智能制造技术概述课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,智能制造技术,研究生讲座,智能制造技术研究生讲座,1,主要内容,1,什么是智能制造？,2,智能制造与制造智能,3,智能制造装备,4,智能制造系统,5,智能制造服务,6,智能制造路线图,7,智能制造与我们,主要内容1 什么是智能制造？,2,1,什么是智能制造？,1.1,智能制造的定义,智能制造是研究制造活动中的信息感知与分析、知识表达与学习、智能决策与执行的一门综合交叉技术，是实现知识属性和功能的必然手段。,智能制造是人类的智慧向制造装备转移的过程。,？,1 什么是智能制造？1.1 智能制造的定义？,3,1.2,智能制造的技术体系,制造智能：,感知与测控网络,机器学习与制造知识发现,面向制造的综合推理,图形化建模与仿真,智能全息人机交互,智能制造设备：,工况感知与智能识别,性能预测与智能维护,智能规划与智能编程,智能数控与伺服驱动,智能制造系统,：,系统建模与自组织,智能制造执行系统,智能企业管控,智能供应链管理,流程智能控制,智能制造服务,：,服务感知与控制的互联,工业产品智能服务,服务过程的智能运控,制造物联网与物流智能服务,制造与服务的集成共享与协同,1.2 智能制造的技术体系制造智能：智能制造设备：智能制造系,4,1.3,智能制造的支持技术,数字制造技术：,CNC/CAD,、,CAM,、,CAE,、,CIMS,；,传感与控制技术：新型光机电传感系统、嵌入式控制系统等；,人工智能技术：知识表示、机器学习、自动推理、智能计算；,互联网、物联网及射频识别技术（,RFID,，电子标签）,数学：数理逻辑、数学机械化、随机过程与统计分析、运筹与决策分析、计算几何、非线性系统动力学等,1.3 智能制造的支持技术,5,无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触,无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并,6,1.4,智能制造是制造技术发展的必然趋势,知识经济时代的必然选择,与设备、资本投入作为经济增长模式不同，知识含量起着越来越重要的因素。,市场的必然选择,可以提高能源和原材料的利用率，降低污染排放水平，提高产品质量。,是先进生产力的重要体现,科学技术是第一生产力，而智能制造技术是先进科学技术在制造领域的集中体现。,1.4 智能制造是制造技术发展的必然趋势,7,2,智能制造与制造智能,2.1,制造智能的涵义 制造智能指制造过程中的知识、知识的发现和推理能力、智能系统结构与结构演化能力。是智能制造的基础和共性技术，包括以下关键技术：感知与测控网络技术；机器学习与制造知识发现技术；面向制造的综合推理技术；图形化建模与仿真技术；智能全息人机交互技术。,2 智能制造与制造智能2.1 制造智能的涵义,8,2.2,制造智能的关键技术,2.2.1,感知与测控网络技术,感 知：,各种智能传感器，智能仪表,测控网络,：通过计算机实时网络技术实现感知到的信,息的收集、传输、管理、使用的技术。,研究目标：,研究微型多功能集成智能传感器与传输技,术，,RFID,和物联网智能终端技术；开发基,于工业总线的即插即用技术和实时网络操,作系统，开发基于,M2M,和制造物联网的,产品设计、生产、管理和服务技术。,2.2 制造智能的关键技术,9,2.2.2,机器学习与制造知识发现技术,机器学习：,把人类的知识教给计算机,知识发现,：计算机通过机器学习、知识发掘从数据和,信息中自动提炼知识并升华为制造策略。,研究目标：,解决异构数据库,/,知识库间的冲突和一致性,维护问题，实现异构数据库,/,知识库间的透,明访问，针对特定的制造活动，开发工艺,知识库系统，研究高效、分布、异构数据,挖掘技术与知识发现技术。,2.2.2 机器学习与制造知识发现技术,10,2.2.3,面向制造的综合推理技术,制造过程中的推理：,制造过程中的推理是不确定、不,精确、不完整的推理问题。,研究目标：,建立不确定、不精确、非完整信息的分,布,/,混合推理技术；研究抽象代数、计算,几何、微分几何在数控加工、自动装配、,逆向工程、机器视觉、形位测量与误差评,定中的应用。,2.2.3 面向制造的综合推理技术,11,2.2.4,图形化建模与仿真技术,图形化建模与仿真：,图形操作代替符号、数字操作实,现制造过程中的建模和仿真。,研究目标：,建立制造资源不同属性以及资源间互相作,用,/,约束的抽象的统一描述方法，建立面,向制造资源库的图形化建模、规划、编程与,仿真集成开发平台。,2.2.4 图形化建模与仿真技术,12,2.2.5,智能全息人机交互技术,目前交互方法：,键盘、鼠标、图形、视频、语音、触,摸屏、数据手套等。,研究目标：,研究实时鲁棒处理技术和基于机器视觉的,刚,/,柔体空间状态感知和运动识别技术；研,究视网膜扫描、脑机接口、生机接口和生,理信号识别技术；最终实现全浸入式的“人,在场景中”智能人机交互系统,2.2.5 智能全息人机交互技术,13,3,智能制造装备,3.1,智能制造装备的涵义,智能制造装备具有感知、决策、执行功能，其技术特征是：自行感知分析和处理运行环境；自行规划、控制、决策，故障自行诊断和修复，主动分析自身性能力劣化和维护，能够参与网络集成和网络协调。,3.2,未来市场需求及产品,智能机床,智能成形制造设备,特种智能制造设备,智能机器人,智能工程机械,3 智能制造装备3.1 智能制造装备的涵义3.2 未来市场需,14,3.3,智能制造装备的关键技术,3.3.1,装备运行状态和环境的感知与识别技术,内 容：对于金属切削机床指：加工精度、温度、切削,力、热变形、应力应变、图像信息等。,研究目标：,新型传感器技术：高灵敏、高可靠、高精度的检测环境信息；,感知系统的组网：高速、高精度数据传输、安全处理和容错能力，异构信息的无缝交换能力；,基于机器视觉的多元环境建模和图像理解能力。,15,3.3.2,性能预测和智能维护技术,内 容：刀具磨损情况、机床故障状态、振动状态、精,度退化状态 等。,研究目标：,建立状态表征体系（振动、负载、热变形、温度、压力等）与装备性能表征指标间的映射关系；,研究损伤智能识别，自愈合和智能维护技术，完善损伤特征提取方法和实时处理技术，最终实现对故障自诊断和自修复；,实现重大技术装备的寿命测试和寿命预测，对可靠性和寿命精确评估。,3.3.2 性能预测和智能维护技术,16,3.3.3,智能工艺规划和智能编程技术,问 题：现有的工艺规划基本是依靠经验的派生式，现有的编程系统主要是面向零件几何的编程，没有综合考虑机床工装和零件材料特性，智能工艺规划和编程主要是由计算机模拟专家处理上述情况。,研究目标：,研究工艺系统和子系统间的复杂界面行为和耦合关系，建立工艺系统和作业环境的集成数学模型和标定方法；,建立面向典型行业的工艺数据库和工艺知识库，完善机床、机器人、工程机械模型库，实现多目标工艺优化；,完善专家经验与计算智能的融合，建立规划与编程的智能推理和决策方法。,3.3.3 智能工艺规划和智能编程技术,17,3.3.4,智能数控系统与智能数控驱动技术,内 容：数控功能的提高，如视觉伺服功能、力反馈与力,/,位反馈混合控制功能、振动控制功能、负荷控制功能、质量调控功能、伺服参数和插补参数自调整功能、各种误差补偿功能等。,研究目标：,完善伺服控制技术，实现系统参数自动识别、控制参数自动配置、多轴参数的自动优化、振动主动控制；,完善基于视觉感知的伺服控制，实现防碰撞技术，实现自律运动、无人驾驶和灵巧操作；,运用虚拟现实和人工智能技术，实现语音控制和基于虚拟现实环境的操作，发展智能化人机交互技术。,3.3.4 智能数控系统与智能数控驱动技术,18,4,智能制造系统,19,5,智能制造服务,20,6,智能制造路线图,6.1,制造智能技术,制 造 智 能 技 术,目标：智能感知、学习、,推理、决策、执行,智能终端技术、,机器学习,/,数据挖掘,/,知识发现技术、,综合推理,/,决策支持技术,智能人机交互技术、,图形化建模与仿真技术,目标：即插即用,即插即用技术、,嵌入式操作系统技术、,实时网络操作系统技术、,M2M(Machine-to-Machine/Man),制造物联网技术,2010,年,2020,年,2030,年,6 智能制造路线图6.1 制造智能技术 制 造,21,6.2,智能制造装备技术,智 能 制 造 装 备 技 术,目标：智能感知、智能决策、,智能执行,工况感知技术、,智能维护技术、,智能工艺规划技术,智能伺服驱动技术,目标：学习、推理、自律,智能编程技术、,智能数控技术,2010,年,2020,年,2030,年,6.2 智能制造装备技术 智 能 制 造 装 备 技,22,6.3,智能制造系统技术,智 能 制 造 系 统 技 术,目标：智能决策、智能调度、,智能管控,智能制造执行技术、,企业智能管控技术、,智能仪表,/,执行器技术,FCS,与智能控制技术,目标：可重构、自组织、,协调优化,建模与自组织技术、,智能供应链管理、,全生产线的在线协调,优化控制技术,2010,年,2020,年,2030,年,6.3 智能制造系统技术 智 能 制 造 系 统 技 术,23,6.4,智能制造服务技术,智 能 制 造 服 务 技 术,目标：智能感知与智能服务,服务状态感知技术、,产品智能服务技术、,生产智能服务技术,目标：制造物联网,制造物联网技术、,智能物流技术、,制造与服务智能集成与共享,2010,年,2020,年,2030,年,6.4 智能制造服务技术 智 能 制 造 服 务 技,24,7,智能制造与我们,磨削力适应控制,基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位,基于计算机视觉的数控加工技术,7 智能制造与我们,25,磨削力适应控制,磨削力适应控制,26,凸轮自动定位,凸轮自动定位,27,基于计算机视觉的数控加工,基于计算机视觉的数控加工,28,谢谢！,谢谢！,29,