在最近的国情咨文中，奥巴马总统呼吁美国人民更加创新。他宣称:“我们需要在创新、教育和建设方面超越世界其他国家。”“赢得未来的第一步是鼓励美国人创新。”
这意味着开发新材料、新产品和新生产工艺。为了应对这一挑战，制造工程师必须利用“智能装配”工具和系统的力量。波音(Boeing)和通用汽车(General Motors)等领先制造商已经在利用该技术的不同方面来获得竞争优势。
在由国家标准和技术研究所（NIST）主办的研讨会期间，首次提出了智能装配背后的概念，并由一群蓝筹式美国制造商参加。它专注于如何开发和集成智能工具，如柔性输送机，馈线，夹具，无线机器人，传感器，控制和智能紧固设备，以解决当今无尽的产品种类需求和随后的工作站级复杂性。
智能装配是一个概念，利用真实和虚拟方法集成生产流程、人员、设备和信息，以实现生产率、交货时间和敏捷性的显著提高。
“超出了传统的自动化和机械化，利用了人工和机器在工程和运营中的有效合作，”GM的制造系统研究实验室的虚拟制造集团经理Bob Tilove说。“它集成了高技能的多学科工作团队，具有自融整合和自适应装配过程。
“从CAD / CAM和电脑辅助工程开始，我们一直在几十年的旅程中，”添加了TiLove。“随着自动化和计算机技术继续融合，这是一条稳步改善的道路。”
传感器发挥关键作用
根据TiLove的说法，智能装配系统承诺在植物地板上迎接，分析，建议和响应环境。传感器将监视对操作很重要的每个参数，并将为所有参数设置控制限制。“我们将随时评估议会的状态，任何偏差都将被告知，”蒂洛夫说。“组装环境将以类似于人体免疫系统的方式发挥作用，其中没有明显症状的异常会以非常有效的方式作出反应。”
“智能装配系统可以调整和调整自身以响应生产环境的变化，例如传入零件和组件的变化，”工程学学院机械工程和工业和运营工程教授在密歇根大学。“最大的好处是稳健的性能，以确保质量和吞吐量。”
智能装配元件已经应用于一些生产工具，如夹具、检测系统和机器人。“然而，我们仍然需要在系统层面进行更多的研究，以使机器和子系统协同工作，”胡指出。“此外，我们需要让中小制造商更能负担得起先进技术。”
波音商用飞机目前正在使用智能组装原理，以美国陆军未来作战系统计划为模型，实现网络制造和运营(NEMO)计划。该项目的目标是将“态势感知”等最先进的战场技术引入装配线。
智能工具和传感器是NEMO的第一层。目前，一些应用主要集中在737和787组装过程中，如密封胶固化时间监测。钻井和安装工具还配备了传感器，用于监控用户认证、设置信息、校准状态和交互启动/关闭功能。此外，波音公司正在将NEMO技术用于一些军事应用，如检查F/A-18战斗机上的电线束。
在不久的将来，波音公司的工程师们设想了一种广泛应用的系统，它可以在数字设计工具和无线生产车间系统之间实现信息的自动化移动。应用于这些过程的智能装配将专注于创建智能工具，不需要操作人员为特定操作设置限制或扭矩。
在未来，波音的装配商将参考投射在机翼或机身上的工作说明书。安装在紧固工具上的传感器将引导组装者，而投射在飞机上的激光图像将自动告诉组装者正确的部件位置。
电子测量和检查系统将监测和传递有关装配过程各个方面的过程中信息。例如，传感器将不断监测紧固工具、点胶设备、夹具、夹具和其他生产设备的性能。在接下来的十年里，波音计划扩大NEMO项目，将其工程师和装配厂与客户和供应商连接起来。
极端制造
不幸的是，智能组装运动受到了最近经济衰退的阻碍。但是，新的努力正在进行中，以激发人们对这一概念的兴趣，如数字制造和虚拟生产。今年早些时候，NIST组织了一个“极端制造”研讨会，有100多名高管参加，其中包括波音和通用汽车的代表。“智能装配是极端制造的一个组成部分，”NIST工程实验室制造业副主任霍华德HARARY。“其他关键组件是未来的智能制造系统，可解决敏捷性，响应性和仿真;负担能力和可持续性;制造业科学的前沿，如纳米技术和自我组装;和未来的制造企业解决了复杂，可重新配置的供应链的合作。“
Harary表示，极端制造倡议的目标是“让人们思考长期的游戏改变技术，级别竞争领域。美国需要抵消传统制造的全球化。我们需要检查未来可以做些什么技术，使美国制造商更具竞争力。“
与国防高级研究项目，国家航空航天局以及国家科学基金会，Harary和他的NIST的同事希望能够创建一个远程路线图“关于如何从这里到达那里。”作为最近研讨会的后续，他们正在为LinkedIn创建一个新的极端制造组，以促进对该主题的额外对话。
如今，大多数智能装配活动专注于数字制造和虚拟生产（DM / VP）技术。“减少产品发布的时间和成本仍然是制造商的最大挑战之一，”Arc咨询小组的高级分析师Dick Slansky Notes Dick Slansky“。“在设计 - 实施过程中，未发现许多生产系统问题，这引入了延迟和成本。”
加快上市时间
生产电池、剃须刀和其他消费品的宝洁公司(Proctor & Gamble Co.)走在采用DM/VP技术的前沿。“毫无疑问，DM/副总裁最大的好处是快速推向市场，”宝洁数字制造产品经理蒂姆•斯托尔表示。这种好处可以来自几个不同的来源，从加速验证到设计知识的重用，再到更少的原型迭代。最终，这使得公司可以在不牺牲质量的前提下压缩交付周期。”
根据storage, DM/VP技术的关键功能之一是设计的实时验证。“在后台运行的模型能够在设计完成之前分析当前的跨功能设计和标记问题，”他解释道。这使得我们能够在设计周期中尽早做出基于知识的决策。
“DM/VP通过在中性格式或数据库中共享公共数据，集成了机械、电气和控制系统，”stororer补充道。因此，信息交换是实时进行的，而不是在离散验证事件中进行。”
Slansky说:“在设计过程的早期促进系统概念化和跟踪功能需求的开发方法对于缩短上市时间至关重要。”“为了满足这一需求，我们看到了超越传统产品生命周期管理(PLM)计划的新软件平台的出现。它们结合了多个元素，包括虚拟调试，以及物理生产系统和上游产品设计之间的闭环同步。”
例如，Siemens PLM软件最近推出了一种基于计算机游戏技术的软件程序，使得更快更容易设计新机器并在早期阶段模拟其复杂功能。根据所涉及的任务，机电一体化概念设计人员将开发时间降低至多20％。它可以使所有专业部门从一开始就是从一开始而不是连续地一起开发机器。
Slansky表示，跨学科开发平台使工程师能够在物理原型或测试实现之前，对各种机械和电子组件的设计进行联合评估。例如，机械工程师可以基于三维形状和部件(如运动学、齿轮和凸轮)创建设计。在协同仿真平台上，电气工程师可以选择和定位传感器、执行器和伺服器等组件。自动化和控制工程师可以使用该平台设计基本的逻辑控制，以及运动控制编程。一个
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