智能制造技術(shù)概述

1、智能制造技術(shù)研究生講座主要內(nèi)容容1什么是智智能制造造？2智能制造造與制造造智能3智能制造造裝備4智能制造造系統(tǒng)5智能制造造服務(wù)6智能制造造路線圖圖7智能制造造與我們們1什么是智智能制造造？1.1智能制造造的定義義智能制造造是研究究制造活活動中的的信息感感知與分分析、知知識表達(dá)達(dá)與學(xué)習(xí)習(xí)、智能能決策與與執(zhí)行的的一門綜綜合交叉叉技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)知識屬屬性和功功能的必必然手段段。智能制造造是人類類的智慧慧向制造造裝備轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移的過過程。？1.2智能制造造的技術(shù)術(shù)體系制造智能：感知與測控網(wǎng)絡(luò)機(jī)器學(xué)習(xí)與制造知識發(fā)現(xiàn)面向制造的綜合推理圖形化建模與仿真智能全息人機(jī)交互智能制造設(shè)備：工況感知與智能識別性能預(yù)測與智能

2、維護(hù)智能規(guī)劃與智能編程智能數(shù)控與伺服驅(qū)動智能制造系統(tǒng)：系統(tǒng)建模與自組織智能制造執(zhí)行系統(tǒng)智能企業(yè)管控智能供應(yīng)鏈管理流程智能控制智能制造服務(wù)：服務(wù)感知與控制的互聯(lián)工業(yè)產(chǎn)品智能服務(wù)服務(wù)過程的智能運(yùn)控制造物聯(lián)網(wǎng)與物流智能服務(wù)制造與服務(wù)的集成共享與協(xié)同1.3智能制造造的支持持技術(shù)數(shù)字制造造技術(shù)：CNC/CAD、CAM、CAE、CIMS；傳感與控控制技術(shù)術(shù)：新型型光機(jī)電電傳感系系統(tǒng)、嵌嵌入式控控制系統(tǒng)統(tǒng)等；人工智能能技術(shù)：知識表表示、機(jī)機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí)、自動動推理、智能計(jì)計(jì)算；互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)及射頻頻識別技技術(shù)（RFID，電子標(biāo)標(biāo)簽）數(shù)學(xué)：數(shù)數(shù)理邏輯輯、數(shù)學(xué)學(xué)機(jī)械化化、隨機(jī)機(jī)過程與與統(tǒng)計(jì)分分析、運(yùn)運(yùn)籌與決決策分

3、析析、計(jì)算算幾何、非線性性系統(tǒng)動動力學(xué)等等無線射頻頻識別，是一種種通信技技術(shù)，可可通過無無線電訊訊號識別別特定目目標(biāo)并讀讀寫相關(guān)關(guān)數(shù)據(jù)，而無需需識別系系統(tǒng)與特特定目標(biāo)標(biāo)之間建建立機(jī)械械或光學(xué)學(xué)接觸1.4智能制造造是制造造技術(shù)發(fā)發(fā)展的必必然趨勢勢知識經(jīng)濟(jì)濟(jì)時代的的必然選選擇與設(shè)備、資本投投入作為為經(jīng)濟(jì)增增長模式式不同，知識含含量起著著越來越越重要的的因素。市場的必必然選擇擇可以提高高能源和和原材料料的利用用率，降降低污染染排放水水平，提提高產(chǎn)品品質(zhì)量。是先進(jìn)生生產(chǎn)力的的重要體體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)術(shù)是第一一生產(chǎn)力力，而智智能制造造技術(shù)是是先進(jìn)科科學(xué)技術(shù)術(shù)在制造造領(lǐng)域的的集中體體現(xiàn)。 2智能制造造與制造造智

4、能2.1制造智能能的涵義義制制造造智能指指制造過過程中的的知識、知識的的發(fā)現(xiàn)和和推理能能力、智智能系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)與與結(jié)構(gòu)演演化能力力。是智智能制造造的基礎(chǔ)礎(chǔ)和共性性技術(shù)，包括以以下關(guān)鍵鍵技術(shù)：感感知與與測控網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)；機(jī)機(jī)器學(xué)學(xué)習(xí)與制制造知識識發(fā)現(xiàn)技技術(shù)；面面向向制造的的綜合推推理技術(shù)術(shù)；圖圖形化化建模與與仿真技技術(shù)；智智能能全息人人機(jī)交互互技術(shù)。2.2制造智能能的關(guān)鍵鍵技術(shù)2.2.1感知與測測控網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)感知知：各種智能能傳感器器，智能能儀表測控網(wǎng)絡(luò)絡(luò)：通過計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)實(shí)時網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)實(shí)實(shí)現(xiàn)感知知到的信信息的收集集、傳輸輸、管理理、使用用的技術(shù)術(shù)。研究目標(biāo)標(biāo)：研究微型型多功能能集成智智能傳感感器與

5、傳傳輸技術(shù)，RFID和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)智能終終端技術(shù)術(shù)；開發(fā)發(fā)基于工業(yè)總總線的即即插即用用技術(shù)和和實(shí)時網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，開發(fā)基基于M2M和制造物物聯(lián)網(wǎng)的的產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì) 、生生產(chǎn)、管管理和服服務(wù)技術(shù)術(shù)。2.2.2機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí)與制造造知識發(fā)發(fā)現(xiàn)技術(shù)術(shù)機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí)：把人類的的知識教教給計(jì)算算機(jī)知識發(fā)現(xiàn)現(xiàn)：計(jì)算機(jī)機(jī)通過機(jī)機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí)、知識識發(fā)掘從從數(shù)據(jù)和和信息中自自動提煉煉知識并并升華為為制造策策略。研究目標(biāo)標(biāo)：解決異構(gòu)構(gòu)數(shù)據(jù)庫庫/知識庫間間的沖突突和一致致性維護(hù)問題題，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)數(shù)據(jù)庫/知識庫間間的透明訪問，針對特特定的制制造活動動，開發(fā)發(fā)工藝知識庫系系統(tǒng)，研研究高效效、分布布、異構(gòu)構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)術(shù)與知識識發(fā)現(xiàn)技技

6、術(shù)。2.2.3面向制造造的綜合合推理技技術(shù)制造過程程中的推推理：制造過程程中的推推理是不不確定、不精確、不不完整的的推理問問題。研究目標(biāo)標(biāo)：建立不確確定、不不精確、非完整整信息的的分布/混合推理理技術(shù)；研究抽抽象代數(shù)數(shù)、計(jì)算算幾何、微微分幾何何在數(shù)控控加工、自動裝裝配、逆向工程程、機(jī)器器視覺、形位測測量與誤誤差評定中的應(yīng)應(yīng)用。2.2.4圖形化建建模與仿仿真技術(shù)術(shù)圖形化建建模與仿仿真：圖形操作作代替符符號、數(shù)數(shù)字操作作實(shí)現(xiàn)制造過過程中的的建模和和仿真。研究目標(biāo)標(biāo)：建立制造造資源不不同屬性性以及資資源間互互相作用/約束的抽抽象的統(tǒng)統(tǒng)一描述述方法，建立面面向制造資資源庫的的圖形化化建模、規(guī)劃、編程與

7、與仿真集成成開發(fā)平平臺。2.2.5智能全息息人機(jī)交交互技術(shù)術(shù)目前交互互方法：鍵盤、鼠鼠標(biāo)、圖圖形、視視頻、語語音、觸觸摸屏、數(shù)數(shù)據(jù)手套套等。研究目標(biāo)標(biāo)：研究實(shí)時時魯棒處處理技術(shù)術(shù)和基于于機(jī)器視視覺的剛/柔體空間間狀態(tài)感感知和運(yùn)運(yùn)動識別別技術(shù)；研究視網(wǎng)膜膜掃描、腦機(jī)接接口、生生機(jī)接口口和生理信號識識別技術(shù)術(shù)；最終終實(shí)現(xiàn)全全浸入式式的“人人在場景中中”智能能人機(jī)交交互系統(tǒng)統(tǒng)3智能制造造裝備 3.1智能制造造裝備的的涵義智能制造造裝備具具有感知知、決策策、執(zhí)行行功能，其技術(shù)術(shù)特征是是：自行行感知分分析和處處理運(yùn)行行環(huán)境；自行規(guī)規(guī)劃、控控制、決決策，故故障自行行診斷和和修復(fù)，主動分分析自身身性能力力劣

8、化和和維護(hù)，能夠參參與網(wǎng)絡(luò)絡(luò)集成和和網(wǎng)絡(luò)協(xié)協(xié)調(diào)。3.2未來市場場需求及及產(chǎn)品智能機(jī)床床智能成形形制造設(shè)設(shè)備特種智能能制造設(shè)設(shè)備智能機(jī)器器人智能工程程機(jī)械 3.3智能制造造裝備的的關(guān)鍵技技術(shù)3.3.1裝備運(yùn)行行狀態(tài)和和環(huán)境的的感知與與識別技技術(shù)內(nèi)容容：對對于金屬屬切削機(jī)機(jī)床指：加工精精度、溫溫度、切切削力、熱變變形、應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變變、圖像像信息等等。研究目標(biāo)標(biāo)：新型傳感感器技術(shù)術(shù)：高靈靈敏、高高可靠、高精度度的檢測測環(huán)境信信息；感知系統(tǒng)統(tǒng)的組網(wǎng)網(wǎng)：高速速、高精精度數(shù)據(jù)據(jù)傳輸、安全處處理和容容錯能力力，異構(gòu)構(gòu)信息的的無縫交交換能力力；基于機(jī)器器視覺的的多元環(huán)環(huán)境建模模和圖像像理解能能力。 3.3.2性

9、能預(yù)測測和智能能維護(hù)技技術(shù)內(nèi)容容：刀刀具磨損損情況、機(jī)床故故障狀態(tài)態(tài)、振動動狀態(tài)、精度退化狀狀態(tài)等等。研究目標(biāo)標(biāo)：建立狀態(tài)態(tài)表征體體系（振振動、負(fù)負(fù)載、熱熱變形、溫度、壓力等等）與裝裝備性能能表征指指標(biāo)間的的映射關(guān)關(guān)系；研究損傷傷智能識識別，自自愈合和和智能維維護(hù)技術(shù)術(shù)，完善善損傷特特征提取取方法和和實(shí)時處處理技術(shù)術(shù)，最終終實(shí)現(xiàn)對對故障自自診斷和和自修復(fù)復(fù)；實(shí)現(xiàn)重大大技術(shù)裝裝備的壽壽命測試試和壽命命預(yù)測，對可靠靠性和壽壽命精確確評估。 3.3.3智能工藝藝規(guī)劃和和智能編編程技術(shù)術(shù)問題題：現(xiàn)有有的工藝藝規(guī)劃基基本是依依靠經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)的派生生式，現(xiàn)現(xiàn)有的編編程系統(tǒng)統(tǒng)主要是是面向零零件幾何何的編程程，沒有

10、有綜合考考慮機(jī)床床工裝和和零件材材料特性性，智能能工藝規(guī)規(guī)劃和編編程主要要是由計(jì)計(jì)算機(jī)模模擬專家家處理上上述情況況。研究目標(biāo)標(biāo)：研究工藝藝系統(tǒng)和和子系統(tǒng)統(tǒng)間的復(fù)復(fù)雜界面面行為和和耦合關(guān)關(guān)系，建建立工藝藝系統(tǒng)和和作業(yè)環(huán)環(huán)境的集集成數(shù)學(xué)學(xué)模型和和標(biāo)定方方法；建立面向向典型行行業(yè)的工工藝數(shù)據(jù)據(jù)庫和工工藝知識識庫，完完善機(jī)床床、機(jī)器器人、工工程機(jī)械械模型庫庫，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)多目標(biāo)標(biāo)工藝優(yōu)優(yōu)化；完善專家家經(jīng)驗(yàn)與與計(jì)算智智能的融融合，建建立規(guī)劃劃與編程程的智能能推理和和決策方方法。 3.3.4智能數(shù)控控系統(tǒng)與與智能數(shù)數(shù)控驅(qū)動動技術(shù)內(nèi)容容：數(shù)數(shù)控功能能的提高高，如視視覺伺服服功能、力反饋饋與力/位反饋混混合控制制功

11、能、振動控控制功能能、負(fù)荷荷控制功功能、質(zhì)質(zhì)量調(diào)控控功能、伺服參參數(shù)和插插補(bǔ)參數(shù)數(shù)自調(diào)整整功能、各種誤誤差補(bǔ)償償功能等等。研究目標(biāo)標(biāo)：完善伺服服控制技技術(shù)，實(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)參數(shù)自自動識別別、控制制參數(shù)自自動配置置、多軸軸參數(shù)的的自動優(yōu)優(yōu)化、振振動主動動控制；完善基于于視覺感感知的伺伺服控制制，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)防碰撞撞技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自自律運(yùn)動動、無人人駕駛和和靈巧操操作；運(yùn)用虛擬擬現(xiàn)實(shí)和和人工智智能技術(shù)術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)語音控控制和基基于虛擬擬現(xiàn)實(shí)環(huán)環(huán)境的操操作，發(fā)發(fā)展智能能化人機(jī)機(jī)交互技技術(shù)。 4智能制造造系統(tǒng) 5智能制造造服務(wù)6智能制造造路線圖圖6.1制造智能能技術(shù) 制造造智智能能技技術(shù)術(shù)目標(biāo)：智智能感知知、學(xué)習(xí)習(xí)、

12、推理、決決策、執(zhí)執(zhí)行智能終端端技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)習(xí)/數(shù)據(jù)挖掘掘/知識發(fā)現(xiàn)現(xiàn)技術(shù)、綜合推理理/決策支持持技術(shù)智能人機(jī)機(jī)交互技技術(shù)、圖形化建建模與仿仿真技術(shù)術(shù)目標(biāo)：即即插即用用即插即用用技術(shù)、嵌入式操操作系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)、實(shí)時網(wǎng)絡(luò)絡(luò)操作系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)、M2M(Machine-to-Machine/Man)制造物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)術(shù)2010年2020年2030年6.2智能制造造裝備技技術(shù) 智 能制制造造 裝備備技技 術(shù)目標(biāo)：智智能感知知、智能能決策、智能執(zhí)行行工況感知知技術(shù)、智能維護(hù)護(hù)技術(shù)、智能工藝藝規(guī)劃技技術(shù)智能伺服服驅(qū)動技技術(shù)目標(biāo)：學(xué)學(xué)習(xí)、推推理、自自律智能編程程技術(shù)、智能數(shù)控控技術(shù)2010年2020年2030年6.3智能制造造系統(tǒng)技技術(shù) 智 能制制造造 系統(tǒng)統(tǒng)技技 術(shù)目標(biāo)：智智能決策策、智能能調(diào)度、智能管控控智能制造造執(zhí)行技技術(shù)、企業(yè)智能能管控技技術(shù)、智能儀表表/執(zhí)行器技技術(shù)FCS與智能控控制技術(shù)術(shù)目標(biāo)：可可重構(gòu)、自組織織、協(xié)調(diào)優(yōu)化化建模與自自組織技技術(shù)、智能供應(yīng)應(yīng)鏈管理理、全生產(chǎn)線線的在線線協(xié)調(diào)優(yōu)化控制制技術(shù)2010年2020年2030年6.4智能制造造服務(wù)技技術(shù) 智 能制制造造 服務(wù)務(wù)技技