智能制造概论

廖志远

目录

  • 1 第一单元智能制造概述
    • 1.1 什么是智能制造
    • 1.2 智能制造标准化参考模型
    • 1.3 智能制造标准体系的框架
    • 1.4 智能制造的发展
  • 2 智能制造中的装备
    • 2.1 智能传感器
    • 2.2 RFID技术
    • 2.3 智能机床
    • 2.4 增材制造
    • 2.5 工业机器人
  • 3 智能制造中的信息技术
    • 3.1 工业互联网
      • 3.1.1 什么是工业互联网
      • 3.1.2 5G和工业互联网
      • 3.1.3 行业专家对工业互联网的看法
      • 3.1.4 工业互联网-国家政策
    • 3.2 大数据和云计算
      • 3.2.1 工业大数据技术
      • 3.2.2 云计算和云制造
    • 3.3 虚拟仿真系统
    • 3.4 CAD/CAM/CAE/CAPP
    • 3.5 制造管理系统
    • 3.6 人工智能系统
  • 4 智能制造生产线
    • 4.1 智能制造生产线介绍
    • 4.2 智能制造生产单元介绍
    • 4.3 智能制造生产线信息技术的应用
什么是智能制造

智能制造概论

  1. 什么是智能制造?

先请同学来看两个视频。

视频1背景资料劲胜智能集团股份有限公司成立于2003年4月11日,于2010年5月20日在深交所创业板挂牌上市,股票简称:劲胜智能。其业务主要集中在消费电子产品精密结构件业务、高端装备制造业务、智能制造服务业务等三大模块,是我国首批46家智能制造示范单位。


视频2背景资料:珠海格力电器股份有限公司 [成立于1991年,专注于生产家用空调、中央空调、空气能热水器等产品,是空调行业的领军者。格力智能装备有限公司是格力电器股份有限公司旗下全资子公司,主要从事伺服机械手、工业机器人、智能仓储装备、智能检测、换热器专用机床设备、无人自动化生产线体、数控机床等的生产制造,格力电器的大型自动化生产线都由其完成。



     2.智能制造的定义

     智能制造起源于20世纪80年代人工智能在制造业领域中的应用,汉语中的“智能制造”对应两种英文表述,分别是smart manufacture 和intelligent manufacture。在早期希望将人工智能应用在制造业领域时,其表述为intelligent manufacture,意味着当时人们希望能在制造的过程中应用计算机技术模拟人的分析、推理、判断、构思和决策能力,协助甚至是取代人完成产品的设计、工艺编制、自主加工,事实上由于计算机目前的计算能力还远不足以实现这个过程,目前大多数场合中我们谈论智能制造时的含义还是 smart manufacture,其含义主要为信息通信技术与制造业的“深度融合”,怎么融合等下后面再来谈。

    在2018年中国工程院提出的《中国智能制造发展战略研究报告》中,把智能制造分成 3种递进发展的范式:数字化制造、数字化网络化制造和新一代智能制造。smart manufacture主要对应数字化网络化制造,而intelligent manufacture则对应新一代智能制造。在党的十九大报告中明确指出,要促进工业互联网的应用,重点是推进数字化网络化制造。国家在推行智能制造战略的过程是也是脚踏实地,根据我国制造业发展现状结合未来应该达到的技术水平,来推进我国智能制造技术的发展。

    目前我们谈及智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)它将智能技术、网络技术和制造技术等应用于产品管理和服务的全过程中,并能在产品的制造过程中分析、推理、判断、构思和决策等,满足产品的动态需求。它将能改变制造业中的生产方式、人机关系和商业模式,智能制造不单单是制造行业技术上的突破,也不是简单的传统产业改造,而是信息技术和制造业的深度融合、创新集成。



    3.为什么要发展智能制造?

        这是大家非常想知道的问题。简单说就是为了提高产品质量、降低成本、缩短研制周期,调整产业架构,促进产业转型,急需用智能制造技术提升能力和效率。目前随着相关技术条件已逐渐成熟,信息技术和新的智能技术为智能制造提供了最重要的基础。

     4.智能制造是什么?

        简单说就是数字化、网络化和智能化。

        数字化:通过cad(计算机辅助设计)、cam(计算机辅助制造)、capp(计算机辅助工艺设计)和cae(计算机辅助分析)技术,应用于产品设计、工艺设计、制造、仿真等阶段,特别是以虚拟的方案设计、工程研制、试验,可以利用计算机完成制造产品的数字化设计,在上的反复迭代而不断发现问题,解决问题。通过数字化设计,可以大幅度缩短产品是设计、制造周期。




        网络化:包含了设备、物料和人的深度融合和联接,实现人和人、人和物以及物和物之间的互联,重构整个社会的生产工具、生产方式和生活场景。


        智能化:在精益思想指导下,充分利用网络化制造、数字化制造的基础,并融入人工智能技术和机器人技术,形成人、机、物的交互与深度融合,使设计、工艺、试验仿真、生产过程、保障及管理等各阶段的智能化成为现实。

 

        5.  智能制造怎么做?

    要实施智能制造,实现现代工业体系的跨越式发展,其前提条件是深入实施数字化工程,并从设计、工艺、生产、服务保障、管理的智能化五个方面入手,最终全面实现智能制造。

    智能化设计:首先建立大量的模板库(零件库、模型库、产品库),并形成知识库,从而实现设计的重用,从模板库中提炼需要的数据和知识,利用参数化实现自动化、智能化设计。第二从设计方式将从所见即所得(人工操作电脑实现设计)、所言即所得(人通过语音发出指令实现设计)发展到所想即所得(人通过脑电波发出指令实现设计),进入人机深度交互阶段。

    智能化工艺:智能化工艺将建立设计与制造桥梁,基于智能信息平台,向下扩展到各工厂制造业务,向上扩展到总体设计业务部门。

    智能化生产:智能化生产可分为智能化设备、单元、生产线、车间、工厂和产业链六个层次。在数字化生产流程中,要逐步从自动化的设备级做起,根据需求,由若干设备组成自动化的生产线,由多条生产线建立自动化车间,最后部署成数字化工厂,对大型复杂产品需要构建多个自动化工厂的产业联盟。

    智能化服务保障:基于像一呼百应原材料采购平台这种工业大数据和网络的制造服务,以云计算、数据融合处理与分析、远程监控与诊断等技术为支撑,采用数据采集与融合分析、远程监测与控制等技术,建立网络远程状态监控与诊断和后勤保障系统,支撑运营模式变革,扩展维护、租赁和数据分析管理等服务。

    智能化管理:专家系统或决策支持系统提取准确、实时的数据,生成基于BI的管理驾驶舱进行决策。智能化管理系统知道如何组织生产,来收集所有的数据,并用一种控制的方式与有关环节进行互动,对捕捉到的数据进行实时分析,帮助人们做出决策。

    信息技术发展的终极目标是实现无所不在的连接,人们能够以多种方式互联,基于感知、传输、处理的各类对象都将成为网络的终端,基于物理世界感知和人群交互的在线化、实时化的数据与智能处理改变着我们对外部世界的响应模式。