工业机器人介绍详解讲课教案.ppt
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1、工业机器人介绍详解一、制造模式变革与智能制造 “新工业革命新工业革命”正在以正在以“山雨欲来风满楼山雨欲来风满楼”的架势席的架势席卷全球。平台技术和平台型企业是新工业革命产业生态环卷全球。平台技术和平台型企业是新工业革命产业生态环境系统的主导力量,新的工业模式将促使产业组织结构由境系统的主导力量,新的工业模式将促使产业组织结构由集中式控制向分散式增强型控制的产业生态转变。集中式控制向分散式增强型控制的产业生态转变。对于制造业而言,成本竞争是一个永恒的话题,但目对于制造业而言,成本竞争是一个永恒的话题,但目前我们所面临的现实却是人口红利逐渐消失,劳动力成本前我们所面临的现实却是人口红利逐渐消失,
2、劳动力成本猛增。而另一方面,低附加值的现状还在继续,资源环境猛增。而另一方面,低附加值的现状还在继续,资源环境已不可持续,高端制造竞争力不足,低端制造又面临外流,已不可持续,高端制造竞争力不足,低端制造又面临外流,所以现在不是需要简单的转型升级,而是需要制造模式的所以现在不是需要简单的转型升级,而是需要制造模式的变革。变革。劳动劳动力短缺力短缺力短缺力短缺劳动劳动力成本急力成本急力成本急力成本急剧剧上升上升上升上升产产能能能能过过剩剩剩剩市市市市场场需求个性化需求个性化需求个性化需求个性化技技技技术术与与与与产产品的快速更新品的快速更新品的快速更新品的快速更新制制造造业业面面临临的的问问题题制
3、制造造业业模模式式变变革革技术技术“红利红利”(功能、性能、成本)支撑(功能、性能、成本)支撑全球面临技术模式变革全球面临技术模式变革美国的再工业化美国美国“制造业回归制造业回归”(20092009年起)年起)n美国丧失了低端产业的领先优势美国丧失了低端产业的领先优势n高端产业市场也落后于德国和日本高端产业市场也落后于德国和日本n美国在制造业相关的美国在制造业相关的R&DR&D投入和活投入和活动在逐渐衰退动在逐渐衰退 美国总统奥巴马在美国总统奥巴马在20122012年年国情咨文中提出,经济发展、国情咨文中提出,经济发展、就业增长、国家安全的关键是就业增长、国家安全的关键是制造业。制造业。智能机
4、器人技术和产业将影响全球制造业格局!智能机器人技术和产业将影响全球制造业格局!美国的高端战略:保持在高端制造领美国的高端战略:保持在高端制造领域的研发领先、技术领先和制造领先。域的研发领先、技术领先和制造领先。n机器人机器人n数字制造数字制造n人工智能人工智能 20122012年,美国奇点大学年,美国奇点大学Vivek WadhwaVivek Wadhwa教授教授在在华盛顿邮报华盛顿邮报撰文:撰文:“Why it is chinas turn to worry about manufacturing?欧洲新工业革命(欧洲新工业革命(I4.0I4.0)德国以工业德国以工业4.04.0计划为引领的
5、制造计划为引领的制造业领先计划(业领先计划(20132013年年3 3月发布)月发布)n制造业是德国传统的经济增长动力,制造业是德国传统的经济增长动力,德国装备制造业全球领先德国装备制造业全球领先n德国在应用信息技术,如嵌入式系统德国在应用信息技术,如嵌入式系统、应用软件等领域全球领先、应用软件等领域全球领先双领先战略目标:双领先战略目标:1 1、全球领先的装备制、全球领先的装备制造业造业2 2、领先的智能制造技、领先的智能制造技术提供者术提供者智能机器人技术和产业将影响全球制造业格局!智能机器人技术和产业将影响全球制造业格局!德国德国的前瞻战略:的前瞻战略:通过利用信息物理系统通过利用信息物
6、理系统CPSCPS相结合的手段,将制造业相结合的手段,将制造业向智能化转型。向智能化转型。中国制造模式难以持续三大要素三大要素面临困境面临困境1 1)劳动力密集)劳动力密集2 2)低成本、低附加值)低成本、低附加值3 3)严重损耗资源环境)严重损耗资源环境1 1)劳动力结构性短缺、)劳动力结构性短缺、人口红利到期人口红利到期2 2)高成本、高附加值)高成本、高附加值3 3)资源环境无以为继)资源环境无以为继高耗能,高污染,高耗能,高污染,低技术含量,低低技术含量,低附加值附加值劳动力效劳动力效率率1/81/8单位单位GDPGDP耗能:耗能:88日本,日本,44美美22韩国、印度韩国、印度制造业
7、模式变革与智能制造制造业模式变革与智能制造 改变原有制造业的模式改变原有制造业的模式n现有的制造系统无法满足未来市场的需要n快速市场响应(以电子消费品为例)生命周期只有24个月调整生产系统适应新产品需要140-160天n全球化生产组织跨价值网的企业间集成不在价值之内,参与不了全球化组织“机器人革命机器人革命”有望成为有望成为“第三次工业革命第三次工业革命”的一个切的一个切入点和重要增长点,将影响入点和重要增长点,将影响全球制造业格局全球制造业格局 我国将成为我国将成为全球最大全球最大的机器人市场。我们不仅要的机器人市场。我们不仅要把我国机器人水平提高上去,而且要尽可能多地占领把我国机器人水平提
8、高上去,而且要尽可能多地占领市场。市场。习总书记习总书记20142014年两院院士大会上讲话年两院院士大会上讲话习主席说:习主席说:以物质生产,物质服务为主的经济发展模以物质生产,物质服务为主的经济发展模式向以信息生产、信息服务为主的经济发展模式向以信息生产、信息服务为主的经济发展模式转变。式转变。一场革命一场革命 信息化信息化信息技术已经成为率先渗透到经济社会信息技术已经成为率先渗透到经济社会生活各领域的先导技术。生活各领域的先导技术。两股洪流两股洪流无人化,智慧化无人化,智慧化三个技术高地三个技术高地机器人,数字制造,机器人,数字制造,人工智能。人工智能。影响未来的颠覆性技术影响未来的颠覆
9、性技术Disruptive technologiesDisruptive technologies无人(自主)化无人(自主)化包括包括智能化、自动化、网络化智能化、自动化、网络化例:四大无人机系统例:四大无人机系统UvsUvs,UxVUxV空中无人机空中无人机 UAVsUAVs、Unmanned Aerial VehiclesUnmanned Aerial Vehicles地面无人车地面无人车 UGVsUGVs、Unmanned Ground Vehicles Unmanned Ground Vehicles水面无人船水面无人船 USVsUSVs、Unmanned Surface Vehicl
10、es Unmanned Surface Vehicles潜水艇潜水艇 UUVsUUVs、Unmanned Underwater Vehicles Unmanned Underwater Vehicles例:智慧例:智慧XXXX “物化成人物化成人”“灵魂灵魂”信息化技术信息化技术“灵魂灵魂”附于制造业附于制造业智能制造智能制造 智能制造智能制造泛在制造泛在制造智能机器人智能机器人智慧化智慧化什么是人工智能?智能科学智能科学 从微观、宏观层面研究大脑,解释人类智能从微观、宏观层面研究大脑,解释人类智能的产生机理,即脑科学。的产生机理,即脑科学。基于揭示的原理,用模拟的方法加以实现就基于揭示的原理
11、,用模拟的方法加以实现就是是人工智能。人工智能。人工智能技术的进步是提高智能制造和智能人工智能技术的进步是提高智能制造和智能机器人水平的制高点。机器人水平的制高点。我国我国20132013年装备制造业产值年装备制造业产值2020万亿万亿,约占我,约占我国国GDP GDP 1/31/3,全球装备制造业占比,全球装备制造业占比1/31/3。2014 2014年我国高端制造业占比年我国高端制造业占比10%10%。问题:核心技术问题:核心技术 基础工业基础工业 人才人才 只有把只有把核心技术核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握在自己手中,才能真正掌握竞争和发展的主动权,才能从根本上保障国掌握竞争和发展
12、的主动权,才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全,不能用别人家经济安全、国防安全和其他安全,不能用别人的昨天来装扮自己的明天,不能总指望依赖他人的昨天来装扮自己的明天,不能总指望依赖他人的科技成果来提高自己的科技水平,更不能做其的科技成果来提高自己的科技水平,更不能做其他国家的附庸,永远跟在别人的后面亦步亦趋。他国家的附庸,永远跟在别人的后面亦步亦趋。习总书记说:我们要组织精干力量突破若干核心技术,我们要组织精干力量突破若干核心技术,组织有实力的单位对部分基础零部件进行攻关。组织有实力的单位对部分基础零部件进行攻关。现代化武器、重大装备、各类智能产品控制系现代化武器、重大装备、各类智
13、能产品控制系统心脏的芯片统心脏的芯片80%80%以上依赖进口;以上依赖进口;飞机发动机、机载电子设备和配套件大量进口;飞机发动机、机载电子设备和配套件大量进口;高铁所需部分核心零部件高铁所需部分核心零部件80%80%以上需要进口;以上需要进口;工程机械所需的高压泵、阀、马达及控制系统工程机械所需的高压泵、阀、马达及控制系统几乎全部进口;几乎全部进口;机器人重的伺服电机、减速器等。机器人重的伺服电机、减速器等。什么技术是核心技术?我们必须的,别人会,我们不会的技术,无论我们必须的,别人会,我们不会的技术,无论是整机还是部件。是整机还是部件。特别是软件。特别是软件。我国部分大型企业缺少创新的动力和
14、积极性,我国部分大型企业缺少创新的动力和积极性,不少企业担不起不少企业担不起“以企业为创新主体以企业为创新主体”的责任。导的责任。导致以企业为主体产、学、研结合实际效果不佳,不致以企业为主体产、学、研结合实际效果不佳,不能获得预期成果。能获得预期成果。中国国家战略 我们不仅要把我国机器我们不仅要把我国机器人人水平提高水平提高上去,而且要尽上去,而且要尽可能多的可能多的占领市场占领市场 机器人革命有望成为机器人革命有望成为“第三次工第三次工业革命业革命”的一个切入点和重要增长点,的一个切入点和重要增长点,将将影响全球制造业格局影响全球制造业格局,而且我国将,而且我国将成为全球(数万亿美元)成为全
15、球(数万亿美元)最大的机器最大的机器人市场。人市场。机器人是机器人是“制造业皇冠顶端的明制造业皇冠顶端的明珠珠”,其研发、制造、应用是衡量一,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的个国家科技创新和高端制造业水平的一个标志一个标志机器人的地位:机器人的地位:1 1)影响制造业格局)影响制造业格局2 2)万亿美元市场)万亿美元市场2 2)制造业皇冠顶端)制造业皇冠顶端的明珠的明珠二、机器人智能制造模式分析机器人与人的深度融合 人类与机器的联合,即嵌入我们大脑的知识和技巧将与人类与机器的联合,即嵌入我们大脑的知识和技巧将与我们创造的容量更大,速度更快,知识分享能力更强的智能我们创
16、造的容量更大,速度更快,知识分享能力更强的智能相结合。相结合。我们的智能会逐渐非生物化,其智能程度将远远高于今我们的智能会逐渐非生物化,其智能程度将远远高于今天的智能天的智能一个新的文明正在冉冉升起,它将使我们超越一个新的文明正在冉冉升起,它将使我们超越人类的生物极限,大大加强我们的创造力。人类的生物极限,大大加强我们的创造力。在这个新世界中,人类与机器、现实与虚拟的区别将变在这个新世界中,人类与机器、现实与虚拟的区别将变的模糊,我们可以任意的装扮成不同的身体,扮演一系列不的模糊,我们可以任意的装扮成不同的身体,扮演一系列不同的角色。同的角色。节自节自奇点临近奇点临近据估计:20102010年
17、:出现第一代低级通用机器人年:出现第一代低级通用机器人 能从事简单的家务劳动能从事简单的家务劳动 智能水平相当于智能水平相当于小爬虫(小爬虫(Small ReptilesSmall Reptiles)20152015年:有机械手的实用型机器人年:有机械手的实用型机器人 多台合作完成多种任务多台合作完成多种任务 其技能(其技能(skillsskills)相当于)相当于青蛙(青蛙(FrogFrog)20202020年:通用机器人可从事大多数简单乏味的劳动年:通用机器人可从事大多数简单乏味的劳动20302030年:第二代通用机器人年:第二代通用机器人 具有类似具有类似哺乳动物(哺乳动物(Manmal
18、Manmal)智能和识别能力智能和识别能力 有限的学习机制,在叉路口可根据经验选择路径有限的学习机制,在叉路口可根据经验选择路径 第三代机器人,类似第三代机器人,类似灵长类动物(灵长类动物(Small PrimatesSmall Primates)的智能的智能白领机器人 知识工业自动化知识工业自动化 运用机器人进行复杂分析,精确判断,创造性运用机器人进行复杂分析,精确判断,创造性的解决问题,越来越多的知识工作由机器人(软件的解决问题,越来越多的知识工作由机器人(软件机器人)来完成。机器人)来完成。将会出现机器人工程师、机器人设计师、机器将会出现机器人工程师、机器人设计师、机器人管理员等。人管理
19、员等。机器人支撑制造模式变革机器人支撑制造模式变革n新一轮工业革命需要机器人技术支撑新一轮工业革命需要机器人技术支撑n劳动力成本不断上升加速机器人需求劳动力成本不断上升加速机器人需求n新技术进步扩大机器人应用范围新技术进步扩大机器人应用范围n客户化定制依赖于机器人制造客户化定制依赖于机器人制造未来制造业挑战未来制造业挑战机器人改变了生产方式,带来制造业模式变革。机器人改变了生产方式,带来制造业模式变革。制造业三项关键技术制造业三项关键技术n生产方式:数字化制造生产方式:数字化制造n生产决策:人工智能生产决策:人工智能n生产工具:智能机器人生产工具:智能机器人技术因素:机器人技术进步技术因素:机
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