工业4.0语义下智能焊接技术发展综述

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1、封面文章COVERSTORY工业4.0语义下智能焊接技术*发展综述张广军，李永哲（哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001）[摘要]“工业4.0”的提出为制造业的发展注入新的活力，并引发全球制造业智能化、信息化、网络化升级。在基于信息物理系统（CPSs）智能制造的发展热潮下，智能焊接技术是当前热点问题。介绍了信息物理系统、工业产业链等相关概念，解释了基于制造业产业链的“工业4.0”的内涵。以历次工业革命为背景，阐明了焊接技术的发展脉络。通过对信息物理系统架构的分析，提出了智能焊接技术在各个层次中的关键技术，并对该领

2、域的发展趋势进行了展望，对智能焊接更好的发展具有指导意义。关键词：工业4.0；智能制造；智能焊接；信息物理系统；传感器网络DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2016.11.028[5]到2015年底，全球约有66亿件制造业向智能化转型。作为世界设备连入互联网，2020年，这一数字上“最大的工厂”，中国在制造领域[1]将上升至300亿。以互联网为载发挥着巨大的作用。在中国制造业体的信息技术在过去的10余年里转型升级的当下，国务院于2015年逐渐影响甚至改变传统工业生产格5月提出了《中国制造2025》国家战[6]局以

3、及商业模式。尤其是在航空航略规划，以加快智能制造的技术创天等零件加工产业中，柔性化、个性新为目的，着眼于夺取未来产业竞争化、快速小批量生产逐渐成为飞机、的制高点和话语权。火箭等航空航天产品零部件生产加无论是“工业4.0”、“工业互联工的新要求。信息技术的进步掀起网”还是“中国制造2025”，都描绘了工业技术革新浪潮，引发全球工了未来工业的发展趋势，即凭借着高[2]业产业链快速升级。新信息通信技术的基本手段，将信息在这一背景下，德国政府在物理系统（Cyber-PhysicalSystems，张广军2013年4月汉诺威工业博览会上正CPSs

4、）融合到制造业产业链的每个哈尔滨工业大学教授，博士生导[3]师。中国机械工程学会高级会员，中国式推出“工业4.0”国家级战略，旨环节中，使制造业向更高的智能化方再制造学会委员，中国焊接学会机器人在复杂多变的制造业格局中，提高德向转型，其技术基础为互联网、云计分委会委员。研究方向为机器人与智能国工业竞争力。“工业4.0”也被德算、移动端应用、物联网和大数据等。化焊接，弧焊新工艺，基于弧焊的增材制国政府在《高技术战略2020》中确焊接技术是制造业中不可或缺造工艺与设备。发表学术论文70余篇，[4]承担各类科研项目20余项，获得国家科立为10

5、大未来项目之一。与此同的组成部分之一，是衡量工业化水平技进步二等奖1项。时，美国先后出台“先进制造伙伴计的重要指标。在现代化工业生产线划”和“先进制造业国家战略计划”上，手持焊枪作业已经一去不复返，*基金项目：国家自然科学基金项目（51575133）。等，旨在通过“工业互联网”战略，使取而代之的是以工业机器人为载体28航空制造技术·2016年第11期封面文章COVERSTORY的自动化焊接作业系统。然而，在焊机器智能化系统框架见图3。CPSs核心是分布水平接加工过程中，由于电弧的存在以及人的参与式、深度嵌入物理系统、具有高度自程度施焊环

6、境和对象的差异，智能化焊接工业系统主能力的无线传感器网络（Wireless复杂程度[13]技术的发展总是滞后于人工智能、智SensorNetworks，WSNs）。在嵌能控制、大数据等相关技术的发展脚入式传感器网络的应用下，产业链[7-9]产品生产步。“工业4.0”体系需求的焊接中各个单位的物理设备以及操作人周期智能化程度与实际智能焊接技术发员实现网络互联和信息分享，从而工业1.0工业2.0工业3.0工业4.0时间展速度之间的矛盾愈演愈烈。因此，形成物联网（InternetofThings，IoT）为了顺应智能制造的工业改革浪潮，图1 

7、4次工业革命的不同特征或更高层次的万物互联（InternetofFig.1 Differentcharacteristicsofthefour智能化、网络化焊接技术的发展已经Everything，IoE）。“工业4.0”的内industrialrevolutions呈现出蓄势待发的状态。本文将解涵不仅在于对信息的获取以及收释基于工业产业链的“工业4.0”概集，更重要的是对现有的信息进行念的核心，指出在这一背景下智能焊提取、融合、整合和推理，并且在此用户调查技术研发接的关键技术，并对该领域的发展趋基础上对相应的问题进行决策和分势进行展望。

8、析，并且最终通过通讯和控制手段市场销售CPSs原料采购执行决策策略的过程。这样，产业“工业4.0”改变制造业模式链各个环节的制造柔性得到极大的工业革命是现代文明的起点，是提高。因此，“工业4.0”是通过“传