智能制造概论教学课件第三章-智能制造系统

《智能制造概论》2第三章智能制造系统一、智能制造系统特征及架构二、智能制造核心技术CPS三、智能制造三个范式四、智能制造系统集成3一、智能制造系统特征及架构

系统特征

1）人机一体化在智能机器的配合下可以更好地发挥人的潜能，使人-机系统之间达到互相理解、互相协作的平等共事关系。随着人机协作机器人、可穿戴设备的发展，机器成为人的感官、体力和脑力的延伸，人机融合在制造系统中会有越来越多的体现。4一、智能制造系统特征及架构

系统特征

2）虚拟现实智能制造系统的基础是CPS系统，它包含了由机器实体和人员组成的物理世界和由数字模型、状态信息、控制信息构成的虚拟世界，制造系统采用虚拟现实技术，一方面，产品的设计与工艺在实际执行之前，可以在虚拟世界中进行验证；另一方面，生产过程中，实际物理世界的状态可以在虚拟环境中进行实时、动态、逼真的呈现。5一、智能制造系统特征及架构

系统特征

3）自律能力即系统能够感知与理解环境信息和自身的信息，并根据这些信息进行分析判断和规划自身行为的能力。强大的知识库和基于知识的模型是自律能力的基础，使整个制造系统具备抗干扰、自适应和容错等能力。6一、智能制造系统特征及架构

系统特征

4）自组织能力智能制造系统中的各组成单元能够根据工作任务的需要，可自行组成一种最佳组织结构和生产运行方式，因此其柔性不仅表现在在结构形式上，也表现在运行方式上，所以这种自组织带来的生产柔性也称为超柔性，对于快速变化的市场及变化的制造要求有很强的适应性。7一、智能制造系统特征及架构

系统特征

5）自学习和自维护能力智能制造系统能够以原有的专家知识为基础，在实践中不断地充实知识库，完成自我学习功能；同时运行中能进行故障诊断，对故障进行排除、自行恢复，根据系统指标及走势进行预测性维护和健康诊断等。8一、智能制造系统特征及架构

系统架构

9一、智能制造系统特征及架构

系统架构

1）生命周期生命周期是指从产品原型研发开始到产品回收再制造的各个阶段，包括设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动。生命周期的各项活动可进行迭代优化，具有可持续性发展等特点，不同行业的生命周期构成不尽相同。10一、智能制造系统特征及架构

系统架构

2）系统层级系统层级是指与企业生产活动相关的组织结构的层级划分，包括设备层、单元层、车间层、企业层和协同层。其中，企业层是实现面向企业经营管理的层级，例如ERP、SCM等。协同层是企业实现其内部和外部信息互联和共享过程的层级。11一、智能制造系统特征及架构

系统架构

3）智能特征智能特征是指基于新一代信息通信技术使制造活动具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等一个或多个功能的层级划分，包括资源要素、互联互通、融合共享、系统集成、新兴业态等智能化要求。12二、智能制造核心技术CPS

CPS及体系结构

1）CPS内涵CPS将数字系统与物理系统联系起来，实现计算、通信与物理系统的一体化设计，最终目标是实现信息世界和物理世界的深度融合，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等功能。13二、智能制造核心技术CPS

CPS及体系结构

2）CPS系统结构14二、智能制造核心技术CPS

CPS及体系结构

3）CPS的物理组件15二、智能制造核心技术CPS

CPS及体系结构

4）CPS的特征①信息世界与物理世界的交互协同、深度集成；②系统体系结构具有开放性、动态性和多维度的异构性；③存在时间、空间方面的约束，在时空层次上具备高度的复杂性；④自主适应物理环境的动态变化，具备适应、重配置的能力；⑤信息世界与物理世界间存在反馈闭环控制，实现智能控制和提供高质量的服务；⑥具有实时性、可靠性和安全性方面的要求。16二、智能制造核心技术CPS

CPS与智能制造

CPS是实现智能制造的综合技术支撑体系，通过关联和打通两大空间，在实现数据共享的过程中实现资源的优化配置。17三、智能制造三个范式数字化制造1）实现制造过程的对象用数据来表述。包括产品和工艺的数字化，制造装备或设备的数字化，材料、元器件、被加工的零部件、磨具/卡具/刀具等物的数字化以及人的数字化。2）数据的互联互通。包括网络通信系统构建，不同来源的异构数据格式以及数据语义的统一。3）信息集成。数据互联互通的目的是要利用数据实现整个制造过程各环节的协同。

18三、智能制造三个范式网络化制造1）在产品方面：充分了解用户产品需求，并使企业从以产品为中心向以用户为中心转型。2）在制造方面：优化配置社会资源，实现全产业链上企业与企业之间的协同。

3）在服务方面：为用户提供个性化定制、远程运维等增值服务，使企业从传统的生产型向生产服务型转型。

19三、智能制造三个范式智能化制造20四、智能制造系统集成系统集成内涵系统集成可以理解为按系统整体性原则，将原来没有联系或联系不紧密的元素或单元组合起来，成为具有一定功能的、满足一定目标的、相互联系、彼此协调工作的新系统的过程。通过系统集成，可实现最大限度地提高系统的效率、完整性、灵活性，扩展系统的功能，同时简化系统的复杂性，并最终为企业提供一套切实可行的完整的解决方案。

21四、智能制造系统集成系统集成技术22思考与练习1.