智能制造概述課件

智能制造機械電子工程SX1405086智能制造提出背景自20世紀80年代以來，隨著產(chǎn)品性能的復(fù)雜化及功能的多樣化，促使產(chǎn)品包含的設(shè)計信息量猛增，所以對制造設(shè)備的要求越來越高。21世紀，基于信息和知識的產(chǎn)品設(shè)計、制造和生產(chǎn)管理將成為知識經(jīng)濟和信息社會的重要組成部分，是制造科學(xué)和技術(shù)最重要和最基本的特征之一，智能制造正是在這一背景下提出并得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。德國英國西班牙垂直尾翼美國其它供應(yīng)商發(fā)動機工裝機艙內(nèi)裝飾駕駛艙和中段發(fā)動機機架智能制造的總體概念智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。智能制造技術(shù)(Intelligentmanufacturingtechnology，IMT)智能制造系統(tǒng)(

Intelligentmanufacturingsystem

，IMS)。智能制造智能制造技術(shù)：是指利用計算機模擬制造專家的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等智能活動,并將這些智能活動與智能機器有機地融合起來,將其貫穿應(yīng)用于整個制造企業(yè)的各個子系統(tǒng)(如經(jīng)營決策、采購、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃、制造、裝配、質(zhì)量保證和市場銷售等),以實現(xiàn)整個制造企業(yè)經(jīng)營運作的高度柔性化和集成化。智能制造系統(tǒng)：是指基于IMT,利用計算機綜合應(yīng)用人工智能技術(shù)(如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等)、智能制造機器、代理(agent)技術(shù)、材料技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、并行工程、生命科學(xué)和系統(tǒng)工程理論與方法,在國際標準化和互換性的基礎(chǔ)上,使整個企業(yè)制造系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)分別智能化,并使制造系統(tǒng)形成由網(wǎng)絡(luò)集成的、高度自動化的一種制造系統(tǒng)。兩個概念主要研究內(nèi)容和目標由于智能制造技術(shù)是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機來模擬人類專家的制造智能活動。因此，智能制造的研究開發(fā)對象是整個機械制造企業(yè)，其主要研究開發(fā)目標有二:①整個制造工作的全面智能化，它在實際制造系統(tǒng)中首次提出了以機器智能取代人的部腦力勞動作為主要目標，強調(diào)整個企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程大范圍的自組織能力;②信息和制造智能的集成與共享，強調(diào)智能型的集成自動化。智能制造系統(tǒng)的特征及框架自律能力人機一體化虛擬現(xiàn)實技術(shù)自組織與超柔性學(xué)習(xí)能力與自我維護能力自律能力

IMS具有搜集與理解環(huán)境信息及自身的信息,并進行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。強有力的知識庫和基于知識的模型是自律能力的基礎(chǔ)。IMS能根據(jù)周圍環(huán)境和自身作業(yè)狀況的信息進行監(jiān)測和處理,并根據(jù)處理結(jié)果自行調(diào)整控制策略,以采用最佳運行方案。這種自律能力使整個制造系統(tǒng)具備抗干擾自適應(yīng)和容錯等能力。人機一體化智能系統(tǒng)IMS不單純是“人工智能”系統(tǒng),而是人機一體化智能系統(tǒng),是一種混合智能。人機一體化一方面突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位,同時在智能機器的配合下,更好地發(fā)揮了人的潛能,使人機之間表現(xiàn)出一種平等共事、相互“理解”、相互協(xié)作的關(guān)系,使兩者在不同的層次上各顯其能,相輔相成。因此,在IMS中,高素質(zhì)、高智能的人將發(fā)揮更好的作用,機器智能和人的智能將真正地集成在一起。虛擬現(xiàn)實技術(shù)

這是實現(xiàn)虛擬制造的支持技術(shù),也是實現(xiàn)高水平人機一體化的關(guān)鍵技術(shù)之一。人機結(jié)合的新一代智能界面,使得可用虛擬手段智能地表現(xiàn)現(xiàn)實,它是智能制造的一個顯著特征。綜上所述,可以看出IMS作為一種模式,它是集自動化、柔性化、集成化和智能化于一身,并不斷向縱深發(fā)展的先進制造系統(tǒng)。自學(xué)習(xí)和自維護能力IMS能以原有的專家知識為基礎(chǔ),在實踐中不斷進行學(xué)習(xí),完善系統(tǒng)的知識庫,并刪除庫中不適用的知識,使知識庫更趨合理;同時,還能對系統(tǒng)故障進行自我診斷、排除及修復(fù)。這種特征使IMS能夠自我優(yōu)化并適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境。自組織和超柔性IMS中的各種組成單元能夠根據(jù)工作任務(wù)的需要,自行集結(jié)成一種超柔性最佳結(jié)構(gòu),并按照最優(yōu)的方式運行。

其柔性不僅表現(xiàn)在運行方式上,還表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)形式上。完成任務(wù)后,該結(jié)構(gòu)自行解散,以備在下一個任務(wù)中集結(jié)成新的結(jié)構(gòu)。自組織能力是IMS的一個重要標志。智能制造系統(tǒng)框架

整個系統(tǒng)是一個多智能體分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分成四個部分:中心層、管理層、計劃層和生產(chǎn)層。每個層由具有自治性的多智能體組成，這種多智能體具有相似的結(jié)構(gòu)，但根據(jù)任務(wù)的不同而有不同的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自維護功能。智能系統(tǒng)有一定的容錯能力，可以在不完整的信息或偶然誤差出現(xiàn)時正常地工作。智能制造系統(tǒng)的主要部件智能加工是一種柔性度和自動化水平更高的制造技術(shù)，它不僅減輕人們的體力勞動，還能減輕人們的腦力勞動，使產(chǎn)品制造過程能夠連續(xù)，準確，高速地自動進行。智能加工設(shè)備是智能制造系統(tǒng)的主要加工部件，智能機床和智能加工中心(IMC)更是智能制造系統(tǒng)中一種典型的智能加工機器。蒸汽機、電動機曾給機械產(chǎn)品的發(fā)展帶來革命數(shù)字化：信息化與工業(yè)化融合的重要手段智能化：裝備和機械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢

蒸汽機的發(fā)明，機器動力的應(yīng)用電動機的發(fā)明，電能的應(yīng)用信息技術(shù)特別是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用智能技術(shù)的應(yīng)用，自適應(yīng)、自我決策機械一代蒸汽機機械化智能一代數(shù)控一代電氣一代普通機床電氣化數(shù)控機床數(shù)字化智能機床智能化制造業(yè)發(fā)展的幾個主要階段智能加工中心智能加工中心中，智能數(shù)控系統(tǒng)是IMC的神經(jīng)中樞，其智能化程度直接決定了整個智能制造系統(tǒng)的智能水平。智能數(shù)控系統(tǒng)具有高級的自主控制功能，能將任務(wù)請求、作業(yè)規(guī)劃、軌跡控制、過程監(jiān)視與控制、錯誤自修復(fù)等功能有機結(jié)合起來。面向制造系統(tǒng)，它是任務(wù)驅(qū)動的柔性規(guī)劃學(xué)習(xí)系統(tǒng)，而面對復(fù)雜的物流加工環(huán)境，它又是“刺激一反應(yīng)”型的再勵系統(tǒng)，能對來自內(nèi)部和外界環(huán)境的多種刺激做出理智的決策，從而以最優(yōu)策略完成目標任務(wù)。智能加工中心智能加工中心：既是智能制造過程和系統(tǒng)的實驗和應(yīng)用對象，也是智能制造技術(shù)的縮影和實現(xiàn)通道。它與普通的加工中心(MC)有著本質(zhì)的區(qū)別，除了完成數(shù)控代碼規(guī)定的加工任務(wù)外，能夠根據(jù)信息的綜合進行自主決策，實時調(diào)整自身行為，適應(yīng)環(huán)境和自身的不確定性變化，智能加工中心對信息的獲取與處理表現(xiàn)在對加工環(huán)境和加工狀態(tài)的自主響應(yīng)能力。智能加工中心的功能感知功能：收集傳感器信號，實現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)感知。決策功能：感知的基礎(chǔ)上通過決策，確定行為方式?？刂乒δ埽焊鶕?jù)決策結(jié)果進行處理，完成加工任務(wù)。通信功能：實現(xiàn)人機通信，機機通信數(shù)據(jù)交流。學(xué)習(xí)功能：依據(jù)決策、控制和加工指令，學(xué)習(xí)改進加工和控制策略。18世紀末20世紀初70年代初至今第一次工業(yè)革命機械化生產(chǎn)蒸汽驅(qū)動第二次工業(yè)革命批量流水線生產(chǎn)電力驅(qū)動第三次工業(yè)革命高自動化柔性生產(chǎn)計算機信息技術(shù)驅(qū)動第四次工業(yè)革命智能化工廠智能裝備及信息通信敏捷制造智能制造第四次工業(yè)革命：全面的智能化工廠智能制造與工業(yè)4.0“工業(yè)4.0”是利用信息化技術(shù)促進產(chǎn)業(yè)變革的時代，是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，即智能化時代，其要求企業(yè)信息化從車間延伸到整個工廠乃至整條供應(yīng)鏈，將物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)全面引入制造業(yè)，實現(xiàn)智能制造、智能經(jīng)營。“智能制造技術(shù)”已成為世界制造業(yè)發(fā)展的客觀趨勢，世界上主要工業(yè)發(fā)達國家正在大力推廣和應(yīng)用。發(fā)展智能制造既符合我國制造業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求，也是重塑我國制造業(yè)新優(yōu)勢，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇，應(yīng)該提升到國家戰(zhàn)略的高度。中國一個制造業(yè)大國到制造業(yè)強國發(fā)展過程中，我認為一下行業(yè)將受益于工業(yè)4.0

服務(wù)于工業(yè)4.0：智能機床、高端機器人、傳感器、射頻識別（FRID）、機器視覺、以太網(wǎng)、云計算、3D打印、工業(yè)自動化、系統(tǒng)集成……智能工廠的典型應(yīng)用場景我國智能制造發(fā)展現(xiàn)狀取得了一批基礎(chǔ)研究成果和智能制造技術(shù)，智能制造相關(guān)產(chǎn)業(yè)也初具規(guī)模。智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系初步形成。國家對智能制造的扶持力度不斷加大。越來越多的研究項目成立，研究資金也大幅增長。智能制造基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系建設(shè)滯后。智能制造中長期發(fā)展戰(zhàn)略缺失。高端制造裝備對外依存度高，重硬件輕軟件的現(xiàn)象突出。關(guān)鍵智能制造技術(shù)及核心基礎(chǔ)部件主要依賴進口。我國智能制造發(fā)展存在問題智能制造技木的發(fā)展趨勢智能制造技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用貫穿制造業(yè)全過程，先進制造技術(shù)的加速融合使得制造業(yè)的設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)各個環(huán)節(jié)日趨智能化，智能制造正引領(lǐng)新一輪的制造業(yè)革命，主要體現(xiàn)在以下四個方面：一是建模與仿真使產(chǎn)品設(shè)計日趨智能化;二是以工業(yè)機器人為代表的智能制造裝備在生產(chǎn)過程中應(yīng)用日趨廣泛;三是全球供應(yīng)鏈管理創(chuàng)新加速;四是智能服務(wù)業(yè)模式加速形成。智能制造技木的發(fā)展趨勢以3D打印為代表的“數(shù)字化”制造技術(shù)“數(shù)字化”制造技術(shù)有可能改變未來產(chǎn)品的設(shè)計、銷售和交付用戶的方式，使大規(guī)模定制和簡單的設(shè)計成為可能，使制造業(yè)實現(xiàn)隨時、隨地、按不同需要進行生產(chǎn)，并徹底改變自“福特時代”以來的傳統(tǒng)制造業(yè)形態(tài)。

3D打印技術(shù)呈現(xiàn)三個方面的發(fā)展趨勢：打印速度和效率將不斷提升;將開發(fā)出多樣化的3D打印材料;3D打印機價格大幅下降。謝謝！1、每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路。6月-236月-23Wednesday,June7,20232、成功源于不懈的努力，人生最大的敵人是自己怯懦。05:29:5005:29:5005:296/7/20235:29:50AM3、每天只看目標，別老想障礙。6月-2305:29:5005:29Jun-2307-Jun-234、寧愿辛苦一陣子，不要辛苦一輩子。05:29:5005:29:5005:29Wednesday,June7,20235、積極向上的心態(tài)，是成功者的最基本要素。6月-236月-2305:29:5005:29:50June7,20236、生活總會給你另一個機會，這個機會叫明天。07六月20235:29:50上午05:29:506月-237、人生就像騎單車，想保持平衡就得往前走。六月235:29上午6月-2305:29June7,20238、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/6/75