《智能制造基础与应用》 智能制造概述.pptx
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1、 1 智能制造基础与应用第一章第一章 绪论绪论一、一、智能制造的概述二、二、德国工业4.0三、三、美国工业互联网四、四、中国制造2015五、五、两化融合和转型升级六、六、迎接智能制造新时代一、智能制造的概述一、智能制造的概述 3 智能制造基础与应用智能制造概念一一、智能制造概述智能制造概述1.1智能化制造的概念智能化制造的概念智能化制造(智能化制造(intelligentManufacture,IM)是指由)是指由具有人工智能的机器和人类专家共同组成的人机一体化具有人工智能的机器和人类专家共同组成的人机一体化智能制造系统。智能制造系统。智能制造具有以下几个显著特点:智能制造具有以下几个显著特点
2、:(1)状态感知;()状态感知;(2)实时分析;()实时分析;(3)精准执行;)精准执行;(4)自主决策;)自主决策;(5)自我适应等自我适应等 4 智能制造基础与应用智能制造概述(1)那么智能制造是什么那么智能制造是什么?它主要解决什么问题?它主要解决什么问题?(2)与传统的相比有哪些不同?与传统的相比有哪些不同?(3)建立一个智能制造系统需要完成哪些主要建立一个智能制造系统需要完成哪些主要任务等?任务等?5 智能制造基础与应用智能制造概述首先,智能制造是工业化发展的一个高级阶段其次,智能制造是信息化与工业化高度融合的新一代制造系统由一种技术取代另一种,推动工业制造不断演变信息物理系统CPS
3、、高精度感知控制、虚拟设备集成总线、云计算、大数据和新型人机交互等多项核心技术 6 智能制造基础与应用智能制造概述第三,第三,智能制造主要解决的问题包括智能制造主要解决的问题包括:(1)全面改变设计与制造关系,让设计与制造之间“互认互联”,实现在线设计与在线制造的“无缝对接”;(2)减少制造成本和生产周期;(3)提供快速、有效、批量个性化的产品和服务;互联网使用户可以在线参与和体验设计过程,实现个性化的需求接受,而制造的智能化过程可以实现“批量的个性化定制生产”,这个批量不是“数量”的概念,而是快速生产的效率含义。以往,企业最不愿意做的业务就是”小批量多品种“,而智能制造就是要解决这问题。7
4、智能制造基础与应用智能制造概述 加工任务加工任务 加工要求加工要求 加工方法加工方法 物流要求物流要求产品产品运输及工具运输及工具工艺设计及工艺设计及加工加工检验及质量检验及质量控制控制物流系统物流系统原料及库存原料及库存 能源系统能源系统 8 智能制造基础与应用智能制造概述A.传统工艺:传统工艺:传统工艺逻辑起点是原材料,末传统工艺逻辑起点是原材料,末端是产品,中端是加工技术;端是产品,中端是加工技术;传统的加工流程是减材式加工,传统的加工流程是减材式加工,依赖的是各类加工设备;依赖的是各类加工设备;传统加工适合批量生产,满足经传统加工适合批量生产,满足经济规模要求;济规模要求;9 智能制造
5、基础与应用智能制造概述图片、照片数据采集系统3D扫描仪计算机应用软件(JD)数据处理子系统ARTCAM加工代码生成PC机控制系统控制卡伺服系统打印处理产品出产 10 智能制造基础与应用智能制造概述B.3D打印技术工艺:打印技术工艺:3D打印的逻辑起点是产品,末打印的逻辑起点是产品,末端是产品,中端是打印技术端是产品,中端是打印技术3D打印的加工流程依赖是计算打印的加工流程依赖是计算机技术、机技术、3D成型设备及材料;成型设备及材料;3D打印可以满足批量定制生产打印可以满足批量定制生产的要求;的要求;11 智能制造基础与应用智能制造概述通过上面的对比分析,我们可以得出如下的结论:通过上面的对比分
6、析,我们可以得出如下的结论:传统的加工是按照存量的技术与设备能力设计生产产品;而智能制造(3D打印为例)按照用户的“产品”生产产品;传统制造贯穿始终是“有形的图纸”;智能制造贯穿始终是“数字传递”;传统的制造是依赖人的经验的积累和设备的精度保证质量和效率;而智能制造依靠的是设备处理数据形成智能能力,以及人机交互来保证质量和效率;传统制造是人和存量设备选择产品,智能制造是产品(需求)选择人和设备,也可以理解为面对智能制造人和设备都是“0EM“的对象;12 智能制造基础与应用智能制造概述(1)生产设备的智能化升级(2)建立统一的工业通信网络(3)构建资源共享的信息化平台(4 4)实现生产全过程的自
7、动监控和产品数据跟踪系统(5)基于互联网的支撑协同研发平台实现智能制造过程企业完成基本任务实现智能制造过程企业完成基本任务 13 智能制造基础与应用智能制造概述例如潍柴集团的全球协同研发平台秉承“统一标准、全球资源、快速协同、最优品质、集中管控”五大原则,充分考虑数据安全性,依托明确的信息共享机制,通过分布式部署,将法国、美国、上海、重庆、扬州、杭州等研发中心紧密的相连在一起,利用各地专业化技术优势资源,使同一项目可以在不同地区进行同步设计,加快了研发进程,大大缩短新产品推向市场的时间。另外,依托多视角BOM管理、图文档管理、研发项目管理、模块化设计等功能,以及在此平台上不断完善的TDM、多维
8、设计、计算机辅助制造等系统,为协同研发提供了信息化支撑。以配套海监船的发动机为例,通过北美先进排放技术研究、潍坊和法国博杜安研发中心协同设计、杭州仿真验证的四地协同研发模式,研发周期由原来的24个月缩减至18个月,整体研发效率提升25%,并为后续研发存留了大量有用数据。14 智能制造基础与应用智能制造概述1.3智能化制造的特征智能化制造的特征智能制造信息(大数据)集成是智能制造技术的应用核心,根据阿什比理论,“应对生态的多样性,只有通过生产组织的复杂体系才能适应”。它具有以下六个基本特征:主动适应环境变化,与环境要求适度交互匹配;制造过程中数据代替人工而减少直接干预,而多用智能设备替代;人员单
9、一管理生产或设备向系统智能管理进化;对生产过程进行再设计,智能系统再优化和系统再创造;对外部参数及系统的及时反馈与智能响应;虚拟制造技术与现实制造有机结合结合;二二-德国工德国工业业4.04.0 16 智能制造基础与应用德国工业4.02.1工业工业4.0背景背景工业化始于工业化始于18世纪末机械制造设备的引进,那时像纺织机这样的机器彻世纪末机械制造设备的引进,那时像纺织机这样的机器彻底改变了货物的生产方式。底改变了货物的生产方式。继第一次工业革命后的第二次工业革命大约开始于继第一次工业革命后的第二次工业革命大约开始于20世纪之交,在劳动世纪之交,在劳动分工的基础上,采用电力驱动产品的大规模生产
10、。分工的基础上,采用电力驱动产品的大规模生产。20世纪世纪70年代初,第三次工业革命又取代了第二次工业革命,并一直延年代初,第三次工业革命又取代了第二次工业革命,并一直延续到现在。第三次工业革命引入了电子与信息技术(续到现在。第三次工业革命引入了电子与信息技术(IT),从而使制造过),从而使制造过程不断实现自动化,机器不仅接管了相当比例的程不断实现自动化,机器不仅接管了相当比例的“体力劳动体力劳动”,而且还接,而且还接管了一些管了一些“脑力劳动脑力劳动”。德国将机械化、电力化和计算机技术分别定性为工业德国将机械化、电力化和计算机技术分别定性为工业1.0,2.0,3.0.17 智能制造基础与应用
11、德国工业4.02.1工业工业4.0背景背景现在将互联网、物联网和现在将互联网、物联网和云服务等新一代信息技术应云服务等新一代信息技术应用到制造业正在引发第四次用到制造业正在引发第四次工业革命即工业工业革命即工业4.0。因此,。因此,工业工业4.0是整个科学技术发展是整个科学技术发展到今天的产物,也是一个逐到今天的产物,也是一个逐渐演变的过程。如图渐演变的过程。如图1-3(由(由智慧工厂到智能生产看工业智慧工厂到智能生产看工业4.0)18 智能制造基础与应用德国工业4.0特征特征一:特征一:制造中采用物联制造中采用物联网和服务网和服务;基于物联网和服务互联基于物联网和服务互联网智慧工厂的架构;网
12、智慧工厂的架构;19 智能制造基础与应用德国工业4.0特征特征二:特征二:满足个性化的需求;满足个性化的需求;面向客户的面向客户的APP商店;商店;20 智能制造基础与应用德国工业4.0特征特征三:特征三:智能制造的人机一体化协智能制造的人机一体化协同创造同创造.;21 智能制造基础与应用德国工业4.0特征特征四:特征四:实现信息集成的优化决策实现信息集成的优化决策 22 智能制造基础与应用德国工业4.0特征特征五:特征五:资源有效利用,实现绿色可资源有效利用,实现绿色可持续发展持续发展 23 智能制造基础与应用德国工业4.0特征特征六:特征六:通过新的服务创造价值通过新的服务创造价值;24
13、智能制造基础与应用德国工业4.0特征特征七:特征七:人与制造系统之间的互动协作人与制造系统之间的互动协作 25 智能制造基础与应用德国工业4.0未来发展领域1智能化工厂智能化工厂 26 智能制造基础与应用德国工业4.0未来发展领域2.智能化产品智能化产品 27 智能制造基础与应用德国工业4.0未来发展领域3个性化定制产品个性化定制产品 28 智能制造基础与应用德国工业4.0发展领域4,高度人性化(制造,高度人性化(制造岗位的灵活设置)岗位的灵活设置)29 智能制造基础与应用德国工业4.0未来发展领域5.基于信息安全下的云平台基于信息安全下的云平台 30 智能制造基础与应用德国工业4.0未来发展
14、领域6工业工业4.0将发展出全新的商业将发展出全新的商业模式合作模式模式合作模式;工业工业4.0往往被冠以诸如往往被冠以诸如“网络网络化制造化制造”、“自我组织适应性强自我组织适应性强的物流的物流”和和“集成客户的制造工集成客户的制造工程程”等特征等特征;它将产生新的组织系统及专业它将产生新的组织系统及专业的供应商的供应商;31 智能制造基础与应用德国工业4.0总结工业工业4.0总结总结多品种小批量的定制化同时实现敏捷多品种小批量的定制化同时实现敏捷生产是工业生产是工业4.0的目的;的目的;基于信息通信技术实现智能工厂和绿基于信息通信技术实现智能工厂和绿色生产;色生产;信息物理系统,物联网,互
15、联网等产信息物理系统,物联网,互联网等产生大数据,通过集成生大数据,通过集成处理大数据实现优化高效的制造;处理大数据实现优化高效的制造;基于信息物理系统的工业辅助实现对基于信息物理系统的工业辅助实现对智能制造的新一代工人的培养;智能制造的新一代工人的培养;工业互联网概述工业互联网概述三、工三、工业业互互联联网网 33 智能制造基础与应用工业互联网定义工业互联网系统的定义如下:工业互联网将工业互联网系统的定义如下:工业互联网将把工业控制系统在线连接,构成多个巨大的端把工业控制系统在线连接,构成多个巨大的端到端的、与人连接的系统,并且完全地与企业到端的、与人连接的系统,并且完全地与企业系统、商业过
16、程以及分析方案集成,这些端到系统、商业过程以及分析方案集成,这些端到端的系统称为工业互联网系统,英文缩写为端的系统称为工业互联网系统,英文缩写为IISIIS系统。系统。34 智能制造基础与应用工业互联网工业互联网系统的范围,明确提出工业互联网系统工业互联网系统的范围,明确提出工业互联网系统覆盖能源、卫生医疗、制造、公共服务、交通以及覆盖能源、卫生医疗、制造、公共服务、交通以及相关工业系统。并且明确提出,许多工业互联网系相关工业系统。并且明确提出,许多工业互联网系统都是关键任务环节,要求高标准的信息安全、物统都是关键任务环节,要求高标准的信息安全、物理安全和系统自愈,同时明确指出工业互联网系统理
17、安全和系统自愈,同时明确指出工业互联网系统不同于消费者和商业行业的系统不同于消费者和商业行业的系统 35 智能制造基础与应用工业互联网工业互联网工业互联网特征特征工业互联网涉及到的应用都是没有人工直接介入的应用工业互联网涉及到的应用都是没有人工直接介入的应用 36 智能制造基础与应用与工业4.0的相同之处1 1需求变迁是共同的内生诱因;需求变迁是共同的内生诱因;2融合发展与产业升级是共同的发展方向;3 3都将走向智能制造模式;都将走向智能制造模式;37 智能制造基础与应用与工业4.0的区别1工业互联网的概念和内涵比工业4.0更大2 2实现路径侧重不同实现路径侧重不同 3 3强调重点有所差异强调
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