層次感，產生不同的格局，愈發顯得富麗堂皇，大放異彩。
3.4 領導辦公室
采用多種可調光源，可根據需要，通過系統預設照明回路的不同亮暗搭配，產生各種燈光視覺效果，使得領導辦公室始終保持最柔和優雅的燈光環境（如辦公、會客、休閑等多種燈光場景），操作時只需按動某一個場景按鍵即可調用所需的燈光場景。
3.5 公共通道、大廳、電梯廳
公共通道、大廳、電梯廳是建筑的眼睛，是整個室內空間的第一效果，其燈具的選用、燈光的布置不只是為了照明的需要，更應考慮照明的氣氛及照明與建筑裝璜的協調。通過智能調光營造出一個明快、舒適、莊重、典雅的迎賓環境。使大堂實現真正的智能管理。整個大堂的燈光由系統自動管理，系統根據大堂運行時間自動調整燈光效果。并且可延長燈具壽命2-4倍，對于保護昂貴的水晶吊燈和難安裝區域的燈具有特殊意義。
3.6 泛光照明、園林照明
自然光變暗時，光感自動將大部分泛光照明和園林照明開啟，到夜晚如12點時，定時將部分泛光照明和園林照明關閉，只留少量基本照明，天亮時光感自動將剩下的燈光關閉。
在節假日或者重要活動時，管理人員可以通過中控電腦將所有泛光照明和園林照明打開。
3.7 集中控制、遠程控制
在控制室內，可以統一監視整棟建筑各處的照明燈具狀況。控制室可以設在本地，也可以通過網絡進行遠程監控。管理各處照明燈具的使用狀況，如：使用時間、耗電情況等。為運營管理水平的提高提供可靠的數據。
FULL-2WAY智能照明控制系統還可以廣泛的應用于工廠、劇院、體育場、賓館、火車站、廣場及住宅小區等眾多場所的照明控制。在此不一一贅述。
4.總結
FULL-2WAY智能照明控制系統是以自動控制為主、人工控制為輔的系統。論文大全。在一般的情況下，不需要有人的參與，照明系統自動實現開關和調光功能。既大大減少了管理人員的數量，也排除了由于人為因素而出現的不定時開關，影響人們辦公條件的情況出現。智能照明控制系統在節能和節省燈具使用的同時，有效節省了電費與管理費用的支出。根據一般的辦公大樓運營的經驗來看，節能效果能達到40％以上，一般的商場、酒店、地鐵站等節能效果也能達到25％~30％。該系統使用總線制，并提供了各種類型的探測模塊、控制模塊，易于系統擴展，只要并接相應模塊，就可以實現業主多種控制要求。并可接入互聯網，實現遠程控制，給業主使用帶來極大的方便。隨著智能照明控制系統在智能大廈中應用的普及，必將極大的提高人們的辦公和生活條件，成為未來智能建筑發展的趨勢。
隨著微電子技術和設計制造技術的發展，集成電路設計從晶體管的集成發展到邏輯門的集成，現在又發展到IP（Intellectual Property）的集成，即片上系統SOC（System-On-Chip）[4-6]。與單功能芯片相比，SOC芯片具有集成度高、體積小、印制電路板（PCB）空間占用少、功耗低、抗電磁干擾能力強、可靠性高、成本低等優勢。同時，可以有效地降低電子、信息系統產品的開發成本，縮短開發周期，提高產品的競爭力[7]。
1 RN8316（SOC）簡介
圖1 RN8316系統框圖
RN8316是深圳銳能微公司提供的一款低功耗、高性能、寬電壓、高集成度、高精度的三相MCU芯片，產品系統框圖如圖1所示。該產品內嵌32位ARM Cortex-M0核，最高運行頻率可達29.4812MHz，最大支持224Kbytes FLASH存儲器、16Kbytes SRAM和16Kbytes EEPROM，內置單cycle乘法器（32bit*專業提供論文寫作和寫作服務,歡迎您的光臨lunwen. 1KEJI AN. C OM32bit）、CM0內嵌系統定時器、2個DMA控制器，支持外部中斷等多種喚醒方式，提供完善的集成開發軟硬件環境。該芯片支持高速GPIO，可與不同電壓外設器件連接，最大支持10位ADC，8*32位的LCD，支持芯片電源電壓及外部電壓檢測。通信接口最大支持6路UART，2個7816口，1路I2C和1路SPI。同時，RN8316還集成了RTC、看門狗和加密處理器。
2 硬件電路設計
電力能效監測終端主要由電源模塊、計量單元、存儲單元、載波模塊、通信模塊、直流模擬量采集等部分組成。系統的結構框圖如圖2所示。
圖2 電力能效監測終端設計框圖
2.1 電源模塊設計
為保證終端能夠穩定工作，并具有良好的電磁兼容特性，電源模塊采用三路電源供電，分別為主電源8 V、兩路12 V輔助電源，之間相互隔離。主電源VDD8V通過LDO降為VDD5V和VDD3.3V電源，主電源5 V為SOC、紅外、電能質量監測模塊供電，主電源3.3V給計量芯片供電。一路ZB12V輔助電源用于載波電路供電；另一路AUX12V輔助電源為遙信電路供電，同時通過LDO降為AUX5V，為RS485、直流模擬量電路供電。電源電路設計如圖3所示。
2.2 采樣計量單元
采樣計量單元是電力能效監測終端的重要單元，設計中采用銳能微公司的RN8302計量芯片來實現對電壓、電流、功率、功率因數、諧波等數據的計量，并輸出有功、無功脈沖。RN8302占用SOC一路SPI，同時SOC配置中斷、復位口從而能夠實現對計量芯片的控制和通信。RN8302管腳資源配置如圖4所示。
圖4 RN8302管腳資源配置
采樣電路中，考慮到生產成本和計量精度，電壓采樣采用電阻分壓采樣的方式，UA/UAN，UB/UBN，UC/UCN為采樣信號，而電流采樣采用電流互感器采樣的方式，IAP/IAN，IBP/IBN，ICP/ICN為采樣信號，電路圖分別如圖5和圖6所示，電壓采樣電路中的1K電阻和電流采樣電路中的5R電阻采用精度1%的精密電阻，電容用于去耦和濾波，以保障采樣精度。同時電壓采樣信號可用于電能質量的監測，擴展電力能效監測終端的功能配置。
圖5 電壓采樣電路
圖6 電流采樣電路
2.3 遙信電路
電力能效監測終端配置兩路遙信端口，使用光耦LVT-816同SOC進行隔離。遙信電路原理圖如圖7所示。
圖7 遙信電路
2.4 RS485電路
在實際工程運用中，由于受到工程人員操作能力，經驗等因素的影響，RS485的A、B端子常常接反，導致不能夠正常抄表。因此，在電力能效監測終端RS485電路的設計中，采用了無極性485芯片ECH485NE專業提供論文寫作和寫作服務,歡迎您的光臨lunwen. 1KEJI AN. C OM，A、B端子正反接都能夠正常通信。終端配置兩路RS485電路，分別用于抄表和維護，占用SOC兩路UART端口，485芯片用光耦同SOC進行隔離。RS485電路如圖8所示。
2.5 直流模擬量電路
直流模擬量電路主要針對非電氣量的采集，該能效終端采用瑞薩電子的RL78/G13系列單片機進行控制，SOC通過一路UART端口進行通信，并配置復位腳進行控制。直流模擬量電路通過光耦同主電路進行隔離，終端配置了兩路信號的采集，拓展了數據的采集范圍，實現了采集和能效監測的多樣化。直流模擬量采集電路圖如圖9所示。
2.6 載波電路
電力能效監測終端的載波用于同能效采集服務器進行通信，載波電路占用SOC一路UART端口用于收發數據，占用一路7816口實現載波的設置、復位、事件輸出等功能，并通過光耦同SOC進行隔離，接口標準符合最新國網三相電表規范，可方便插拔和替換多個廠家的載波模塊，提升了產品的兼容性。載波電路如圖10所示。
3 結束語
本文在智能用電及能效管理的基礎上，根據電力能效監測終端技術標準，采用SOC芯片RN8316，進行了硬件的設計。相對于傳統的基于獨立功能芯片的用電終端，基于SOC的電力能效監測終端在功耗，穩定性，可靠性等方面表現更加優異，并且體積小，所用元器件少，生產成本較低，具有良好的市場前景。
參考文專業提供論文寫作和寫作服務,歡迎您的光臨lunwen. 1KEJI AN. C OM獻
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