第1章 智能制造概述

第一章智能制造概述——工業(yè)革命制造概述1第一次工業(yè)革命2第二次工業(yè)革命3第三次工業(yè)革命4第四次工業(yè)革命5“直立和勞動(dòng)創(chuàng)造了人類，而勞動(dòng)是從制造工具開(kāi)始的。動(dòng)物所做的事情最多是收集，而人類則從事生產(chǎn)?！? ——恩格斯制造活動(dòng)在人類出現(xiàn)以前便存在，并伴隨著人類的生產(chǎn)生活不斷發(fā)展，從手工生產(chǎn)，機(jī)械化生產(chǎn)，電氣化生產(chǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)到即將到來(lái)的智能制造，制造業(yè)的發(fā)展必將深刻影響著人們生活和工作。1、制造概述1.1制造記載關(guān)于制造的中國(guó)古代傳說(shuō)：伏羲師蜘蛛而結(jié)網(wǎng)——《抱樸子·對(duì)俗》1、制造概述1.1制造記載關(guān)于制造的典籍記載

徽宗崇寧四年，歲次乙酉，制造九鼎?！巍赌芨凝S漫錄·記事一》請(qǐng)你取用香料，即蘇合香、沒(méi)藥、楓子香、純?nèi)橄悖鞣N香料必須重量相同，然后按照制造香料的技術(shù)制造熏香......——圣經(jīng)《舊約》（上述“制造”與現(xiàn)代“制造”的含義相同）1、制造概述1.1制造記載

錘子的制造過(guò)程，利用鋼鋸等工具按尺寸完成下料；零件加工完成切削、打磨、鉆孔、車、攻螺紋和套螺紋等工作；裝配完成后，還需要通過(guò)檢驗(yàn)、包裝。（1）制造狹義定義為把原材料加工成適用的產(chǎn)品或器物。毛坯制作零件加工零件裝配原材料產(chǎn)品制造1、制造概述1.2制造定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)材料選擇制造生產(chǎn)質(zhì)量保證營(yíng)銷和管理（2）制造的廣義定義：包括制造企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、制造生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和營(yíng)銷一系列有內(nèi)在聯(lián)系的運(yùn)作和活動(dòng)。(1990年，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）提出)從客戶需求出發(fā)，制定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)等一系列工作根據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能、性能以及加工工藝和經(jīng)濟(jì)等要求選擇合適材料完成產(chǎn)品零件加工和部件裝配過(guò)程，完成整個(gè)產(chǎn)品的調(diào)試和裝配使人們確信產(chǎn)品能滿足質(zhì)量要求的有計(jì)劃和有系統(tǒng)的活動(dòng)在產(chǎn)品生命周期中各過(guò)程的管理。瞄準(zhǔn)消費(fèi)者的需求和期望進(jìn)行營(yíng)銷1、制造概述1.2制造定義手機(jī)的制造過(guò)程設(shè)計(jì)選材-玻璃機(jī)身自動(dòng)化制造質(zhì)量檢測(cè)-穩(wěn)定性營(yíng)銷管理1、制造概述1.2制造定義1.減材制造：通過(guò)刀具減少或去除材料的加工方式，最終成型為所需部件的工藝類型，如車、銑、刨、磨……對(duì)于常規(guī)形狀的零件能實(shí)現(xiàn)高的生產(chǎn)效率以及非常緊密的公差。車工銑工1、制造概述磨工刨工1.3制造分類2.材料基本不變：利用工具及模具使得加工制件的少切削或無(wú)切削的工藝方法。如鍛造、鑄造、沖壓……可以形成復(fù)雜的形狀和細(xì)節(jié)，適用于大批量生產(chǎn)。鍛造鑄造沖壓1、制造概述1.3制造分類3.增材制造：通過(guò)離散-堆積使材料逐點(diǎn)逐層累積疊加形成三維實(shí)體。能賦予完整的幾何自由度去構(gòu)建具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的零部件。3D打印機(jī)打印過(guò)程——分層打印、逐層疊加1、制造概述1.3制造分類制造概述1第一次工業(yè)革命2第二次工業(yè)革命3第三次工業(yè)革命4第四次工業(yè)革命5

按照德國(guó)對(duì)工業(yè)發(fā)展的時(shí)代的劃分，當(dāng)前工業(yè)發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，并且第四次工業(yè)革命正在發(fā)生。2、第一次工業(yè)革命近代制造——第一次飛躍早期制造大多為手工制造，典型代表為作坊。18世紀(jì)60年代，由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器在英國(guó)誕生，先后傳入法國(guó)、德國(guó)和美國(guó)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，機(jī)器代替了手工，工廠代替了作坊，這是人類技術(shù)發(fā)展史上一次巨大的飛躍，由手工制造時(shí)代進(jìn)入機(jī)器制造時(shí)代。手工生產(chǎn)2、第一次工業(yè)革命2.1技術(shù)革命瓦特改良的第一臺(tái)蒸汽機(jī)（被命名為“太陽(yáng)和行星”，現(xiàn)陳列于倫敦科學(xué)博物館）詹姆斯·瓦特（1736—1819，英國(guó)發(fā)明家）2、第一次工業(yè)革命2.1技術(shù)革命蒸汽機(jī)的發(fā)展過(guò)程汽轉(zhuǎn)球巴本蒸汽機(jī)紐科門(mén)蒸汽機(jī)瓦特蒸汽機(jī)2、第一次工業(yè)革命2.1技術(shù)革命人力紡紗機(jī)機(jī)械紡紗機(jī)2、第一次工業(yè)革命2.2對(duì)生產(chǎn)影響蒸汽機(jī)工廠手工作坊2、第一次工業(yè)革命2.2對(duì)生產(chǎn)影響

1769年，法國(guó)陸軍軍官尼古拉斯·約瑟夫·庫(kù)諾和他制造的世界上第一輛蒸汽驅(qū)動(dòng)的三輪車，這輛車被命名為“卡布雷奧”2、第一次工業(yè)革命2.3對(duì)生活影響1807年，美國(guó)人富爾頓發(fā)明了蒸汽汽船，他使用從英國(guó)進(jìn)口的萬(wàn)能蒸汽機(jī)，驅(qū)動(dòng)客輪在哈德孫河航行，揭開(kāi)了蒸汽輪船時(shí)代的序幕。富爾頓發(fā)明的第一艘蒸汽輪船“鳳凰”2、第一次工業(yè)革命2.3對(duì)生產(chǎn)影響徹底改變?nèi)祟惿a(chǎn)和生活面貌.從此人類進(jìn)入了“蒸汽時(shí)代”，以往傳統(tǒng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的裝置由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)，極大提升了生產(chǎn)效率。不僅如此，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)還推動(dòng)了一系列新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，火車、汽車、輪船、機(jī)械化工廠開(kāi)始出現(xiàn)，一個(gè)工業(yè)化社會(huì)雛形就形成了。第一次工業(yè)革命意義2、第一次工業(yè)革命2.4意義制造概述1第一次工業(yè)革命2第二次工業(yè)革命3第三次工業(yè)革命4第四次工業(yè)革命5

2500多年前，古希臘人首次發(fā)現(xiàn)了毛皮摩擦過(guò)的琥珀能夠吸引一些微小的東西，隨后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的探索，人們又發(fā)現(xiàn)了電荷分為“正電荷”和“負(fù)電荷”，對(duì)電的發(fā)現(xiàn)貢獻(xiàn)最大的為富蘭克林的“風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)”。電的發(fā)現(xiàn)技術(shù)革命3、第二次工業(yè)革命3.1技術(shù)革命歷山德羅·朱塞佩·安東尼奧·安納塔西歐·伏特（1745－1827，意大利物理學(xué)家）

人們第一次獲得可以人為控制的持續(xù)電流始于伏打電池的發(fā)明。這為今后電流現(xiàn)象的研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。電的使用3、第二次工業(yè)革命3.1技術(shù)革命邁克爾·法拉第（1791—1867）1821年，法拉第發(fā)明了第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。

1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)當(dāng)一塊磁鐵穿過(guò)一個(gè)閉合線路時(shí)，線路內(nèi)就會(huì)有電流產(chǎn)生，這個(gè)效應(yīng)叫電磁感應(yīng)。在此基礎(chǔ)上發(fā)明了世界上最早的第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性發(fā)電機(jī)。第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性發(fā)電機(jī)3、第二次工業(yè)革命3.1技術(shù)革命煤油燈電燈（1878年）3、第二次工業(yè)革命3.2對(duì)生活影響老式電影放映機(jī)《朗德?；▓@場(chǎng)景》（1888年，人類歷史上第一部電影,時(shí)長(zhǎng)只有2秒）3、第二次工業(yè)革命3.2對(duì)生活影響第二次工業(yè)革命使生產(chǎn)組織發(fā)生變化，1913年4月,福特公司試驗(yàn)了第一條流水線,用來(lái)裝配飛輪磁電機(jī)。一臺(tái)電機(jī)的裝配需要20分鐘,流水線把裝配工作分解成29道工序,時(shí)間減少到13分10秒。3、第二次工業(yè)革命3.3對(duì)生產(chǎn)影響《摩登時(shí)代》（ModernTimes），是查理·卓別林（CharlesChaplin）導(dǎo)演并主演的一部經(jīng)典喜劇電影，于1936年上映。本片故事發(fā)生在美國(guó)20世紀(jì)30年代經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)期，工人查理（卓別林飾）天掙扎在生產(chǎn)流水線上的，由于他的任務(wù)是扭緊六角螺帽，結(jié)果最后在他的眼睛里唯一能看到的的東西就是一個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)瞬即過(guò)的六角螺帽。3、第二次工業(yè)革命3.3對(duì)生產(chǎn)影響電力開(kāi)始用于帶動(dòng)機(jī)器，成為新的主要能源；流水線生產(chǎn)方式大幅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，也減低了對(duì)勞動(dòng)者的技術(shù)要求，降低生產(chǎn)成本。1870年以后，由此產(chǎn)生的各種新技術(shù)、新發(fā)明層次不窮，并被應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，人類進(jìn)入了電氣時(shí)代。3、第二次工業(yè)革命3.4意義制造概述1第一次工業(yè)革命2第二次工業(yè)革命3第三次工業(yè)革命4第四次工業(yè)革命5電氣時(shí)代常用繼電器電路控制電機(jī)、電燈等電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離和對(duì)大功率電路的控制。4、第三次工業(yè)革命4.1技術(shù)革命繼電器電路配線

但是隨著流水線復(fù)雜程度的提高，繼電器、接觸器控制系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜，修改難、體積大、噪聲大、維護(hù)不方便以及可靠性差等缺點(diǎn)制約著生產(chǎn)的發(fā)展。4、第三次工業(yè)革命4.1技術(shù)革命

從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，電子技術(shù)和信息技術(shù)飛速發(fā)展，出現(xiàn)電子計(jì)算機(jī)和新一代通信技術(shù)，且兩者的有機(jī)融合給工業(yè)迎來(lái)了新的革命性發(fā)展機(jī)遇。電子技術(shù)特點(diǎn)圖片應(yīng)用電子管（真空管）（1946-1958）1.以電子管為主要電路元件；2.體積大、功耗高、可靠性差、速度慢、價(jià)格昂貴。第一臺(tái)計(jì)算機(jī)晶體管（1959-1964）1.以晶體管為主要電路元件；2.晶體管尺寸小，重量輕，壽命長(zhǎng)，效率高，發(fā)熱少，功耗低；3.使用面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如fortran等。第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)中小規(guī)模集成電路（1965-1970）1.計(jì)算機(jī)變得更小、功耗更低、速度更快；2.出現(xiàn)操作系統(tǒng)；3.BASIC語(yǔ)言。第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路（1971—）1.一個(gè)芯片上容納幾百個(gè)元件，計(jì)算機(jī)體積更小，運(yùn)算更快；2.IBM于1981年推出個(gè)人計(jì)算機(jī)。第一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)4、第三次工業(yè)革命4.1技術(shù)革命信息技術(shù)標(biāo)志時(shí)間第一次語(yǔ)言的使用距今約35000年～50000年前第二次文字的創(chuàng)造公元前3500年第三次印刷的發(fā)明公元1040年，我國(guó)開(kāi)始使用活字印刷技術(shù)(歐洲人1451年開(kāi)始使用印刷技術(shù))。第四次電報(bào)、電話、廣播和電視的發(fā)明和普及應(yīng)用1837年美國(guó)人莫爾斯研制了世界上第一臺(tái)有線電報(bào)機(jī)。第五次電子計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用及計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代通信技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。始于20世紀(jì)60年代信息技術(shù)——用于管理和處理信息的技術(shù)總稱。4、第三次工業(yè)革命4.1技術(shù)革命

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和集成電路的出現(xiàn)，1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器PDP—14，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，這是第一代可編程邏輯控制器，稱ProgrammableLogicController，簡(jiǎn)稱PLC，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。PDP—14PDP—14內(nèi)部集成電路4、第三次工業(yè)革命4.2對(duì)生產(chǎn)影響西門(mén)子PLCPLC控制柜 PLC用電子開(kāi)關(guān)取代了控制電路中中間繼電器的機(jī)械開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)上億次每秒，且不會(huì)產(chǎn)生電弧而造成設(shè)備老化甚至爆炸事故。PLC可控制幾十上百個(gè)設(shè)備，接線電路簡(jiǎn)單，極大的提高了自動(dòng)化水平，進(jìn)一步解放人類勞動(dòng)。4、第三次工業(yè)革命4.2對(duì)生產(chǎn)影響例子：某自動(dòng)化裝配實(shí)驗(yàn)室對(duì)生產(chǎn)的影響PLC控制系統(tǒng)架構(gòu)圖成品庫(kù)單元檢測(cè)單元上層裝配單元轉(zhuǎn)接板裝配單元出站庫(kù)單元4、第三次工業(yè)革命4.2對(duì)生產(chǎn)影響

第三次科技革命不僅帶來(lái)了物的現(xiàn)代化，引起勞動(dòng)方式和生活方式的變革，而且也造就了新一代人與之相適應(yīng)，使人的觀念、思維方式、行為方式、生活方式逐步走向現(xiàn)代化。通訊、購(gòu)物、交通等4、第三次工業(yè)革命4.3對(duì)生活影響第三次工業(yè)革命利用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)，大幅提高了制造業(yè)的效率，極大地推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展，進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代。同時(shí)也進(jìn)一步解放了人類體力勞動(dòng)，改變了人們的生活觀念，提高了人們的生活水平，奠定了現(xiàn)代生活的基礎(chǔ)。4、第三次工業(yè)革命4.4意義制造概述1第一次工業(yè)革命2第二次工業(yè)革命3第三次工業(yè)革命4第四次工業(yè)革命5 2011年漢諾威工博會(huì)提出工業(yè)4.0（Industry4.0）概念，即第四次工業(yè)革命。2013年，德國(guó)政府正式推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。

工業(yè)4.0是智能工廠和智能制造的集合體，包括智能設(shè)備、智能物料、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、IPv6等。5、第四次工業(yè)革命5.1技術(shù)革命（1）智能設(shè)備感知處理決策感知能力即通過(guò)傳感器像人一樣可以感知溫度、分辨顏色、測(cè)量距離等；處理能力即通過(guò)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；決策即決定何時(shí)、如何執(zhí)行何種任務(wù)。5、第四次工業(yè)革命5.1技術(shù)革命（1）智能設(shè)備——智能機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別力識(shí)別與人交流……5、第四次工業(yè)革命5.1技術(shù)革命第四次工業(yè)革命（2）智能物料原料：擁有自己的名稱和地址，具備各自的身份信息；“知道”什么時(shí)候、哪條產(chǎn)線或哪個(gè)工藝過(guò)程需要它們，達(dá)到各自目的地；產(chǎn)品：加工完成后進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)不合格或損壞維修時(shí)，可以追溯物料加工過(guò)程；集控制、運(yùn)算、交互于一身，能夠進(jìn)行自檢測(cè)甚至自維修。身份標(biāo)簽身份識(shí)別5、第四次工業(yè)革命5.1技術(shù)革命第四次工業(yè)革命（3）物聯(lián)網(wǎng)（Internetof

Things,

IoT）與IPv6物聯(lián)網(wǎng)（IoT）——物+互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)互通。在智能工廠中物聯(lián)網(wǎng)將智能設(shè)備、智能物料、人之間相互聯(lián)系起來(lái)，共同決策。IPv6——互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第6版，為每一個(gè)聯(lián)網(wǎng)物體分配一個(gè)唯一的ID，號(hào)稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個(gè)地址。計(jì)算機(jī)上的IPv6協(xié)議5、第四次工業(yè)革命5.1技術(shù)革命第四次工業(yè)革命可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造等新型生產(chǎn)方式，生產(chǎn)自組織、柔性化程度逐漸提高，進(jìn)入智能化時(shí)代。同時(shí)也進(jìn)一步解放了人類體力勞動(dòng)和部分腦力勞動(dòng)，對(duì)人們的生活方式如購(gòu)物方式也會(huì)產(chǎn)生極大改變。5、第四次工業(yè)革命5.2意義第一章智能制造概述——智能制造智能制造的提出1數(shù)字化階段2數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4從制造業(yè)發(fā)展歷程看，人類制造模式經(jīng)歷了手工生產(chǎn)、機(jī)器生產(chǎn)、大規(guī)模批量生產(chǎn)等階段。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著電子信息技術(shù)的應(yīng)用，制造業(yè)自動(dòng)化水平大幅提高，出現(xiàn)了并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造等先進(jìn)制造模式。這些先進(jìn)制造系統(tǒng)模式及其理論與方法為全球制造業(yè)的發(fā)展提供了重要的理論和方法。21世紀(jì)以來(lái)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與制造技術(shù)的融合，制造業(yè)呈現(xiàn)數(shù)字化、智能化趨勢(shì)，定制化、分散化生產(chǎn)方式開(kāi)始興起，使得二十世紀(jì)八十年代產(chǎn)生的智能制造的概念逐步得以實(shí)現(xiàn)。1、智能制造的提出1.1制造模式的發(fā)展與演進(jìn)制造模式發(fā)展過(guò)程

智能制造的提出源于人工智能（Artificialintelligence,AI）在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用研究，新一代人工智能技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)著智能制造的發(fā)展。約翰·麥卡錫（1927-2011） ——人工智能之父智能制造——制造是主體，智能是主導(dǎo)，人是主宰?！叭斯ぶ悄苁茄兄浦悄軝C(jī)器的一門(mén)科學(xué)與技術(shù)”1、智能制造的提出1.2提出1988年，美國(guó)賴特（PaulKennethWright）、伯恩（DavidAlanBourne）正式出版了智能制造研究領(lǐng)域的首本專著《制造智能》（ManufacturingIntelligence，Addison-Wesley，1988），就智能制造的內(nèi)涵與前景進(jìn)行了系統(tǒng)描述，將智能制造定義為“通過(guò)集成知識(shí)工程、制造軟件系統(tǒng)、機(jī)器人視覺(jué)和機(jī)器人控制來(lái)對(duì)制造技工們的技能與專家知識(shí)進(jìn)行建模，以使智能機(jī)器能夠在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行小批量生產(chǎn)”。《制造智能》（ManufacturingIntelligence）PaulKennethWrightDavidAlanBourne1、智能制造的提出1.2提出在此基礎(chǔ)上，英國(guó)技術(shù)大學(xué)Williams教授對(duì)上述定義作了更為廣泛的補(bǔ)充，認(rèn)為“集成范圍還應(yīng)包括貫穿制造組織內(nèi)部的智能決策支持系統(tǒng)”。麥格勞-希爾科技詞典將智能制造界定為，采用自適應(yīng)環(huán)境和工藝要求的生產(chǎn)技術(shù)，最大限度的減少監(jiān)督和操作，制造物品的活動(dòng)。智能制造最新的定義：基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，管理，服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知，智慧優(yōu)化自決策，精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過(guò)程，系統(tǒng)與模式的總稱。具有以智能工廠為核心，以端到端數(shù)據(jù)流為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為支撐等特征，實(shí)現(xiàn)智能制造可以縮短產(chǎn)品研制周期，降低資源能源消耗，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量。1、智能制造的提出1.3定義的補(bǔ)充和發(fā)展智能制造實(shí)例1——傳統(tǒng)機(jī)械人+機(jī)器視覺(jué)

傳統(tǒng)搬運(yùn)機(jī)器人只能按照已有程序從開(kāi)始位置抓取物料按固定路線到達(dá)終點(diǎn)并卸貨，當(dāng)物料位置偏移或路線有障礙時(shí)，機(jī)器人將無(wú)能為力。如果給機(jī)器人裝上視覺(jué)，即像人一樣擁有眼睛，便可以確定物料位置、越過(guò)障礙等，機(jī)器人就更加智能了。1、智能制造的提出1.4實(shí)例智能制造實(shí)例2——傳統(tǒng)機(jī)械人+互聯(lián)網(wǎng)

傳統(tǒng)機(jī)器人之間不能相互交流，就像一個(gè)人被關(guān)進(jìn)小黑屋。當(dāng)機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)后，就加上了“嘴巴”，具有“說(shuō)話能力”，能與別的機(jī)器人或人員進(jìn)行信息交換，通力合作完成任務(wù)。1、智能制造的提出1.4實(shí)例智能制造是一個(gè)不斷演進(jìn)發(fā)展的大概念，可歸納為三個(gè)基本范式：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造——新一代智能制造，這也是智能制造發(fā)展的三個(gè)階段。

一方面，三個(gè)基本范式依次展開(kāi)，各有自身階段的特點(diǎn)和需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題，體現(xiàn)著先進(jìn)信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展的階段性特征；另一方面，三個(gè)基本范式在技術(shù)上并不是決然分離的，而是相互交織、迭代升級(jí)，體現(xiàn)著智能制造發(fā)展的融合性特征。1、智能制造的提出1.5范式演進(jìn)智能制造的提出數(shù)字化階段數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段1234What?Why?How?數(shù)字化——用數(shù)字表達(dá)

What：數(shù)字化其實(shí)就是一個(gè)量化的過(guò)程，就好像我們想要表達(dá)今天的溫度，最讓人清楚的表達(dá)方式不是說(shuō)今天好熱今天好冷，而是今天xx攝氏度。

Why：數(shù)字更讓人看得見(jiàn)摸得著，數(shù)字化后機(jī)器才能儲(chǔ)存、識(shí)別、處理、傳輸?shù)取?/p>

How：通過(guò)傳感器把物體屬性（如汽車速度、環(huán)境溫度等）測(cè)量出來(lái)，形成數(shù)據(jù)。2、數(shù)字化階段2.1什么是數(shù)字化50年代，數(shù)控（NumericalControl，NC）機(jī)床在美國(guó)第一次出現(xiàn)，在大幅度提高工作效率的同時(shí)完成了從人工控制向自動(dòng)化的過(guò)渡；自動(dòng)編程工具（AutomaticallyProgrammedTools，APT）誕生，簡(jiǎn)化了數(shù)字化生產(chǎn)的流程；第一臺(tái)加工中心在美國(guó)UT公司被研制出，集成了多種加工方式和工序，進(jìn)一步精益化生產(chǎn)流程。第一臺(tái)數(shù)控銑床人工控制機(jī)床2、數(shù)字化階段2.2數(shù)字化發(fā)展60年代，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造（ComputerAidedDesign/Manufacturing，CAD/CAM）軟件出現(xiàn)，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程更具高效；柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS）的誕生改變了傳統(tǒng)制造流程形式，大大提升了硬件設(shè)備的生產(chǎn)能力。人工制圖計(jì)算機(jī)制圖2、數(shù)字化階段2.2數(shù)字化發(fā)展70年代，CAD和CAM技術(shù)的融合，可以集成到同一個(gè)軟件里，CAD根據(jù)客戶需求設(shè)計(jì)出模型后直接轉(zhuǎn)化成CAM文件，機(jī)床即可根據(jù)制造程序進(jìn)行生產(chǎn)，使得信息交互變的更加規(guī)范。需求CADCAM生產(chǎn)信息孤島逐漸融合2、數(shù)字化階段2.2數(shù)字化發(fā)展80年代，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS）通過(guò)計(jì)算機(jī)硬軟件，并綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全部過(guò)程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理三要素及其信息與物流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，使得各種技術(shù)之間，各類數(shù)據(jù)之間有了更高級(jí)的數(shù)字化融合，制造過(guò)程中設(shè)計(jì)、制造、管理等各階段相互協(xié)同，為制造技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2、數(shù)字化階段2.2數(shù)字化發(fā)展

（1）90年代中期，互聯(lián)網(wǎng)得以普及應(yīng)用，“互聯(lián)網(wǎng)+”概念興起。制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的初步融合，此時(shí)企業(yè)層、處理層、控制層和現(xiàn)場(chǎng)層只能上下級(jí)之間通信，協(xié)調(diào)效率不高，網(wǎng)絡(luò)化水平的提高滯待解決。企業(yè)層處理層控制層現(xiàn)場(chǎng)層

（2）20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的專家系統(tǒng)模擬人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解決特定領(lǐng)域的問(wèn)題，在醫(yī)療、化學(xué)、地質(zhì)等領(lǐng)域取得成功，在制造領(lǐng)域出現(xiàn)各類故障診斷專家系統(tǒng)，智能化水平還比較低。動(dòng)物識(shí)別專家系統(tǒng)i.有羽毛？提問(wèn)第i個(gè)問(wèn)題否是會(huì)飛？…否是會(huì)游泳？…否是只有黑白色?…否是企鵝i+12、數(shù)字化階段2.3網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展數(shù)字化階段的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為三點(diǎn)：

1）數(shù)字技術(shù)在產(chǎn)品中得到普遍應(yīng)用，形成數(shù)字一代。包括產(chǎn)品和工藝的數(shù)字化，制造裝備/設(shè)備的數(shù)字化，材料、元器件、被加工的零部件、模具/夾具/刀具等“物”的數(shù)字化以及人的數(shù)字化。2）廣泛應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)，建模仿真、數(shù)字化裝備、信息化管理。包括各類計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化軟件和各類信息管理軟件。3）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的集成優(yōu)化。包括網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)構(gòu)建，不同來(lái)源的異構(gòu)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一以及數(shù)據(jù)語(yǔ)義的統(tǒng)一。數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，其目的是要利用這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程各環(huán)節(jié)的協(xié)同。具體體現(xiàn)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（ProductDataManagement,PDM）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem，MES）,企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（EnterpriseResourcePlanningSystem，ERP）等管理系統(tǒng)的協(xié)同功能。2、數(shù)字化階段2.4總結(jié)智能制造的提出數(shù)字化階段數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段12343、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段

上個(gè)世紀(jì)末，互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模普及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)將人、流程、數(shù)據(jù)和事物連接起來(lái)。智能制造進(jìn)入了以萬(wàn)物互聯(lián)為主要特征的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段。

數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能制造，是智能制造的第二種基本范式，也可稱為“互聯(lián)網(wǎng)+制造”，或第二代智能制造。3.1數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的出現(xiàn)3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.2數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化舉例數(shù)控機(jī)床是將加工過(guò)程中需要的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、主軸速度、進(jìn)給速度等按規(guī)定的格式編成加工程序，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)即可根據(jù)該程序控制機(jī)床自動(dòng)完成加工任務(wù)

互聯(lián)網(wǎng)＋數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)對(duì)加工狀態(tài)的感知，并且可實(shí)現(xiàn)機(jī)床狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和匯聚和設(shè)備的互聯(lián)互通。數(shù)控機(jī)床互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)控機(jī)床3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.3特征——三大集成數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段在制造方面的特征主要表現(xiàn)為三大集成，縱向橫向集成和端到端集成。縱向集成是一個(gè)組織擁有一個(gè)供應(yīng)鏈各個(gè)部分的方法。主要解決企業(yè)內(nèi)部的集成，即解決信息孤島的問(wèn)題，解決信息網(wǎng)絡(luò)與物理設(shè)備之間的聯(lián)通問(wèn)題，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)鏈集成，這也是智能制造的基礎(chǔ)A、縱向集成3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.3三大集成A、縱向集成

同濟(jì)-歐姆龍智能制造實(shí)驗(yàn)室工業(yè)4.0產(chǎn)線貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)；信息深度自感知、智慧優(yōu)化子決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行；以制造環(huán)節(jié)智能化為核心；縮短產(chǎn)品研制周期、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能源消耗。該系統(tǒng)著力于展示智能制造體系中智能機(jī)器與智能終端間的縱向集成——實(shí)現(xiàn)機(jī)器生產(chǎn)層與用戶操作層的同步3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.3三大集成橫向集成代表的就是企業(yè)之間全產(chǎn)業(yè)鏈的集成，以供應(yīng)鏈上下游之間的合作為主線，通過(guò)價(jià)值鏈以及信息網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，推動(dòng)企業(yè)間研產(chǎn)供銷、經(jīng)營(yíng)管理與生產(chǎn)控制、業(yè)務(wù)與財(cái)務(wù)全流程的無(wú)縫銜接。從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理等在不同企業(yè)間的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的去中心化。B、橫向集成3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段航天科工面向全球正式發(fā)布工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云制造平臺(tái)——INDICS，面向社會(huì)各類大中小制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)戰(zhàn)略需求，基于公有互聯(lián)網(wǎng)，開(kāi)發(fā)并成功運(yùn)營(yíng)了中國(guó)首個(gè)以生產(chǎn)性服務(wù)為主體的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”的大型云制造服務(wù)平臺(tái)。INDICS云制造平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的是全產(chǎn)業(yè)鏈集成，涵蓋從設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等環(huán)節(jié)，通過(guò)集成構(gòu)筑了以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的云制造產(chǎn)業(yè)集群生態(tài)，推動(dòng)了集中制造向分散化、異地化、協(xié)同化制造方式的轉(zhuǎn)變。航天云網(wǎng)工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)3.3三大集成B、橫向集成3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.3三大集成過(guò)去，產(chǎn)品交付到用戶手上以后，產(chǎn)品的使用狀況、維修管理等環(huán)節(jié)與生產(chǎn)制造是分離的，信息是不及時(shí)不透明的。所謂端到端集成就是把所有該連接的端頭（點(diǎn)）都集成互聯(lián)起來(lái)，通過(guò)價(jià)值鏈上不同端口的整合，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、物流配送、使用維護(hù)的產(chǎn)品全生命周期管理和服務(wù)。通過(guò)端到端集成，客戶的需求和反饋可以直接與研發(fā)設(shè)計(jì)端相連，形成以產(chǎn)品為核心的互聯(lián)互通的業(yè)務(wù)閉環(huán)流程。C、端到端集成3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.3三大集成海爾互聯(lián)工廠智能化平臺(tái)COSMOPlat是面向智能制造的中國(guó)版工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，從大規(guī)模制造轉(zhuǎn)型大規(guī)模定制，打造了定制生產(chǎn)的新生態(tài)。端到端集成表現(xiàn)在以下三方面：一是能夠?qū)崿F(xiàn)用戶全流程的實(shí)時(shí)互聯(lián)。全球的用戶隨時(shí)隨地都可以通過(guò)他的移動(dòng)終端來(lái)定制他所需要的個(gè)性化產(chǎn)品，全流程的參與設(shè)計(jì)、制造。二是要達(dá)到用戶和工廠的零距離。用戶的個(gè)性化訂單，可以直接下達(dá)到海爾全球的供應(yīng)鏈工廠，這樣就可以減少生產(chǎn)和訂單處理的中間環(huán)節(jié)，把中間這部分價(jià)值讓渡給用戶。三是全流程透明可視。訂單生產(chǎn)及配送情況，可以實(shí)時(shí)的推送給用戶，實(shí)現(xiàn)用戶從他定制的訂單到工廠的生產(chǎn)，再到物流的任何一個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)可視。C、端到端集成3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.5數(shù)字化特點(diǎn)通過(guò)數(shù)字主線等技術(shù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)字化模型都采用標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的描述，可以逐級(jí)向下傳遞并回溯而不失真，在整個(gè)生命周期內(nèi)，各環(huán)節(jié)模型都能夠及時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的雙向同步和溝通。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)持續(xù)地預(yù)測(cè)裝備或系統(tǒng)的健康狀態(tài)、剩余使用壽命和產(chǎn)品合格率，并預(yù)見(jiàn)關(guān)鍵安全事件的系統(tǒng)響應(yīng)，加大了仿真系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)實(shí)的模擬，減少物理樣機(jī)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.5網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)信息的自動(dòng)采集以及信息人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器間的通信。企業(yè)層處理層控制層現(xiàn)場(chǎng)層上下級(jí)之間通信、協(xié)調(diào)效率不高自動(dòng)化金字塔結(jié)構(gòu)去中心化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并可以實(shí)現(xiàn)M2M網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.5智能化特點(diǎn)目前智能制造的“智能”還處于Smart的層次，Smart字面含義是賦予企業(yè)快速響應(yīng)內(nèi)部和外部變化的能力?？焖夙憫?yīng)之所以重要，是因?yàn)槭袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，使得響應(yīng)速度越來(lái)越重要，智能制造最重要的作用之一就是加快響應(yīng)速度。智能制造系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析的能力，能夠準(zhǔn)確執(zhí)行指令，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)反饋。智能制造系統(tǒng)能支撐各自組織生產(chǎn)單元在分布的模式下自主地運(yùn)行，并且由這些自組織生產(chǎn)單元構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)能夠以恰當(dāng)?shù)姆绞竭\(yùn)行，使得企業(yè)整體能夠通過(guò)協(xié)調(diào)各級(jí)（公司級(jí)、工廠級(jí)、車間級(jí)）活動(dòng)來(lái)獲得最好的運(yùn)行特性。SmartManufacture3、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段3.7總結(jié)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段在產(chǎn)品、制造、服務(wù)三方面的特點(diǎn)：1）在產(chǎn)品方面，數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到普遍應(yīng)用，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，設(shè)計(jì)、研發(fā)實(shí)現(xiàn)協(xié)同與共享，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的去中心化。2）在制造方面，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間橫向集成、企業(yè)內(nèi)部縱向集成和產(chǎn)品流程端到端集成，打通整個(gè)制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流、信息流。物/務(wù)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為制造業(yè)的制造物聯(lián)提供了基礎(chǔ)。3）在服務(wù)方面，企業(yè)與用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)連接和交互，企業(yè)生產(chǎn)開(kāi)始從以產(chǎn)品為中心向以用戶為中心轉(zhuǎn)型，通過(guò)遠(yuǎn)程運(yùn)維，為用戶提供更多的增值服務(wù)。包括智能服務(wù)和大規(guī)模個(gè)性化定制。

智能制造數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段是基于數(shù)字化階段發(fā)展而來(lái)，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，以信息為紐帶，實(shí)現(xiàn)了人、現(xiàn)實(shí)世界及其對(duì)應(yīng)的虛擬世界的深度融合。智能制造的提出數(shù)字化階段數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化階段數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段12344、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段如果說(shuō)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造是新一輪工業(yè)革命的開(kāi)始，那么新一代智能制造，即數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造的突破和廣泛應(yīng)用將推動(dòng)形成新工業(yè)革命的高潮，將重塑制造業(yè)的技術(shù)體系、生產(chǎn)模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)。4.1概念4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.2關(guān)鍵技術(shù)60年前，1956年，一批頂級(jí)專家在美國(guó)達(dá)特茅斯（Dartmouth）聚會(huì)，首次確定了“人工智能”概念：讓機(jī)器像人那樣認(rèn)知、思考和學(xué)習(xí)，即用計(jì)算機(jī)模