400页课件-智能制造概论

教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材李培根 高亮 编著智能制造概论INTRODUCTION TO INTELLIGENT MANUFACTURING教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材第1篇 智能制造基础第2篇 智能制造核心技术第3篇 从企业进化维度看智能制造第4篇 智能制造精要及前沿趋势教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材第1章 智能制造发展历程简介第2章 智能制造的基本概念和架构第3章 现代制造的基本理念第1篇 智能制造基础教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材1.1 从自动化到智能化1.2 学术概念的提出1.3 智能制造的国际合作计划1.4 世界主要国家的智能制造发展战略与实践第1章 智能制造发展历程简介教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材1.1 从自动化到智能化人和动物在制作工具方面的最根本区别：• 动物没有对“超自然存在”“超世界存在”工具的欲求，而人对其的欲求和创造力则是无止境的。自动化的发展势必指向: • 不仅减轻和替代人的体力，还要减轻人的脑力活动乃至扩展人的智能；不仅要有形的机器或装置，还需要某种无形的东西。教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材未来，智能化工厂将不只是人们的欲求和梦想！至于未来的“超自然存在”工具将以怎样的新形式存在? 人和工具的关系如何? 谁是制造的主体? 甚至人何以存在? 我们今天还难以想象! 网络宛如企业的数字神经系统。教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材1.2 学术概念的提出一般认为，最早提出智能制造概念的当属美国纽约大学的怀特教授 (P.K.Wright)和卡内基梅隆大学的布恩教授 (D.A.Bourne)，他们在 1988 年出版了《制造智能》(Manufacturing Intelligence )一 书。近些年，Smart Manufacturing（SM）受到关注。美国成立了一个“智能制造领导力联盟” (SMLC) ，定义SM为：“通过高级智能系统的深度应用，从而实现新产品快速制造，产品需求的动态响应，生产和供应链网络的实时优化。”一些学者认为SM是较智能制造（IM）更高级的发展阶段。教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材1.3 智能制造的国际合作计划日本于1989年正式提出“智能制造系统”国际合作计划（以下简称IMS计划），是当时全球制造领域内规模最大的一项国际合作研究计划。由时任东京大学工程系主任吉川裕行（Iiroyuki Yoshikawa）提出，获得日本通产省的支持。中国科协智能制造学会联合体（由中国机械工程学会、中国仪器仪表学会、中国自动化学会、中国人工智能学会等13家成员学会组成，以下简称“联合体”）于2017年12月发起筹备国际智能制造联盟，中国机械工程学会荣誉理事长周济院士任主席。教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材1.4 世界主要国家的智能制造发展战略与实践2012年，美国提出“先进制造业国家战略计划” ，提出中小企业、劳动力、伙伴关系、联邦投资以及研发投资等五大发展目标和具体实施建议。2013年4月，德国政府宣布启动“工业4.0（Industry 4.0）”国家级战略规划，意图在新一轮工业革命中抢占先机，奠定德国工业在国际上的领先地位。（见图1，图2）2014年，日本发布制造业白皮书，提出重点发展机器人、下一代清洁能源汽车、再生医疗以及3D打印技术。我国为实现制造强国的战略目标，在2015年由国务院发布了《中国制造2025》战略规划，智能制造成为其主攻方向。教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材图1-1 工业4.0概念图图1-2 工业4.0所需要的主要前沿技术教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材2.1 定义2.2 内涵2.3 支撑系统2.4 功能系统第2章 智能制造的基本概念和架构教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材2.1 定义关于智能制造的定义有很多。本书给出智能制造及系统的极简定义。【定义】智能制造：把机器智能融合于制造的各种活动中，以满足企业相应的目标。【关键词】：机器智能、融合、制造活动、目标。机器智能是人类智慧的凝结、延伸和扩展，总体上并未超越人类的智慧，但某些单元智能强度远超人的能力。教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材【定义】智能制造系统：把机器智能融入到包括人和资源形成的系统中，使制造活动能动态地适应需求和制造环境的变化，从而满足系统的优化目标。图2-1 智能制造系统的层次上述定义隐含：智能制造系统并非要求机器智能完全取代人，即使未来高度智能化的制造系统也需要人机共生。教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材节点及关联制造活动：设计，工艺，加工，设备运维、购销、财务……机器智能：物联网，智能传感，大数据，人工智能……智能制造特征：融合，动态适应,需求，环境，优化融合：人，制造活动，机器智能，社会，可持续发展教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材2.2 内涵适合于自动化技术所能解决的问题基本上都是确定性的。经典的自动化技术面对的基本都是结构化的问题。传统自动化技术处理的问题均有其固定的模式。传统自动化技术针对的问题相对而言是局部的，很少有企业系统层面的问题。注意：显性的和隐性的不确定性因素！教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材企业里存在大量的不确定性问题。企业中有大量的问题是非结构化的。企业中的很多问题是非固定模式的。如何利用非结构化的数据从而做出正确的判断和决策？更清晰地认识整体联系有助于进一步提升企业的整体效能。企业是一个大系统，其中有很多分系统、子系统，有各种各样的活动（设计、加工、装配……）,各种各样的资源（原材料、工具、零部件、设备、人力……）,供应商，客户……教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材智能制造的本质和真谛：利用物联网、大数据、人工智能等先进技术认识制造系统的整体联系并控制和驾驭系统中的不确定性、非结构化和非固定模式问题以达到更高的目标。节点及关联自动化技术：确定性，结构化，固定模式，局部机器智能：整体联系，不确定性，非结构化，非固定模式，系统优化教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材问题：➢制造活动与机器智能有何关联？➢机器智能的特点与优势是什么？➢智能制造的本质内涵是什么？➢智能制造的目标是什么？➢智能制造与传统自动化制造的区别是什么？教育部高等学校机械类专业教学指导委员会推荐教材· 智能制造系列教材2.3 支撑系统2.3.1 工业互联网最早由通用电气于2012年提出，随后美国5家行业龙头企业（AT&T、思科、通用电气、IBM和英特尔）联手组建了工业互联网联盟（Industrial Internet Alliance, IIC），对其进行推广和应用。工业互联网的核