《课件-智能制造概论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课件-智能制造概论（406页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 智能制造概论 INTRODUCTION TO INTELLIGENT MANUFACTURING 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 第1篇智能制造基础础 第2篇智能制造核心技术术 第3篇从企业进业进 化维维度看智能制造 第4篇智能制造精要及前沿趋势趋势 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 第1章 智能制造发展历程简介 第2章 智能制造的基本概念和架构 第3章 现代制造的基本理念 第1篇智能制造基础础 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列
2、教材 1.1 从自动化到智能化 1.2 学术概念的提出 1.3 智能制造的国际合作计划 1.4 世界主要国家的智能制造发展战略与实践 第1章智能制造发发展历历程简简介 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 1.1从自动动化到智能化 人和动物在制作工具方面的最根本区别： 动物没有对“超自然存在”“超世界存在”工具的欲求，而人对其的欲求和创造力则 是无止境的。 自动化的发展势必指向: 不仅减轻和替代人的体力，还要减轻人的脑力活动乃至扩展人的智能；不仅要 有形的机器或装置，还需要某种无形的东西。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 未来，
3、智能化工厂将不只是人们的欲求和梦想！至于未来的“超自然存在”工具将以 怎样的新形式存在? 人和工具的关系如何? 谁是制造的主体? 甚至人何以存在? 我 们今天还难以想象! 网络宛如企业的数字神经系统。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 1.2学术术概念的提出 一般认为，最早提出智能制造概念的当属美国纽约大学的怀特教授 (P.K.Wright)和 卡内基梅隆大学的布恩教授 (D.A.Bourne)，他们在 1988 年出版了制造智能 (Manufacturing Intelligence )一 书。 近些年，Smart Manufacturing（SM）受到关注
4、。美国成立了一个“智能制造领导 力联盟” (SMLC) ，定义SM为：“通过高级智能系统的深度应用，从而实现新产品 快速制造，产品需求的动态响应，生产和供应链网络的实时优 化。”一些学者认 为SM是较智能制造（IM）更高级的发展阶段。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 1.3智能制造的国际际合作计计划 日本于1989年正式提出“智能制造系统”国际合作计划（以下简称IMS计划），是当 时全球制造领域内规模最大的一项国际合作研究计划。由时任东京大学工程系主 任吉川裕行（Iiroyuki Yoshikawa）提出，获得日本通产省的支持。 中国科协智能制造学会联合体（
5、由中国机械工程学会、中国仪器仪表学会、中国 自动化学会、中国人工智能学会等13家成员学会组成，以下简称“联合体”）于 2017年12月发起筹备国际智能制造联盟，中国机械工程学会荣誉理事长周济院士 任主席。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 1.4世界主要国家的智能制造发发展战战略与实实践 2012年，美国提出“先进制造业国家战略计划” ，提出中小企业、劳动力、伙伴关 系、联邦投资以及研发投资等五大发展目标和具体实施建议。 2013年4月，德国政府宣布启动“工业4.0（Industry 4.0）”国家级战略规划，意图 在新一轮工业革命中抢占先机，奠定德国工业在国
6、际上的领先地位。（见图1， 图2） 2014年，日本发布制造业白皮书，提出重点发展机器人、下一代清洁能源汽车、 再生医疗以及3D打印技术。 我国为实现 制造强国的战略目标，在2015年由国务院发布了中国制造2025战 略规划，智能制造成为其主攻方向。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 图1-1 工业4.0概念图图图1-2工业业4.0所需要的主要前沿技术术 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 2.1 定义 2.2 内涵 2.3 支撑系统 2.4 功能系统 第2章智能制造的基本概念和架构 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐
7、教材 智能制造系列教材 2.1定义义 关于智能制造的定义有很多。本书给出智能制造及系统的极简定义。 【定义】智能制造：把机器智能融合于制造的各种活动中，以满足企业相应的目 标。 【关键词】：机器智能、融合、制造活动、目标。 机器智能是人类智慧的凝结、延伸和扩展，总体上并未超越人类的智慧，但某些 单元智能强度远超人的能力。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 【定义】智能制造系统：把机器智能融 入到包括人和资源形成的系统中，使制 造活动能动态地适应需求和制造环境 的变化，从而满足系统的优化目标。 图2-1 智能制造系统的层次 上述定义隐含： 智能制造系统并非要求机
8、器智能完全取 代人，即使未来高度智能化的制造系统 也需要人机共生。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 节节点及关联联 制造活动动：设计，工艺，加工，设备运维、购销、财务 机器智能：物联网，智能传感，大数据，人工智能 智能制造特征：融合，动态适应,需求，环境，优化 融合：人，制造活动，机器智能，社会，可持续发展 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 2.2内涵 适合于自动化技术所能解决的问题基本上都是确定性的。 经典的自动化技术面对的基本都是结构化的问题。 传统自动化技术处理的问题均有其固定的模式。 传统自动化技术针对 的问题相对而
9、言是局部的，很少有企业系统层面的问题。 注意：显性的和隐性的不确定性因素！ 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 企业里存在大量的不确定性问题。 企业中有大量的问题是非结构化的。 企业中的很多问题是非固定模式的。 如何利用非结构化的数据从而做出正确的判断和决策？ 更清晰地认识整体联系有助于进一步提升企业的整体效能。 企业是一个大系统，其中有很多分系统、子系统，有各种各样的活动（设计、加 工、装配）,各种各样的资源（原材料、工具、零部件、设备、人力）,供 应商，客户 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 智能制造的本质和真谛：利用物联网
10、、大数据、人工智能等先进技术认识 制造系 统的整体联系并控制和驾驭系统中的不确定性、非结构化和非固定模式问题以达 到更高的目标。 节节点及关联联 自动动化技术术：确定性，结构化，固定模式，局部 机器智能：整体联系，不确定性，非结构化，非固定模式，系统优 化 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 问题问题 ： 制造活动与机器智能有何关联？ 机器智能的特点与优势是什么？ 智能制造的本质内涵是什么？ 智能制造的目标是什么？ 智能制造与传统自动化制造的区别是什么？ 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 2.3支撑系统统 2.3.1工业业互联联
11、网 最早由通用电气于2012年提出，随后美国5家行业龙头 企业（AT （2）全面采用AutoCAD编程技术; （3）工控软件与工厂信息化有机结合; （4）工控软件的通用化。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 图15-10典型的SCADA系统结构 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 图15-11为石油化工油库的SCADA系统结构拓扑图 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 3.软软件定义车间义车间 生产产 图15-12 某开关厂智能工厂/车间信息流图（来源：朱海平） 教育部高等学校机械类专业 教学指导
12、委员会推荐教材 智能制造系列教材 图15-13 某汽车厂生产计划制定之流程（来源：EpiHust） 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 图15-14 以总装上线计划为核心的前拉后推计划（来源：EpiHust） 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 节节点及关联联 软软件定义义加工：感知与连接，监测，工艺参数优化，自动补偿 ，人工智能 ；神经网络，学习，优化，仿真，智能数控。 工控软软件：传感，监测，软PLC，软DCS，监控组态软 件，SCADA，面向 对象。 软软件定义车间义车间 生产产：多品种，中小批量，混流生产，计划调度，物料精
13、准 配送，计划调度，MES、智能物流、智能生产监控、设备在线监测 与控 制、ERP、大数据分析平台、PLM 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 问题问题 ： 软件与数据驱动有什么关系？ 软件在加工和生产中的哪些作用是人力无法企及的？ 大批量多品种混流生产的难点是什么？ 无软件时代的制造和现在的制造的主要区别是什么？ 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 15.5软软件定义义市场场 1.软软件和互联联网定义义市场场 案例：亚马逊 网站和数据库的建立要靠软件；网络界面的人性化、舒适的视觉效果靠软件实现 ；方便的选取服务也靠软件体现；。这
14、些作用“定义”了在市场中被接受的程 度。 2.软软件定义义定制市场场 产品个性化定制已成为制造业发展的重大需求。 案例：海尔；宝马；红领 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 图15-15红领产品全生命周期管理系统架构 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 3.App定义义市场场 案例： 苹果 谷歌 图图15-162018和2019谷歌和苹果移动动App消费费 （来源：SensorTower） 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 4.软软件定义义用户户体验验 用户体验概念的内涵之一是“以用户为中心”,以
15、用户为中心的设计(UCD)是在设计 过程中以用户体验为设计 决策中心,强调用户优先的设计模式。用户体验的宗旨 是满足用户需求并方便用户使用，因此对用户的研究和用户需求的分析成为设计 流程中的重要部分。 情感化界面设计很重要。情感化界面设计的一个重要概念是视觉思维，作用如下 ： （1）视觉思维引导信息获取。 （2）视觉思维促使意象的形成。 （3）视觉思维启发用户联想与想象。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 延伸阅读：申艳光. 申思.软件之美M清华大学出版社，2018. 节节点及关联联 软软件定义义市场场：个性化定制，App，工业互联网，用户体验，用户为中心，
16、情感化界面设计，视觉思维。 问题问题 ： App对市场的作用主要体现在哪两个方面？ 软件在工业互联网中的作用是什么？ 软件和互联网对市场的影响有哪些？ 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 15.6软软件定义义企业业能力 在数字-智能时代，一个优秀企业之能力 主体应该是软能力。 图15-17 冰山的质量 主体是隐形的部分 （5）互联集成。 （6）利用合适的工具，即工具使能。 （7）虚实融合。 （8）整体联系。 企业软件战略的若干思考原则： （1）围绕企业目标，即目标使能。 （2）明确范畴。 （3）明晰软件工作内容。 （4）数据驱动。 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 问题问题 ： “软件定义”一词的泛化可能产生什么歧义？ 所有的软件都有“定义”的作用吗？ 软件与互联网有什么关系？ 数据驱动 与软件有什么关系？ API、App的作用是什么？ 企业应该 有什么样的软件文化？ 嵌入式软件在产品中的形式、作用是什么？ 软件能在哪些节点上提升企业的能力？ 教育部高等学校机械类专业 教学指导委员会推荐教材 智能制造系列教材 16.1
