《智能制造概論》課件 第4章 制造的智能化

智能制造概論12第4章制造的智能化4.1產(chǎn)品的智能化34.1.1智能化產(chǎn)品概念

產(chǎn)品的智能化就是把傳感器、處理器、存儲(chǔ)器、通信模塊、傳輸系統(tǒng)融入到各種產(chǎn)品中，使得產(chǎn)品具備動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、感知和通信能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯、可識別、可定位、可管理，能加快產(chǎn)品創(chuàng)新和提高產(chǎn)品附加值。4.1產(chǎn)品的智能化44.1.2智能化產(chǎn)品主要特征智能性網(wǎng)絡(luò)性溝通性智能化產(chǎn)品特征4.2設(shè)計(jì)的智能化54.2.1智能設(shè)計(jì)概念

智能設(shè)計(jì)就是通過人工智能與人類智能相融合，通過人與計(jì)算機(jī)的協(xié)同，高頻率地、集成地實(shí)現(xiàn)建模、綜合、分析、優(yōu)化和協(xié)同環(huán)節(jié)，完成能全面滿足用戶需求的產(chǎn)品的生命周期設(shè)計(jì)。（1）以設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo)。（2）以人工智能技術(shù)為實(shí)現(xiàn)手段。（3）以傳統(tǒng)CAD技術(shù)為數(shù)值計(jì)算和圖形處理工具。（4）面向集成智能化。（5）提供強(qiáng)大的人機(jī)交互功能。4.2設(shè)計(jì)的智能化64.2.2智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)是設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)和人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的統(tǒng)稱。

最簡單的智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)是嚴(yán)格意義下的設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)，它只能處理單一設(shè)計(jì)領(lǐng)域知識范疇的符號推理問題；最完善的智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)是人機(jī)高度和諧、知識高度集成的人機(jī)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，具有自組織能力、開放的體系結(jié)構(gòu)和大規(guī)模的知識集成化處理環(huán)境。大量的設(shè)計(jì)系統(tǒng)介于這兩種模式之間，能對設(shè)計(jì)過程提供或多或少的智能支持。4.2設(shè)計(jì)的智能化74.2.2智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)4設(shè)計(jì)過程的再認(rèn)識1235設(shè)計(jì)知識表示多專家系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)再設(shè)計(jì)與自學(xué)習(xí)機(jī)制多種推理機(jī)制的綜合應(yīng)用6智能化人機(jī)接口智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)4.2設(shè)計(jì)的智能化84.2.3典型的智能設(shè)計(jì)方法1.基于規(guī)則智能設(shè)計(jì)方法4.2設(shè)計(jì)的智能化94.2.3典型的智能設(shè)計(jì)方法2.基于案例智能設(shè)計(jì)方法4.2設(shè)計(jì)的智能化104.2.3典型的智能設(shè)計(jì)方法3.基于原型智能設(shè)計(jì)方法4.2設(shè)計(jì)的智能化114.2.3典型的智能設(shè)計(jì)方法4.基于約束滿足智能設(shè)計(jì)方法

基于約束滿足設(shè)計(jì)（constraint-satisfieddesign，CSD）方法是把設(shè)計(jì)視為一個(gè)約束滿足問題（CSP）來求解。人工智能技術(shù)中，CSP的基本求解方法是通過搜索問題的解空間來查找滿足所有問題約束的問題解。但是智能設(shè)計(jì)與一般的CSP存在一些不同，在一個(gè)復(fù)雜設(shè)計(jì)問題中，往往設(shè)計(jì)眾多變量，搜索空間十分巨大，這使得通常很難通過搜索方法獲得設(shè)計(jì)問題的解。因而，CSD常常借助其他智能設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生一個(gè)設(shè)計(jì)方案，然后再來判別其是否滿足設(shè)計(jì)問題中的各方面約束，而單純搜索的方法一般只用于解決設(shè)計(jì)問題中的一些局部子問題。4.3加工的智能化124.3.1加工工藝智能優(yōu)化加工工藝的智能規(guī)劃加工性能智能預(yù)測加工參數(shù)智能優(yōu)選加工工藝智能優(yōu)化4.3加工的智能化134.3.2加工智能監(jiān)測1.加工監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)4.3加工的智能化144.3.2加工智能監(jiān)測2.監(jiān)測方法傳統(tǒng)監(jiān)測方法：傳統(tǒng)監(jiān)測方法基于加工系統(tǒng)模型，并根據(jù)模型參數(shù)的變化或系統(tǒng)響應(yīng)的變化來監(jiān)測研究對象狀態(tài)，稱為基于模型方法。智能檢測方法：許多信號無法確定其系統(tǒng)模型，此時(shí)采用傳統(tǒng)的建模方法無法獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，必須引入人工智能，采用黑箱處理方法，即忽略復(fù)雜的過程分析，僅對系統(tǒng)的輸入和輸出進(jìn)行觀測，建立其等價(jià)模型。4.3加工的智能化154.3.2加工智能監(jiān)測3.機(jī)器視覺檢測控制技術(shù)4.3加工的智能化164.3.3加工智能化關(guān)鍵技術(shù)加工過程仿真與智能優(yōu)化123制造過程智能監(jiān)控與誤差補(bǔ)償基于機(jī)器視覺的加工質(zhì)量智能檢測加工智能化關(guān)鍵技術(shù)4.4裝配的智能化174.4.1裝配精確定位

裝配過程精確定位是智能裝配中的關(guān)鍵技術(shù)，也是保證復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量與裝配效率的重要因素。（1）裝配物料精確定位（2）工裝夾具精確定位（3）裝配機(jī)器人精確裝配操作4.4裝配的智能化184.4.2裝配工藝規(guī)劃在既定設(shè)計(jì)方案的前提下，探尋符合設(shè)計(jì)約束與生產(chǎn)要求的合理可行的裝配序列。裝配序列規(guī)劃裝配路徑規(guī)劃在裝配模型與裝配序列的基礎(chǔ)上，針對裝配作業(yè)，利用裝配信息，對裝配路徑配置進(jìn)行分析，構(gòu)建合理、可行的裝配路徑。4.4裝配的智能化194.4.3裝配智能化關(guān)鍵技術(shù)人機(jī)結(jié)合的虛擬裝配技術(shù)123專用智能裝配工藝裝備的設(shè)計(jì)制造技術(shù)裝配過程在線檢測與監(jiān)控技術(shù)裝配智能化關(guān)鍵技術(shù)智能裝配制造執(zhí)行技術(shù)44.5服務(wù)的智能化204.5.1智能服務(wù)的概念

智能服務(wù)是智能制造的重要服務(wù)支撐。智能服務(wù)是指對智能制造的各個(gè)階段、各個(gè)節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)和知識推送服務(wù)。智能服務(wù)在集成現(xiàn)有的信息技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)上，以用戶需求為中心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)辨識用戶的顯性和隱性需求，并且主動(dòng)、高效、安全、綠色地滿足其需求。主動(dòng)即主動(dòng)辨識用戶需求，從而主動(dòng)提供服務(wù)；高效即用戶獲得的服務(wù)響應(yīng)時(shí)間最短，體現(xiàn)智能服務(wù)的高效率；安全是智能服務(wù)的基礎(chǔ)；綠色即節(jié)能環(huán)保，以較低的消耗獲得較高的效果。4.5服務(wù)的智能化214.5.2智能服務(wù)分層結(jié)構(gòu)及技術(shù)支撐智能層存儲(chǔ)與檢索技術(shù)、特征識別技術(shù)、行為分析技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、商業(yè)智能技術(shù)、人工智能技術(shù)、SOA相關(guān)技術(shù)等傳送層彈性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、深度業(yè)務(wù)感知技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、IPv6等交互層視頻采集技術(shù)、語音采集技術(shù)、環(huán)境感知技術(shù)、位置感知技術(shù)、時(shí)間同步技術(shù)、多媒體呈現(xiàn)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等4.6生產(chǎn)線及工廠的智能化221．智能生產(chǎn)線及工廠概念

生產(chǎn)線是按照對象原則組織起來，完成產(chǎn)品工藝過程的一種生產(chǎn)組織形式。隨著產(chǎn)品制造精度、質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)柔性化要求不斷提高，制造生產(chǎn)線正向自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展。智能生產(chǎn)線將先進(jìn)工藝技術(shù)、先進(jìn)管理理念集成融合到生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)基于知識的工藝和生產(chǎn)過程全面優(yōu)化、基于模型的產(chǎn)品全過程數(shù)字化制造以及基于信息流、物流集成的智能化生產(chǎn)管控，以提高生產(chǎn)線運(yùn)行效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

智能工廠將智能設(shè)備與信息技術(shù)在工廠層級完美結(jié)合，涵蓋企業(yè)生產(chǎn)、質(zhì)量、物流等環(huán)節(jié)，是智能制造的典型代表，主要解決工廠、生產(chǎn)線（車間）以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換過程。智能工廠將設(shè)計(jì)規(guī)劃從經(jīng)驗(yàn)和手工方式，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字仿真與優(yōu)化的精確可靠的規(guī)劃設(shè)計(jì)，在管理層，ERP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)層面針對質(zhì)量管理、生產(chǎn)績效、依從性、產(chǎn)品總譜和生命周期管理等提供業(yè)務(wù)分析報(bào)告；在控制層，由MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，快速處理