第三章 智能制造裝備與服務(wù) 課件

智能制造導(dǎo)論教學(xué)指導(dǎo)智能制造導(dǎo)論教學(xué)指導(dǎo)第三章智能制造裝備與服務(wù)本章目標(biāo)■了解智能制造裝備的定義、發(fā)展以及市場(chǎng)需求?！鍪煜ぶ悄苤圃煅b備技術(shù)的內(nèi)容?！鍪煜じ兄到y(tǒng)的組成?！隽私獠⑹煜ぶ悄芫S護(hù)技術(shù)的未來(lái)研究方向?！隽私庵悄芄に嚨母攀雠c組成，掌握專家系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)。■了解數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程,并掌握各項(xiàng)智能數(shù)控技術(shù)的定義?！隽私庵悄苤圃旆?wù)的定義與未來(lái)發(fā)展，熟悉各項(xiàng)智能服務(wù)技術(shù)。■熟悉智能制造服務(wù)相關(guān)技術(shù)。第三章智能制造裝備與服務(wù)本章目標(biāo)目錄結(jié)構(gòu)第3章

智能制造裝備與服務(wù)3.1智能制造裝備3.1.1智能制造裝備的定義3.1.2市場(chǎng)需求與產(chǎn)業(yè)前景3.2智能制造裝備技術(shù)3.2.1裝備運(yùn)行與環(huán)境感知、識(shí)別技術(shù)3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.4智能數(shù)控技術(shù)3.3智能制造服務(wù)3.3.1智能制造服務(wù)的定義3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展3.4智能制造服務(wù)技術(shù)3.4.1服務(wù)狀態(tài)感知技術(shù)3.4.2信息安全技術(shù)3.4.3協(xié)同服務(wù)技術(shù)目錄結(jié)構(gòu)第3章智能制造裝備與服務(wù)3.1智能制造裝備智能制造裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制等功能的制造裝備，它能夠自行感知、分析運(yùn)行環(huán)境，自行規(guī)劃、控制作業(yè)，自行診斷和修復(fù)故障，主動(dòng)分析自身性能優(yōu)劣、進(jìn)行自我維護(hù)，并能夠參與網(wǎng)絡(luò)集成和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)。3.1智能制造裝備智能制造裝備是具有感知、分析、推理、決3.2智能制造裝備技術(shù)智能制造裝備技術(shù)，即是讓制造裝備能進(jìn)行諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等多種智能活動(dòng)，并可與其它智能裝備進(jìn)行信息共享的技術(shù)。智能制造裝備技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。從功能上講，智能制造裝備技術(shù)包括裝備運(yùn)行技術(shù)與環(huán)境感知、識(shí)別技術(shù)，性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)，智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)，智能數(shù)控技術(shù)，如圖3-2所示。3.2智能制造裝備技術(shù)智能制造裝備技術(shù)，即是讓制造裝備能3.2.1裝備運(yùn)行與環(huán)境感知、識(shí)別技術(shù)傳感器是智能制造裝備中的基礎(chǔ)部件，可以感知或者說(shuō)采集環(huán)境中的圖形、聲音、光線以及生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)上的流量、位置、溫度、壓力等等數(shù)據(jù)。傳感器是測(cè)量?jī)x器走向模塊化的結(jié)果，雖然技術(shù)含量很高但一般售價(jià)較低，需要和其它部件配套使用。智能制造裝備在作業(yè)時(shí)，離不開(kāi)由相應(yīng)傳感器組成的、或者由多種傳感器結(jié)合而成的感知系統(tǒng)。感知系統(tǒng)主要由環(huán)境感知模塊、分析模塊、控制模塊等部分組成，將先進(jìn)的通訊技術(shù)、信息傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合來(lái)分析處理數(shù)據(jù)。環(huán)境感知模塊可以是機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、超聲波傳感器或紅外線傳感器等，也可以是幾者的組合。隨著新材料的運(yùn)用和制造成本的降低，傳感器在電氣、機(jī)械和物理方面的性能越發(fā)突出，靈敏性也變得更好。未來(lái)隨著制造工藝的提高，傳感器會(huì)朝著小型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向進(jìn)一步發(fā)展。智能制造裝備運(yùn)用傳感器技術(shù)識(shí)別周邊環(huán)境（如加工精度、溫度、切削力、熱變形、應(yīng)力應(yīng)變、圖像信息）的功能，能夠大幅改善其對(duì)周?chē)h(huán)境的適應(yīng)能力，降低能源消耗，提高作業(yè)效率，是智能制造裝備的主要發(fā)展方向。3.2.1裝備運(yùn)行與環(huán)境感知、識(shí)別技術(shù)傳感器是智能制造裝3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)1. 性能預(yù)測(cè)對(duì)設(shè)備性能的預(yù)測(cè)分析以及對(duì)故障時(shí)間的估算——如對(duì)設(shè)備實(shí)際健康狀況的評(píng)估、對(duì)設(shè)備的表現(xiàn)或衰退軌跡的描述、對(duì)設(shè)備或任何組件何時(shí)失效及怎樣失效的預(yù)測(cè)等——能夠減少不確定性的影響并為用戶提供預(yù)先的緩和措施及解決對(duì)策，減少生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)能與效率的損失。而具備可進(jìn)行上述預(yù)測(cè)建模工作的智能軟件的制造系統(tǒng)，稱之為預(yù)測(cè)制造系統(tǒng)。一個(gè)精心設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的預(yù)測(cè)制造系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）降低成本通過(guò)對(duì)生產(chǎn)資產(chǎn)實(shí)際情況的了解，使維護(hù)工作可以在更合適的條件下實(shí)施——而不是在故障發(fā)生后才更換損壞的部件，或太早將完好的部件進(jìn)行不必要的更換。即做到所謂的及時(shí)維護(hù)。另外，歷史健康信息也可以由系統(tǒng)反饋到機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)部門(mén)，從而形成閉環(huán)的生命周期更新設(shè)計(jì)。2）提高運(yùn)營(yíng)效率當(dāng)預(yù)測(cè)到設(shè)備很可能失效時(shí)，系統(tǒng)可以使生產(chǎn)和維修主管更合理地安排相關(guān)活動(dòng)，從而最大限度地提高設(shè)備的可用性和正常運(yùn)行時(shí)間。3）提高產(chǎn)品質(zhì)量將近乎實(shí)時(shí)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與過(guò)程控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以在設(shè)備或系統(tǒng)狀況隨時(shí)間變化的同時(shí)保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)1. 性能預(yù)測(cè)3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)2. 智能維護(hù)技術(shù)研究智能維護(hù)是采用性能衰退分析和預(yù)測(cè)方法，結(jié)合現(xiàn)代電子信息技術(shù)，使設(shè)備達(dá)到近乎零故障性能的一種新型維護(hù)技術(shù)。智能維護(hù)技術(shù)是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷維護(hù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其主要研究領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面：1）遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息(包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像)的多向暢通傳輸，根據(jù)遠(yuǎn)程診斷數(shù)據(jù)，保證網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)(診斷維護(hù)中心、用戶、制造廠和診斷專家)正常進(jìn)行信息傳輸，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的價(jià)格和保障信息傳輸?shù)膸挼纫蛩兀瑥挠布?、軟件和集成等方面研究系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用方案，這是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)的基礎(chǔ)。2）網(wǎng)絡(luò)診斷維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的研究網(wǎng)絡(luò)診斷維護(hù)的核心是技術(shù)資源的共享，要實(shí)現(xiàn)這一目的，必須研究制定通用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范接軌，包括監(jiān)測(cè)方案、監(jiān)測(cè)輸出參數(shù)的定義、有關(guān)參數(shù)的限值、測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、數(shù)據(jù)表達(dá)形式、傳輸協(xié)議、診斷維護(hù)分析方法等。3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)2. 智能維護(hù)技術(shù)研究3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)3）多通道同步高速信號(hào)采集技術(shù)與高可靠性監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究包括如何針對(duì)設(shè)備不同的工作狀態(tài)和不同的監(jiān)測(cè)信號(hào)，采用DSP（數(shù)字信號(hào)處理）實(shí)現(xiàn)多種方式的多通道同步高速信號(hào)采集、處理與故障特征提取的研究；基于VXI總線（一種VXIbus器件之間的開(kāi)放通信標(biāo)準(zhǔn)）的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，以提高可靠性、實(shí)時(shí)性和多功能為目標(biāo)，提高現(xiàn)有系統(tǒng)的性能和技術(shù)水平。4）嵌入式網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的研究以高性能嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)(EOS)為核心，對(duì)10M/100M內(nèi)置以太網(wǎng)接口、可監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)、嵌入式數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化傳輸終端進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，以此為基礎(chǔ)，建設(shè)嵌入式WebServer（網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器）并實(shí)現(xiàn)其基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)維護(hù)功能，讓用戶可通過(guò)Web（網(wǎng)頁(yè)）形式查看設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。5）基于圖形化編程語(yǔ)言的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)軟件研究研究開(kāi)發(fā)能夠支持網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)通信接口、快速描述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)環(huán)境、定義數(shù)據(jù)傳輸及處理過(guò)程的圖形化編程軟件工具，以便根據(jù)不同監(jiān)測(cè)對(duì)象快速構(gòu)建監(jiān)測(cè)診斷軟件平臺(tái)。3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)3）多通道同步高速信號(hào)3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)6）智能分析診斷技術(shù)的研究主要包括：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論等智能信息處理方法和基因算法，對(duì)設(shè)備故障的智能診斷技術(shù)及多種智能診斷方法相融合技術(shù)的研究；對(duì)基于模糊的和確定性的知識(shí)進(jìn)行綜合推理的專家系統(tǒng)的研究；對(duì)基于小波分析、分形理論等方法的信號(hào)分析、故障特征提取技術(shù)的研究。7）基于Web的網(wǎng)絡(luò)診斷知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和案例庫(kù)的研究針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象，研究制定故障診斷規(guī)則，篩選監(jiān)測(cè)診斷數(shù)據(jù)和故障案例，建立基于Web的網(wǎng)絡(luò)診斷知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和案例庫(kù)。8）多參數(shù)綜合診斷技術(shù)的研究采用多參數(shù)信息融合技術(shù)，研究故障對(duì)設(shè)備有關(guān)狀態(tài)參數(shù)(振動(dòng)、油液和熱力參數(shù))影響的機(jī)理、特征和規(guī)律；以信息融合的多參數(shù)設(shè)備故障綜合診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，研究制定相應(yīng)的診斷規(guī)則，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行軟件。9）專家會(huì)診環(huán)境的研究研究開(kāi)發(fā)具有開(kāi)放接口的遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷分析工具包，提供頻譜、細(xì)化譜、倒譜等常規(guī)分析以及小波、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）等先進(jìn)分析工具；研究電子白板、BBS（網(wǎng)絡(luò)論壇）、Netmeeting（網(wǎng)絡(luò)會(huì)議）等技術(shù)與應(yīng)用方案，采用設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)Web發(fā)布技術(shù)與診斷專家網(wǎng)絡(luò)群件系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)專家會(huì)診環(huán)境，支持集成數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻的信息交流。3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)6）智能分析診斷技術(shù)的3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能工藝是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)，也是對(duì)零件從毛坯到成品的制造方法進(jìn)行規(guī)劃的技術(shù)。智能工藝以計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)為環(huán)境支撐，借助計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理功能，確定零件機(jī)械加工的工藝過(guò)程。智能工藝是連接設(shè)計(jì)與制造之間的橋梁，它的質(zhì)量和效率直接影響企業(yè)制造資源的配置與優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量與成本、生產(chǎn)組織效率等，因而對(duì)實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)起著重要的作用。智能工藝概念智能工藝就是計(jì)算機(jī)輔助工藝（ComputerAidedProcessPlanning，簡(jiǎn)稱CAPP），是指在人和計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)中，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段給的信息，通過(guò)人機(jī)交互或自動(dòng)的方式，確定產(chǎn)品的加工方法和工藝過(guò)程。智能工藝計(jì)算機(jī)程序界面（人機(jī)界面）如圖3-3所示。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能工藝是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)2.智能工藝組成智能工藝系統(tǒng)由加工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)模塊、零件信息輸入模塊、控制模塊、輸出模塊、工序決策模塊、工步設(shè)計(jì)決策模塊和Nc加工指令生成模塊構(gòu)成，如圖3-4所示3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)2.智能工藝組成智能工藝3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)各模塊的功能如下：1）控制模塊協(xié)調(diào)各模塊的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交流，控制零件信息的獲取方式。2）零件信息輸入模塊通過(guò)直接讀取CAD系統(tǒng)或人機(jī)交互的方式，輸入零件的結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求。3）工藝過(guò)程設(shè)計(jì)模塊對(duì)加工工藝流程進(jìn)行整體規(guī)劃，生成工藝過(guò)程卡，供加工與生產(chǎn)管理部門(mén)使用。4）工序決策模塊對(duì)以下方面進(jìn)行決策：加工方法、加工設(shè)備以及刀夾量具的選擇，工序、工步安排與排序，刀具加工軌跡的規(guī)劃，工序尺寸的計(jì)算，時(shí)間與成本的計(jì)算等。5）工步設(shè)計(jì)決策模塊設(shè)計(jì)工步內(nèi)容，確定切削用量，提供生成NC加工控制指令所需的刀位文件。6）NC（NumericalControl，數(shù)字化控制）加工指令生成模塊依據(jù)工步?jīng)Q策模塊提供的文件，調(diào)用NC指令代碼系統(tǒng)，生成NC加工控制指令。7）信息輸出以工藝卡片形式輸出產(chǎn)品工藝過(guò)程信息，如工藝流程圖、工序卡，輸出CAM數(shù)控編程所需的工藝參數(shù)文件、刀具模擬軌跡、NC加工指令，并在集成環(huán)境下共享數(shù)據(jù)。8）加工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真對(duì)所生成的加工過(guò)程進(jìn)行模擬，檢查工藝的正確性。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)各模塊的功能如下：3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)各模塊的功能如下：1）控制模塊協(xié)調(diào)各模塊的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交流，控制零件信息的獲取方式。2）零件信息輸入模塊通過(guò)直接讀取CAD系統(tǒng)或人機(jī)交互的方式，輸入零件的結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求。3）工藝過(guò)程設(shè)計(jì)模塊對(duì)加工工藝流程進(jìn)行整體規(guī)劃，生成工藝過(guò)程卡，供加工與生產(chǎn)管理部門(mén)使用。4）工序決策模塊對(duì)以下方面進(jìn)行決策：加工方法、加工設(shè)備以及刀夾量具的選擇，工序、工步安排與排序，刀具加工軌跡的規(guī)劃，工序尺寸的計(jì)算，時(shí)間與成本的計(jì)算等。5）工步設(shè)計(jì)決策模塊設(shè)計(jì)工步內(nèi)容，確定切削用量，提供生成NC加工控制指令所需的刀位文件。6）NC（NumericalControl，數(shù)字化控制）加工指令生成模塊依據(jù)工步?jīng)Q策模塊提供的文件，調(diào)用NC指令代碼系統(tǒng)，生成NC加工控制指令。7）信息輸出以工藝卡片形式輸出產(chǎn)品工藝過(guò)程信息，如工藝流程圖、工序卡，輸出CAM數(shù)控編程所需的工藝參數(shù)文件、刀具模擬軌跡、NC加工指令，并在集成環(huán)境下共享數(shù)據(jù)。8）加工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真對(duì)所生成的加工過(guò)程進(jìn)行模擬，檢查工藝的正確性。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)各模塊的功能如下：3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能工藝決策專家系統(tǒng)智能工藝決策專家系統(tǒng)是一種在特定領(lǐng)域內(nèi)具有專家水平的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，它將人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以知識(shí)庫(kù)的形式存入計(jì)算機(jī)，同時(shí)模擬人類專家解決問(wèn)題的推理方式和思維過(guò)程，從而運(yùn)用這些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題作出判斷與決策。智能工藝決策專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)共同組成，如圖3-5所示。其中，知識(shí)庫(kù)用來(lái)存儲(chǔ)各領(lǐng)域的知識(shí)，是專家系統(tǒng)的核心；推理機(jī)控制并執(zhí)行對(duì)問(wèn)題的求解，它根據(jù)已知事實(shí)，利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)按一定推理方法和搜索策略進(jìn)行推理，得到問(wèn)題的答案或證實(shí)某一結(jié)論。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能工藝決策專家系3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能工藝決策專家系統(tǒng)智能工藝決策專家系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：以“邏輯推理+知識(shí)”為核心，致力于實(shí)現(xiàn)工藝知識(shí)的表達(dá)和處理機(jī)制，以及決策過(guò)程的自動(dòng)化。采用人工智能原理與技術(shù)。能夠解決復(fù)雜而專門(mén)的問(wèn)題。突出知識(shí)的價(jià)值。具有良好的適應(yīng)性，開(kāi)放性。系統(tǒng)決策取決于邏輯合理性，以及系統(tǒng)所擁有的知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量。系統(tǒng)決策的效率取決于系統(tǒng)是否擁有合適的啟發(fā)式信息。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能工藝決策專家系3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)數(shù)控技術(shù)即數(shù)字化控制技術(shù)，是一種采用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械加工過(guò)程中的各種控制信息進(jìn)行數(shù)字化運(yùn)算和處理，并通過(guò)高性能的驅(qū)動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件自動(dòng)化控制的技術(shù)。而智能數(shù)控技術(shù)，是指數(shù)控系統(tǒng)或部件能夠通過(guò)對(duì)自身功能結(jié)構(gòu)的自整定（設(shè)備不斷修正某些預(yù)先設(shè)定的值，以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最佳工作狀態(tài)的功能）改變運(yùn)行狀態(tài)，從而自主適應(yīng)外界環(huán)境參數(shù)變化的技術(shù)。智能數(shù)控技術(shù)的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和裝備是制造業(yè)信息化的重要組成部分。自20世紀(jì)50年代誕生以來(lái)，數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了電子管元器件數(shù)控、晶體管數(shù)控、集成電路數(shù)控、計(jì)算機(jī)數(shù)控、微型計(jì)算機(jī)數(shù)控、基于PLC的開(kāi)放式數(shù)控等多個(gè)發(fā)展階段，并將朝著智能數(shù)控的方向繼續(xù)發(fā)展。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)數(shù)控技術(shù)即數(shù)字化控制技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)由上圖可以看出，20世紀(jì)90年代以后，數(shù)控技術(shù)越來(lái)越趨于集成化和網(wǎng)絡(luò)化，逐漸發(fā)展為智能數(shù)控技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，CPU（中央處理器）的控制與處理能力得到大幅提升，因此，數(shù)控裝備如數(shù)控機(jī)床的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)特性得到顯著的提升，而智能數(shù)控加工技術(shù)也向高性能、柔性化和實(shí)時(shí)性方向發(fā)展。智能制造時(shí)代層出不窮的新情況，諸如加工困難的新型材料、越來(lái)越復(fù)雜的機(jī)器零部件結(jié)構(gòu)、越來(lái)越高的工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及綠色制造的要求等，都正使智能數(shù)控技術(shù)面臨著全新的挑戰(zhàn)，3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)由上圖可以看出，20世紀(jì)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)2.智能數(shù)控技術(shù)的組成智能數(shù)控技術(shù)是智能數(shù)控裝備、智能數(shù)控加工技術(shù)以及智能數(shù)控系統(tǒng)的統(tǒng)稱。1）智能數(shù)控機(jī)床智能數(shù)控機(jī)床是最具代表性的智能數(shù)控裝備。智能數(shù)控機(jī)床技術(shù)包括智能主軸單元技術(shù)、智能進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元技術(shù)以及智能機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。智能主軸單元包含多種傳感器，如非接觸式電渦流傳感器、測(cè)力傳感器、軸向位移測(cè)量傳感器、徑向力測(cè)量應(yīng)變計(jì)、對(duì)內(nèi)外全溫度測(cè)量?jī)x等，使得加工主軸具有精準(zhǔn)的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)。圖3-7智能主軸單元3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)2.智能數(shù)控技術(shù)的組成3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元，確定了直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)絲杠驅(qū)動(dòng)的合適范圍以及主軸的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以通過(guò)機(jī)械諧振來(lái)主動(dòng)控制進(jìn)給單元，圖3-8進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元，確定了3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能數(shù)控機(jī)床了解制造的整個(gè)過(guò)程，能夠監(jiān)控、診斷和修正生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各類偏差并提供最優(yōu)生產(chǎn)方案。換句話說(shuō)，智能機(jī)床能夠收集、發(fā)出信息并進(jìn)行自主思考和決策，因而能夠自動(dòng)適應(yīng)柔性和高效生產(chǎn)系統(tǒng)的要求，是重要的智能制造裝備之一。2）智能數(shù)控加工技術(shù)智能數(shù)控加工技術(shù)包括自動(dòng)化編程軟件與技術(shù)，數(shù)控加工工藝分析技術(shù)以及加工過(guò)程及參數(shù)化優(yōu)化技術(shù)。3）智能數(shù)控系統(tǒng)智能數(shù)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)單元，由各種功能模塊構(gòu)成。智能數(shù)控系統(tǒng)包括硬件平臺(tái)、軟件技術(shù)和伺服協(xié)議等。智能數(shù)控系統(tǒng)具有多功能化、集成化、智能化和綠色化等特征。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能數(shù)控機(jī)床了解制造的整3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)智能數(shù)控技術(shù)集合了智能化加工技術(shù)、智能化狀態(tài)監(jiān)控與維護(hù)技術(shù)、智能化驅(qū)動(dòng)技術(shù)、智能化誤差補(bǔ)償技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智能化操作界面等若干關(guān)鍵技術(shù)，具備多功能化、集成化、智能化、環(huán)?；膬?yōu)勢(shì)特征，必將成為智能制造不可或缺的左膀右臂。以智能數(shù)控機(jī)床為例，智能數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)如圖3-9所示3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)3.3智能制造服務(wù)隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，制造業(yè)也由傳統(tǒng)的手工制造，逐漸邁入了以新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化成套設(shè)備為代表的智能制造時(shí)代，智能制造服務(wù)因而越發(fā)受到重視。近年來(lái)，隨著人工成本的提高及科技的快速發(fā)展，產(chǎn)品服務(wù)所產(chǎn)生的利潤(rùn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了制造產(chǎn)品本身。以德國(guó)200家裝備制造企業(yè)的統(tǒng)計(jì)樣本為例，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)/制造/銷售環(huán)節(jié)的利潤(rùn)率不到4%，而產(chǎn)品培訓(xùn)、備品備件、故障修理、維護(hù)、咨詢、金融服務(wù)等產(chǎn)生的利潤(rùn)率高達(dá)70%，尤其是用于產(chǎn)品維修的備品備件，利潤(rùn)率高達(dá)18%。由此可見(jiàn)，產(chǎn)品非實(shí)體部分的價(jià)值已經(jīng)遠(yuǎn)超產(chǎn)品本身。通過(guò)融合產(chǎn)品和服務(wù)，引導(dǎo)客戶全程參與產(chǎn)品研發(fā)等方式，智能制造服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)制造價(jià)值鏈的價(jià)值增值，并對(duì)分散的制造資源進(jìn)行整合，從而提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。3.3智能制造服務(wù)隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，制造業(yè)3.3.1智能制造服務(wù)的定義智能制造服務(wù)是指面向產(chǎn)品的全生命周期，依托于產(chǎn)品創(chuàng)造高附加值的服務(wù)。舉例來(lái)說(shuō)，智能物流、產(chǎn)品跟蹤追溯、遠(yuǎn)程服務(wù)管理、預(yù)測(cè)性維護(hù)等等都是智能制造服務(wù)的具體表現(xiàn)。智能制造服務(wù)結(jié)合信息技術(shù)，能夠從根本上改變傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造、運(yùn)輸、銷售和售后服務(wù)等環(huán)節(jié)的運(yùn)營(yíng)模式。不僅如此，由智能制造服務(wù)環(huán)節(jié)得到的反饋數(shù)據(jù)，還可以優(yōu)化制造行業(yè)的全部業(yè)務(wù)和作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力可持續(xù)增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提高的目標(biāo)。企業(yè)可以通過(guò)捕捉客戶的原始信息，在后臺(tái)積累豐富的數(shù)據(jù)，以此構(gòu)建需求結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和商業(yè)智能分析，除了可以分析客戶的習(xí)慣、喜好等顯性需求外，還能進(jìn)一步挖掘與客戶時(shí)空、身份、工作生活狀態(tài)關(guān)聯(lián)的隱形需求，從而主動(dòng)為客戶提供精準(zhǔn)、高效的服務(wù)?？梢?jiàn)，智能制造服務(wù)實(shí)現(xiàn)的是一種按需和主動(dòng)的智能，不僅要傳遞、反饋數(shù)據(jù)，更要系統(tǒng)地進(jìn)行多維度、多層次的感知，以及主動(dòng)、深入的辨識(shí)。3.3.1智能制造服務(wù)的定義智能制造服務(wù)是指面向產(chǎn)品的全3.3.1智能制造服務(wù)的定義智能制造服務(wù)是智能制造的核心內(nèi)容之一，越來(lái)越多的制造型企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到從生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型的重要性。服務(wù)的智能化既體現(xiàn)在企業(yè)如何高效、準(zhǔn)確、及時(shí)的挖掘客戶潛在需求并實(shí)時(shí)響應(yīng)，也體現(xiàn)為產(chǎn)品交付后，企業(yè)怎樣對(duì)產(chǎn)品實(shí)施線上、線下服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理。在服務(wù)智能化的推進(jìn)過(guò)程中，有兩股力量相向而行：一股力量是傳統(tǒng)制造企業(yè)不斷拓展服務(wù)業(yè)務(wù)，另一股力量則是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)從消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)人和設(shè)備、設(shè)備和設(shè)備、服務(wù)和服務(wù)、人和服務(wù)的廣泛連接。這兩股力量的勝利會(huì)師，將不斷激發(fā)智能制造服務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、理念創(chuàng)新、業(yè)態(tài)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新。3.3.1智能制造服務(wù)的定義智能制造服務(wù)是智能制造的核心3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展近些年來(lái)，人們的生活已經(jīng)慢慢被智能產(chǎn)品所充斥，如智能手機(jī)、智能手表、智能眼鏡，以及物聯(lián)網(wǎng)下的智能家居等。智能制造的巨大浪潮與產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合正在醞釀著嶄新的商業(yè)模式，以期帶來(lái)用戶需求的顛覆與生活方式的變革。在未來(lái)，智能制造服務(wù)等新型行業(yè)必會(huì)得到廣泛關(guān)注與發(fā)展。美國(guó)GE公司在2012年11月發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界》的報(bào)告，確定了未來(lái)裝備制造業(yè)智能制造服務(wù)轉(zhuǎn)型的路線圖，將“智能化設(shè)備”、“基于大數(shù)據(jù)的智能分析”和“人在回路的智能決策”作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素，并將為工業(yè)設(shè)備提供面向全生命周期的產(chǎn)業(yè)鏈信息管理服務(wù)，幫助用戶更高效、更節(jié)能、更持久的使用這些設(shè)備。裝備制造業(yè)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)架如圖3-10所示。3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展近些年來(lái)，人們的生活已經(jīng)3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展圖3-10裝備制造業(yè)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展圖3-10裝備制造業(yè)服3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展未來(lái)，產(chǎn)品價(jià)值將最終會(huì)被服務(wù)價(jià)值所代替，每一個(gè)企業(yè)都該借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的興起和它日益完善的功能，在優(yōu)化提升效率獲取可觀收益之后，創(chuàng)新服務(wù)模式。并且不斷探索，為服務(wù)模式的創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)智能制造服務(wù)可從三個(gè)方向入手：一是依托制造業(yè)拓展生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)，并整合原有業(yè)務(wù)，形成新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)；二是從銷售產(chǎn)品向提供服務(wù)及成套解決方案發(fā)展；三是創(chuàng)建公共服務(wù)平臺(tái)、企業(yè)間協(xié)作平臺(tái)和供應(yīng)鏈管理平臺(tái)等，為制造業(yè)專業(yè)服務(wù)的發(fā)展提供支撐。智能制造服務(wù)可以包含以下幾類：產(chǎn)品個(gè)性化定制、全生命周期管理、網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)營(yíng)銷與在線支持服務(wù)等。系統(tǒng)集成總承包服務(wù)與整體解決方案等。面向行業(yè)的社會(huì)化、專業(yè)化服務(wù)。具有金融機(jī)構(gòu)形式的相關(guān)服務(wù)。大型制造設(shè)備、生產(chǎn)線等融資租賃服務(wù)。數(shù)據(jù)評(píng)估、分析與預(yù)測(cè)服務(wù)。3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展未來(lái)，產(chǎn)品價(jià)值將最終會(huì)被3.4智能制造服務(wù)技術(shù)智能制造服務(wù)是世界范圍內(nèi)信息化與工業(yè)化深度融合的大勢(shì)所趨，并逐漸成為衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的標(biāo)志。而要實(shí)現(xiàn)完整的生產(chǎn)系統(tǒng)智能制造服務(wù)，關(guān)鍵是突破智能制造服務(wù)的基礎(chǔ)共性技術(shù)，主要包括服務(wù)狀態(tài)感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和協(xié)同服務(wù)技術(shù)。3.4.1服務(wù)狀態(tài)感知技術(shù)服務(wù)狀態(tài)感知技術(shù)是智能制造服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，產(chǎn)品追溯管理、預(yù)測(cè)性維護(hù)等服務(wù)都是以產(chǎn)品的狀態(tài)感知為基礎(chǔ)的。服務(wù)狀態(tài)感知技術(shù)包括識(shí)別技術(shù)和實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)。識(shí)別技術(shù)識(shí)別技術(shù)主要包括射頻識(shí)別技術(shù)、基于深度三維圖像識(shí)別技術(shù)，以及物體缺陷自動(dòng)識(shí)別技術(shù)?；谌S圖像物體識(shí)別可以識(shí)別出圖像中有什么類型的物體，并給出物體在圖像中所反映的位置和方向，是對(duì)三維世界的感知理解。結(jié)合了人工智能科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)之后，三維物體識(shí)別成為智能制造服務(wù)系統(tǒng)中識(shí)別物體幾何情況的關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)可以對(duì)多種材料、零件、工具、設(shè)備等資產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤管理，例如，生產(chǎn)過(guò)程中需要監(jiān)視在制品的位置行蹤，以及材料、零件、工具的存放位置等。這樣，在智能制造服務(wù)系統(tǒng)中就需要建立一個(gè)實(shí)時(shí)定位網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以完成目標(biāo)在生產(chǎn)全程中的實(shí)時(shí)位置跟蹤。3.4智能制造服務(wù)技術(shù)智能制造服務(wù)是世界范圍內(nèi)信息化與工3.4.2信息安全技術(shù)數(shù)字化技術(shù)之所以能夠推動(dòng)制造業(yè)的發(fā)展，很大程度上得益于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，但這也對(duì)制造工廠的網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)成了威脅。如圖3-11所示。3.4.2信息安全技術(shù)數(shù)字化技術(shù)之所以能夠推動(dòng)制造業(yè)的發(fā)3.4.2信息安全技術(shù)在制造企業(yè)內(nèi)部，工人越來(lái)越依賴于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化機(jī)器和無(wú)處不在的傳感器，而技術(shù)人員的工作就是把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理部件和組件。制造過(guò)程的數(shù)字化技術(shù)支撐著產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)的全過(guò)程，必須加以保護(hù)。不止如此，在智能制造體系中，制造業(yè)企業(yè)從顧客需求開(kāi)始，到接受產(chǎn)品訂單、尋求合作生產(chǎn)、采購(gòu)原材料或零部件、產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)到生產(chǎn)組裝，整個(gè)流程都通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題將更加突出。這其中，涉及到的智能互聯(lián)裝備、工業(yè)控制系統(tǒng)、移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)商、政府機(jī)構(gòu)、零售企業(yè)、金融機(jī)構(gòu)等都有可能被網(wǎng)絡(luò)犯罪分子攻擊，從而造成個(gè)人隱私泄露、支付信息泄露或者系統(tǒng)癱瘓等問(wèn)題，帶來(lái)重大的損失。在這種情形下，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于制造業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)，在產(chǎn)生更多新機(jī)遇的同時(shí)，也帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。3.4.2信息安全技術(shù)在制造企業(yè)內(nèi)部，工人越來(lái)越依賴于計(jì)3.4.2信息安全技術(shù)想要解決網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，需要從兩個(gè)方面入手：1）確保服務(wù)器的自主可控服務(wù)器作為國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、信息安全的核心，其自主化是確保行業(yè)信息化應(yīng)用安全的關(guān)鍵，也是構(gòu)筑中國(guó)信息安全長(zhǎng)城不可或缺的基石。只有確保服務(wù)器的自主可控，滿足金融、電信、能源等對(duì)服務(wù)器安全性、可擴(kuò)展性及可靠性有嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)的數(shù)據(jù)中心和遠(yuǎn)程企業(yè)環(huán)境的應(yīng)用要求，才能建立安全可靠的信息產(chǎn)業(yè)體系。2）確保IT核心設(shè)備安全可靠目前，我國(guó)IT核心產(chǎn)品仍嚴(yán)重依賴國(guó)外企業(yè)，信息化核心技術(shù)和設(shè)備受制于人。只有實(shí)現(xiàn)核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化，確保核心設(shè)備安全可靠，才能不斷把IT安全保障體系做大做強(qiáng)。3.4.2信息安全技術(shù)想要解決網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，需要從兩個(gè)方3.4.3協(xié)同服務(wù)技術(shù)要了解協(xié)同服務(wù)技術(shù)，首先要了解什么是協(xié)同制造。1.協(xié)同制造協(xié)同制造，是充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈內(nèi)及跨供應(yīng)鏈間的企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理和商務(wù)合作的技術(shù)。協(xié)同制造通過(guò)改變業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)模式與方式，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。協(xié)同制造是基于敏捷制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、前期化制造的現(xiàn)代制造模式，它打破了時(shí)間和空間的約束，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使整個(gè)供應(yīng)鏈上的企業(yè)、合作伙伴共享客戶、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息。協(xié)同制造技術(shù)使傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變成并行的工作方式，從而最大限度地縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，快速響應(yīng)客戶需求，提高設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的柔性。按協(xié)同制造的組織分，協(xié)同制造分為企業(yè)內(nèi)的協(xié)同制造（又稱縱向集成）和企業(yè)間的協(xié)同制造。按協(xié)同制造的內(nèi)容分，協(xié)同制造又可分為協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同供應(yīng)鏈、協(xié)同生產(chǎn)和協(xié)同服務(wù)。3.4.3協(xié)同服務(wù)技術(shù)要了解協(xié)同服務(wù)技術(shù)，首先要了解什么3.4.3協(xié)同服務(wù)技術(shù)2.協(xié)同服務(wù)協(xié)同服務(wù)是協(xié)同制造的重要內(nèi)容之一。協(xié)同服務(wù)包括設(shè)備協(xié)作、資源共享、技術(shù)轉(zhuǎn)移、成果推廣和委托加工等模式的協(xié)作交互，通過(guò)調(diào)動(dòng)不同企業(yè)的人才、技術(shù)、設(shè)備、信息和成果等優(yōu)勢(shì)資源，實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新、技術(shù)交流和資源共享。協(xié)同服務(wù)最大限度的減少了地域?qū)χ悄苤圃旆?wù)的影響，通過(guò)企業(yè)內(nèi)和企業(yè)間的協(xié)同服務(wù)，使顧客、供應(yīng)商和企業(yè)都參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，大大提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和可制造性，有利于降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本，提高質(zhì)量和客戶滿意度。3.4.3協(xié)同服務(wù)技術(shù)2.協(xié)同服務(wù)智能制造導(dǎo)論教學(xué)指導(dǎo)智能制造導(dǎo)論教學(xué)指導(dǎo)第三章智能制造裝備與服務(wù)本章目標(biāo)■了解智能制造裝備的定義、發(fā)展以及市場(chǎng)需求?！鍪煜ぶ悄苤圃煅b備技術(shù)的內(nèi)容?！鍪煜じ兄到y(tǒng)的組成?！隽私獠⑹煜ぶ悄芫S護(hù)技術(shù)的未來(lái)研究方向?！隽私庵悄芄に嚨母攀雠c組成，掌握專家系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)?！隽私鈹?shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程,并掌握各項(xiàng)智能數(shù)控技術(shù)的定義?！隽私庵悄苤圃旆?wù)的定義與未來(lái)發(fā)展，熟悉各項(xiàng)智能服務(wù)技術(shù)。■熟悉智能制造服務(wù)相關(guān)技術(shù)。第三章智能制造裝備與服務(wù)本章目標(biāo)目錄結(jié)構(gòu)第3章

智能制造裝備與服務(wù)3.1智能制造裝備3.1.1智能制造裝備的定義3.1.2市場(chǎng)需求與產(chǎn)業(yè)前景3.2智能制造裝備技術(shù)3.2.1裝備運(yùn)行與環(huán)境感知、識(shí)別技術(shù)3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.4智能數(shù)控技術(shù)3.3智能制造服務(wù)3.3.1智能制造服務(wù)的定義3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展3.4智能制造服務(wù)技術(shù)3.4.1服務(wù)狀態(tài)感知技術(shù)3.4.2信息安全技術(shù)3.4.3協(xié)同服務(wù)技術(shù)目錄結(jié)構(gòu)第3章智能制造裝備與服務(wù)3.1智能制造裝備智能制造裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制等功能的制造裝備，它能夠自行感知、分析運(yùn)行環(huán)境，自行規(guī)劃、控制作業(yè)，自行診斷和修復(fù)故障，主動(dòng)分析自身性能優(yōu)劣、進(jìn)行自我維護(hù)，并能夠參與網(wǎng)絡(luò)集成和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)。3.1智能制造裝備智能制造裝備是具有感知、分析、推理、決3.2智能制造裝備技術(shù)智能制造裝備技術(shù)，即是讓制造裝備能進(jìn)行諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等多種智能活動(dòng)，并可與其它智能裝備進(jìn)行信息共享的技術(shù)。智能制造裝備技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合。從功能上講，智能制造裝備技術(shù)包括裝備運(yùn)行技術(shù)與環(huán)境感知、識(shí)別技術(shù)，性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)，智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)，智能數(shù)控技術(shù)，如圖3-2所示。3.2智能制造裝備技術(shù)智能制造裝備技術(shù)，即是讓制造裝備能3.2.1裝備運(yùn)行與環(huán)境感知、識(shí)別技術(shù)傳感器是智能制造裝備中的基礎(chǔ)部件，可以感知或者說(shuō)采集環(huán)境中的圖形、聲音、光線以及生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)上的流量、位置、溫度、壓力等等數(shù)據(jù)。傳感器是測(cè)量?jī)x器走向模塊化的結(jié)果，雖然技術(shù)含量很高但一般售價(jià)較低，需要和其它部件配套使用。智能制造裝備在作業(yè)時(shí)，離不開(kāi)由相應(yīng)傳感器組成的、或者由多種傳感器結(jié)合而成的感知系統(tǒng)。感知系統(tǒng)主要由環(huán)境感知模塊、分析模塊、控制模塊等部分組成，將先進(jìn)的通訊技術(shù)、信息傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合來(lái)分析處理數(shù)據(jù)。環(huán)境感知模塊可以是機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、超聲波傳感器或紅外線傳感器等，也可以是幾者的組合。隨著新材料的運(yùn)用和制造成本的降低，傳感器在電氣、機(jī)械和物理方面的性能越發(fā)突出，靈敏性也變得更好。未來(lái)隨著制造工藝的提高，傳感器會(huì)朝著小型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向進(jìn)一步發(fā)展。智能制造裝備運(yùn)用傳感器技術(shù)識(shí)別周邊環(huán)境（如加工精度、溫度、切削力、熱變形、應(yīng)力應(yīng)變、圖像信息）的功能，能夠大幅改善其對(duì)周?chē)h(huán)境的適應(yīng)能力，降低能源消耗，提高作業(yè)效率，是智能制造裝備的主要發(fā)展方向。3.2.1裝備運(yùn)行與環(huán)境感知、識(shí)別技術(shù)傳感器是智能制造裝3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)1. 性能預(yù)測(cè)對(duì)設(shè)備性能的預(yù)測(cè)分析以及對(duì)故障時(shí)間的估算——如對(duì)設(shè)備實(shí)際健康狀況的評(píng)估、對(duì)設(shè)備的表現(xiàn)或衰退軌跡的描述、對(duì)設(shè)備或任何組件何時(shí)失效及怎樣失效的預(yù)測(cè)等——能夠減少不確定性的影響并為用戶提供預(yù)先的緩和措施及解決對(duì)策，減少生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)能與效率的損失。而具備可進(jìn)行上述預(yù)測(cè)建模工作的智能軟件的制造系統(tǒng)，稱之為預(yù)測(cè)制造系統(tǒng)。一個(gè)精心設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的預(yù)測(cè)制造系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）降低成本通過(guò)對(duì)生產(chǎn)資產(chǎn)實(shí)際情況的了解，使維護(hù)工作可以在更合適的條件下實(shí)施——而不是在故障發(fā)生后才更換損壞的部件，或太早將完好的部件進(jìn)行不必要的更換。即做到所謂的及時(shí)維護(hù)。另外，歷史健康信息也可以由系統(tǒng)反饋到機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)部門(mén)，從而形成閉環(huán)的生命周期更新設(shè)計(jì)。2）提高運(yùn)營(yíng)效率當(dāng)預(yù)測(cè)到設(shè)備很可能失效時(shí)，系統(tǒng)可以使生產(chǎn)和維修主管更合理地安排相關(guān)活動(dòng)，從而最大限度地提高設(shè)備的可用性和正常運(yùn)行時(shí)間。3）提高產(chǎn)品質(zhì)量將近乎實(shí)時(shí)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與過(guò)程控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以在設(shè)備或系統(tǒng)狀況隨時(shí)間變化的同時(shí)保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)1. 性能預(yù)測(cè)3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)2. 智能維護(hù)技術(shù)研究智能維護(hù)是采用性能衰退分析和預(yù)測(cè)方法，結(jié)合現(xiàn)代電子信息技術(shù)，使設(shè)備達(dá)到近乎零故障性能的一種新型維護(hù)技術(shù)。智能維護(hù)技術(shù)是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷維護(hù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其主要研究領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面：1）遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息(包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像)的多向暢通傳輸，根據(jù)遠(yuǎn)程診斷數(shù)據(jù)，保證網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)(診斷維護(hù)中心、用戶、制造廠和診斷專家)正常進(jìn)行信息傳輸，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的價(jià)格和保障信息傳輸?shù)膸挼纫蛩?，從硬件、軟件和集成等方面研究系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用方案，這是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)的基礎(chǔ)。2）網(wǎng)絡(luò)診斷維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的研究網(wǎng)絡(luò)診斷維護(hù)的核心是技術(shù)資源的共享，要實(shí)現(xiàn)這一目的，必須研究制定通用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范接軌，包括監(jiān)測(cè)方案、監(jiān)測(cè)輸出參數(shù)的定義、有關(guān)參數(shù)的限值、測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、數(shù)據(jù)表達(dá)形式、傳輸協(xié)議、診斷維護(hù)分析方法等。3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)2. 智能維護(hù)技術(shù)研究3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)3）多通道同步高速信號(hào)采集技術(shù)與高可靠性監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究包括如何針對(duì)設(shè)備不同的工作狀態(tài)和不同的監(jiān)測(cè)信號(hào)，采用DSP（數(shù)字信號(hào)處理）實(shí)現(xiàn)多種方式的多通道同步高速信號(hào)采集、處理與故障特征提取的研究；基于VXI總線（一種VXIbus器件之間的開(kāi)放通信標(biāo)準(zhǔn)）的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，以提高可靠性、實(shí)時(shí)性和多功能為目標(biāo)，提高現(xiàn)有系統(tǒng)的性能和技術(shù)水平。4）嵌入式網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的研究以高性能嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)(EOS)為核心，對(duì)10M/100M內(nèi)置以太網(wǎng)接口、可監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)、嵌入式數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化傳輸終端進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，以此為基礎(chǔ)，建設(shè)嵌入式WebServer（網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器）并實(shí)現(xiàn)其基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)維護(hù)功能，讓用戶可通過(guò)Web（網(wǎng)頁(yè)）形式查看設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。5）基于圖形化編程語(yǔ)言的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)軟件研究研究開(kāi)發(fā)能夠支持網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)通信接口、快速描述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)環(huán)境、定義數(shù)據(jù)傳輸及處理過(guò)程的圖形化編程軟件工具，以便根據(jù)不同監(jiān)測(cè)對(duì)象快速構(gòu)建監(jiān)測(cè)診斷軟件平臺(tái)。3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)3）多通道同步高速信號(hào)3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)6）智能分析診斷技術(shù)的研究主要包括：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論等智能信息處理方法和基因算法，對(duì)設(shè)備故障的智能診斷技術(shù)及多種智能診斷方法相融合技術(shù)的研究；對(duì)基于模糊的和確定性的知識(shí)進(jìn)行綜合推理的專家系統(tǒng)的研究；對(duì)基于小波分析、分形理論等方法的信號(hào)分析、故障特征提取技術(shù)的研究。7）基于Web的網(wǎng)絡(luò)診斷知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和案例庫(kù)的研究針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象，研究制定故障診斷規(guī)則，篩選監(jiān)測(cè)診斷數(shù)據(jù)和故障案例，建立基于Web的網(wǎng)絡(luò)診斷知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和案例庫(kù)。8）多參數(shù)綜合診斷技術(shù)的研究采用多參數(shù)信息融合技術(shù)，研究故障對(duì)設(shè)備有關(guān)狀態(tài)參數(shù)(振動(dòng)、油液和熱力參數(shù))影響的機(jī)理、特征和規(guī)律；以信息融合的多參數(shù)設(shè)備故障綜合診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，研究制定相應(yīng)的診斷規(guī)則，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行軟件。9）專家會(huì)診環(huán)境的研究研究開(kāi)發(fā)具有開(kāi)放接口的遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷分析工具包，提供頻譜、細(xì)化譜、倒譜等常規(guī)分析以及小波、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）等先進(jìn)分析工具；研究電子白板、BBS（網(wǎng)絡(luò)論壇）、Netmeeting（網(wǎng)絡(luò)會(huì)議）等技術(shù)與應(yīng)用方案，采用設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)Web發(fā)布技術(shù)與診斷專家網(wǎng)絡(luò)群件系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)專家會(huì)診環(huán)境，支持集成數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻的信息交流。3.2.2性能預(yù)測(cè)與智能維護(hù)技術(shù)6）智能分析診斷技術(shù)的3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能工藝是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)，也是對(duì)零件從毛坯到成品的制造方法進(jìn)行規(guī)劃的技術(shù)。智能工藝以計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)為環(huán)境支撐，借助計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理功能，確定零件機(jī)械加工的工藝過(guò)程。智能工藝是連接設(shè)計(jì)與制造之間的橋梁，它的質(zhì)量和效率直接影響企業(yè)制造資源的配置與優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量與成本、生產(chǎn)組織效率等，因而對(duì)實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)起著重要的作用。智能工藝概念智能工藝就是計(jì)算機(jī)輔助工藝（ComputerAidedProcessPlanning，簡(jiǎn)稱CAPP），是指在人和計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)中，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段給的信息，通過(guò)人機(jī)交互或自動(dòng)的方式，確定產(chǎn)品的加工方法和工藝過(guò)程。智能工藝計(jì)算機(jī)程序界面（人機(jī)界面）如圖3-3所示。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能工藝是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)2.智能工藝組成智能工藝系統(tǒng)由加工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)模塊、零件信息輸入模塊、控制模塊、輸出模塊、工序決策模塊、工步設(shè)計(jì)決策模塊和Nc加工指令生成模塊構(gòu)成，如圖3-4所示3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)2.智能工藝組成智能工藝3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)各模塊的功能如下：1）控制模塊協(xié)調(diào)各模塊的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交流，控制零件信息的獲取方式。2）零件信息輸入模塊通過(guò)直接讀取CAD系統(tǒng)或人機(jī)交互的方式，輸入零件的結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求。3）工藝過(guò)程設(shè)計(jì)模塊對(duì)加工工藝流程進(jìn)行整體規(guī)劃，生成工藝過(guò)程卡，供加工與生產(chǎn)管理部門(mén)使用。4）工序決策模塊對(duì)以下方面進(jìn)行決策：加工方法、加工設(shè)備以及刀夾量具的選擇，工序、工步安排與排序，刀具加工軌跡的規(guī)劃，工序尺寸的計(jì)算，時(shí)間與成本的計(jì)算等。5）工步設(shè)計(jì)決策模塊設(shè)計(jì)工步內(nèi)容，確定切削用量，提供生成NC加工控制指令所需的刀位文件。6）NC（NumericalControl，數(shù)字化控制）加工指令生成模塊依據(jù)工步?jīng)Q策模塊提供的文件，調(diào)用NC指令代碼系統(tǒng)，生成NC加工控制指令。7）信息輸出以工藝卡片形式輸出產(chǎn)品工藝過(guò)程信息，如工藝流程圖、工序卡，輸出CAM數(shù)控編程所需的工藝參數(shù)文件、刀具模擬軌跡、NC加工指令，并在集成環(huán)境下共享數(shù)據(jù)。8）加工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真對(duì)所生成的加工過(guò)程進(jìn)行模擬，檢查工藝的正確性。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)各模塊的功能如下：3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)各模塊的功能如下：1）控制模塊協(xié)調(diào)各模塊的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交流，控制零件信息的獲取方式。2）零件信息輸入模塊通過(guò)直接讀取CAD系統(tǒng)或人機(jī)交互的方式，輸入零件的結(jié)構(gòu)與技術(shù)要求。3）工藝過(guò)程設(shè)計(jì)模塊對(duì)加工工藝流程進(jìn)行整體規(guī)劃，生成工藝過(guò)程卡，供加工與生產(chǎn)管理部門(mén)使用。4）工序決策模塊對(duì)以下方面進(jìn)行決策：加工方法、加工設(shè)備以及刀夾量具的選擇，工序、工步安排與排序，刀具加工軌跡的規(guī)劃，工序尺寸的計(jì)算，時(shí)間與成本的計(jì)算等。5）工步設(shè)計(jì)決策模塊設(shè)計(jì)工步內(nèi)容，確定切削用量，提供生成NC加工控制指令所需的刀位文件。6）NC（NumericalControl，數(shù)字化控制）加工指令生成模塊依據(jù)工步?jīng)Q策模塊提供的文件，調(diào)用NC指令代碼系統(tǒng)，生成NC加工控制指令。7）信息輸出以工藝卡片形式輸出產(chǎn)品工藝過(guò)程信息，如工藝流程圖、工序卡，輸出CAM數(shù)控編程所需的工藝參數(shù)文件、刀具模擬軌跡、NC加工指令，并在集成環(huán)境下共享數(shù)據(jù)。8）加工過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真對(duì)所生成的加工過(guò)程進(jìn)行模擬，檢查工藝的正確性。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)各模塊的功能如下：3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能工藝決策專家系統(tǒng)智能工藝決策專家系統(tǒng)是一種在特定領(lǐng)域內(nèi)具有專家水平的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，它將人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以知識(shí)庫(kù)的形式存入計(jì)算機(jī)，同時(shí)模擬人類專家解決問(wèn)題的推理方式和思維過(guò)程，從而運(yùn)用這些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題作出判斷與決策。智能工藝決策專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)共同組成，如圖3-5所示。其中，知識(shí)庫(kù)用來(lái)存儲(chǔ)各領(lǐng)域的知識(shí)，是專家系統(tǒng)的核心；推理機(jī)控制并執(zhí)行對(duì)問(wèn)題的求解，它根據(jù)已知事實(shí)，利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)按一定推理方法和搜索策略進(jìn)行推理，得到問(wèn)題的答案或證實(shí)某一結(jié)論。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能工藝決策專家系3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能工藝決策專家系統(tǒng)智能工藝決策專家系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：以“邏輯推理+知識(shí)”為核心，致力于實(shí)現(xiàn)工藝知識(shí)的表達(dá)和處理機(jī)制，以及決策過(guò)程的自動(dòng)化。采用人工智能原理與技術(shù)。能夠解決復(fù)雜而專門(mén)的問(wèn)題。突出知識(shí)的價(jià)值。具有良好的適應(yīng)性，開(kāi)放性。系統(tǒng)決策取決于邏輯合理性，以及系統(tǒng)所擁有的知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量。系統(tǒng)決策的效率取決于系統(tǒng)是否擁有合適的啟發(fā)式信息。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能工藝決策專家系3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)數(shù)控技術(shù)即數(shù)字化控制技術(shù)，是一種采用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械加工過(guò)程中的各種控制信息進(jìn)行數(shù)字化運(yùn)算和處理，并通過(guò)高性能的驅(qū)動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件自動(dòng)化控制的技術(shù)。而智能數(shù)控技術(shù)，是指數(shù)控系統(tǒng)或部件能夠通過(guò)對(duì)自身功能結(jié)構(gòu)的自整定（設(shè)備不斷修正某些預(yù)先設(shè)定的值，以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最佳工作狀態(tài)的功能）改變運(yùn)行狀態(tài)，從而自主適應(yīng)外界環(huán)境參數(shù)變化的技術(shù)。智能數(shù)控技術(shù)的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和裝備是制造業(yè)信息化的重要組成部分。自20世紀(jì)50年代誕生以來(lái)，數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了電子管元器件數(shù)控、晶體管數(shù)控、集成電路數(shù)控、計(jì)算機(jī)數(shù)控、微型計(jì)算機(jī)數(shù)控、基于PLC的開(kāi)放式數(shù)控等多個(gè)發(fā)展階段，并將朝著智能數(shù)控的方向繼續(xù)發(fā)展。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)數(shù)控技術(shù)即數(shù)字化控制技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)由上圖可以看出，20世紀(jì)90年代以后，數(shù)控技術(shù)越來(lái)越趨于集成化和網(wǎng)絡(luò)化，逐漸發(fā)展為智能數(shù)控技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，CPU（中央處理器）的控制與處理能力得到大幅提升，因此，數(shù)控裝備如數(shù)控機(jī)床的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)特性得到顯著的提升，而智能數(shù)控加工技術(shù)也向高性能、柔性化和實(shí)時(shí)性方向發(fā)展。智能制造時(shí)代層出不窮的新情況，諸如加工困難的新型材料、越來(lái)越復(fù)雜的機(jī)器零部件結(jié)構(gòu)、越來(lái)越高的工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及綠色制造的要求等，都正使智能數(shù)控技術(shù)面臨著全新的挑戰(zhàn)，3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)由上圖可以看出，20世紀(jì)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)2.智能數(shù)控技術(shù)的組成智能數(shù)控技術(shù)是智能數(shù)控裝備、智能數(shù)控加工技術(shù)以及智能數(shù)控系統(tǒng)的統(tǒng)稱。1）智能數(shù)控機(jī)床智能數(shù)控機(jī)床是最具代表性的智能數(shù)控裝備。智能數(shù)控機(jī)床技術(shù)包括智能主軸單元技術(shù)、智能進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元技術(shù)以及智能機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。智能主軸單元包含多種傳感器，如非接觸式電渦流傳感器、測(cè)力傳感器、軸向位移測(cè)量傳感器、徑向力測(cè)量應(yīng)變計(jì)、對(duì)內(nèi)外全溫度測(cè)量?jī)x等，使得加工主軸具有精準(zhǔn)的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)。圖3-7智能主軸單元3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)2.智能數(shù)控技術(shù)的組成3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元，確定了直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)絲杠驅(qū)動(dòng)的合適范圍以及主軸的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以通過(guò)機(jī)械諧振來(lái)主動(dòng)控制進(jìn)給單元，圖3-8進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元技術(shù)3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元，確定了3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能數(shù)控機(jī)床了解制造的整個(gè)過(guò)程，能夠監(jiān)控、診斷和修正生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各類偏差并提供最優(yōu)生產(chǎn)方案。換句話說(shuō)，智能機(jī)床能夠收集、發(fā)出信息并進(jìn)行自主思考和決策，因而能夠自動(dòng)適應(yīng)柔性和高效生產(chǎn)系統(tǒng)的要求，是重要的智能制造裝備之一。2）智能數(shù)控加工技術(shù)智能數(shù)控加工技術(shù)包括自動(dòng)化編程軟件與技術(shù)，數(shù)控加工工藝分析技術(shù)以及加工過(guò)程及參數(shù)化優(yōu)化技術(shù)。3）智能數(shù)控系統(tǒng)智能數(shù)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能制造系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)單元，由各種功能模塊構(gòu)成。智能數(shù)控系統(tǒng)包括硬件平臺(tái)、軟件技術(shù)和伺服協(xié)議等。智能數(shù)控系統(tǒng)具有多功能化、集成化、智能化和綠色化等特征。3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)智能數(shù)控機(jī)床了解制造的整3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)智能數(shù)控技術(shù)集合了智能化加工技術(shù)、智能化狀態(tài)監(jiān)控與維護(hù)技術(shù)、智能化驅(qū)動(dòng)技術(shù)、智能化誤差補(bǔ)償技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智能化操作界面等若干關(guān)鍵技術(shù)，具備多功能化、集成化、智能化、環(huán)?；膬?yōu)勢(shì)特征，必將成為智能制造不可或缺的左膀右臂。以智能數(shù)控機(jī)床為例，智能數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)如圖3-9所示3.2.3智能工藝規(guī)劃與編程技術(shù)3.智能數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)3.3智能制造服務(wù)隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，制造業(yè)也由傳統(tǒng)的手工制造，逐漸邁入了以新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化成套設(shè)備為代表的智能制造時(shí)代，智能制造服務(wù)因而越發(fā)受到重視。近年來(lái)，隨著人工成本的提高及科技的快速發(fā)展，產(chǎn)品服務(wù)所產(chǎn)生的利潤(rùn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了制造產(chǎn)品本身。以德國(guó)200家裝備制造企業(yè)的統(tǒng)計(jì)樣本為例，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)/制造/銷售環(huán)節(jié)的利潤(rùn)率不到4%，而產(chǎn)品培訓(xùn)、備品備件、故障修理、維護(hù)、咨詢、金融服務(wù)等產(chǎn)生的利潤(rùn)率高達(dá)70%，尤其是用于產(chǎn)品維修的備品備件，利潤(rùn)率高達(dá)18%。由此可見(jiàn)，產(chǎn)品非實(shí)體部分的價(jià)值已經(jīng)遠(yuǎn)超產(chǎn)品本身。通過(guò)融合產(chǎn)品和服務(wù)，引導(dǎo)客戶全程參與產(chǎn)品研發(fā)等方式，智能制造服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)制造價(jià)值鏈的價(jià)值增值，并對(duì)分散的制造資源進(jìn)行整合，從而提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。3.3智能制造服務(wù)隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，制造業(yè)3.3.1智能制造服務(wù)的定義智能制造服務(wù)是指面向產(chǎn)品的全生命周期，依托于產(chǎn)品創(chuàng)造高附加值的服務(wù)。舉例來(lái)說(shuō)，智能物流、產(chǎn)品跟蹤追溯、遠(yuǎn)程服務(wù)管理、預(yù)測(cè)性維護(hù)等等都是智能制造服務(wù)的具體表現(xiàn)。智能制造服務(wù)結(jié)合信息技術(shù)，能夠從根本上改變傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造、運(yùn)輸、銷售和售后服務(wù)等環(huán)節(jié)的運(yùn)營(yíng)模式。不僅如此，由智能制造服務(wù)環(huán)節(jié)得到的反饋數(shù)據(jù)，還可以優(yōu)化制造行業(yè)的全部業(yè)務(wù)和作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力可持續(xù)增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提高的目標(biāo)。企業(yè)可以通過(guò)捕捉客戶的原始信息，在后臺(tái)積累豐富的數(shù)據(jù)，以此構(gòu)建需求結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和商業(yè)智能分析，除了可以分析客戶的習(xí)慣、喜好等顯性需求外，還能進(jìn)一步挖掘與客戶時(shí)空、身份、工作生活狀態(tài)關(guān)聯(lián)的隱形需求，從而主動(dòng)為客戶提供精準(zhǔn)、高效的服務(wù)?？梢?jiàn)，智能制造服務(wù)實(shí)現(xiàn)的是一種按需和主動(dòng)的智能，不僅要傳遞、反饋數(shù)據(jù)，更要系統(tǒng)地進(jìn)行多維度、多層次的感知，以及主動(dòng)、深入的辨識(shí)。3.3.1智能制造服務(wù)的定義智能制造服務(wù)是指面向產(chǎn)品的全3.3.1智能制造服務(wù)的定義智能制造服務(wù)是智能制造的核心內(nèi)容之一，越來(lái)越多的制造型企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到從生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型的重要性。服務(wù)的智能化既體現(xiàn)在企業(yè)如何高效、準(zhǔn)確、及時(shí)的挖掘客戶潛在需求并實(shí)時(shí)響應(yīng)，也體現(xiàn)為產(chǎn)品交付后，企業(yè)怎樣對(duì)產(chǎn)品實(shí)施線上、線下服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理。在服務(wù)智能化的推進(jìn)過(guò)程中，有兩股力量相向而行：一股力量是傳統(tǒng)制造企業(yè)不斷拓展服務(wù)業(yè)務(wù)，另一股力量則是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)從消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)人和設(shè)備、設(shè)備和設(shè)備、服務(wù)和服務(wù)、人和服務(wù)的廣泛連接。這兩股力量的勝利會(huì)師，將不斷激發(fā)智能制造服務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、理念創(chuàng)新、業(yè)態(tài)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新。3.3.1智能制造服務(wù)的定義智能制造服務(wù)是智能制造的核心3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展近些年來(lái)，人們的生活已經(jīng)慢慢被智能產(chǎn)品所充斥，如智能手機(jī)、智能手表、智能眼鏡，以及物聯(lián)網(wǎng)下的智能家居等。智能制造的巨大浪潮與產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合正在醞釀著嶄新的商業(yè)模式，以期帶來(lái)用戶需求的顛覆與生活方式的變革。在未來(lái)，智能制造服務(wù)等新型行業(yè)必會(huì)得到廣泛關(guān)注與發(fā)展。美國(guó)GE公司在2012年11月發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：打破智慧與機(jī)器的邊界》的報(bào)告，確定了未來(lái)裝備制造業(yè)智能制造服務(wù)轉(zhuǎn)型的路線圖，將“智能化設(shè)備”、“基于大數(shù)據(jù)的智能分析”和“人在回路的智能決策”作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素，并將為工業(yè)設(shè)備提供面向全生命周期的產(chǎn)業(yè)鏈信息管理服務(wù)，幫助用戶更高效、更節(jié)能、更持久的使用這些設(shè)備。裝備制造業(yè)服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)架如圖3-10所示。3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展近些年來(lái)，人們的生活已經(jīng)3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展圖3-10裝備制造業(yè)服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展圖3-10裝備制造業(yè)服3.3.2智能制造服務(wù)的未來(lái)發(fā)展未來(lái)，產(chǎn)品價(jià)值將最終會(huì)被服務(wù)價(jià)值所代替，每一個(gè)企業(yè)都該借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的興起和它日益完善的功能，在優(yōu)化提升效率獲取可觀收益之后，創(chuàng)新服務(wù)模式。并且不斷探索，為服務(wù)模式的創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)智能制造服務(wù)可從三個(gè)方向入手：一是依托制造業(yè)拓展生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)，并整合原有業(yè)務(wù)，形成新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)；二是從銷售產(chǎn)品向