【正文】 Advanced Manufacturing Technology 機(jī)電及自動化學(xué)院 Advanced Manufacturing Technology 第六章第六章 先進(jìn)制造新概念先進(jìn)制造新概念1 智能制造2 敏捷制造3 并行工程4 虛擬制造5 快速原型技術(shù)6 綠色制造7 先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢 Advanced Manufacturing Technology 一、智能制造 智能制造的定義 智能制造 是研究制造活動中的 信息感知與分析 、 知識表達(dá)與學(xué)習(xí) 、 智能決策與執(zhí)行 的一門綜合交叉技術(shù)，是實現(xiàn)知識屬性和功能的必然手段。 智能制造是人類的智慧向制造裝備轉(zhuǎn)移的過程。？ Advanced Manufacturing Technology 智能制造的技術(shù)體系 智能制造：感知與測控網(wǎng)絡(luò)機(jī)器學(xué)習(xí)與制造知識發(fā)現(xiàn)面向制造的綜合推理圖形化建模與仿真智能全息人機(jī)交互智能制造設(shè)備：工況感知與智能識別性能預(yù)測與智能維護(hù)智能規(guī)劃與智能編程智能數(shù)控與伺服驅(qū)動智能制造系統(tǒng)：系統(tǒng)建模與自組織智能制造執(zhí)行系統(tǒng)智能企業(yè)管控智能供應(yīng)鏈管理流程智能控制智能制造服務(wù)：服務(wù)感知與控制的互聯(lián)工業(yè)產(chǎn)品智能服務(wù)服務(wù)過程的智能運控物聯(lián)網(wǎng)與物流智能服務(wù)制造與服務(wù)的集成共享一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology ? 新型光機(jī)電傳感系統(tǒng)、嵌入式控制系統(tǒng) 等；? 數(shù)字制造技術(shù) ： CNC/CAD、 CAM、 CAE、 CIMS；? 傳感與控制技術(shù) ；? 人工智能技術(shù) ：知識表示、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動推理、智能計算；? 互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及射頻識別技術(shù) （ RFID，電子標(biāo)簽）? 數(shù)學(xué) ：數(shù)理邏輯、數(shù)學(xué)機(jī)械化、隨機(jī)過程與統(tǒng)計分析、運籌與決策分析、計算幾何、非線性系統(tǒng)動力學(xué)等。 智能制造的支持技術(shù)一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 無線射頻識別 ，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸 。一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology ? 知識經(jīng)濟(jì)時代的必然選擇 與設(shè)備、資本投入作為經(jīng)濟(jì)增長模式不同，知識含量起著越來越重要的因素。? 市場的必然選擇 可以提高能源和原材料的利用率，降低污染排放水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量。? 是先進(jìn)生產(chǎn)力的重要體現(xiàn) 科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，而智能制造技術(shù)是先進(jìn)科學(xué)技術(shù)在制造領(lǐng)域的集中體現(xiàn)。智能制造是制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 智能制造與制造智能制造智能的涵義 制造智能 指制造過程中的知識、知識的發(fā)現(xiàn)和推理能力、智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)演化能力。是 智能制造 的基礎(chǔ)和共性技術(shù)，包括以下 關(guān)鍵技術(shù) ： 感知與測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)； 機(jī)器學(xué)習(xí)與制造知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)； 面向制造的綜合推理技術(shù)； 圖形化建模與仿真技術(shù)； 智能全息人機(jī)交互技術(shù)。一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 1） 感知與測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 感 知 ：各種智能傳感器，智能儀表 測控網(wǎng)絡(luò) ：通過計算機(jī)實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)感知到的信息的收集、傳輸、管理、使用的技術(shù)。 研究目標(biāo) ：研究微型多功能集成智能傳感器與傳輸技術(shù)，RFID和物聯(lián)網(wǎng)智能終端技術(shù)；開發(fā)基于工業(yè)總線的即插即用技術(shù)和實時網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，開發(fā)基于 M2M和制造物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品設(shè)計 、生產(chǎn)、管理和服務(wù)技術(shù)。制造智能的關(guān)鍵技術(shù)一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 機(jī)器學(xué)習(xí) ：把人類的知識教給計算機(jī) 知識發(fā)現(xiàn) ：計算機(jī)通過機(jī)器學(xué)習(xí)、知識發(fā)掘從數(shù)據(jù)和信息中自動提煉知識并升華為制造策略。 研究目標(biāo) ：解決異構(gòu)數(shù)據(jù)庫 /知識庫間的沖突和一致性維護(hù)問題，實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫 /知識庫間的透明訪問，針對特定的制造活動，開發(fā)工藝知識庫系統(tǒng)，研究高效、分布、異構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)。2）機(jī)器學(xué)習(xí)與制造知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)制造智能的關(guān)鍵技術(shù)一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 3）面向制造的綜合推理技術(shù) 制造過程中的推理 ：制造過程中的推理是不確定、不 精確、不完整的推理問題。 研究目標(biāo) ：建立不確定、不精確、非完整信息的分布 /混合推理技術(shù)；研究抽象代數(shù)、計算幾何、微分幾何在數(shù)控加工、自動裝配、逆向工程、機(jī)器視覺、形位測量與誤差評定中的應(yīng)用。制造智能的關(guān)鍵技術(shù)一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 4）圖形化建模與仿真技術(shù) 圖形化建模與仿真 ：圖形操作代替符號、數(shù)字操作實現(xiàn)制造過程中的建模和仿真。 研究目標(biāo) ：建立制造資源不同屬性以及資源間互相作用 /約束的抽象的統(tǒng)一描述方法，建立面向制造資源庫的圖形化建模、規(guī)劃、編程與仿真集成開發(fā)平臺。制造智能的關(guān)鍵技術(shù)一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 5）智能全息人機(jī)交互技術(shù) 目前交互方法 ：鍵盤、鼠標(biāo)、圖形、視頻、語音、觸摸屏、數(shù)據(jù)手套等。 研究目標(biāo) ：研究實時魯棒處理技術(shù)和基于機(jī)器視覺的剛 /柔體空間狀態(tài)感知和運動識別技術(shù)；研究視網(wǎng)膜掃描、腦機(jī)接口、生機(jī)接口和生理信號識別技術(shù)；最終實現(xiàn)全浸入式的 “人在場景中 ”智能人機(jī)交互系統(tǒng)。制造智能的關(guān)鍵技術(shù)一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 智能制造裝備 智能制造裝備的涵義 智能制造裝備具有感知、決策、執(zhí)行功能，其技術(shù)特征是：自行感知分析和處理運行環(huán)境；自行規(guī)劃、控制、決策，故障自行診斷和修復(fù)，主動分析自身性能力劣化和維護(hù)，能夠參與網(wǎng)絡(luò)集成和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)。 未來市場需求及產(chǎn)品 （ 1） 智能機(jī)床 （ 2） 智能成形制造設(shè)備 （ 3）特種智能制造設(shè)備 （ 4）智能機(jī)器人 （ 5）智能工程機(jī)械一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 智能制造裝備的關(guān)鍵技術(shù) 1）裝備運行狀態(tài)和環(huán)境的感知與識別技術(shù) 對于金屬切削機(jī)床指：加工精度、溫度、切削力、熱變形、應(yīng)力應(yīng)變、圖像信息等。 研究目標(biāo) ：? 新型傳感器技術(shù)： 高靈敏、高可靠、高精度的檢測環(huán)境信息； ? 感知系統(tǒng)的組網(wǎng) ：高速、高精度數(shù)據(jù)傳輸、安全處理和容錯能力，異構(gòu)信息的無縫交換能力；? 基于機(jī)器視覺的 多元環(huán)境建模和圖像理解能力 。 一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 2）性能預(yù)測和智能維護(hù)技術(shù) 內(nèi) 容 ：刀具磨損情況、機(jī)床故障狀態(tài)、振動狀態(tài)、精度退化狀態(tài)等。 研究目標(biāo) ：? 建立狀態(tài)表征體系（振動、負(fù)載、熱變形、溫度、壓力等）與裝備性能表征指標(biāo)間的映射關(guān)系； ? 研究損傷智能識別，自愈合和智能維護(hù)技術(shù)，完善損傷特征提取方法和實時處理技術(shù)，最終實現(xiàn)對故障自診斷和自修復(fù)；? 實現(xiàn)重大技術(shù)裝備的壽命測試和壽命預(yù)測，對可靠性和壽命精確評估。 一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 3）智能工藝規(guī)劃和智能編程技術(shù) 問 題 ：現(xiàn)有的工藝規(guī)劃基本是依靠經(jīng)驗的派生式，現(xiàn)有的編程系統(tǒng)主要是面向零件幾何的編程，沒有綜合考慮機(jī)床工裝和零件材料特性，智能工藝規(guī)劃和編程主要是由計算機(jī)模擬專家處理上述情況。 研究目標(biāo) ：? 研究工藝系統(tǒng)和子系統(tǒng)間的復(fù)雜界面行為和耦合關(guān)系，建立工藝系統(tǒng)和作業(yè)環(huán)境的集成數(shù)學(xué)模型和標(biāo)定方法； ? 建立面向典型行業(yè)的工藝數(shù)據(jù)庫和工藝知識庫，完善機(jī)床、機(jī)器人、工程機(jī)械模型庫，實現(xiàn)多目標(biāo)工藝優(yōu)化；? 完善專家經(jīng)驗與計算智能的融合，建立規(guī)劃與編程的智能推理和決策方法。 一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 4）智能數(shù)控系統(tǒng)與智能數(shù)控驅(qū)動技術(shù) 內(nèi) 容 ：數(shù)控功能的提高，如視覺伺服功能、力反饋與力 /位反饋混合控制功能、振動控制功能、負(fù)荷控制功能、質(zhì)量調(diào)控功能、伺服參數(shù)和插補(bǔ)參數(shù)自調(diào)整功能、各種誤差補(bǔ)償功能等。 研究目標(biāo) ：? 完善伺服控制技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)自動識別、控制參數(shù)自動配置、多軸參數(shù)的自動優(yōu)化、振動主動控制； ? 完善基于視覺感知的伺服控制，實現(xiàn)防碰撞技術(shù)，實現(xiàn)自律運動、無人駕駛和靈巧操作；? 運用虛擬現(xiàn)實和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)語音控制和基于虛擬現(xiàn)實環(huán)境的操作，發(fā)展智能化人機(jī)交互技術(shù)。 一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 制 造 智 能 技 術(shù)目標(biāo)：智能感知、學(xué)習(xí)、推理、決策、執(zhí)行智能終端技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí) /數(shù)據(jù)挖掘/知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)、綜合推理 /決策支持技術(shù)智能人機(jī)交互技術(shù)、圖形化建模與仿真技術(shù)目標(biāo)：即插即用即插即用技術(shù)、嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)、實時網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)技術(shù)、M2M(MachinetoMachine/Man)制造物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2023年 2023年 2030年制造智能技術(shù)一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 智能制造裝備技術(shù) 智 能 制 造 裝 備 技 術(shù)目標(biāo)：智能感知、智能決策、智能執(zhí)行工況感知技術(shù)、智能維護(hù)技術(shù)、智能工藝規(guī)劃技術(shù)智能伺服驅(qū)動技術(shù)目標(biāo)：學(xué)習(xí)、推理、自律智能編程技術(shù)、智能數(shù)控技術(shù)2023年 2023年 2030年一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 智能制造系統(tǒng)技術(shù) 智 能 制 造 系 統(tǒng) 技 術(shù)目標(biāo)：智能決策、智能調(diào)度、智能管控智能制造執(zhí)行技術(shù)、企業(yè)智能管控技術(shù)、智能儀表 /執(zhí)行器技術(shù)FCS與智能控制技術(shù)目標(biāo)：可重構(gòu)、自組織、協(xié)調(diào)優(yōu)化建模與自組織技術(shù)、智能供應(yīng)鏈管理、全生產(chǎn)線的在線協(xié)調(diào) 優(yōu)化控制技術(shù)2023年 2023年 2030年一、智能制造 Advanced Manufacturing Technology 智能制造服務(wù)技術(shù) 智 能 制 造 服 務(wù) 技 術(shù)目標(biāo)：智能感知與智能服務(wù)服務(wù)狀態(tài)感知技術(shù)、產(chǎn)品智能服務(wù)技