智能制造導(dǎo)論 課件 第4、5章 智能制造新技術(shù)、離散型智能制造

第四章智能制造新技術(shù)1嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算新一代人工智能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）2345671、嵌入式系統(tǒng)1.1什么是嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)而言之，嵌入式系統(tǒng)既是完成某一特定功能的機(jī)器或設(shè)備的“大腦”。海爾冰箱的嵌入式系統(tǒng)電腦板海爾冰箱的嵌入式系統(tǒng)框架1、嵌入式系統(tǒng)與個(gè)人計(jì)算機(jī)這樣的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預(yù)先定義的任務(wù)。由于嵌入式系統(tǒng)只針對(duì)一項(xiàng)特殊的任務(wù)，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)λM(jìn)行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。嵌入式系統(tǒng)通常進(jìn)行大量生產(chǎn)，所以單個(gè)的成本節(jié)約，能夠隨著產(chǎn)量進(jìn)行成百上千的放大。嵌入式系統(tǒng)是用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置，是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！绹?guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！獓?guó)內(nèi)普遍認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)定義1.1什么是嵌入式系統(tǒng)1、嵌入式系統(tǒng)1.2典型應(yīng)用——自動(dòng)駕駛自動(dòng)駕駛的嵌入式系統(tǒng)將來(lái)自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù)，在一定的準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析和綜合，以完成所需要的決策。自動(dòng)駕駛嵌入式系統(tǒng)與人類大腦對(duì)比嵌入式系統(tǒng)1、嵌入式系統(tǒng)1.2典型應(yīng)用——自動(dòng)駕駛

傳感器是汽車感知周圍的環(huán)境的硬件基礎(chǔ)。目前，多數(shù)汽車自動(dòng)化系統(tǒng)或是ADAS（AdvancedDriverAssistanceSystem，即高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）都有賴于三類傳感器的融合進(jìn)行環(huán)境感知：毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及攝像頭。ADAS中用到的多種傳感器

毫米波雷達(dá)可在低能見(jiàn)度情況下完成測(cè)距，受天氣因素影響小，且探測(cè)距離較遠(yuǎn)；攝像頭有更高的分辨率，能夠感知顏色，但受強(qiáng)光影響較大；激光雷達(dá)則能夠提供三維尺度感知信息，對(duì)環(huán)境的重構(gòu)能力更強(qiáng)。只有幾種傳感器的融合才能提供車輛周圍環(huán)境更精準(zhǔn)的繪圖信息，并達(dá)到自動(dòng)駕駛所需的安全標(biāo)準(zhǔn)。1嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算新一代人工智能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）2345672、移動(dòng)計(jì)算2.1什么是移動(dòng)計(jì)算所謂移動(dòng)計(jì)算實(shí)際上就是如何向分布在不同位置的移動(dòng)用戶(包括手提電腦、掌上電腦、移動(dòng)電話、傳呼機(jī)等)提供優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)(信息的存儲(chǔ)、查詢、計(jì)算等)。設(shè)計(jì)出的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能夠安全、快速、有效地向各種用戶終端設(shè)備提供數(shù)據(jù)服務(wù)。移動(dòng)通信成為當(dāng)今世界發(fā)展最快、市場(chǎng)潛力最大、前景最誘人的業(yè)務(wù)。越來(lái)越多的人希望在移動(dòng)的過(guò)程中高速地接入互聯(lián)網(wǎng)，獲取急需的信息，完成想做的事情。2、移動(dòng)計(jì)算2.25G技術(shù)

5G即第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù)。5G關(guān)鍵能力比以前幾代移動(dòng)通信更加豐富，用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、端到端時(shí)延、峰值速率和移動(dòng)性等都將成為5G的關(guān)鍵性能指標(biāo)?；?G主要場(chǎng)景的技術(shù)需求，5G用戶體驗(yàn)速率應(yīng)達(dá)到Gbps量級(jí)。5G呈現(xiàn)出低時(shí)延、高可靠、低功耗的特點(diǎn)。歷代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)演變打電話發(fā)信息看視頻移動(dòng)支付自動(dòng)駕駛2、移動(dòng)計(jì)算2.25G技術(shù)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（enhancedMobileBroadband，eMBB）：3D/超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)；5G下載大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)（massiveMachineTypeofCommunication，mMTC）：大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)；超高可靠超低時(shí)延通信（UltraReliableLowLatencyCommunication，URLLC）：如無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延、高可靠連接的業(yè)務(wù)。5G的三大場(chǎng)景：1嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算新一代人工智能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）234567通信網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)3、物聯(lián)網(wǎng)3.1什么是物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)（IoT，Internetofthings）是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸，它利用感知技術(shù)與智能裝置對(duì)物理世界進(jìn)行感知識(shí)別，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)，進(jìn)行計(jì)算、處理和知識(shí)挖掘，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無(wú)縫鏈接，達(dá)到對(duì)物理世界實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策目的。——《物聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū)》物聯(lián)網(wǎng)即“萬(wàn)物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。人與人人與人、人與物人與人、人與物、物與物3、物聯(lián)網(wǎng)3.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)——RFID物聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)物與物的連接需要先讓物體之間相互識(shí)別，這就要用到自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，包括條碼識(shí)別技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）和圖像識(shí)別技術(shù)。其中射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸的、實(shí)時(shí)快速、高效準(zhǔn)確地采集和處理實(shí)體對(duì)象信息的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別通過(guò)電子標(biāo)簽來(lái)標(biāo)志某個(gè)實(shí)體對(duì)象，用RFID讀寫(xiě)器來(lái)接受實(shí)體對(duì)象的數(shù)據(jù)。RFID抗干擾能力強(qiáng)，可識(shí)別高速移動(dòng)實(shí)體對(duì)象，也可同時(shí)識(shí)別對(duì)個(gè)實(shí)體對(duì)象目標(biāo)。條碼識(shí)別技術(shù)射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）圖像識(shí)別技術(shù)3、物聯(lián)網(wǎng)3.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)——RFID基于RFID的管理系統(tǒng)可以大大簡(jiǎn)化物品的庫(kù)存管理，滿足信息流量不斷增大和信息處理速度不斷提高的需求?；赗FID的管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的收料管理、出入庫(kù)管理、移庫(kù)管理和盤(pán)點(diǎn)管理等功能，可以方便企業(yè)對(duì)貨物進(jìn)行監(jiān)管，并可方便地對(duì)倉(cāng)庫(kù)里物料的基本情況進(jìn)行更新、刪除和查詢。RFID技術(shù)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用1嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算新一代人工智能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）2345674、大數(shù)據(jù)4.1什么是大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)（bigdata），指無(wú)法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對(duì)這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理。換而言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利的關(guān)鍵，在于提高對(duì)數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過(guò)“加工”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。4、大數(shù)據(jù)4.2大數(shù)據(jù)起源

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展中誕生的，起點(diǎn)可追溯到2000年前后。到2000年底全球網(wǎng)頁(yè)數(shù)達(dá)到40億，谷歌等公司率先建立了覆蓋數(shù)十億網(wǎng)頁(yè)的索引庫(kù)，開(kāi)始提供較為精確的搜索服務(wù)，大大提升了人們使用互聯(lián)網(wǎng)的效率，這是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的起點(diǎn)。

Google存儲(chǔ)著世界上最龐大的數(shù)據(jù)量，數(shù)千億個(gè)網(wǎng)頁(yè)、數(shù)百億張圖片。谷歌自己打造硬件、自己組建硬件系統(tǒng)，并且自己開(kāi)發(fā)分布式系統(tǒng)軟件，通過(guò)基礎(chǔ)架構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值。谷歌數(shù)據(jù)中心4、大數(shù)據(jù)4.3大數(shù)據(jù)5V特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)的5V特點(diǎn)（IBM提出）：Volume（大量）、Variety（多樣）、Velocity（高速）、Veracity（真實(shí)性）

、Value（低價(jià)值密度）

數(shù)據(jù)量大，包括采集、存儲(chǔ)和計(jì)算的量都非常大。大數(shù)據(jù)的起始計(jì)量單位至少是P（1000個(gè)T）、E（100萬(wàn)個(gè)T）或Z（10億個(gè)T）種類和來(lái)源多樣化。包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，具體表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)日志、音頻、視頻、圖片、地理位置信息等數(shù)據(jù)價(jià)值密度相對(duì)較低，需要結(jié)合業(yè)務(wù)邏輯并通過(guò)強(qiáng)大的機(jī)器算法來(lái)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度快，處理速度也快，時(shí)效性要求高。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信賴度，即數(shù)據(jù)的質(zhì)量4、大數(shù)據(jù)4.4大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理技術(shù)應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)的海量化和快增長(zhǎng)特征以及多種數(shù)據(jù)格式大數(shù)據(jù)并行計(jì)算技術(shù)處理數(shù)據(jù)密集型計(jì)算，需要巨大計(jì)算能力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)分析大數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘4、大數(shù)據(jù)4.4大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)Hadoop是一個(gè)能夠讓用戶輕松架構(gòu)和使用的分布式計(jì)算平臺(tái)。Hadoop能夠?qū)?shù)量龐大的數(shù)據(jù)分解成規(guī)模較小、易訪問(wèn)的數(shù)據(jù)集并發(fā)送到多臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行分析，獲得高效的分析速率。未來(lái)大數(shù)據(jù)處理的核心技術(shù)

基于列存儲(chǔ)+MPP架構(gòu)的新型數(shù)據(jù)庫(kù)是為面向結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，能夠判斷出數(shù)據(jù)之間的相互依賴關(guān)系，將可以并行的部分分發(fā)到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上并行運(yùn)行。4、大數(shù)據(jù)4.5大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

目前，工業(yè)大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用包括產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品故障診斷與預(yù)測(cè)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)線分析、工業(yè)供應(yīng)鏈優(yōu)化和產(chǎn)品精準(zhǔn)營(yíng)銷等6個(gè)方面：產(chǎn)品創(chuàng)新客戶與企業(yè)之間的交互和交易行為將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，挖掘和分析這些客戶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，能夠加速產(chǎn)品創(chuàng)新。產(chǎn)品故障診斷與預(yù)測(cè)無(wú)所不在的傳感器、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，使得產(chǎn)品故障實(shí)時(shí)診斷變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，大數(shù)據(jù)應(yīng)用、建模與仿真技術(shù)則使得預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)性成為可能。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)線現(xiàn)代化工業(yè)制造生產(chǎn)線安裝有數(shù)以千計(jì)的小型傳感器，來(lái)探測(cè)溫度、壓力、熱能、振動(dòng)和噪聲，每隔幾秒就收集一次數(shù)據(jù)。工業(yè)供應(yīng)鏈優(yōu)化RFID等產(chǎn)品電子標(biāo)識(shí)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能幫助制造企業(yè)獲得完整的產(chǎn)品供應(yīng)鏈大數(shù)據(jù)。產(chǎn)品精準(zhǔn)營(yíng)銷大數(shù)據(jù)通過(guò)歷史數(shù)據(jù)的多維度組合，可以看出區(qū)域性需求占比和變化、產(chǎn)品品類的市場(chǎng)受歡迎程度以及最常見(jiàn)的組合形式、消費(fèi)者的層次等。生產(chǎn)計(jì)劃與排程大數(shù)據(jù)可以給予我們更詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)智能的優(yōu)化算法，制定預(yù)計(jì)劃排產(chǎn)，并監(jiān)控計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的偏差，動(dòng)態(tài)的調(diào)整計(jì)劃排產(chǎn)。4、大數(shù)據(jù)4.6大數(shù)據(jù)發(fā)展前景

大數(shù)據(jù)是信息化發(fā)展的新階段。隨著信息技術(shù)和人類生產(chǎn)生活交匯融合，互聯(lián)網(wǎng)快速普及，全球數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)增長(zhǎng)、海量集聚的特點(diǎn)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)治理、國(guó)家管理、人民生活都產(chǎn)生了重大影響。在政策層面，大數(shù)據(jù)的重要性進(jìn)一步得到鞏固。在技術(shù)層面，以分析類技術(shù)、事務(wù)處理技術(shù)和流通類技術(shù)為代表的大數(shù)據(jù)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)層面，我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持高速發(fā)展。在應(yīng)用層面，大數(shù)據(jù)在各行業(yè)的融合應(yīng)用繼續(xù)深化。大數(shù)據(jù)企業(yè)正在嘗到與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展帶來(lái)的“甜頭”。我國(guó)大數(shù)據(jù)市場(chǎng)產(chǎn)值圖（單位：億元）1嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算新一代人工智能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）2345675、云計(jì)算5.1什么是云計(jì)算云計(jì)算（CloudComputing）是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一組織和靈活調(diào)用各種ICT信息資源（InformationandCommunicationTechnology，即信息和通信技術(shù)）實(shí)現(xiàn)大規(guī)模計(jì)算的信息處理方式。

云計(jì)算的物理實(shí)體是數(shù)據(jù)中心，由“云”的基礎(chǔ)單元（云元，Cloudunit）和“云”操作系統(tǒng)，以及連接云元的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)等組成。

連接“云元”的網(wǎng)絡(luò)，匯聚為龐大的資源池

。云計(jì)算通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無(wú)數(shù)個(gè)小程序，然后，通過(guò)多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。5、云計(jì)算5.2云計(jì)算三種服務(wù)云計(jì)算是共享經(jīng)濟(jì)的代表，主要利用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)共享計(jì)算設(shè)施、存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用程序資源，并且不受時(shí)間地點(diǎn)的限制。

按照云計(jì)算服務(wù)提供的資源所在的層次，可以分為IaaS（InfrastructureasaService，基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)）、PaaS（PlatformasaService，平臺(tái)即服務(wù)）和SaaS（SoftwareasaService，軟件即服務(wù)）。云計(jì)算層次5、云計(jì)算5.3云計(jì)算與微服務(wù)微服務(wù)架構(gòu)是一種將單應(yīng)用程序拆分成多個(gè)小型服務(wù)開(kāi)發(fā)的方法，每種應(yīng)用程序都在其自己的進(jìn)程中運(yùn)行，并與輕量級(jí)機(jī)制（通常是HTTP資源的API）進(jìn)行通信。微服務(wù)的目標(biāo)是充分分解應(yīng)用程序，以促進(jìn)快速部署、便捷維護(hù)、安全上云。云計(jì)算為微服務(wù)提供計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等支持，微服務(wù)化的應(yīng)用更能享受云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)。微服務(wù)設(shè)計(jì)模式舉例-聚合器聚合器調(diào)用多個(gè)服務(wù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序所需的功能。每個(gè)服務(wù)都有自己的緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)。5、云計(jì)算5.5云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用

云計(jì)算給我國(guó)工業(yè)與信息業(yè)帶來(lái)了新一輪創(chuàng)新和前所未有的發(fā)展機(jī)遇，目前，在許多領(lǐng)域的實(shí)踐都取得了成效，展望未來(lái)，將在更廣泛的領(lǐng)域得以應(yīng)用。在云計(jì)算的支持下，銀行業(yè)可以創(chuàng)造新的利潤(rùn)，控制風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約成本銀行業(yè)云計(jì)算平臺(tái)可以隨時(shí)了解零件供應(yīng)商的庫(kù)存和市場(chǎng)行情，調(diào)整組裝和備料方案制造業(yè)云計(jì)算的特性在于通過(guò)共享的IT資源和網(wǎng)絡(luò)，用最少的管理成本實(shí)現(xiàn)最快的資源配置和最大的效能。物流業(yè)基于互聯(lián)網(wǎng)的在線商業(yè)和服務(wù)業(yè)所占比重將會(huì)迅速超過(guò)實(shí)體銷售服務(wù)業(yè)。云計(jì)算將成為在線服務(wù)的信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施。商業(yè)和金融服務(wù)業(yè)“教育云”將各地、各時(shí)期、各種教學(xué)內(nèi)容整合、選優(yōu)、傳播、普及，以提供高效、普遍的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，提高教育投入效率，促進(jìn)資源合理分布，提高邊遠(yuǎn)落后地區(qū)教育水平教育科研云計(jì)算在業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部IT管理系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心等能創(chuàng)造利潤(rùn)和節(jié)約成本電信業(yè)云計(jì)算平臺(tái)可以將這些分散的系統(tǒng)整合在一起，形成統(tǒng)一的醫(yī)療信息基礎(chǔ)設(shè)施，提供類型多樣的健康管理應(yīng)用醫(yī)療行業(yè)將信息轉(zhuǎn)化成智能和決策需要大量的實(shí)時(shí)計(jì)算。衛(wèi)星、雷達(dá)、武器及人員等各類信息都需要實(shí)時(shí)集成和處理。國(guó)防工業(yè)5、云計(jì)算5.5云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模及發(fā)展趨勢(shì)

全球云計(jì)算市場(chǎng)增長(zhǎng)趨于穩(wěn)定。IaaS市場(chǎng)增長(zhǎng)快速，計(jì)算類服務(wù)為IaaS最主要的類型。PaaS市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)需求增長(zhǎng)較快。SaaS市場(chǎng)增長(zhǎng)放緩，CRM、ERP、辦公套件仍是主要的服務(wù)類型。全球云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模全球云計(jì)算市場(chǎng)格局1嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算新一代人工智能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）2345676、新一代人工智能6.1什么是新一代人工智能在數(shù)據(jù)、運(yùn)算能力、算法模型、多元應(yīng)用的共同驅(qū)動(dòng)下，人工智能定義正從用計(jì)算機(jī)模擬人類智能演進(jìn)到協(xié)助引導(dǎo)提升人類智能，從輔助設(shè)備和工具進(jìn)化為協(xié)同互動(dòng)的助手和伙伴?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展白皮書(shū)》新一代人工智能特征6.2特征6、新一代人工智能1.大數(shù)據(jù)成為人工智能持續(xù)快速發(fā)展的基石與早期基于推理的人工智能不同，新一代人工智能是由大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的。例如，在輸入30萬(wàn)張人類對(duì)弈棋譜并經(jīng)過(guò)3千萬(wàn)次的自我對(duì)弈后，人工智能AlphaGo具備了媲美頂尖棋手的棋力。6.2特征6、新一代人工智能2.

文本、圖像和語(yǔ)音等信息實(shí)現(xiàn)跨媒體交互當(dāng)前，計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別和自然語(yǔ)言處理等技術(shù)在準(zhǔn)確率及效率方面取并成功應(yīng)用在無(wú)人駕駛、智能搜索等垂直行業(yè)。得了明顯進(jìn)步，6.2特征6、新一代人工智能3.基于網(wǎng)絡(luò)的群體智能技術(shù)開(kāi)始萌芽隨著新一代信息技術(shù)的快速應(yīng)用，人工智能研究的焦點(diǎn)，已從單純用計(jì)算機(jī)模擬人類智能，打造具有感知智能及認(rèn)知智能的單個(gè)智能體，向打造多智能體協(xié)同的群體智能轉(zhuǎn)變。6.2特征6、新一代人工智能4.

自主智能系統(tǒng)成為新興發(fā)展方向2018年12月21日在中南大學(xué)舉辦的“人工智能+”院士高峰論壇中，陳杰闡述了“自主無(wú)人系統(tǒng)的分布式系統(tǒng)工作”后，最終給出了自主智能無(wú)人系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃的建議：自主感知與理解、決策與控制一體化、群知與協(xié)同控制。6.2特征6、新一代人工智能5.

人機(jī)協(xié)同正在催生新型混合智能形態(tài)人類智能在感知、推理、歸納和學(xué)習(xí)等方面具有機(jī)器智能無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，機(jī)器智能則在搜索、計(jì)算、存儲(chǔ)、優(yōu)化等方面領(lǐng)先于人類智能，人與計(jì)算機(jī)協(xié)同，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短將形成一種新的“1+1>2”的增強(qiáng)型智能。2018年8月30日美國(guó)國(guó)防部公開(kāi)的無(wú)人系統(tǒng)綜合路線圖（2017-2042）1嵌入式系統(tǒng)移動(dòng)計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算新一代人工智能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）2345677、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）7.1什么是AR/VR虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）呈現(xiàn)在使用者面前的是一個(gè)包含計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的圖像和聲音的人造世界。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality，AR）是通過(guò)技術(shù)手段將數(shù)字信息所形成的虛擬環(huán)境疊加到現(xiàn)實(shí)環(huán)境并融為一體?！吨悄苤圃煨g(shù)語(yǔ)解讀》7.2應(yīng)用7、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）1.

VR/AR+工業(yè)方面虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于工業(yè)方面，其基礎(chǔ)是智能制造各個(gè)環(huán)節(jié)信息獲取、實(shí)時(shí)通信，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交互、決策分析和控制。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)/物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為基礎(chǔ)。數(shù)字雙胞胎7、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）2.

VR/AR+醫(yī)療方面虛擬現(xiàn)實(shí)與醫(yī)療行業(yè)的結(jié)合正在逐步展開(kāi)，將成為未來(lái)醫(yī)療行業(yè)的重要技術(shù)手段之一。2016年上海瑞金醫(yī)院成功借助VR技術(shù)直播了3D腹腔鏡手術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)VR直播手術(shù)的先河，無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)觀摩的醫(yī)生可以通過(guò)VR眼鏡學(xué)習(xí)高難度手術(shù)中的技巧。VR直播手術(shù)7.2應(yīng)用3.

VR/AR+游戲/社交方面虛擬現(xiàn)實(shí)與視頻游戲的結(jié)合將為用戶帶來(lái)更為真實(shí)而強(qiáng)烈的感官刺激，而龐大的用戶基數(shù)以及核心玩家對(duì)于新技術(shù)的開(kāi)放性態(tài)度使得視頻游戲有望成為最先發(fā)展起來(lái)的VR大眾市場(chǎng)。7、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）7.2應(yīng)用VR+游戲/社交方面Thankyouforlistening!謝謝聆聽(tīng)!第五章離散型智能制造離散型智能制造內(nèi)涵1離散型智能制造架構(gòu)2離散性智能制造案例31、離散型智能制造內(nèi)涵1.1離散型制造概述離散型生產(chǎn)的過(guò)程是指將原材料加工成零件，經(jīng)部件組裝和總體組裝成為成品，完全按照裝配方式生產(chǎn)加工的過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程中，物料離散地、間斷地按一定工藝順序運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中不斷改變形態(tài)和性能，最后形成產(chǎn)品。車身、座椅、發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎、保險(xiǎn)杠、方向盤(pán)、車燈……寶馬3系、奧迪6系、奔馳……電子屏幕、玻璃蓋板、電池、PCB板、攝像頭、散熱器…….小米MIX3，蘋(píng)果IphoneX，華為P20……離散型制造產(chǎn)品是可數(shù)的、可拆分零部件的，零件、半成品和成品之間存在一定的定量關(guān)系。1、離散型智能制造內(nèi)涵1.2離散型制造特點(diǎn)車身、座椅、發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎、保險(xiǎn)杠、方向盤(pán)、車燈……寶馬3系、奧迪6系、奔馳……2、設(shè)計(jì)為多個(gè)零部件組裝而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度較大1、個(gè)性化需求、種類繁多、功能多樣化、定制變化大一個(gè)簡(jiǎn)單的二級(jí)齒輪箱設(shè)計(jì)，需要對(duì)40多個(gè)零部件，上百個(gè)參數(shù)進(jìn)行協(xié)同考慮1、離散型智能制造內(nèi)涵1.2離散型制造特點(diǎn)5種不同材質(zhì)的鋼HT200,Q235,40Cr,45,08F等20余種不同的外協(xié)件，標(biāo)準(zhǔn)件等;3、原料需求量大、種類繁多，生產(chǎn)工藝鏈長(zhǎng)，協(xié)作關(guān)系復(fù)雜，管理復(fù)雜離散型制造產(chǎn)品的生產(chǎn)往往被分解成很多加工或裝配任務(wù)，每項(xiàng)任務(wù)僅要求企業(yè)的小部分能力和資源。4、生產(chǎn)過(guò)程中大批大量、單件生產(chǎn)混合，生產(chǎn)管理難度大；加工加工加工加工加工裝配加工加工裝配裝配裝配裝配產(chǎn)品1原材料產(chǎn)品2原材料產(chǎn)品3原材料…….…1、離散型智能制造內(nèi)涵1.3離散型智能制造解決實(shí)際問(wèn)題：離散型制造面臨的瓶頸生產(chǎn)層級(jí)自動(dòng)化程度差別大：手工式作業(yè)、數(shù)控機(jī)床、流水產(chǎn)線等數(shù)據(jù)采集方式不同：不同企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)、不同型號(hào)傳感器、手工作業(yè)數(shù)據(jù)物流管理復(fù)雜：生產(chǎn)調(diào)度困難：系統(tǒng)集成困難：車間形態(tài)不同，管理需求不同。原材料倉(cāng)儲(chǔ)

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成品倉(cāng)儲(chǔ)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)過(guò)程不連續(xù)，單件混合生產(chǎn)采用同一的管理系統(tǒng)，管理不同公司、不同型號(hào)的設(shè)備困難。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異，使MES與底層控制系統(tǒng)集成接口實(shí)現(xiàn)較為困難。1、離散型智能制造內(nèi)涵1.3離散型智能制造離散型智能制造的特征：智能化生產(chǎn)：具有自主感知與自主決策能力的智能化設(shè)備焊接機(jī)器人根據(jù)程序預(yù)先設(shè)定的路徑進(jìn)行焊接，還不具備自主感知與決策能力1、離散型智能制造內(nèi)涵1.3離散型智能制造智能化生產(chǎn)：具有自主感知與自主決策能力的智能化設(shè)備智能化倉(cāng)儲(chǔ)管理與物流供應(yīng)日本某AVG小車智能物流示意菜鳥(niǎo)快遞智能倉(cāng)儲(chǔ)與物流系統(tǒng)1、離散型智能制造內(nèi)涵1.3離散型智能制造離散型智能制造的特征：智能化生產(chǎn)：具有自主感知與自主決策能力的智能化設(shè)備智能化倉(cāng)儲(chǔ)管理與物流供應(yīng)基于高度自動(dòng)化與數(shù)字化的柔性化、自組織生產(chǎn)自動(dòng)化質(zhì)量檢測(cè)與處理1、離散型智能制造內(nèi)涵1.3離散型智能制造智能化生產(chǎn)：具有自主感知與自主決策能力的智能化設(shè)備智能化倉(cāng)儲(chǔ)管理與物流供應(yīng)基于高度自動(dòng)化與數(shù)字化的柔性化、自組織生產(chǎn)1、離散型智能制造內(nèi)涵1.3離散型智能制造智能化管理：制造資源管理與自主維護(hù)制造資源（生產(chǎn)環(huán)境、工作人員、設(shè)備、容器、原料等）感知數(shù)據(jù)采集（環(huán)境參數(shù)：溫度、濕度、噪聲，設(shè)備健康狀態(tài)，工藝參數(shù)等）存入數(shù)據(jù)庫(kù)。工業(yè)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)與分析學(xué)習(xí)：實(shí)現(xiàn)自主診斷、健康狀態(tài)預(yù)測(cè)、自主維護(hù)等功能。制造過(guò)程數(shù)據(jù)管理與追溯通過(guò)RFID等各類信息采集裝置，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的全流程跟蹤（包括制造進(jìn)度、物料位置、質(zhì)量跟蹤等）與信息追溯（如產(chǎn)品質(zhì)量、資源消耗、生產(chǎn)過(guò)程等）離散型智能制造的特征：1、離散型智能制造內(nèi)涵1.3離散型智能制造離散型智能制造的特征：智能化環(huán)境與智能決策：一體化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境工廠內(nèi)底層控制網(wǎng)絡(luò)、傳感網(wǎng)絡(luò)與上層企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的互聯(lián)互通，充分發(fā)揮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，支持多種無(wú)線傳輸協(xié)議的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，形成一體化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的融合。智能決策采用智能算法進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)不同層面的知識(shí)融合；面對(duì)復(fù)雜環(huán)境變化的自組織能力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃、實(shí)時(shí)調(diào)度、底層控制等制造全流程智能化決策。工廠/車間層生產(chǎn)資源層企業(yè)層離散型智能制造內(nèi)涵1離散型智能制造架構(gòu)2離散性智能制造案例32、離散型智能制造架構(gòu)2.1離散型智能制造總體架構(gòu)企業(yè)層主要通過(guò)ERP系統(tǒng)與PLM系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總管理與分析決策；工廠/車間層主要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的管理與控制；生產(chǎn)資源層主要完成產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程與質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程；一體化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可集成企業(yè)內(nèi)外各類制造信息；依托各類智能算法進(jìn)行智能決策支持，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的閉環(huán)控制。2、離散型智能制造架構(gòu)1)企業(yè)資源管理(EnterpriseResourcesPlanning,ERP)企業(yè)層關(guān)鍵要素：企業(yè)資源計(jì)劃ERP，產(chǎn)品生命周期管理PLM訂單管理：管理訂單，根據(jù)訂單、庫(kù)存、生產(chǎn)信息等制定采購(gòu)計(jì)劃。財(cái)務(wù)管理：現(xiàn)金流向和流量預(yù)算的實(shí)時(shí)查詢與預(yù)估功能，提高資金利用效率；財(cái)務(wù)業(yè)務(wù)一體化，自動(dòng)生成財(cái)務(wù)報(bào)表，支撐財(cái)務(wù)決策。生產(chǎn)管理：生產(chǎn)計(jì)劃制定與動(dòng)態(tài)調(diào)度；生產(chǎn)計(jì)劃生成到計(jì)劃完成產(chǎn)品入庫(kù)的生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)密的管理。庫(kù)存管理：涵蓋所有的出入庫(kù)明細(xì)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的存貨出入庫(kù)管理。2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)2)產(chǎn)品生命周期管理（ProductLife-CycleManagement，PLM）企業(yè)層關(guān)鍵要素：企業(yè)資源計(jì)劃ERP，產(chǎn)品生命周期管理PLM包含了人們對(duì)產(chǎn)品的需求開(kāi)始，到產(chǎn)品淘汰報(bào)廢的全部生命歷程信息。應(yīng)用軟件及管理軟件集成。圖文檔管理、工作流管控、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、權(quán)限管理、構(gòu)型管理、工程變更及其控制、數(shù)據(jù)可視化、項(xiàng)目管理等。2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)1)數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)監(jiān)控（SupervisoryControlAndDataAcquisition,SCADA）工廠/車間層關(guān)鍵要素：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES分布式控制系統(tǒng)，可對(duì)底層生產(chǎn)單元下放控制指令，能夠處理大量的數(shù)據(jù)。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，擁有多種網(wǎng)絡(luò)通訊方式，可對(duì)底層生產(chǎn)單元中多種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，能夠處理大量的數(shù)據(jù)2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)2)制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutiveSystem,MES)工廠/車間層關(guān)鍵要素：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES企業(yè)層生產(chǎn)決策到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的銜接工作，是企業(yè)層系統(tǒng)到底層生產(chǎn)單元間必不可少的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)車間/工廠級(jí)的生產(chǎn)調(diào)度工作（生產(chǎn)任務(wù)的具體細(xì)化）車間/工廠級(jí)的生產(chǎn)管控工作（管理設(shè)備\生產(chǎn)狀態(tài)，控制設(shè)備運(yùn)行）2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)2)制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutiveSystem,MES)工廠/車間層關(guān)鍵要素：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES生產(chǎn)調(diào)度圖2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)2)制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutiveSystem,MES)工廠/車間層關(guān)鍵要素：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES質(zhì)量管控圖2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)生產(chǎn)資源層關(guān)鍵要素：智能生產(chǎn)裝備、智能物流裝備、質(zhì)量檢測(cè)裝備1)數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心是從數(shù)控機(jī)床發(fā)展而來(lái)的。具有自動(dòng)交換加工刀具的能力，綜合加工能力較強(qiáng)，工件一次裝夾后能完成較多的加工內(nèi)容加工精度較高，就中等加工難度的批量工件，其效率是普通設(shè)備的5～10倍/v/XMTc4NTkzMDMzMg==.html?__fr=oldtd2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)2)工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，可以接受人類指揮，可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，有很高的自由度，幾乎可適合于任何軌跡或角度的工作。/v/XMjQzOTQwOTQyMA==.html?__fr=oldtd生產(chǎn)資源層關(guān)鍵要素：智能生產(chǎn)裝備、智能物流裝備、質(zhì)量檢測(cè)裝備2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)3)增材制造裝備（3D打?。Ｓ玫慕饘俨牧?、非金屬材料以及醫(yī)用生物材料，按照擠壓、燒結(jié)、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實(shí)體物品的制造技術(shù)/v/XMzIzMzQwMjY2OA==.html?spm=a2h0k.8191414.0.0&from=s1.8-1-1.2生產(chǎn)資源層關(guān)鍵要素：智能生產(chǎn)裝備、智能物流裝備、質(zhì)量檢測(cè)裝備2.2離散型智能制造關(guān)鍵要素2、離散型智能制造架構(gòu)4)自動(dòng)導(dǎo)引車（AutomatedGuidedVehicle，AGV）是指具有磁條、軌道或者激光等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，沿規(guī)劃好的路徑行駛以電池為動(dòng)力，并且裝備安全保護(hù)以及各種輔助機(jī)構(gòu)/x/pa