《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》 教案 任務(wù)1、2 工業(yè)4.0與智能制造、認(rèn)識(shí)機(jī)器人

《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》教案姓 名 XXXXXXXX教案課程名稱：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用 授課人：XX課題工業(yè)4.0與智能制造課時(shí)2教學(xué)目的與要求1、掌握工業(yè)4.0的含義及特點(diǎn)。2、掌握工業(yè)4.0的九大技術(shù)支柱。3、掌握智能制造的含義。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1）掌握工業(yè)4.0的含義及特點(diǎn)。 2）掌握智能制造的含義。難點(diǎn)：1）掌握智能制造的含義。教學(xué)方法課堂講授（PPT授課+小組討論）主要內(nèi)容及步驟備注教學(xué)過程一、組織教學(xué)：組織課堂，新課前的自我介紹，介紹本節(jié)課程的體系結(jié)構(gòu)，告知學(xué)習(xí)的基本要求。二、課題導(dǎo)入：改善工業(yè)4.0，根據(jù)工業(yè)4.0的含義描述工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，了解工業(yè)4.0。三、新課講授：工業(yè)4.0的含義及特點(diǎn)四、強(qiáng)化鞏固利用實(shí)際生活中接觸的例子加強(qiáng)鞏固五、總結(jié)拓展1.課堂內(nèi)容總結(jié) 2.布置作業(yè)小組討論授課效果分析總結(jié)教學(xué)內(nèi)容課堂互動(dòng)一、組織教學(xué)介紹本門課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容及知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，提出課程學(xué)習(xí)的基本要求，強(qiáng)調(diào)本門課程的上課時(shí)間、地點(diǎn)。推薦教材：《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》活頁(yè)式教材二、課題導(dǎo)入我們學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，那么思考：工業(yè)4.0在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)上啟到什么作用呢？導(dǎo)入：在我們的生活隨從著時(shí)間推移，一步一步的走向科技時(shí)代，從原來的封建王朝；到工業(yè)革命；再到現(xiàn)在的科技自動(dòng)化?，F(xiàn)在我們生活上的穿衣打扮，手機(jī)通訊，都離不開工業(yè)，我們把這個(gè)納入行業(yè)叫做“工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)”。今天我們學(xué)習(xí)的工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)中，什么叫做工業(yè)4.0，那么它的含義到底在哪里呢？三、新課講授工業(yè)4.0介紹（一）工業(yè)4.0概述1、什么是工業(yè)4.0（1）從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0發(fā)展歷程1）工業(yè)1.018世紀(jì)60年代，在英國(guó)，蒸汽機(jī)開始被廣泛應(yīng)用。隨著蒸汽驅(qū)動(dòng)的機(jī)械制造設(shè)備的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，人類進(jìn)入了“蒸汽時(shí)代”，這是第一次工業(yè)革命，也被稱為工業(yè)1.0。工業(yè)1.0是以蒸汽機(jī)為標(biāo)志，用蒸汽動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)器取代人力，從此手工業(yè)從農(nóng)業(yè)分離出來，正式進(jìn)化為工業(yè)。2）工業(yè)2.0從19世紀(jì)70年代開始，隨著電力的發(fā)明和使用、內(nèi)燃機(jī)和新交通工具和新通訊方式的出現(xiàn)，特別是新能源電力的廣泛應(yīng)用，使工業(yè)生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)了電氣化，人類進(jìn)入了“電氣時(shí)代”，這是第二次工業(yè)革命，也被稱為工業(yè)2.0。工業(yè)2.0是以電力的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，用電力驅(qū)動(dòng)機(jī)器取代蒸汽動(dòng)力，從此零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配實(shí)現(xiàn)分工，工業(yè)進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)代。3）工業(yè)3.020世紀(jì)四五十年代以來，在原子能、電子計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)、航天技術(shù)、分子生物學(xué)和遺傳工程等領(lǐng)域取得的重大突破，標(biāo)志著科學(xué)技術(shù)的到來；最有劃時(shí)代意義的是電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使工業(yè)生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，標(biāo)志著人類開始進(jìn)入“自動(dòng)化時(shí)代”，這是第三次工業(yè)革命，也被稱為工業(yè)3.0。工業(yè)3.0是以PLC（可編程邏輯控制器）和PC（電子計(jì)算機(jī)）的應(yīng)用為標(biāo)志，從此機(jī)器不但接管了人的大部分體力勞動(dòng)，同時(shí)也接管了一部分腦力勞動(dòng)，工業(yè)生產(chǎn)能力也自此超越了人類的消費(fèi)能力，人類進(jìn)入了產(chǎn)能過剩時(shí)代。4）工業(yè)4.0從現(xiàn)階段開始，基于物聯(lián)信息融合系統(tǒng)，將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化和智能化，新能源、新材料、新環(huán)境、新生物不斷出現(xiàn)和應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)方式將向著智能化前進(jìn)，人類開始進(jìn)入以“智能制造”為核心的“綠色工業(yè)時(shí)代”。這將是第四次工業(yè)革命，也被稱為工業(yè)4.0。工業(yè)4.0是以智能制造為主導(dǎo)，運(yùn)用信息物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的現(xiàn)代化。簡(jiǎn)而言之，工業(yè)4.0就是“互聯(lián)網(wǎng)＋制造”。（2）工業(yè)4.0的概念德國(guó)政府首先提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出，其目的是為了提高德國(guó)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。而這一概念，在美國(guó)叫“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，我國(guó)叫“中國(guó)制造2025”，這三者本質(zhì)內(nèi)容是一致的，都指向一個(gè)核心，就是智能制造。工業(yè)4.0的概念包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。如圖1-1所示。一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。三是“智能物流”，主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。圖1-1工業(yè)4.0智能工廠2、工業(yè)4.0的主要特點(diǎn)（1）互聯(lián)：工業(yè)4.0的核心是連接，要把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地聯(lián)系在一起。（2）數(shù)據(jù)：工業(yè)4.0連接產(chǎn)品數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)、工業(yè)鏈數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)、消費(fèi)者數(shù)據(jù)。（3）集成：工業(yè)4.0將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過信息物理系統(tǒng)形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)。通過這個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器、以及服務(wù)與服務(wù)之間，能夠形成一個(gè)互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端到端的高度集成。（4）創(chuàng)新：工業(yè)4.0的實(shí)施過程是制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的過程，制造技術(shù)、產(chǎn)品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面的創(chuàng)新，將會(huì)層出不窮，從技術(shù)創(chuàng)新到產(chǎn)品創(chuàng)新，到模式創(chuàng)新，再到業(yè)態(tài)創(chuàng)新，最后到組織創(chuàng)新。（5）轉(zhuǎn)型：對(duì)于中國(guó)的傳統(tǒng)制造業(yè)而言，轉(zhuǎn)型實(shí)際上是從傳統(tǒng)的工廠，從2.0、3.0的工廠轉(zhuǎn)型到4.0的工廠，整個(gè)生產(chǎn)形態(tài)上，從大規(guī)模生產(chǎn)，轉(zhuǎn)向個(gè)性化定制。實(shí)際上整個(gè)生產(chǎn)的過程更加柔性化、個(gè)性化、定制化。3、工業(yè)4.0的九大技術(shù)支柱工業(yè)4.0的九大技術(shù)支柱中的很多技術(shù)其實(shí)已經(jīng)應(yīng)用在制造業(yè)中，但工業(yè)4.0技術(shù)將這些技術(shù)整合到一起，成為完整的生產(chǎn)流程，這將改變供應(yīng)商、制造商和消費(fèi)者之間的關(guān)系，以及人與機(jī)器之間的關(guān)系。如圖1-2所示。圖1-2工業(yè)4.0的九大技術(shù)支柱（1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，越來越多的設(shè)備，甚至包括一些半成品，都將裝備嵌入式計(jì)算技術(shù)，并通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。屆時(shí)，身處不同地理位置的產(chǎn)品設(shè)備將能進(jìn)行互動(dòng)和溝通，并由中央處理器集中控制。互聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)決策的去中心化，互聯(lián)設(shè)備能進(jìn)行自動(dòng)分析和決策，對(duì)環(huán)境變化進(jìn)行實(shí)時(shí)反應(yīng)。（2）工業(yè)云計(jì)算：隨著工業(yè)4.0的到來，越來越多與生產(chǎn)相關(guān)的任務(wù)需要更多的跨地域和跨公司的數(shù)據(jù)分享。與此同時(shí)，云技術(shù)的性能也會(huì)不斷增強(qiáng)，使反應(yīng)速度達(dá)到幾毫秒。機(jī)器數(shù)據(jù)和功能將逐漸遷移到云端，越來越多的生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)也會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。未來，檢測(cè)和控制生產(chǎn)流程的系統(tǒng)也會(huì)搬到云端。一些制造執(zhí)行系統(tǒng)供應(yīng)商已經(jīng)開始提供云端服務(wù)解決方案。（3）工業(yè)大數(shù)據(jù)：在制造業(yè)領(lǐng)域，基于海量數(shù)據(jù)的分析方興未艾，但它已經(jīng)能幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量、節(jié)省能源并改進(jìn)設(shè)備服務(wù)。在工業(yè)4.0的環(huán)境下，對(duì)不同數(shù)據(jù)源（生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)以及企業(yè)和客戶管理系統(tǒng)等）進(jìn)行收集和分析將成為未來企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)決策的標(biāo)準(zhǔn)配備。（4）工業(yè)機(jī)器人：很多行業(yè)制造商已經(jīng)廣泛采用機(jī)器人完成復(fù)雜的生產(chǎn)任務(wù)，但今天的機(jī)器人技術(shù)則變得更加強(qiáng)大。它們變得更加靈活且智能。最終，這些機(jī)器人之間不但可以互通互聯(lián)，更可以安全地與人類一起工作，甚至從人類身上學(xué)習(xí)新的技能。這些新機(jī)器人不但在性能上遠(yuǎn)超今天的工業(yè)機(jī)器人，更大大降低了成本。（5）3D打?。?D打印是制造史上最大的技術(shù)突破。3D打印在美國(guó)、德國(guó)有很多新的技術(shù)突破，可以看到3D打印的衣服、汽車、甚至心臟支架。（6）知識(shí)工作自動(dòng)化：在過去，我們講究生產(chǎn)流程的標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化。其實(shí)，未來社會(huì)是一個(gè)知識(shí)工作者聯(lián)合作戰(zhàn)的時(shí)代，知識(shí)工作者的工作會(huì)變得更加自動(dòng)化，這是一個(gè)數(shù)萬億的新市場(chǎng)。工業(yè)時(shí)代的管理模式、大師、理論在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大部分都將不復(fù)存在，針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的管理模式尚未形成。知識(shí)工作者的形態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)還未形成。（7）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全：在過去可以看到，服務(wù)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全里，現(xiàn)在有企業(yè)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)安全，有一定的防范和安全指數(shù)。但是在工業(yè)里，過去的數(shù)據(jù)是基于PC和PC的互聯(lián)，那么未來機(jī)器和機(jī)器互聯(lián)，第一存在接口兼容問題，第二這些數(shù)據(jù)保存在云端，數(shù)據(jù)之間的安全防范性變成至關(guān)重要的選擇。所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全是工業(yè)4.0技術(shù)里面一個(gè)非常重要，也是近些年來中國(guó)增長(zhǎng)最快的一類服務(wù)公司。（8）虛擬現(xiàn)實(shí)：在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，不少公司都采用了3D模擬技術(shù)來設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和材料。未來，模擬技術(shù)將在工廠運(yùn)營(yíng)中擴(kuò)展到更廣的范圍。人們可以用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來模仿包括機(jī)器、產(chǎn)品和人在內(nèi)的物理世界，將新產(chǎn)品放入虛擬的生產(chǎn)環(huán)境中。在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)前，公司可以對(duì)這些新產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化，從而減少設(shè)備裝配調(diào)試的時(shí)間并提高產(chǎn)品質(zhì)量。（9）人工智能：在未來的工業(yè)4.0時(shí)代，軟件重要還是硬件重要，這個(gè)答案非常簡(jiǎn)單：軟件決定一切，軟件定義機(jī)器。所有的工廠都是軟件企業(yè)，都是數(shù)據(jù)企業(yè)，所有工業(yè)軟件在工業(yè)4.0時(shí)代，是至關(guān)重要的，所以說軟件定義一切。美國(guó)硅谷有一個(gè)未來學(xué)家預(yù)測(cè)，2045年機(jī)器的智能將超過人工的智能。（二）智能制造1、什么是智能制造智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機(jī)器的合作共事，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動(dòng)。它把制造自動(dòng)化的概念更新，擴(kuò)展到柔性化、智能化和高度集成化。智能制造是工業(yè)4.0的核心，一個(gè)廣域概念智能制造有五個(gè)方面，生產(chǎn)方式智能化、服務(wù)智能化、產(chǎn)品智能化、裝備智能化、管理智能化。未來智能工廠是人與機(jī)器智能并存。實(shí)現(xiàn)智能制造跨越五個(gè)階段，從督導(dǎo)階段到產(chǎn)供銷階段，到制造業(yè)價(jià)值鏈階段，再到物聯(lián)網(wǎng)階段，最后到4.0階段。毫無疑問，智能化是制造自動(dòng)化的發(fā)展方向。在制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)幾乎都廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。專家系統(tǒng)技術(shù)可以用于工程設(shè)計(jì)、工藝過程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度、故障診斷等。也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)智能方法應(yīng)用于產(chǎn)品配方，生產(chǎn)調(diào)度等，實(shí)現(xiàn)制造過程智能化。而人工智能技術(shù)尤其適合于解決特別復(fù)雜和不確定的問題。2、我國(guó)智能制造的發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)隨著生產(chǎn)成本的不斷上升，傳統(tǒng)制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)不斷削弱，過去制造業(yè)是依靠發(fā)達(dá)國(guó)家來拉動(dòng)，現(xiàn)在這種局面正在發(fā)生著改變。中國(guó)如何實(shí)現(xiàn)從制造向創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變，將長(zhǎng)期成為我國(guó)制造業(yè)內(nèi)思考的問題。然而智能制造對(duì)于我國(guó)制造業(yè)是個(gè)發(fā)展的好時(shí)期，應(yīng)該把握好這次機(jī)遇，從而提升我國(guó)制造業(yè)綜合水平，脫離低效率和高消耗的困境。實(shí)際上，中國(guó)早期也對(duì)智能制造進(jìn)行了初步的研究。早在1993年，中國(guó)對(duì)“智能制造系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”進(jìn)行了探討研究。最近這幾年政府和企業(yè)更加注重智能制造的發(fā)展，一是國(guó)家持續(xù)頒布了一些政策關(guān)于智能制造的發(fā)展，如:《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》。當(dāng)前，我國(guó)已具備發(fā)展智能制造的基礎(chǔ)與條件：（1）我國(guó)已經(jīng)取得了一大批相關(guān)的基礎(chǔ)研究成果，掌握了長(zhǎng)期制約我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的部分智能制造技術(shù)，如機(jī)器人技術(shù)、感知技術(shù)、復(fù)雜制造系統(tǒng)、智能信息處理技術(shù)等。以新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化成套生產(chǎn)線為代表的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系初步形成。（2）我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化具備一定的基礎(chǔ)。目前規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)在研發(fā)設(shè)計(jì)方面應(yīng)用數(shù)字化工具普及率已經(jīng)達(dá)到54%，生產(chǎn)線上數(shù)控裝備比重已經(jīng)達(dá)到30%。然而，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)還有較大差距，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）智能制造基礎(chǔ)理論和技術(shù)體系建設(shè)滯后。目前，我國(guó)主要側(cè)重智能制造技術(shù)追蹤和技術(shù)引進(jìn)，而基礎(chǔ)研究能力相對(duì)不足，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收力度不夠，原始創(chuàng)新匱乏；控制系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)薄弱，技術(shù)體系不夠完整。（2）我國(guó)發(fā)展智能制造的數(shù)字化基礎(chǔ)較為薄弱，制造業(yè)發(fā)展整體上還處于機(jī)械自動(dòng)化向數(shù)字自動(dòng)化過渡階段，如果以德國(guó)工業(yè)4.0作為參照系，比較一致的看法是我國(guó)總體上還處于2.0時(shí)代，部分企業(yè)在向3.0時(shí)代邁進(jìn)。（3）關(guān)鍵技術(shù)和核心部件受制于人。高端傳感器、智能儀器儀表、高檔數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)應(yīng)用軟件等市場(chǎng)份額不到5%，大型工程機(jī)械所需30Mpa以上液壓件全部進(jìn)口，大型轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)口部件占整機(jī)價(jià)值量的50%-60%。（4）高端軟件產(chǎn)品缺乏。我國(guó)制造業(yè)的“兩化”融合程度相對(duì)較低，低端CAD軟件和企業(yè)管理軟件得到很好普及，但應(yīng)用于各類復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)管理的智能化高端軟件產(chǎn)品缺失，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、資源計(jì)劃軟件、電子商務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家差距依然較大。（5）企業(yè)系統(tǒng)集成能力較為薄弱，缺乏像西門子、GE一樣的國(guó)際級(jí)大型企業(yè)，質(zhì)量和水平不高。3、我國(guó)智能制造的未來發(fā)展趨勢(shì)就目前來看，國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段智能制造的發(fā)展主要涉及以下幾個(gè)方向：（1）工業(yè)體系的轉(zhuǎn)型：在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的制造業(yè)正在急速變化，智能制造表現(xiàn)為:產(chǎn)品更新?lián)Q代加快、設(shè)計(jì)周期減小，生產(chǎn)效率高。在這種趨勢(shì)的推動(dòng)下，中國(guó)傳統(tǒng)的工業(yè)體系會(huì)向智能的工業(yè)體系轉(zhuǎn)型。（2）制造業(yè)服務(wù)化：在信息時(shí)代，企業(yè)和用戶是通過產(chǎn)品和服務(wù)建立關(guān)系的。服務(wù)融合在制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，有利于提升價(jià)值鏈。（3）智能制造裝備：企業(yè)需求具有感知、分析、控制等多功能的智能裝備，包括高檔數(shù)控機(jī)床、智能控制系統(tǒng)、智能儀器設(shè)備、智能工業(yè)機(jī)器人等。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)急需促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)，從而提升中國(guó)經(jīng)濟(jì)在全球競(jìng)爭(zhēng)中的地位。在信息時(shí)代中國(guó)應(yīng)把握住這次發(fā)展時(shí)機(jī)，在“互聯(lián)網(wǎng)+”和大數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”的轉(zhuǎn)型。智能制造推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，先進(jìn)制造技術(shù)的加速融合使得制造業(yè)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)日趨智能化，智能制造正在引領(lǐng)制造企業(yè)全流程的價(jià)值最大化。歸納來看，智能制造至少能從以下6個(gè)方面推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)：（一）智能設(shè)計(jì)指應(yīng)用智能化的設(shè)計(jì)手段及先進(jìn)的設(shè)計(jì)信息化系統(tǒng)（CAX、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)等），支持企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)過程各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化提升和優(yōu)化運(yùn)行。例如，實(shí)踐中，建模與仿真已廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)大幅壓縮。（二）智能產(chǎn)品在智能產(chǎn)品領(lǐng)域，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、數(shù)字化技術(shù)嵌入傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品逐步成為互聯(lián)網(wǎng)化的智能終端，比如將傳感器、存儲(chǔ)器、傳輸器、處理器等設(shè)備裝入到產(chǎn)品當(dāng)中，使生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、通訊與分析能力，從而使產(chǎn)品具有可追溯、可追蹤、可定位的特性，同時(shí)還能廣泛采集消費(fèi)者個(gè)體對(duì)創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的個(gè)性化需求，令智能產(chǎn)品更加具有市場(chǎng)活力。（三）智能裝備智能制造模式下的工業(yè)生產(chǎn)裝備需要與信息技術(shù)和人工智能等技術(shù)進(jìn)行集成與融合，從而使傳統(tǒng)生產(chǎn)裝備具有感知、學(xué)習(xí)、分析與執(zhí)行能力。生產(chǎn)企業(yè)在裝備智能化轉(zhuǎn)型過程中可以從單機(jī)智能化或者單機(jī)裝備互聯(lián)形成智能生產(chǎn)線或者智能車間兩方面著手。但是值得注意的是，單純地將生產(chǎn)裝備智能化還不能算真正意義上的裝備智能化，只有將市場(chǎng)和消費(fèi)者需求融入到裝備升級(jí)改造中，才算的上是真正實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈裝備智能化。（四）智能生產(chǎn)，個(gè)性化定制在傳統(tǒng)工業(yè)時(shí)代，產(chǎn)品的價(jià)值與價(jià)格完全由生產(chǎn)廠商主導(dǎo)，廠家生產(chǎn)什么消費(fèi)者就只能購(gòu)買什么，生產(chǎn)的主動(dòng)權(quán)完全由廠家掌控。而在智能制造時(shí)代，產(chǎn)品的生產(chǎn)方式不再是生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)，而是用戶驅(qū)動(dòng)，即生產(chǎn)智能化可以完全滿足消費(fèi)者的個(gè)性化定制需求，產(chǎn)品價(jià)值與定價(jià)不再是企業(yè)一家獨(dú)大，而是由消費(fèi)者需求決定。（五）智能管理隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通訊技術(shù)以及智能設(shè)備的成熟，管理智能化也成為可能。在整個(gè)智能制造系統(tǒng)中，企業(yè)管理者使用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)的橫向集成，再利用移動(dòng)通訊技術(shù)與智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能生產(chǎn)價(jià)值鏈的數(shù)字化集成，從而形成完整的智能管理系統(tǒng)。此外，生產(chǎn)企業(yè)使用大數(shù)據(jù)或者云計(jì)算等技術(shù)可以提高企業(yè)搜集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，使智能管理更加高效與科學(xué)。（六）智能服務(wù)智能服務(wù)作為智能制造系統(tǒng)的末端組成部分，起到連接消費(fèi)者與生產(chǎn)企業(yè)之間的作用，服務(wù)智能化最終體現(xiàn)在線上與線下的融合服務(wù)，即一方面生產(chǎn)企業(yè)通過智能化生產(chǎn)不斷拓展其業(yè)務(wù)范圍與市場(chǎng)影響力，另一方面生產(chǎn)企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通訊技術(shù)將消費(fèi)者連接到企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，通過消費(fèi)者的不斷反饋與意見提升產(chǎn)品服務(wù)質(zhì)量、提高客戶體驗(yàn)度。智能服務(wù)強(qiáng)調(diào)知識(shí)性、系統(tǒng)性和集成性，強(qiáng)調(diào)以人為本的精神，為客戶提供主動(dòng)、在線、全球化服務(wù)，它采用智能技術(shù)提高服務(wù)狀態(tài)／環(huán)境感知、服務(wù)規(guī)劃／決策／控制水平，提升服務(wù)質(zhì)量，擴(kuò)展服務(wù)內(nèi)容，促進(jìn)現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)這一新業(yè)態(tài)的不斷發(fā)展和壯大。智能制造可實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造業(yè)價(jià)值鏈的智能化，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，在智能制造發(fā)展的大勢(shì)所趨下，制造企業(yè)應(yīng)憑借自身在核心技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)力，加快建設(shè)智慧物聯(lián)平臺(tái)，著力提升產(chǎn)品智能化生產(chǎn)水平、制造質(zhì)量和整體運(yùn)營(yíng)效率，逐步實(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人”、“軟件換人”、“智能運(yùn)營(yíng)”階段目標(biāo)，推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。智能制造已成為我國(guó)建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的主攻方向，加快發(fā)展智能制造解決方案是推動(dòng)中國(guó)制造邁向高質(zhì)量發(fā)展、形成國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的必由之路。中國(guó)制造企業(yè)必須通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型提升產(chǎn)品創(chuàng)新與管理能力，提質(zhì)增效，從而贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)“制造”向“智造”的轉(zhuǎn)變。五、任務(wù)總結(jié)（1）工業(yè)4.0是以智能制造為主導(dǎo)，運(yùn)用信息物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的現(xiàn)代化。簡(jiǎn)而言之，工業(yè)4.0就是“互聯(lián)網(wǎng)＋制造”。（2）智能制造是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。四、強(qiáng)化鞏固什么是工業(yè)4.0；什么是智能制造五、總結(jié)拓展（一）課堂總結(jié)（1）工業(yè)4.0的定義（2）工業(yè)4.0的特點(diǎn)（3）智能制造的含義（二）布置作業(yè)總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容提前組織教學(xué)課題導(dǎo)入基本知識(shí)講解本節(jié)課重點(diǎn)本節(jié)課重點(diǎn)重點(diǎn)掌握《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》教案姓 名 XXXXXXXX教案課程名稱：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用 授課人：XX課題工業(yè)4.0與智能制造課時(shí)2教學(xué)目的與要求1、了解機(jī)器人名稱的來源。2、了解機(jī)器人三定律。3、了解國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)器人的定義。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1）了解機(jī)器人名稱的來源。難點(diǎn)：1）了解國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)器人的定義。教學(xué)方法課堂講授（PPT授課+小組討論）主要內(nèi)容及步驟備注教學(xué)過程一、組織教學(xué)：組織課堂，新課前的自我介紹，介紹本節(jié)課程的體系結(jié)構(gòu)，告知學(xué)習(xí)的基本要求。二、課題導(dǎo)入：什么叫做機(jī)器人，機(jī)器人名稱的來源，國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)器人的定義。三、新課講授：機(jī)器人的定義和三大定律四、強(qiáng)化鞏固利用實(shí)際生活中接觸的例子加強(qiáng)鞏固五、總結(jié)拓展1.課堂內(nèi)容總結(jié) 2.布置作業(yè)小組討論授課效果分析總結(jié)教學(xué)內(nèi)容課堂互動(dòng)一、組織教學(xué)介紹本門課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容及知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，提出課程學(xué)習(xí)的基本要求，強(qiáng)調(diào)本門課程的上課時(shí)間、地點(diǎn)。推薦教材：《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》活頁(yè)式教材二、課題導(dǎo)入我們學(xué)習(xí)機(jī)器人，那么思考：機(jī)器人為什么還有些叫工業(yè)機(jī)器人呢？導(dǎo)入：說到機(jī)器人大家應(yīng)該不是很陌生吧，像我們看的變形金剛啊，什么機(jī)甲變身啊，這些都是屬于機(jī)器人，但是現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代只存在想象當(dāng)中，那么這些機(jī)器人是什么發(fā)明出來的呢，今天我們來學(xué)習(xí)一下，什么叫做機(jī)器人？三、新課講授認(rèn)識(shí)機(jī)器人在科技界，科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語(yǔ)一個(gè)明確的定義。但機(jī)器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不斷涌現(xiàn)，領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。但根本原因主要是因?yàn)闄C(jī)器人涉及到了人的概念，成為一個(gè)難以回答的哲學(xué)問題。就像機(jī)器人一詞最早誕生于科幻小說之中一樣，人們對(duì)機(jī)器人充滿了幻想。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。（一）機(jī)器人名稱的來源1920年捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了科幻劇本《羅薩姆的萬能機(jī)器人》。在劇本中，卡佩克把捷克語(yǔ)“Robota”寫成了“Robot”，“Robota”是奴隸的意思。該劇預(yù)告了機(jī)器人的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的悲劇性影響，引起了大家的廣泛關(guān)注，被當(dāng)成了機(jī)器人一詞的起源。在該劇中，機(jī)器人按照其主人的命令默默地工作，沒有感覺和感情，以呆板的方式從事繁重的勞動(dòng)。后來，羅薩姆公司取得了成功，使機(jī)器人具有了感情，導(dǎo)致機(jī)器人的應(yīng)用部門迅速增加。在工廠和家務(wù)勞動(dòng)中，機(jī)器人成了必不可少的成員。機(jī)器人發(fā)覺人類十分自私和不公正，終于造反了，機(jī)器人的體能和智能都非常優(yōu)異，因此消滅了人類。但是機(jī)器人不知道如何制造它們自己，認(rèn)為它們自己很快就會(huì)滅絕，所以它們開始尋找人類的幸存者，但沒有結(jié)果。最后，一對(duì)感知能力優(yōu)于其它機(jī)器人的男女機(jī)器人相愛了。這時(shí)機(jī)器人進(jìn)化為人類，世界又起死回生了。如圖2-1所示。圖2-1智能機(jī)器人（二）機(jī)器人三大定律卡佩克提出的是機(jī)器人的安全、感知和自我繁殖問題?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步很可能引發(fā)人類不希望出現(xiàn)的問題。雖然科幻世界只是一種想象，但人類社會(huì)將可能面臨這種現(xiàn)實(shí)。目前關(guān)于對(duì)機(jī)器人行為的描述中，以科幻小說家以撒·艾西莫夫在小說《我，機(jī)器人》中所訂立的“機(jī)器人三定律”最為著名。艾西莫夫?yàn)闄C(jī)器人提出的三條“定律”（law），程序上規(guī)定所有機(jī)器人必須遵守：（1）機(jī)器人不得傷害人類，且確保人類不受傷害；（2）在不違背第一法則的前提下，機(jī)器人必須服從人類的命令；（3）在不違背第一及第二法則的前提下，機(jī)器人必須保護(hù)自己?！皺C(jī)器人三定律”的目的是為了保護(hù)人類不受傷害，但艾西莫夫在小說中也探討了在不違反三定律的前提下傷害人類的可能性，甚至在小說中不斷地挑戰(zhàn)這三定律，在看起來完美的定律中找到許多漏洞。在現(xiàn)實(shí)中，“三定律”成為機(jī)械倫理學(xué)的基礎(chǔ)，機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三條定律作為機(jī)器人開發(fā)的準(zhǔn)則。（三）國(guó)內(nèi)對(duì)機(jī)器人的定義我國(guó)科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。在研究和開發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過程中，人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)開始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲