人工智能在制造業(yè)中的應(yīng)用

人工智能在制造業(yè)中應(yīng)用2024/9/241一、人工智能簡介2024/9/242引言：2015年5月，國務(wù)院發(fā)布戰(zhàn)略性文件《中國制造2025》，將“智能制造”工程作為文件中的五大工程之一，提出了制造強(qiáng)國的行動(dòng)。2017年7月國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能的發(fā)展規(guī)劃》，為搶占全球人工智能制高點(diǎn)，中國將人工智能的融合發(fā)展上升至國家戰(zhàn)略。2024/9/243由此可見，人工智能技術(shù)與制造產(chǎn)業(yè)的融合將是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的原動(dòng)力。123人工智能與制造業(yè)人工智能之工業(yè)機(jī)器人的概況（重點(diǎn)闡述）人工智能有哪些核心技術(shù)2024/9/244人工智能的概念：人工智能（Artificialintelligence）簡稱（AI），它是研究開發(fā)用于模擬延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，也是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，可以稱為機(jī)器智能。人工智能與制造業(yè)的融合：傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)模式運(yùn)作已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代科技的發(fā)展，為了克服傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)方法的不足，人工智能在現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中逐漸得到重視和發(fā)展。人工智能加制造業(yè)是制造業(yè)發(fā)展的新趨勢，它的目標(biāo)就是要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)的完全智能化。將人工智能與制造業(yè)相融合需要網(wǎng)絡(luò)化及數(shù)字化的支援，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)及供需環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。2024/9/245123機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)自然語言與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器視覺與人機(jī)交互4生物特征識別和VR/AR技術(shù)2024/9/2462024/9/247◆2013年，麥肯錫全球研究所發(fā)布的《引領(lǐng)全球經(jīng)濟(jì)變革的顛覆性技術(shù)》的報(bào)告，將先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)列入12項(xiàng)技術(shù)之中。2024/9/248工業(yè)機(jī)器人的基本組成工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)、自動(dòng)控制、重復(fù)編程及能在三維空間能完成各種作業(yè)的機(jī)械臂，主要由本體機(jī)構(gòu)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。2024/9/249工業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)指標(biāo)●日本：Fanuc、Yaskawa、Kawaski..........●德國：KUKA..........●瑞士：ABB、Staubli..........●意大利：Camuo..........●中國：新松、博實(shí)、埃夫特、新時(shí)達(dá)、廣數(shù)..........

主要技術(shù)指標(biāo)主要生產(chǎn)商2024/9/2410工業(yè)機(jī)器人主要構(gòu)型2024/9/2411工業(yè)機(jī)器人國際市場2018年是工業(yè)機(jī)器人自1961年問世以來銷售量最高的一年，年銷售量達(dá)42.2萬臺(tái)，比2017年增長了6%2024/9/2412我國已成為世界上最大工業(yè)機(jī)器人市場2018年中國銷售量15.4萬臺(tái)，較2017年增加38%，銷售量全球第一，占全球市場36%2024/9/2413我國工業(yè)機(jī)器人市場依然潛力巨大2018年我國制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人密度只有140臺(tái)/萬工人，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家2024/9/2414工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域汽車、電子產(chǎn)業(yè)依然是工業(yè)機(jī)器人的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域2024/9/2415工業(yè)機(jī)器人存在的主要問題工業(yè)機(jī)器人技術(shù)主要研發(fā)方向：工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用技術(shù)；新一代工業(yè)機(jī)器人技術(shù)二、機(jī)械制造的發(fā)展歷史2024/9/2416制造活動(dòng)是人類進(jìn)化、生存、生活和生產(chǎn)活動(dòng)中一個(gè)永恒的主題，是人類建立物質(zhì)文明和精神文明的基礎(chǔ)。與工業(yè)化進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)革命緊密相聯(lián)，制造業(yè)先后已經(jīng)歷了機(jī)械化、電氣化和信息化三個(gè)階段，現(xiàn)在正處于智能化發(fā)展的第四個(gè)階段，這四個(gè)階段現(xiàn)在普遍被稱為四次工業(yè)革命。2024/9/24172024/9/24182024/9/2419第一次工業(yè)革命，即是工業(yè)1.0。是技術(shù)發(fā)展史上的一次巨大革命，它開創(chuàng)了以機(jī)器代替手工勞動(dòng)的時(shí)代。這不僅是一次技術(shù)改革，更是一場深刻的社會(huì)變革。2024/9/2420

從工業(yè)1.0到工業(yè)2.0的變化特點(diǎn)是從依賴工人技藝的作坊式機(jī)械化生產(chǎn)，走向產(chǎn)品和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化以及簡單的剛性自動(dòng)化。2024/9/2421從工業(yè)2.0發(fā)展到工業(yè)3.0，則產(chǎn)生了復(fù)雜的自動(dòng)化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)。這個(gè)階段相對于工業(yè)2.0具有更復(fù)雜的自動(dòng)化特征，追求效率、質(zhì)量和柔性。2024/9/2422從工業(yè)3.0到工業(yè)4.0，制造技術(shù)發(fā)展將面臨四大轉(zhuǎn)變2024/9/2423三、人工智能在制造業(yè)中應(yīng)用的實(shí)例1、人工智能在汽車行業(yè)的應(yīng)用之自動(dòng)駕駛2、人工智能在物流行業(yè)的應(yīng)用之智能管理3、人工智能在3D打印中的發(fā)展與應(yīng)用2024/9/24241、人工智能在汽車行業(yè)的應(yīng)用之自動(dòng)駕駛2024/9/2425自動(dòng)駕駛汽車依靠人工智能、視覺計(jì)算、雷達(dá)、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動(dòng)的操作下，自動(dòng)安全地操作機(jī)動(dòng)車輛。2024/9/24262012年5月8日，在美國內(nèi)華達(dá)州允許無人駕駛汽車上路3個(gè)月以后，機(jī)動(dòng)車駕駛管理處為Google的無人駕駛汽車頒發(fā)了一張合法車牌。2024/9/24271、自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)1、感知系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的前提和基礎(chǔ)，常配備多種傳感器。[1]陳筱,朱向冰.人工智能技術(shù)在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用[J].汽車電器,2020(10):4-5+10.2、決策系統(tǒng)具有三個(gè)關(guān)鍵功能：任務(wù)決策、軌跡規(guī)劃、異常處理3、控制系統(tǒng)控制模塊將決策系統(tǒng)的輸出信息轉(zhuǎn)換為各個(gè)模塊的控制指令，執(zhí)行模塊在接收到指令后，根據(jù)指令準(zhǔn)確地控制各個(gè)底層對象（轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、油門、檔位）。2024/9/2428感知系統(tǒng)1.激光雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射探測信號，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號與發(fā)射信號進(jìn)行比較，做適當(dāng)處理后獲得目標(biāo)的有關(guān)信息。2.視覺傳感器能夠清楚地辨識物體，準(zhǔn)確理解交通信號燈、標(biāo)識及車道所表達(dá)的含義。3.衛(wèi)星定位系統(tǒng)（北斗系統(tǒng)),主要用于導(dǎo)航4.通過車聯(lián)網(wǎng)，獲取到臨近車輛的狀態(tài)和它們感知到的信息，實(shí)現(xiàn)人、路、車、環(huán)境之間的智能協(xié)同。（5G技術(shù)的加入)5.語音控制方便人車交互2024/9/24292、自動(dòng)駕駛的技術(shù)框架自動(dòng)駕駛是一個(gè)完整的軟硬件交互系統(tǒng)，自動(dòng)駕駛核心技術(shù)包括硬件（汽車制造技術(shù)、自動(dòng)駕駛芯片）、自動(dòng)駕駛軟件、高精度地圖、傳感器通信網(wǎng)絡(luò)等。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在汽車上的硬件布局2024/9/24303、人工智能應(yīng)用于汽車駕駛中的優(yōu)勢減少交通事故避免疲勞駕駛“眼觀八方”AI預(yù)判為真正實(shí)現(xiàn)無人駕駛奠定基礎(chǔ)自動(dòng)駕駛不等于無人駕駛，自動(dòng)駕駛的最高級階段才是無人駕駛出行更高效以數(shù)據(jù)智能感知交通網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，及時(shí)改變出行路線，避免擁堵030102[2]王長林.自動(dòng)駕駛汽車中人工智能的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機(jī),2020,51(06):170-171.2024/9/24314、人工智能在自動(dòng)駕駛應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)我國目前仍處于技術(shù)爆發(fā)期，要想將人工智能技術(shù)充分應(yīng)用于汽車中，必須借助5G車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來推動(dòng)。技術(shù)攻克挑戰(zhàn)目前政府并未出臺(tái)相關(guān)法律允許無人駕駛汽車進(jìn)入到城市車流中，對技術(shù)研發(fā)也是一種間接性壓制。政府態(tài)度交通事故嚴(yán)重威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全；大部分人認(rèn)為無人駕駛并不安全，應(yīng)該消除消費(fèi)者對于自動(dòng)駕駛的誤解。公信力挑戰(zhàn)[3]戴震軍.人工智能技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢分析[J].無線互聯(lián)科技,2020,17(06):162-163.2024/9/24322、人工智能在物流行業(yè)的應(yīng)用之智能管理2024/9/2433人工智能在物流行業(yè)的應(yīng)用123人工智能對物流行業(yè)的主要影響限制物流行業(yè)中人工智能的發(fā)展因素人工智能在物流行業(yè)的具體應(yīng)用2024/9/24341人工智能對物流行業(yè)的主要影響：人工智能（AI）的技術(shù)在物流行業(yè)的影響主要聚焦在：智能搜索、推理規(guī)劃、以及智能機(jī)器人等領(lǐng)域。倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)庫存環(huán)節(jié)運(yùn)輸路徑規(guī)劃倉庫選址的優(yōu)化-AI技術(shù)能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的種種約束條件(

如顧客、供應(yīng)商和生產(chǎn)商的地理位置、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性、勞動(dòng)力可獲得性、建筑成本、稅收制度等)進(jìn)行充分的優(yōu)化，給出接近最優(yōu)解決方案的選址模式。因?yàn)锳I能夠減少人為因素的干預(yù)，使選址更為精準(zhǔn)，所以物流企業(yè)的成本能夠大幅降低，企業(yè)的利潤大幅上漲。AI通過分析歷史消費(fèi)數(shù)據(jù)，建立相關(guān)模型對以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋并預(yù)測未來的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整庫存水平，保持企業(yè)存貨的有序流通，提升消費(fèi)者滿意度的同時(shí)，不增加企業(yè)盲目生產(chǎn)的成本浪費(fèi)，使得企業(yè)始終能夠提供高質(zhì)量的生產(chǎn)服務(wù)。在降低消費(fèi)者等待時(shí)間的同時(shí)使得物流相關(guān)功能分離開來，令物流運(yùn)作更為有效。智能機(jī)器人的投遞分揀、智能快遞柜的泛使用都大大提高了物流系統(tǒng)的效率，大大降低了行業(yè)對人力的依賴。隨著無人駕駛等技術(shù)的成熟，未來的運(yùn)輸將更加快捷和高效。通過實(shí)時(shí)跟蹤交通信息，以及調(diào)整運(yùn)輸路徑，物流配送的時(shí)間精度將逐步提高。而無人監(jiān)控的智能投遞系統(tǒng)也將大大減少包裝物的使用，更加環(huán)保。2024/9/24352人工智能對物流行業(yè)的具體應(yīng)用：2配送1倉儲(chǔ)3裝載搬運(yùn)2024/9/2436自動(dòng)化立體倉庫，是當(dāng)前無人倉技術(shù)水平較高的形式。自動(dòng)化立體倉庫的主體由貨架，巷道式堆垛起重機(jī)、操作控制系統(tǒng)組成。鋼結(jié)構(gòu)的貨架內(nèi)是標(biāo)準(zhǔn)尺寸的貨位空間，巷道堆垛起重機(jī)穿行于貨架之間的巷道中，完成存、取貨的工作，管理上采用計(jì)算機(jī)及條形碼技術(shù)。

1無人倉：具體應(yīng)用—倉儲(chǔ)[1]協(xié)同視角下順豐集團(tuán)多式聯(lián)運(yùn)的效果評價(jià)及優(yōu)化研究[D].李曉陽.中國民航大學(xué)

20202024/9/24372穿梭車

穿梭車是一種智能機(jī)器人，可以編程實(shí)現(xiàn)取貨、運(yùn)送、放置等任務(wù)，并可與上位機(jī)或WMS系統(tǒng)進(jìn)行通訊，結(jié)合RFID、

條碼等識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化識別、存收等功能。具體應(yīng)用2024/9/24381配送機(jī)器人

配送機(jī)器人先是根據(jù)目的地自動(dòng)生成合理的配送路線，然后行進(jìn)途中避讓車輛、過減速帶、繞開障礙物，到達(dá)配送機(jī)器人?？奎c(diǎn)后就會(huì)向用戶發(fā)送短信提醒通知收貨，用戶可直接通過驗(yàn)證或人臉識別開箱取貨。具體應(yīng)用—配送2024/9/24392無人機(jī)快遞

通過利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的無人駕駛的低空飛行器運(yùn)載包裹，自動(dòng)送達(dá)目的地，其優(yōu)點(diǎn)主要在于解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的配送問題，提高配送效率，同時(shí)減少人力成本。缺點(diǎn)主要在于惡劣天氣下無人機(jī)會(huì)送貨無力，在飛行過程中，無法避免人為破壞等，目前未大范圍使用。具體應(yīng)用2024/9/24402裝卸機(jī)械手

裝卸機(jī)械手的功能是對自動(dòng)化機(jī)械手的位置、行程、速度、壓力、流量等進(jìn)行檢測并反饋給控制系統(tǒng)。裝卸機(jī)械手產(chǎn)品量大、自動(dòng)化程度高，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度高。1智能牽引車

智能牽引車備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，一般可通過電腦來控制其行進(jìn)路線以及行為，或利用電磁軌道來設(shè)立其行進(jìn)路線，電磁軌道黏貼於地板上，無人搬運(yùn)車則依靠電磁軌道所帶來的訊息進(jìn)行移動(dòng)與動(dòng)作。具體應(yīng)用—搬運(yùn)[2]人工智能推動(dòng)智慧物流發(fā)展探究[J].朱珊珊,楊尚霞,邱娜.

科技資訊.

2019(25)2024/9/24413限制物流行業(yè)中人工智能的發(fā)展因素：機(jī)器人技術(shù)：無人倉對于揀選機(jī)器人的挑戰(zhàn)更大，既要保證讀取信息的及時(shí)準(zhǔn)確，又要適用于不同包裝、不同大小、不同材質(zhì)的海量商品，對機(jī)器人揀貨技術(shù)而言不得不說是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

123人工智能算法：商品如何布局、揀選區(qū)如何分布、機(jī)器人如何調(diào)度和定位都需要有先進(jìn)的算法。例如，當(dāng)成百上千臺(tái)智能搬運(yùn)機(jī)器人同時(shí)作業(yè)時(shí)，如何依賴優(yōu)化的算法避免擁堵和碰撞也是一大技術(shù)難點(diǎn)。

國家政策：倉庫環(huán)境相對封閉簡單，應(yīng)用人工智能技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備的門檻較低，而戶外環(huán)境則要復(fù)雜得多，除了技術(shù)尚不成熟，監(jiān)管問題也是一條難以逾越的鴻溝，用機(jī)器人大規(guī)模取代人類派送員，短期內(nèi)還不太現(xiàn)實(shí)。[3]人工智能應(yīng)用對物流企業(yè)影響的調(diào)查研究[J].蔣安康,姜倩倩,陶曉燕.

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2019(02)2024/9/24423、人工智能在3D打印中的發(fā)展與應(yīng)用2024/9/2443人工智能3D打印中的發(fā)展與應(yīng)用1233D打印技術(shù)與人工智能的聯(lián)系人工智能在3D打印中的具體應(yīng)用人工智能在3D打印中的發(fā)展趨勢2024/9/24441、3D打印技術(shù)與人工智能的聯(lián)系：3D打印，學(xué)術(shù)名稱為“增材制造”，是全球20年來震撼制造業(yè)的一種制造技術(shù)，其發(fā)源于20世紀(jì)80年代中期的機(jī)械制造學(xué)，在發(fā)展過程中不斷融合了計(jì)算機(jī)學(xué)、材料學(xué)、精密機(jī)械等多學(xué)科相關(guān)技術(shù)，具有生產(chǎn)周期短，制造過程簡單，可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、多樣性制造等特性。人工智能應(yīng)大數(shù)據(jù)而生，給大數(shù)據(jù)提供了一個(gè)深度思考的大腦，而3D打印則給了智能數(shù)字化一個(gè)強(qiáng)健的軀體，大數(shù)據(jù)時(shí)代，3D打印技術(shù)與人工智能的聯(lián)手，必然帶來新一輪智能制造時(shí)代的浪潮。2024/9/24452、人工智能在3D打印中的具體應(yīng)用金屬3D打印粉末鑒定打印機(jī)智能糾錯(cuò)醫(yī)療器械的打印2024/9/2446具體應(yīng)用1—金屬3D打印粉末鑒定[1]3D打印在人工智能的發(fā)展與應(yīng)用[D].張坤.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)2020

人工智能領(lǐng)域的機(jī)器視覺技術(shù)可應(yīng)用于3D打印上，實(shí)現(xiàn)金屬3D打印粉末的鑒定。在金屬熔化的過程中，每個(gè)激光點(diǎn)都可以創(chuàng)建一個(gè)微型熔池，從粉末熔化到冷卻成為固體結(jié)構(gòu)的過程中，多種因素會(huì)對最終產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)工程學(xué)院的研究人員開發(fā)了針對金屬3D打印材料的機(jī)器視覺技術(shù)，可自動(dòng)識別和分類不同種類的3D打印金屬粉末，準(zhǔn)確率達(dá)95%以上，從而實(shí)現(xiàn)金屬3D打印粉末的鑒定。2024/9/2447具體應(yīng)用2—打印機(jī)智能糾錯(cuò)

將人工智能融入3D打印工廠的設(shè)計(jì)中，可以實(shí)現(xiàn)打印機(jī)的智能糾錯(cuò)。位于英國倫敦的AIBuild公司，開發(fā)了一種基于人工智能的自動(dòng)化3D打印平臺(tái)，設(shè)備中配備了智能擠出機(jī)，可以檢測到任何問題，同時(shí)做出自主應(yīng)對決策，使用該產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)自行決定并打印出可行零件而沒有任何問題，是機(jī)械臂和自動(dòng)臂的真正革命方向。01

人工智能可以幫助改善打印過程并避免錯(cuò)誤，改進(jìn)打印工藝，以便獲得最好的零件。通用電氣位于紐約的GE實(shí)驗(yàn)室開始開發(fā)一種計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)該技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)機(jī)器零件中的細(xì)微裂紋。在3D打印機(jī)打印過程中，人工智能也會(huì)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，它可以分析出打印過程中發(fā)現(xiàn)的問題，并不斷改善3D打印零件的質(zhì)量控制。02[2]呂東旭.3D打印的特點(diǎn)及應(yīng)用分析[J].科健園地，2020（03）.2024/9/2448具體應(yīng)用3—醫(yī)療器械的打印

人工智能可以實(shí)現(xiàn)與三維掃描的結(jié)合而體現(xiàn)出巨大的價(jià)值。布朗大學(xué)的邁克爾.布萊克（MichaelBlack）教授創(chuàng)立了BodyLabs，并開發(fā)了一種技術(shù)能夠?qū)⑷梭w用更精確的方式數(shù)據(jù)化。與普通的人像掃描不同的是，BodyLabs能夠通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)，可以收集、數(shù)據(jù)和和整理關(guān)于人體外形、姿勢和運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)意味著能夠通過3D打印技術(shù)制作人體假肢或其他醫(yī)療器械。2024/9/24493、人工智能在3D打印中的發(fā)展趨勢人工智能和3D打印的結(jié)合能夠創(chuàng)造更美好的未來，是未來的發(fā)展趨勢，將為第四次工業(yè)革命帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，它能夠有效地實(shí)現(xiàn)制造業(yè)的加速智能化發(fā)展