工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與高端裝備健康管理-課件

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與高端裝備健康管理1ppt課件參考書目2ppt課件目錄工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的前世今生什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有何特點？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決什么問題？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術及架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用場景及典型案例應用場景典型案例高端裝備的健康管理健康管理定義健康管理的關鍵技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的機遇與挑戰(zhàn)機遇挑戰(zhàn)3ppt課件什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是基于工業(yè)數(shù)據(jù)，運用大數(shù)據(jù)技術，貫穿于工業(yè)生產(chǎn)的設計、工藝、生產(chǎn)、管理、服務等全生命周期，使工業(yè)系統(tǒng)具備描述、診斷、預測、決策、控制等智能化功能的模式和結果。4ppt課件回顧工業(yè)發(fā)展歷史1860年代-19世紀中19世紀中-20世紀初20世紀四五十年代-現(xiàn)在現(xiàn)在-未來工業(yè)1.0機械化工業(yè)2.0電氣化與自動化工業(yè)3.0信息化與數(shù)字化工業(yè)4.0智能化與物聯(lián)網(wǎng)5ppt課件信息化時代的發(fā)展歷程6ppt課件大數(shù)據(jù)發(fā)展歷程1956，人工智能，圖靈測試1960，機器學習DeepBlueAlphaGo1995，數(shù)據(jù)挖掘，互聯(lián)網(wǎng)2012，大數(shù)據(jù)，工業(yè)4.0…,WhatisNEXT?7ppt課件工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的誕生德國工業(yè)4.02013年4月漢諾威工業(yè)博覽會上由德國政府提出2013年7月，德國政府發(fā)布《高技術戰(zhàn)略2020》，工業(yè)4.0是該戰(zhàn)略確定的十大未來項目之一美國CPS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2012年11月，GE發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)—沖破思維與機器的邊界》報告，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)稱之為200年來的“第三波”創(chuàng)新與變革中國制造20252015年3月5日，李克強兩會上作《政府工作報告》時首次提出“中國制造2025”的宏大計劃2015年5月8日，國務院正式印發(fā)《中國制造2025》8ppt課件工業(yè)4.0的基礎架構企業(yè)運營層基礎平臺設備連接層9ppt課件工業(yè)2025的內(nèi)涵10ppt課件一個網(wǎng)絡，二個主題，三個集成一個網(wǎng)絡CPS網(wǎng)絡兩個主題智能工廠智能生產(chǎn)三個集成縱向集成端到端集成橫向集成11ppt課件CPS網(wǎng)絡12ppt課件智慧工廠與智能生產(chǎn)智能生產(chǎn)系統(tǒng)實時感知優(yōu)化決策動態(tài)執(zhí)行13ppt課件三個集成14ppt課件工業(yè)4.0四化特征工業(yè)4.0數(shù)字化網(wǎng)絡化自動化智能化15ppt課件工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特點多源性獲取，數(shù)據(jù)分散，非結構化數(shù)據(jù)比例大數(shù)據(jù)蘊含信息復雜，關聯(lián)性強持續(xù)采集，具有鮮明的動態(tài)時空特性采集、存貯、處理實時性要求高與具體工業(yè)領域密切相關16ppt課件數(shù)據(jù)來源機器設備采集數(shù)據(jù)傳感器儀表盤BUS企業(yè)內(nèi)部管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)ERP供銷存客戶關系企業(yè)外部相關數(shù)據(jù)客戶需求物流政策數(shù)據(jù)17ppt課件工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全景視圖18ppt課件大數(shù)據(jù)解決什么問題？19ppt課件大數(shù)據(jù)如何解決問題？工業(yè)生產(chǎn)解決方案大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中的質量缺陷，設備故障，銷售下滑等從5M要素獲取數(shù)據(jù)，通過建模發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中有價值的信息，提出解決方案新的解決方案應用指導工業(yè)生產(chǎn)，形成新的生產(chǎn)力20ppt課件目錄工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的前世今生什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有何特點？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決什么問題？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術及架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用場景及典型案例應用場景典型案例高端裝備的健康管理健康管理定義健康管理的關鍵技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的機遇與挑戰(zhàn)機遇挑戰(zhàn)21ppt課件工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術架構22ppt課件九大支柱技術23ppt課件云計算技術24ppt課件工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)25ppt課件人工智能-圖靈測試26ppt課件虛擬現(xiàn)實27ppt課件工業(yè)網(wǎng)絡安全28ppt課件3D打印29ppt課件知識工作流自動化30ppt課件工業(yè)機器人31ppt課件大數(shù)據(jù)技術32ppt課件目錄工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的前世今生什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有何特點？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決什么問題？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術及架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用場景及典型案例應用場景典型案例高端裝備的健康管理健康管理定義健康管理的關鍵技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的機遇與挑戰(zhàn)機遇挑戰(zhàn)33ppt課件工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用場景34ppt課件案例1：海爾數(shù)字化網(wǎng)絡化生產(chǎn)線圍繞用戶價值，實現(xiàn)全流程端對端互聯(lián)，對家電制造業(yè)進行水平整合和垂直整合，打造冰箱、空調、洗衣機等家電互聯(lián)型智能工廠三層互聯(lián)：用戶、企業(yè)和資源連接實現(xiàn)內(nèi)外互聯(lián)、信息互聯(lián)、虛實互聯(lián)三個轉變：內(nèi)部評價=》用戶評價；采購零件=》模塊供貨方參與設計的模塊采購；各方博弈關系=》價值共同體共創(chuàng)共享海爾洗衣機互聯(lián)工廠在50萬用戶參與交互中，從79個模塊方案中確定2個最佳組合投產(chǎn)。設計的水晶滾筒洗衣機能耗比歐洲A+++標準節(jié)能40%2013～2014年，海爾累計裁掉2.6萬名員工，2014年海爾銷售收入增長11%，利潤增長39%。2015年初海爾家電出口逆勢增29%35ppt課件案例2：空氣壓縮機喘振預測分析輸入數(shù)據(jù)有/無喘振現(xiàn)象數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)降維——主成分分析從顯著性變量組成的向量中提取特征值支持向量機分類尋找最佳的喘振線預測分析工具在線監(jiān)控和優(yōu)化控制喘振預警與報警36ppt課件案例3：工廠機器人健康預測分析37ppt課件案例四：服裝定制制造業(yè)典范(紅領)2014年，以零庫存實現(xiàn)150%的業(yè)績增長大規(guī)模定制生產(chǎn)，每天能設計、生產(chǎn)2000種不同的個性化定制產(chǎn)品公司核心競爭力是一套大數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，任何一項數(shù)據(jù)的變動能驅動其余9000多項數(shù)據(jù)的同步變動10年時間自主研發(fā)由不同體型身材尺寸集合而成的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2014年5月CCTV新聞聯(lián)播3分鐘報道；張、馬參觀后震驚38ppt課件目錄工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的前世今生什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有何特點？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決什么問題？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心技術及架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)核心技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用場景及典型案例應用場景典型案例高端裝備的健康管理健康管理定義健康管理的關鍵技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的機遇與挑戰(zhàn)機遇挑戰(zhàn)39ppt課件健康管理（PHM）定義故障預測與健康管理（PHM）技術作為實現(xiàn)武器裝備基于狀態(tài)的維修（CBM）、自主式保障、感知與響應后勤等新思想、新方案的關鍵技術，受到美英等軍事強國的高度重視和推廣應用。包括兩層含義，一是故障預測，即預先診斷部件或系統(tǒng)完成其功能的狀態(tài)，確定部件正常工作的時間長度；二是健康管理，即根據(jù)診斷/預測信息、可用資源和使用需求對維修活動做出適當決策的能力。40ppt課件PHM與醫(yī)學類比醫(yī)學

工程疾病診斷故障診斷通過觀測、化驗和醫(yī)療儀器,通過傳感器、信號處理和檢測儀結論由醫(yī)生給出結論由診斷軟件給出多科會診綜合診斷多科醫(yī)生一同診斷當前疾病運用多種診斷技術診斷當前故障疾病預防與保健故障預測與健康管理體檢、疾病預測、保健體系健康監(jiān)測、高級故障診斷、故障/壽命預測(健康、亞健康、疾病、壽命預測）(健康、亞健康、故障、部件壽命預測）41ppt課件PHM技術發(fā)展階段外部測試機內(nèi)測試（BIT）智能BITPHM綜合診斷發(fā)展階段：應用層次：部件級分系統(tǒng)級系統(tǒng)集成（區(qū)域管理器）42ppt課件PHP出現(xiàn)的技術基礎需求牽引：系統(tǒng)復雜性、信息化和綜合化程度大幅度提高裝備維修保障工作重點已由傳統(tǒng)的以機械修復為主，逐步轉變?yōu)橐孕畔⒌墨@取、處理和傳輸并做出維修決策為主。以往的事后維修和定期維修已經(jīng)無法很好地滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭和武器裝備對裝備保障的要求，在這種情況下，美軍20世紀90年代末引入民用領域的CBM,作為一項戰(zhàn)略性的裝備保障策略，其目的是對裝備狀態(tài)進行實時的或近實時的監(jiān)控，根據(jù)裝備的實際狀態(tài)確定最佳維修時機，以提高裝備的可用度和任務可靠性。技術推動：大數(shù)據(jù)技術、高速傳輸和處理、信息融合、MEMS、網(wǎng)絡等信息技術和高新技術的迅速發(fā)展。契機：美軍重大項目F-35聯(lián)合攻擊機（JSF）項目的啟動。43ppt課件健康診斷與故障預測流程44ppt課件PHM的主要技術組成故障檢測故障隔離性能監(jiān)控部件壽命跟蹤性能降級趨勢跟蹤輔助決策和資源管理故障選擇性報告殘余使用壽命預計關鍵系統(tǒng)和部件的故障預測PHM的功能45ppt課件PHP系統(tǒng)技術特征通過測試和計算關鍵部件的剩余壽命來主動地監(jiān)視系統(tǒng)的健康狀態(tài)健康信息用于優(yōu)化維修活動及后勤保障最好PHM系統(tǒng)勿需增加傳感器,從已有的傳感器獲取健康信息基本方法是將傳感器測到的對象系統(tǒng)的響應與該系統(tǒng)模型的響應做比較使用老化模型計算關鍵部件的剩余壽命用理論推導方法或對特定部分做磨損試驗得到老化模型46ppt課件故障診斷與預測技術基于數(shù)學模型的故障檢測與診斷方法特點是必須將故障數(shù)學模型化，有時建立模型很困難不依賴實例和經(jīng)驗，適用于新的沒有成熟經(jīng)驗的診斷基于參數(shù)估計的故障檢測與診斷方法特點是須先確定一個信任域，當參數(shù)超出域時認為故障適用于故障能由參數(shù)的顯著變化來描述的診斷基于信號處理的故障檢測與診斷方法通過對檢測信號的分析處理，利用特征信號對故障進行識別和診斷。典型方法：小波變換、模態(tài)分解等基于知識的故障檢測與診斷方法不需精確的數(shù)學模型，能模擬人的思維過程，具有自學習、自組織、自推理能力47ppt課件故障診斷與預測技術基于實例的故障檢測與診斷方法是一種使用過去的經(jīng)驗實例指導解決新問題的方法優(yōu)點是不需從實例中提取規(guī)則，求解快；不足是能搜集的實例是有限的，求解時可能出現(xiàn)誤診或漏診基于模糊理論的故障檢測與診斷方法征兆的描述、故障與征兆的關系往往具有模糊特性，模糊語言變量能更準確地表示這種模糊性的征兆和故障問題在于知識獲取困難：如何確定故障與征兆間的模糊規(guī)則；如何實現(xiàn)模糊語言變量與隸屬度間的推理轉換基于神經(jīng)網(wǎng)絡的故障檢測與診斷方法利用神經(jīng)網(wǎng)絡的聯(lián)想、推理和記憶能力進行知識處理適用于復雜多模式的診斷，有離線和在線診斷兩種方式48ppt課件機器學習在PHM中應用故障診斷智能化水平與系統(tǒng)的機器學習能力密切相關，機器學習技術是提高智能故障診斷能力主要途徑：知識獲取技術深淺知識集成表示方法規(guī)則更新方法4機器學習策略49ppt課件機器學習-知識獲取技術知識獲取是構造智能診斷系統(tǒng)的一個“瓶頸”問題傳統(tǒng)的知識獲取方法：通過知識工程師獲取知識通過知識編輯器獲取知識通過學習程序獲取知識復雜設備的智能故障診斷系統(tǒng)，知識獲取方法：從文本文獻資料直接獲取知識專家與診斷系統(tǒng)交互獲取知識從經(jīng)驗或現(xiàn)有知識中學習獲取知識50ppt課件機器學習-深淺知識集成表示一般說來，淺知識（人類專家的經(jīng)驗知識）的知識表達直觀、形式統(tǒng)一、模塊性強、推理速度快，但對于復雜過程，很難完整地表示診斷對象的領域知識，此時只有使用深知識（診斷對象的模型、原理知識）進行診斷，因此必須將深淺知識結合起來。深淺知識的集成表示模型——樹形知識結構從縱向看，每種設備、部件和零件都具有一定的繼承性從橫向看，體現(xiàn)了同層相關的屬性易于用面向對象的方法實現(xiàn)，易于實現(xiàn)知識管理和維護51ppt課件機器學習-規(guī)則更新方法故障診斷智能化水平與系統(tǒng)的機器學習能力密切相關，系統(tǒng)運行過程中，規(guī)則集通常需要不斷更新新模式或已有模式的新成員確定數(shù)據(jù)庫中規(guī)則更新的評價函數(shù)和屬性統(tǒng)計方法粗糙集理論是一種處理模糊和不精確信息的新方法——基于粗糙集理論的規(guī)則更新方法52ppt課件機器學習-3種學習策略簡單學習：文獻、專家和資料所描述的關于診斷對