智能制造概論與技術(shù)課件

1、智能制造概念與技術(shù)目錄智能制造的含義1智能制造技術(shù)的特點2智能制造發(fā)展的歷史背景及發(fā)展?fàn)顩r3智能制造系統(tǒng)5智能制造的關(guān)鍵技術(shù)4智能制造的形式7智能制造系統(tǒng)建模的數(shù)學(xué)方法6智能制造概述1、智能制造含義 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。 智能制造概述3、智能制造發(fā)展的歷史背景及發(fā)展?fàn)顩r 3.1 智能制造發(fā)展的歷史背景 20世紀(jì)60年代后，由于市場經(jīng)濟(jì)的沖擊和信息革命的推動，世界范圍內(nèi)的制造業(yè)正經(jīng)歷了一場重大的變革。 企業(yè)面臨的是一個多變得市場和越來越激烈的競爭環(huán)境

2、，社會對產(chǎn)品的需求正從大批量產(chǎn)品專向多品種、小批量甚至單件產(chǎn)品上。企業(yè)必須對自身不斷進(jìn)行改造以適應(yīng)變化了的市場。因此，智能制造技術(shù)正是為了適應(yīng)以上市場變化的新型制造系統(tǒng)。智能制造概述 3.2 國外智能制造發(fā)展?fàn)顩r 美國政府將智能制造視為21世紀(jì)占領(lǐng)世界制造技術(shù)領(lǐng)先地位的基石。 19911992和19921993年度，美國國家科學(xué)基金（NSF）著重資助了有關(guān)智能制造的諸項研究。 卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）先后開發(fā)了車間調(diào)度系統(tǒng)（ISIS）、項目管理系統(tǒng)（CALLISTO）等項目。 1989年，D.A.Boume組織完成了首臺智能加工工作站（IMW）的樣機(jī)。 日本東京大學(xué)Furkawa教授等人正式提

3、出了智能制造系統(tǒng)（IMS）國際合作計劃，并于1990年被日本立案為國際共同研究開發(fā)項目。 2011，美國啟動“先進(jìn)制造伙伴關(guān)系”（AMP）計劃。旨在打造關(guān)鍵國家安全工業(yè)的國內(nèi)制造能力；縮短研制先進(jìn)材料（用于制造產(chǎn)品）所需的時間；確立美國在下一代機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。 智能制造概述 2013年，德國政府提出“工業(yè)4.0”的概念，旨在旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。智能制造概述 3.2 國內(nèi)智能制造發(fā)展?fàn)顩r 我國在智能制造的研究方面起步較晚，但在這個領(lǐng)域的研究發(fā)展還是比較快的。目前絕大多數(shù)的研究集中在人工智能

4、在制造業(yè)的各個領(lǐng)域的應(yīng)用方面，如智能CAD、CAPP專家系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備的智能控制等等。 1989年在華中理科大學(xué)召開“機(jī)械制造走向2000年回顧、展望與對策”大會。 1990年，華中理科大學(xué)首次組建了IM學(xué)科組，積極跟蹤國際IMS的最新研究動態(tài)和從事IMS關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研工作。 2002年，國務(wù)院批準(zhǔn)ARJ21-700飛機(jī)項目立項，已全面采用了三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)和并行工程方法，最終實現(xiàn)了大部段對接一次成功，飛機(jī)上天一次成功。 2012年4月，科技部發(fā)布智能制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃，布局了基礎(chǔ)理論與技術(shù)研究、智能化裝備、制造過程智能化成套技術(shù)與裝備、智能制造基礎(chǔ)技術(shù)與部件、系統(tǒng)與集 成 與重

5、 大 示 范 應(yīng) 用 等 五 項 重 點 任務(wù)。 智能制造技術(shù)4、智能制造的關(guān)鍵技術(shù) 4.1 智能制造裝備的關(guān)鍵技術(shù) 4.1.1裝備運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境的感知與識別技術(shù) 內(nèi)容：這個技術(shù)主要對金屬切削機(jī)床的加工精度、溫度、切削力、熱變形、應(yīng)力應(yīng)變、圖像信息等進(jìn)行感知和識別。 目的：該技術(shù)目的在于研制具有高靈敏、高可靠、高精度的檢測環(huán)境信息的新型傳感器。智能制造技術(shù)4.1.3 智能工藝規(guī)劃和智能編程技術(shù) 內(nèi)容：該技術(shù)主要通過計算機(jī)模擬專家處理綜合考慮機(jī)床工裝和零件材料特性的工藝規(guī)劃。 目的：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)庫和工藝知識庫以實現(xiàn)目標(biāo)工藝優(yōu)化。 建

6、立規(guī)劃與編程的智能推理和決策方法。智能制造技術(shù)4.2 智能CAD/CAM技術(shù) 內(nèi)容：該技術(shù)主要以人為主體，借助計算機(jī)硬件、軟件工具，輔助完成產(chǎn)品設(shè)計與制造。 優(yōu)點： 1、系統(tǒng)各模塊之間資源共享，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率，系 統(tǒng)成本降低。 2、避免了應(yīng)用系統(tǒng)之間信息傳遞的人為誤差，提高了產(chǎn)品 的質(zhì)量。 3、有利于實現(xiàn)并行作業(yè)， 縮短產(chǎn)品上市周期、提高產(chǎn)品 質(zhì)量和企業(yè)的市場競爭力。 智能制造技術(shù) 4.2.1 CAD/CAM的組成CAD/CAM系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計算機(jī)外圍設(shè)備系統(tǒng)軟件支撐軟件應(yīng)用軟件智能制造技術(shù) 4.2.2 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢 計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展提供了

7、有利的條件,使其向著集成化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。智能制造技術(shù) 4.3 智能計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃技術(shù)（ICAPP） CAPP是通過向計算機(jī)輸入被加工零件的原始數(shù)據(jù)，加工條件和加工要求，由計算機(jī)自動地進(jìn)行編碼，編程直至最后輸出經(jīng)過優(yōu)化的工藝規(guī)程卡片的過程。計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃常是聯(lián)結(jié)計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）和計算機(jī)輔助制造（CAM）的橋梁。 智能制造技術(shù) CAPP智能化？ 將人工智能運(yùn)用到CAPP系統(tǒng)的研究與開發(fā)中，使得CAPP系統(tǒng)在知識推理、知識獲取等方面能夠模擬人的智能活動與思維方式，實現(xiàn)復(fù)雜工藝設(shè)計問題的解決，使得CAPP能夠具有人類的智能特性，也就是智能化CAPP。 智能制造技術(shù)5、智能

8、制造系統(tǒng) 智能制造系統(tǒng)由智能機(jī)器組成。整個系統(tǒng)包含制造過程的智能控制、作業(yè)的智能調(diào)度與控制、制造質(zhì)量信息的智能處理系統(tǒng)、智能檢測與診斷系統(tǒng)。智能制造技術(shù) 5.1 MES系統(tǒng) MES系統(tǒng)即制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)，是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。MES 可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產(chǎn)過程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊，為企業(yè)打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺。智能制造技術(shù) 5.2 MES應(yīng)用存在的主要問題 1、MES體系還不完整 2、通用性和可配置性較差 3、實時性不強(qiáng) 4、智能化程度不高 智能制造技術(shù)6、智能制造系統(tǒng)建模的數(shù)學(xué)方法 6.1專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)通常由人機(jī)交互界面、知識庫、推理機(jī)、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等6個部分構(gòu)成。 優(yōu)點：解決一些比較簡單的確定性問題 缺點：有延遲，不易滿足實時性要求 智能制造技術(shù) 6.2 模糊推理 從不精確的前提集合中得出可能的不精確結(jié)論的推理過程。 優(yōu)點：可以解決不確定現(xiàn)象和模糊現(xiàn)象 缺點：需要大量經(jīng)驗和感知為前提 智能制造技術(shù) 6.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究內(nèi)容相當(dāng)廣泛，反映了多學(xué)科交叉技術(shù)領(lǐng)域的特點。主要的研