智能制造導(dǎo)論 課件 陳明 第1-4章 智能制造概述- 智能制造新技術(shù)

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(lèi)，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(lèi)則從事生產(chǎn)?！? ——恩格斯制造活動(dòng)在人類(lèi)出現(xiàn)以前便存在，并伴隨著人類(lèi)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。——宋《能改齋漫錄·記事一》請(qǐng)你取用香料，即蘇合香、沒(méi)藥、楓子香、純?nèi)橄?，各種香料必須重量相同，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(chē)、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(xiāo)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(xiāo)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(hù)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(mǎn)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(xiāo)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(xiāo)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(lèi)型，如車(chē)、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(chē)工銑工1、制造概述磨工刨工1.3制造分類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(chē)，這輛車(chē)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?lèi)生產(chǎn)和生活面貌.從此人類(lèi)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(chē)、汽車(chē)、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)《朗德海花園場(chǎng)景》（1888年，人類(lèi)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(lèi)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(chēng)。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(chē)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(chēng)ProgrammableLogicController，簡(jiǎn)稱(chēng)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(lèi)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(lèi)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(chēng)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(chēng)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(lèi)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Thankyouforlistening!謝謝聆聽(tīng)!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(lèi)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。“人工智能是研制智能機(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(lài)特（PaulKennethWright）、伯恩（DavidAlanBourne）正式出版了智能制造研究領(lǐng)域的首本專(zhuān)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(zhuān)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)”?！吨圃熘悄堋罚∕anufacturingIntelligence）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(chēng)。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(chē)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(hù)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(lèi)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(zhuān)家系統(tǒng)模擬人類(lèi)專(zhuān)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(lèi)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)，智能化水平還比較低。動(dòng)物識(shí)別專(zhuān)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(lèi)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化軟件和各類(lèi)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(chēng)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(hù)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(xiāo)、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(lèi)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(xiāo)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(hù)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(hù)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(hù)全流程的實(shí)時(shí)互聯(lián)。全球的用戶(hù)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(hù)和工廠的零距離。用戶(hù)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(hù)。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(hù)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)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(chē)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(hù)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(hù)為中心轉(zhuǎn)型，通過(guò)遠(yuǎn)程運(yùn)維，為用戶(hù)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(zhuān)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)模擬人的智能。60年來(lái)，人工智能技術(shù)幾起幾伏，頑強(qiáng)地奮斗，不斷地前進(jìn)，但總體而言，還是屬于第一代技術(shù)，屬于“人工智能1.0”時(shí)代1956年達(dá)特茅斯會(huì)議地點(diǎn)4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.2關(guān)鍵技術(shù)新一代人工智能呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群體智能等新特征，大數(shù)據(jù)智能、跨媒體智能、人機(jī)混合增強(qiáng)智能、群體集成智能和自主智能裝備正在成為發(fā)展重點(diǎn)。大數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)多媒體、傳感器人機(jī)交互自主裝備AI+新一代人工智能大數(shù)據(jù)智能群體智能跨媒體智能人機(jī)混合增強(qiáng)智能自主智能系統(tǒng)20世紀(jì)90年代后，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，加速了人工智能的研究，人工智能技術(shù)有了很大突破。1997年國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（簡(jiǎn)稱(chēng)IBM）深藍(lán)超級(jí)計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.2.1早期的人工智能4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.3現(xiàn)在人工智能2017年10月26日，沙特阿拉伯授予香港漢森機(jī)器人公司生產(chǎn)的機(jī)器人索菲亞公民身份。作為史上首個(gè)獲得公民身份的機(jī)器人。2018年2月4日，索菲亞做客央視節(jié)目《對(duì)話》。新一代智能制造是一個(gè)大系統(tǒng)，主要是由智能產(chǎn)品和裝備、智能生產(chǎn)和智能服務(wù)三大功能系統(tǒng)以及智能制造云和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)兩大支撐系統(tǒng)集合而成4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.4系統(tǒng)集成4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段智能產(chǎn)品和裝備是新一代智能制造系統(tǒng)的主體，新一代人工智能的融入使得產(chǎn)品和裝備發(fā)生革命性變化。4.4.1智能產(chǎn)品和裝備現(xiàn)在的智能手機(jī)計(jì)算能力已經(jīng)今非昔比，此外，最新上市的iPhoneX系列和華為mate10已經(jīng)搭載了人工智能芯片，開(kāi)始具備了學(xué)習(xí)功能。從智能手機(jī)的飛速發(fā)展，我們可以想象智能產(chǎn)品和裝備未來(lái)的發(fā)展前景。12344、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.4.1智能產(chǎn)品和裝備自動(dòng)駕駛汽車(chē)（Self-drivingautomobile），又稱(chēng)無(wú)人駕駛汽車(chē)，是一種通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的智能汽車(chē)。2009年谷歌首次展示自動(dòng)駕駛汽車(chē)雛形。2009年自動(dòng)駕駛汽車(chē)雛形4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.4.1智能產(chǎn)品和裝備智能工廠是智能生產(chǎn)的主要載體，追求的目標(biāo)是生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化，大幅度提升生產(chǎn)系統(tǒng)的性能、功能、質(zhì)量和效益。新一代人工智能技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的融合將使生產(chǎn)線、車(chē)間、工廠發(fā)生革命性的大變革，企業(yè)將會(huì)向自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自控制的新一代智能工廠進(jìn)軍。4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.4.2智能生產(chǎn)在“機(jī)器學(xué)習(xí)”、“深度學(xué)習(xí)”、“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”等算法的提出和發(fā)展背景下，人工智能技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展階段，人工智能語(yǔ)義領(lǐng)域的任務(wù)型對(duì)話服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用在了客戶(hù)服務(wù)場(chǎng)景中。4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.4.3智能服務(wù)新一代智能制造系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是通過(guò)深度學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)和增強(qiáng)學(xué)習(xí)等技術(shù)的應(yīng)用，使信息系統(tǒng)增加了認(rèn)知和學(xué)習(xí)的功能，從而使得人類(lèi)從繁重的體力勞動(dòng)和簡(jiǎn)單重復(fù)的腦力勞動(dòng)當(dāng)中解放出來(lái)，可以從事更有意義的創(chuàng)造性工作4、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化階段4.5總結(jié)Thankyouforlistening!謝謝聆聽(tīng)!第二章信息物理系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用31、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.1什么是CPS傳統(tǒng)制造是通過(guò)人對(duì)機(jī)器的直接操作控制去完成各種工作任務(wù)。1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.1什么是CPS與傳統(tǒng)制造相比,智能制造發(fā)生的最本質(zhì)的變化是：在人與物理系統(tǒng)之間增加了信息系統(tǒng)（CyberSystem），信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)組成了信息-物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem)1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.2怎么理解“CPS”Cyber-PhysicalSystem——網(wǎng)絡(luò)和物理系統(tǒng)緊密結(jié)合在一起的系統(tǒng)。Cyber——通信和控制;離散的，邏輯型的，交換的計(jì)算。Physical——受物理定律的支配并持續(xù)運(yùn)行的自然和人為系統(tǒng)?！?006年美國(guó)科學(xué)基金會(huì)（NSF）1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.3“CPS”的由來(lái)美國(guó)作家威廉·吉步森在1982年創(chuàng)造并使用了“cyberspace”一詞“Cyber”一詞最早可追溯至自希臘語(yǔ)單詞Kubernetes，意思是掌舵人1948年，諾伯特·維納在《控制論》中創(chuàng)造并使用了“Cybernetics”一詞“Cybernetics”由錢(qián)學(xué)森于1954年所著的《EngineeringCybernetics》所使用幾年后，錢(qián)學(xué)森在1958年發(fā)布的該書(shū)的中文版中，將“Cybernetics”翻譯為了“控制論”CPS這一術(shù)語(yǔ)最先是由美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）在1992年提出的2006年，國(guó)際上舉行了第一個(gè)信息物理系統(tǒng)的研討會(huì)（NSFWorkshoponCyber-PhysicalSystems）1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.4CPS的定義CPS通過(guò)集成先進(jìn)的感知、計(jì)算、通信、控制等信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，構(gòu)建了物理空間與信息空間中人、機(jī)、物、環(huán)境、信息等要素相互映射、適時(shí)交互、高效協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)資源配置和運(yùn)行的按需響應(yīng)、快速迭代、動(dòng)態(tài)優(yōu)化?！缎畔⑽锢硐到y(tǒng)白皮書(shū)（2017）》1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.4CPS的本質(zhì)信息物理系統(tǒng)的本質(zhì)就是構(gòu)建一套信息空間與物理空間之間基于數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系，解決生產(chǎn)制造、應(yīng)用服務(wù)過(guò)程中的復(fù)雜性與不確定性,提高資源配置效率，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化?！缎畔⑽锢硐到y(tǒng)白皮書(shū)（2017）》CPS本質(zhì)1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.4CPS的本質(zhì)狀態(tài)感知：對(duì)外界數(shù)據(jù)的獲取，如物理實(shí)體的尺寸、外部環(huán)境的溫度、液體流速、壓強(qiáng)等數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)分析：對(duì)顯性數(shù)據(jù)的進(jìn)一步理解，是將感知的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成認(rèn)知的信息的過(guò)程；科學(xué)決策：對(duì)信息的綜合處理，在這一環(huán)節(jié)CPS能夠權(quán)衡判斷當(dāng)前時(shí)刻獲取的所有來(lái)自不同環(huán)境下的信息，形成最優(yōu)決策來(lái)對(duì)物理實(shí)體空間進(jìn)行控制；精準(zhǔn)執(zhí)行：對(duì)決策的精準(zhǔn)物理實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行的本質(zhì)是將信息空間產(chǎn)生的決策轉(zhuǎn)換成物理實(shí)體可以執(zhí)行的命令。1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.5CPS的特征CPS作為溝通信息世界和物理世界的橋梁，它表現(xiàn)出六大典型特征，總結(jié)為：1.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：通過(guò)構(gòu)建“狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)的閉環(huán)賦能體系，CPS將隱形的數(shù)據(jù)從物理空間中顯性得轉(zhuǎn)化到信息空間上，進(jìn)而迭代更新匯集成知識(shí)庫(kù)。轉(zhuǎn)化過(guò)程中，狀態(tài)實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)；根據(jù)數(shù)據(jù)做出科學(xué)決策判斷；精準(zhǔn)執(zhí)行后，將數(shù)據(jù)作為輸出結(jié)果，展示出來(lái)。因此，數(shù)據(jù)是CPS的重中之重。2.軟件定義：工業(yè)軟件是對(duì)工業(yè)各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)規(guī)律的代碼化，支撐了絕大多數(shù)的生產(chǎn)制造過(guò)程。作為面向制造業(yè)的CPS，軟件就成為了實(shí)現(xiàn)CPS功能的核心載體之一。3.泛在連接：網(wǎng)絡(luò)通信是CPS的基礎(chǔ)保障，能夠?qū)崿F(xiàn)CPS內(nèi)部單元之間以及其它CPS之間的互聯(lián)互通。隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信將會(huì)更加全面深入地融合信息空間和物理空間，表現(xiàn)出明顯的泛在連接特征，實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物都能順暢地通信。4.虛實(shí)映射：CPS構(gòu)筑信息空間與物理空間數(shù)據(jù)交互的閉環(huán)通道，能夠?qū)崿F(xiàn)信息虛體與物理實(shí)體之間的交互聯(lián)動(dòng)。其中，“數(shù)字孿生”是虛實(shí)映射的基礎(chǔ)。5.異構(gòu)集成：軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)云等一系列技術(shù)的有機(jī)組合構(gòu)建了一個(gè)信息空間與物理空間之間數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的閉環(huán)系統(tǒng)。CPS能夠?qū)悩?gòu)硬件、異構(gòu)軟件、異構(gòu)數(shù)據(jù)及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)集成起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在信息空間與物理空間不同環(huán)節(jié)的自由流動(dòng)。因此，CPS必定是一個(gè)對(duì)多方異構(gòu)環(huán)節(jié)集成的綜合體。6.系統(tǒng)自治：CPS能夠根據(jù)感知到的環(huán)節(jié)變化信息，在信息空間進(jìn)行處理分析，自適應(yīng)地對(duì)外部變化做出有效響應(yīng)。1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.5CPS的特征1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.6CPS的橫向?qū)Ρ扔捎贑PS是一個(gè)復(fù)雜且較為綜合性的概念，因此在CPS的理解上存在著一些難點(diǎn)。因此就CPS系統(tǒng)和以往一些概念（物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)）做對(duì)比，以澄清CPS系統(tǒng)與現(xiàn)有概念的差別與優(yōu)勢(shì)。CPS=物聯(lián)網(wǎng)？CPS=嵌入式系統(tǒng)？a）CPS與物聯(lián)網(wǎng)對(duì)比1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.6CPS的橫向?qū)Ρ菴PS與物聯(lián)網(wǎng)在原理和工作重點(diǎn)方面的區(qū)別原理物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是基于無(wú)線連接實(shí)現(xiàn)感知的，其控制與計(jì)算的成分占的并不多。它往往是一個(gè)物理實(shí)體通過(guò)傳感器感知某項(xiàng)活動(dòng)后，然后將狀態(tài)信息交給其他物理實(shí)體去決策與執(zhí)行的過(guò)程。CPS在完成信息傳遞的功能之外，還要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)物理實(shí)體之間的工作，并且其本身的計(jì)算能力也更加強(qiáng)大，從而最終能夠?qū)崿F(xiàn)自治的目標(biāo)。工作重點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)物物相聯(lián)與信息傳輸CPS強(qiáng)調(diào)物理世界和信息世界之間實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的信息回饋、循環(huán)過(guò)程CPS1、信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1.6CPS的橫向?qū)Ρ萢）CPS與嵌入式系統(tǒng)對(duì)比CPS與嵌入式系統(tǒng)在概念和工作范圍方面的區(qū)別概念嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是用于嵌入式微電腦上的操作系統(tǒng)CPS系統(tǒng)是一個(gè)信息物理的混合系統(tǒng)，是一個(gè)跨學(xué)科跨領(lǐng)域的概念工作范圍嵌入式系統(tǒng)較為單一地工作在特定的嵌入式環(huán)境當(dāng)中CPS系統(tǒng)不僅要監(jiān)控一個(gè)嵌入式設(shè)備的運(yùn)作，還要負(fù)責(zé)不同嵌入式設(shè)備間的交互，并以他們之間的交互信息進(jìn)行工作上的協(xié)調(diào)。通俗地說(shuō)，CPS就是把嵌入式系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，并協(xié)調(diào)其運(yùn)作。CPS信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用32、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1CPS的三個(gè)層次CPS的三個(gè)層次

將CPS劃分為單元級(jí)、系統(tǒng)級(jí)、SoS級(jí)（SystemofSystems，系統(tǒng)之系統(tǒng)級(jí)）三個(gè)層次。單元級(jí)CPS可以通過(guò)組合與集成（如CPS總線）構(gòu)成更高層次的CPS，即系統(tǒng)級(jí)CPS；系統(tǒng)級(jí)CPS可以通過(guò)工業(yè)云、工業(yè)大數(shù)據(jù)等平臺(tái)構(gòu)成SoS級(jí)的CPS，實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)層面的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)?！缎畔⑽锢硐到y(tǒng)白皮書(shū)》，20172、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1CPS的三個(gè)層次（1）單元級(jí)CPS——具有不可分割性的信息物理系統(tǒng)的最小單元物理設(shè)備是實(shí)際存在的，可以通過(guò)傳感器可以感知外部信號(hào)，如聲、光、電、煙霧等，經(jīng)過(guò)執(zhí)行器能夠接收控制指令并對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行控制。信息外殼（Informationshell）包括感知、計(jì)算、控制與通信功能，是物理設(shè)備與信息世界通信的接口與橋梁，能夠?qū)崿F(xiàn)物理實(shí)體的“數(shù)字化”，信息世界可以通過(guò)信息外殼和外界實(shí)體進(jìn)行感知和交互。2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1CPS的三個(gè)層次（1）單元級(jí)CPS——具有不可分割性的信息物理系統(tǒng)的最小單元單元級(jí)CPS的智能機(jī)床計(jì)算感知決策執(zhí)行2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1CPS的三個(gè)層次（2）系統(tǒng)級(jí)CPS——“一硬、一軟、一網(wǎng)”的有機(jī)組合系統(tǒng)級(jí)CPS由多個(gè)單元級(jí)CPS來(lái)構(gòu)建，單元級(jí)CPS之間的交互是通過(guò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)（如工廠現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由此達(dá)到數(shù)據(jù)的大范圍、寬領(lǐng)域的自動(dòng)流動(dòng)。通過(guò)引入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)單元級(jí)CPS間的協(xié)同調(diào)配，進(jìn)而提高了制造資源配置的優(yōu)化廣度、深度和精度。硬件軟件工業(yè)網(wǎng)絡(luò)2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1CPS的三個(gè)層次（2）系統(tǒng)級(jí)CPS——“一硬、一軟、一網(wǎng)”的有機(jī)組合單元級(jí)CPS智能機(jī)床單元級(jí)CPS智能AGV…單元級(jí)CPS智能輸送線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)線CPS系統(tǒng)級(jí)CPS的產(chǎn)線2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1CPS的三個(gè)層次（3）SoS級(jí)CPS——多個(gè)系統(tǒng)級(jí)CPS的有機(jī)組合硬件軟件網(wǎng)絡(luò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)SoS級(jí)CPS的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合，從而對(duì)內(nèi)進(jìn)行進(jìn)行資產(chǎn)優(yōu)化，對(duì)外形成運(yùn)營(yíng)優(yōu)化服務(wù)。其主要功能有：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)融合、分布式計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)服務(wù)，并在數(shù)據(jù)服務(wù)的基礎(chǔ)上形成資產(chǎn)性能管理與運(yùn)營(yíng)優(yōu)化服務(wù)。2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1CPS的三個(gè)層次（3）SoS級(jí)CPS——多個(gè)系統(tǒng)級(jí)CPS的有機(jī)組合

COSMOPlat是海爾推出的具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、全球首家引入用戶(hù)全流程參與體驗(yàn)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。海爾利用COSMOPlat將用戶(hù)需求和整個(gè)智能制造體系連接起來(lái)，讓用戶(hù)可以全流程參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、物流配送、迭代升級(jí)等環(huán)節(jié)，把以往“企業(yè)和用戶(hù)之間只是生產(chǎn)和消費(fèi)關(guān)系”的傳統(tǒng)思維轉(zhuǎn)化為“創(chuàng)造用戶(hù)終身價(jià)值”。SoS級(jí)CPS的COSMOPlat2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.2CPS的關(guān)鍵技術(shù)（1）感知和自動(dòng)控制A.智能感知技術(shù)傳感器技術(shù)是智能感知技術(shù)的核心。傳感器（Sensor）是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置。B.自動(dòng)控制技術(shù)CPS虛實(shí)融合控制是多層“感知-分析-決策-執(zhí)行”循環(huán)，建立在狀態(tài)感知的基礎(chǔ)上，感知往往是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，向更高層次同步或即時(shí)反饋。包括嵌入控制、虛體控制、集控控制和目標(biāo)控制四個(gè)層次。執(zhí)行實(shí)時(shí)感知分析決策空調(diào)自動(dòng)控制室溫過(guò)程溫度傳感器溫度大于（小于）設(shè)定值降低（升高）溫度制冷（制熱）2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.2CPS的關(guān)鍵技術(shù)（2）工業(yè)軟件誰(shuí)是世界上最大的軟件公司？微軟？谷歌？蘋(píng)果？如果僅看代碼行數(shù)，一直青睞工業(yè)軟件的美國(guó)最大軍火商洛克希德·馬丁公司早已超過(guò)微軟成為世界上最大的軟件公司。

大家是否知道，當(dāng)年NASA的碼農(nóng)女神——軟件首席工程師瑪格麗特，給阿波羅飛船寫(xiě)的導(dǎo)航和登錄程序代碼量有多大？打印出來(lái)的紙堆起來(lái)比她還高！正是這一堆打印紙上承載的瑪格麗特發(fā)明的“異步軟件”，讓阿波羅11號(hào)避免了登月前軟件程序混亂到近乎崩潰的“黑色三分鐘”，在月球表面成功著陸。她寫(xiě)的代碼把人類(lèi)帶上了月球。2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.2CPS的關(guān)鍵技術(shù)（2）工業(yè)軟件工業(yè)軟件（IndustrialSoftware）是指專(zhuān)用于工業(yè)領(lǐng)域，為提高工業(yè)企業(yè)研發(fā)、制造、生產(chǎn)、服務(wù)與管理水平以及工業(yè)產(chǎn)品使用價(jià)值的軟件。工業(yè)軟件是智能制造領(lǐng)域最為重要的一環(huán)。A.企業(yè)資源管理系統(tǒng)：ERP（Enterpriseresourceplanning）

ERP促進(jìn)所有業(yè)務(wù)職能之間的信息流動(dòng)，并管理與外部利益相關(guān)者的聯(lián)系。B.產(chǎn)品全生命周期管理軟件：PLM（ProductLifecycleManagement）

包括各類(lèi)CAX軟件，如CAD、CAM、CAE、CAPP等，CAX軟件是CPS信息虛體（二維、三維模型、生產(chǎn)工藝等）的載體。信息虛體的原始要素定義，以及信息虛體之間接口的定義，都是通過(guò)CAX軟件實(shí)現(xiàn)。C.生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)：MES（Manufacturingexecutionsystem）MES是用于制造，跟蹤和記錄原材料到成品的轉(zhuǎn)換的計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)，MES提供的信息有助于制造決策者了解如何優(yōu)化工廠現(xiàn)有條件以提高產(chǎn)量。ERPPLMMES2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.2CPS的關(guān)鍵技術(shù)（3）工業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，向上經(jīng)由多個(gè)層級(jí)流入企業(yè)層，這是經(jīng)典的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)金字塔層次模式。盡管這一模式得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)同，但其中各層次之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)并不順暢。CPS中的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將顛覆傳統(tǒng)的基于金字塔分層模型的自動(dòng)化控制層級(jí)，轉(zhuǎn)而尋求基于分布式的全新范式，既去中心化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.3CPS王冠上的明珠——數(shù)字孿生數(shù)字孿生：充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度的仿真過(guò)程，在虛擬空間完成對(duì)物理實(shí)體的映射，從而反映物理實(shí)體的全生命周期過(guò)程?！吨悄苤圃煨g(shù)語(yǔ)解讀》（1）數(shù)字孿生（DigitalTwin）的定義數(shù)字孿生技術(shù)是CPS的虛實(shí)映射特點(diǎn)的基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)CPS提供了清晰的思路、方法和實(shí)施途徑。

智能系統(tǒng)的智能首先要感知、建模，然后才是分析推理。如果沒(méi)有Digitaltwin對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)體系的準(zhǔn)確模型化描述，所謂的智能制造系統(tǒng)就是無(wú)源之水，無(wú)法落實(shí)。2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.3CPS王冠上的明珠——數(shù)字孿生（2）數(shù)字孿生（DigitalTwin）的最早提出及應(yīng)用美國(guó)國(guó)防部最早提出利用DigitalTwin技術(shù)，用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。首先在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型，并通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過(guò)往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。數(shù)據(jù)流動(dòng)與信息鏡像飛行器虛擬模型2、信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.3CPS王冠上的明珠——數(shù)字孿生（2）數(shù)字孿生（DigitalTwin）的最早提出及應(yīng)用三軸抓取機(jī)器人立體倉(cāng)庫(kù)加工中心分檢設(shè)備虛擬世界狀態(tài)感知物理世界實(shí)時(shí)控制信息物理系統(tǒng)的內(nèi)涵1信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用33、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.1CPS的建設(shè)

建設(shè)CPS的過(guò)程中要充分考慮信息物理系統(tǒng)的層級(jí)特征，不同的階段，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取不同的應(yīng)對(duì)措施。CPS的建設(shè)是循序漸進(jìn)、逐漸深入的，其建設(shè)路徑可以分為如下幾個(gè)階段：CPS體系設(shè)計(jì)針對(duì)應(yīng)用模式、層次架構(gòu)、安全體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系等方面開(kāi)展CPS建設(shè)相關(guān)的整體體系設(shè)計(jì)。單元級(jí)CPS建設(shè)提升感知外部環(huán)境信息、實(shí)現(xiàn)智能控制的關(guān)鍵能力。為制造工藝與流程數(shù)字化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與控制基礎(chǔ)。系統(tǒng)級(jí)CPS建設(shè)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)單元級(jí)CPS之間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)各組成CPS之前的協(xié)同控制能力。SoS級(jí)CPS建設(shè)實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)級(jí)CPS的有機(jī)組合，在具體建設(shè)上應(yīng)將大數(shù)據(jù)平臺(tái)、智能服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)作為重點(diǎn)。3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.1CPS的建設(shè)在CPS技術(shù)體系的建設(shè)和應(yīng)用上，需要結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行路線規(guī)劃和逐步開(kāi)展建設(shè)和應(yīng)用。具體執(zhí)行過(guò)程中，遵循五統(tǒng)一指導(dǎo)原則實(shí)體制造與虛擬制造的統(tǒng)一層次性與系統(tǒng)性的統(tǒng)一繼承性與創(chuàng)新性的統(tǒng)一理論性與指導(dǎo)性的統(tǒng)一階段性與演進(jìn)性的統(tǒng)一3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.2CPS應(yīng)用場(chǎng)景CPS在制造業(yè)應(yīng)用概覽目前，CPS受到工業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并已在多個(gè)環(huán)節(jié)得到應(yīng)用和體現(xiàn)。從智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能服務(wù)、智能應(yīng)用這四個(gè)方面，結(jié)合CPS的關(guān)鍵特征和關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)CPS的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行闡述和說(shuō)明。3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.2CPS應(yīng)用場(chǎng)景1.智能設(shè)計(jì)隨著CPS不斷發(fā)展，在產(chǎn)品及工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)線或工廠設(shè)計(jì)過(guò)程中，企業(yè)流程正在發(fā)生深刻變化，研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中的試驗(yàn)、制造、裝配都可以在虛擬空間中進(jìn)行仿真，并實(shí)現(xiàn)迭代、優(yōu)化和改進(jìn)。CPS在生產(chǎn)線上的設(shè)計(jì)

在生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方面，首先建立產(chǎn)品生產(chǎn)線的初步方案，初步形成產(chǎn)品的制造工藝路線，通過(guò)采集實(shí)際和試驗(yàn)所生成的工時(shí)數(shù)據(jù)、物流運(yùn)輸數(shù)據(jù)、工裝和工具配送數(shù)據(jù)等，在軟件系統(tǒng)中基于工藝路線建立生產(chǎn)線中的人、機(jī)械、物料等生產(chǎn)要素與生產(chǎn)線產(chǎn)能之間的信息模型。3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.2CPS應(yīng)用場(chǎng)景2.智能生產(chǎn)

CPS是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)企業(yè)中物理空間與信息空間聯(lián)通的重要手段和有效途徑。從資源管理、生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度來(lái)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)制造進(jìn)行管理、控制以及科學(xué)決策，使整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的資源處于有序可控的狀態(tài)。柔性制造應(yīng)用場(chǎng)景CPS結(jié)合CAX、MES、自動(dòng)控制、云計(jì)算、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、RFID射頻識(shí)別等先進(jìn)技術(shù)或設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能工廠信息的整合和業(yè)務(wù)協(xié)同，方便設(shè)備、人員的快速調(diào)整，提高了整個(gè)制造過(guò)程的柔性,為企業(yè)的柔性制造提供了技術(shù)支撐。3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.2CPS應(yīng)用場(chǎng)景3.智能服務(wù)CPS在健康管理、智能維護(hù)、遠(yuǎn)程診斷、協(xié)同優(yōu)化、共享服務(wù)等方面提供智能服務(wù)。建立個(gè)體與群體（個(gè)體）、群體與系統(tǒng)的相互協(xié)同一體化工業(yè)云服務(wù)體系，能夠更好地服務(wù)于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)智能裝備的協(xié)同優(yōu)化。CPS在預(yù)防維護(hù)中的應(yīng)用應(yīng)用建模、仿真測(cè)試及驗(yàn)證等技術(shù)，基于裝備虛擬健康的預(yù)測(cè)性智能維護(hù)模型，構(gòu)建裝備智能維護(hù)CPS系統(tǒng)。裝備智能維護(hù)CPS系統(tǒng)依據(jù)各裝備實(shí)際活動(dòng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立化的數(shù)據(jù)分析與利用，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并處理，延長(zhǎng)資產(chǎn)的正常運(yùn)行時(shí)間.3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.2CPS應(yīng)用場(chǎng)景4.智能應(yīng)用

制造業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息物理融合和價(jià)值共同創(chuàng)造，將設(shè)計(jì)者、生產(chǎn)者和使用者的單調(diào)角色轉(zhuǎn)變?yōu)樾聝r(jià)值創(chuàng)造的參與者，并通過(guò)新型價(jià)值鏈的創(chuàng)建反饋到產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型，從根本上調(diào)動(dòng)生產(chǎn)流程中各個(gè)參與者的積極性和創(chuàng)造力，最終實(shí)現(xiàn)業(yè)態(tài)融合的制造業(yè)轉(zhuǎn)型。船舶、飛機(jī)等重資產(chǎn)裝備，普遍操作難度大，安全性要求高，CPS很好的解決了裝備智能化的問(wèn)題。通過(guò)裝備狀態(tài)感知和實(shí)時(shí)計(jì)算，學(xué)習(xí)認(rèn)知裝備操控過(guò)程知識(shí)，建立無(wú)人智能設(shè)備，同時(shí)構(gòu)建CPS智能膠囊，在同類(lèi)型的裝備上進(jìn)行模型移植，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化能力的低成本快速推進(jìn)。無(wú)人裝備應(yīng)用場(chǎng)景3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.3CPS的典型應(yīng)用1智能交通CPS背景CPS如何改善這種情況基礎(chǔ)設(shè)施城際交通每年發(fā)生大量交通事故，原因是長(zhǎng)途交通，高速運(yùn)行。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)車(chē)輛間互聯(lián)通信路況報(bào)告汽車(chē)收集路況和傳感器信息汽車(chē)用手機(jī)或WiFi網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器傳遞信息用戶(hù)登錄服務(wù)器可瀏覽實(shí)時(shí)路況、個(gè)人駕駛習(xí)慣。路——壓力傳感器、無(wú)線通信基站(wifi)、用于計(jì)算的后端服務(wù)器；車(chē)——無(wú)線通信設(shè)備、顯示和視頻設(shè)備；司機(jī)——用于接收SMS的手機(jī)。3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.3CPS的典型應(yīng)用1智能交通CPS1.車(chē)輛進(jìn)入高速公路的入口，并加入網(wǎng)絡(luò)2嵌入式傳感器檢測(cè)到的交通信號(hào)（速度，狀態(tài)）3.數(shù)據(jù)庫(kù)連接和操作4.為車(chē)輛準(zhǔn)備有用信息5.消息將發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)：無(wú)線電臺(tái)，手機(jī)6.加入該網(wǎng)絡(luò)的車(chē)輛，將定期收到通知，并顯示在輸出設(shè)備7.接收服務(wù)器傳輸?shù)姆涓C設(shè)備的短信3、信息物理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用3.3CPS的典型應(yīng)用美國(guó)國(guó)防部推勵(lì)CPS技術(shù)進(jìn)入到軍事領(lǐng)域，其無(wú)人機(jī)作站系統(tǒng)能夠在軍事基地控制數(shù)千公里外的無(wú)人機(jī)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行偵察、打擊，得益于美國(guó)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)利用CPS技術(shù)隨時(shí)獲取了所需要的時(shí)空信息，對(duì)無(wú)人機(jī)偵察、打擊所需要的各種要素進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)行了數(shù)字化的展示。單元級(jí)CPS系統(tǒng)級(jí)CPSSoS級(jí)CPS2軍事應(yīng)用CPSThankyouforlistening!謝謝聆聽(tīng)!第三章智能制造系統(tǒng)架構(gòu)及參考模型智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1德國(guó)工業(yè)4.02美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3中國(guó)制造202541、智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1.1參考模型的由來(lái)來(lái)自五湖四海的室友們?cè)谥悄苤圃旄拍钐岢霾痪?，智能制造獲得歐、美、日等國(guó)家的普遍重視，為促進(jìn)相互理解和溝通，需要構(gòu)建統(tǒng)一的模型來(lái)對(duì)關(guān)注問(wèn)題的達(dá)成共識(shí)并確定參考模型所需術(shù)語(yǔ)及其定義，以方便理解與交流。1、CPS的概念I(lǐng)EC61970-2提供正在處理的問(wèn)題空間的可視化的抽象結(jié)構(gòu)，提供描述和討論解決方案的語(yǔ)言，定義術(shù)語(yǔ)并提供旨在獲得被解決問(wèn)題相互理解的其他類(lèi)似的幫助。IEC62443-1-1許多系統(tǒng)模塊和接口能以一致性方式進(jìn)行描述的結(jié)構(gòu)。ISO/IEC14543-2-1在系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中描述互聯(lián)的通用原則的模型。ISO/IEC14776-411用于以與實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)的方式規(guī)定系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)模型。智能制造參考模型是一個(gè)通用模型，適用于智能制造全價(jià)值鏈的所有合作伙伴公司的產(chǎn)品和服務(wù)，它將提供智能制造相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)建、開(kāi)發(fā)、集成和運(yùn)行的一個(gè)框架，通過(guò)建立智能制造參考模型可以將現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)（如工業(yè)通信、工程、建模、功能安全、信息安全、可靠性、設(shè)備集成、數(shù)字工廠等），擬制定的新標(biāo)準(zhǔn)（如語(yǔ)義化描述和數(shù)據(jù)字典、互聯(lián)互通、系統(tǒng)能效、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等）一起納入一個(gè)新的全球制造參考體系。1、智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1.2參考模型的定義2.智能制造參考模型將有助于行業(yè)推廣工作3.智能制造參考模型建立將指導(dǎo)智能制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)梳理和布局1.對(duì)智能制造概念及范圍進(jìn)行界定目標(biāo)1、智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1.3參考模型的建設(shè)目標(biāo)序號(hào)模型名稱(chēng)制定組織1工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型RAMI4.0德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)2智能制造生態(tài)系統(tǒng)SMS美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)IIRA工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC4智能制造系統(tǒng)架構(gòu)IMSA中國(guó)國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化總體組5物聯(lián)網(wǎng)概念模型ISO/IECJTC1/WG10物聯(lián)網(wǎng)工作組6IEEE物聯(lián)網(wǎng)參考模型IEEEP2413物聯(lián)網(wǎng)工作組7ITU物聯(lián)網(wǎng)參考模型ITU-TSG20物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用8物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)參考模型OneM2M物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同聯(lián)盟9全局三維模型ISO/TC184自動(dòng)化系統(tǒng)與集成10智能制造標(biāo)準(zhǔn)路線圖框架法國(guó)國(guó)家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)AIF11工業(yè)價(jià)值鏈參考架構(gòu)IVRA日本工業(yè)價(jià)值鏈計(jì)劃IVI1、智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1.4智能制造相關(guān)的現(xiàn)有參考模型1、智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1.5智能制造相關(guān)的現(xiàn)有參考模型對(duì)比分析智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1德國(guó)工業(yè)4.02美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3中國(guó)制造202542、德國(guó)工業(yè)4.02.1德國(guó)工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型RAMI4.0

“制造+互聯(lián)互通”的RAMI4.0（ReferenceArchitectureModelIndustrie4.0）模型是從產(chǎn)品生命周期與價(jià)值鏈、層級(jí)和企業(yè)架構(gòu)三個(gè)維度，分別對(duì)工業(yè)4.0進(jìn)行多角度描述的一個(gè)框架模型。它代表了德國(guó)對(duì)工業(yè)4.0所進(jìn)行的全局式的思考。有了這個(gè)模型，各個(gè)企業(yè)尤其是中小企業(yè)，就可以在整個(gè)體系中，尋找到自己的位置。2、德國(guó)工業(yè)4.02.2RAMI4.0的三個(gè)維度第一個(gè)維度是層級(jí)，構(gòu)建了面向工業(yè)制造智能化的6個(gè)功能層，對(duì)企業(yè)的虛擬資源進(jìn)行了劃分，各層具有相對(duì)獨(dú)立的功能，下層為上層提供接口，上層使用下層服務(wù)。具體包括資產(chǎn)、集成、通信、信息、功能、商業(yè)。2、德國(guó)工業(yè)4.02.2RAMI4.0的三個(gè)維度第二個(gè)維度是生命周期與價(jià)值鏈，劃分為原型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)兩個(gè)階段，強(qiáng)調(diào)不同階段考慮的重點(diǎn)。原型設(shè)計(jì)階段指從初始設(shè)計(jì)到定型，還包括各種測(cè)試和驗(yàn)證；產(chǎn)品生產(chǎn)階段指產(chǎn)品的規(guī)?；⒐I(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)4.0中，每個(gè)實(shí)物的產(chǎn)品就是原型的一個(gè)實(shí)例。2、德國(guó)工業(yè)4.02.2RAMI4.0的三個(gè)維度第三個(gè)維度是企業(yè)架構(gòu)，是在IEC62264企業(yè)系統(tǒng)層級(jí)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上補(bǔ)充了產(chǎn)品的內(nèi)容，并由企業(yè)拓展至“互聯(lián)世界”，從而體現(xiàn)工業(yè)4.0針對(duì)產(chǎn)品服務(wù)和企業(yè)協(xié)同的要求。2、德國(guó)工業(yè)4.02.3RAMI4.0的特征（1）基于歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)和歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)制定的智能電網(wǎng)架構(gòu)模型；（2）三個(gè)維度：層次結(jié)構(gòu)、生命周期和價(jià)值鏈、類(lèi)別；（3）強(qiáng)調(diào)三個(gè)集成：企業(yè)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)化制造體系縱向集成、企業(yè)間橫向集成、全生命周期端到端工程數(shù)字化集成；（4）智能工廠是實(shí)現(xiàn)RAMI4.0的最小單元；（5）嵌入式智能：所有制造單元都是帶有本地軟件的嵌入式設(shè)備或系統(tǒng)、所有制造單元都具有自組織的計(jì)算和通信功能、大量部署各類(lèi)傳感元件實(shí)現(xiàn)信息的大量采集、自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能制造單元間的集成；（6）“智能”產(chǎn)品：產(chǎn)品上的電子標(biāo)簽具有制造過(guò)程中各階段所必須的全部信息（標(biāo)識(shí)、位置、狀態(tài)、路線）；（7）“自治”制造系統(tǒng)：互聯(lián)制造單元的自組織（自組織生產(chǎn)）、制造步驟根據(jù)訂單情況靈活定制（自組織工藝）。智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1德國(guó)工業(yè)4.02美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3中國(guó)制造202543、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)的提出

2017年1月，美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC（IndustrialInternetConsortium）發(fā)布了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)IIRA（IndustrialInternetReferenceArchitecture）V1.8。3、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)視圖工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)中定義四個(gè)視圖，分別為：業(yè)務(wù)視圖、使用視圖、功能視圖和實(shí)施視圖。這四個(gè)視圖構(gòu)成了對(duì)IIoT（IndustrialInternetofThings，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）系統(tǒng)中每個(gè)視圖的關(guān)注點(diǎn)分析的基礎(chǔ)。3、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)視圖業(yè)務(wù)視圖：如果將IIOT系統(tǒng)作為業(yè)務(wù)問(wèn)題解決方案，必須對(duì)業(yè)務(wù)價(jià)值、預(yù)期投資回報(bào)率、維護(hù)成本和產(chǎn)品責(zé)任等面向業(yè)務(wù)的關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估。3、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)視圖使用視圖：使用視圖解決系統(tǒng)使用過(guò)程中遇到的關(guān)注點(diǎn)，這些關(guān)注點(diǎn)的利益相關(guān)者一般包括系統(tǒng)工程師、產(chǎn)品經(jīng)理和其他利益相關(guān)，例如參與定制IIoT系統(tǒng)規(guī)范的個(gè)人和在最終使用時(shí)代表用戶(hù)的人。3、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)視圖功能視圖：功能視圖側(cè)重于IIoT系統(tǒng)中的功能性部分。這些關(guān)注點(diǎn)的利益相關(guān)者一般包括系統(tǒng)和組件構(gòu)架師、開(kāi)發(fā)者和集成者。3、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)視圖實(shí)施視圖：實(shí)施視圖涉及實(shí)施功能性組件、通訊規(guī)劃和生命周期過(guò)程的技術(shù)。涉及的利益相關(guān)者一般為系統(tǒng)和組件構(gòu)架師、開(kāi)發(fā)者、合成者和系統(tǒng)操作員。3、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3.3工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)說(shuō)明

幾個(gè)視圖的排序反映了各視圖之間的一般互動(dòng)模式，一般來(lái)說(shuō)，高層次視圖的決策能夠指導(dǎo)下級(jí)視圖并對(duì)其提出要求。另一方面，下層視圖中對(duì)關(guān)注點(diǎn)的思考能夠驗(yàn)證甚至修改上層視圖的分析和決策。架構(gòu)關(guān)注點(diǎn)不僅局限于系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，還需要在整個(gè)生命周期予以考慮和關(guān)注，參考架構(gòu)通過(guò)不同的視圖為IIoT系統(tǒng)生命周期流程的概念設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。智能制造系統(tǒng)架構(gòu)概述1德國(guó)工業(yè)4.02美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)3中國(guó)制造202542015年

12月，中國(guó)國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化總體組發(fā)布了智能制造系統(tǒng)架構(gòu)IMSA。智能制造系統(tǒng)架構(gòu)通過(guò)生命周期、系統(tǒng)層級(jí)和智能功能三個(gè)維度構(gòu)建完成，展示了智能制造的全貌。智能功能包括5個(gè)方面：資源元素、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合和新興業(yè)態(tài)。智能制造系統(tǒng)架構(gòu)產(chǎn)品生命周期維度從一張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙開(kāi)始，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)、物流和銷(xiāo)售；系統(tǒng)層級(jí)有下到上由設(shè)備層、控制層、車(chē)間層、企業(yè)層和協(xié)同層組成，協(xié)同表示了整個(gè)價(jià)值鏈上的協(xié)同活動(dòng)；4、中國(guó)制造20254.1中國(guó)智能制造系統(tǒng)架構(gòu)IMSA4、中國(guó)制造20254.2生命周期維度生命周期是指從產(chǎn)品原型研發(fā)開(kāi)始到產(chǎn)品回收再制造的各個(gè)階段，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷(xiāo)售、服務(wù)等一系列相互聯(lián)系的價(jià)值創(chuàng)造活動(dòng)。生命周期維度4、中國(guó)制造20254.3系統(tǒng)層級(jí)維度

系統(tǒng)層級(jí)維度自下而上共5層，分別為設(shè)備層、控制層、車(chē)間層、企業(yè)層和協(xié)同層。智能制造的系統(tǒng)層級(jí)體現(xiàn)了裝備的智能化和IP（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）化，以及網(wǎng)絡(luò)的扁平化趨勢(shì)。系統(tǒng)層級(jí)維度4、中國(guó)制造20254.4智能功能維度

在智能功能維度，自上而下包括資源要素、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合、新興業(yè)態(tài)。特別的，以互聯(lián)互通為目標(biāo)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)重要的基礎(chǔ)支撐，實(shí)現(xiàn)了物理世界和信息世界融合，與業(yè)界廣泛討論的CPS不謀而合。智能功能維度4、中國(guó)制造2025智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)包括“A基礎(chǔ)共性”、“B關(guān)鍵技術(shù)”、“C行業(yè)應(yīng)用”等三個(gè)部分，主要反映標(biāo)準(zhǔn)體系各部分的組成關(guān)系。智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)中明確了智能制造的標(biāo)準(zhǔn)化需求，與智能制造系統(tǒng)架構(gòu)具有映射關(guān)系。智能制造系統(tǒng)架構(gòu)三個(gè)維度與標(biāo)準(zhǔn)體系中B關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分別映射。智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)架構(gòu)各維度與標(biāo)準(zhǔn)體系B關(guān)鍵技術(shù)映射4.5標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)4、中國(guó)制造20254.6架構(gòu)位置舉例工業(yè)機(jī)器人位于智能制造系統(tǒng)架構(gòu)生命周期的生產(chǎn)和物流環(huán)節(jié)、系統(tǒng)層級(jí)的設(shè)備層級(jí)和單元層級(jí)，以及智能特征的資源要素。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)位于智能制造系統(tǒng)架構(gòu)生命周期的所有環(huán)節(jié)、系統(tǒng)層級(jí)的設(shè)備、單元、工廠、企業(yè)和協(xié)同五個(gè)層級(jí)，以及智能特征的互聯(lián)互通。4、中國(guó)制造20254.7IMSA應(yīng)用舉例

以航空工業(yè)智能工廠系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)為例進(jìn)行說(shuō)明。全新的航空工業(yè)采用先進(jìn)生產(chǎn)模式、先進(jìn)制造系統(tǒng)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)組織管理方式，其主要特征和主要途徑是加工過(guò)