智能制造概论 第五章 智能制造关键技术

《智能制造概论》Date:

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1第五章 智能制造关键技术2Date:

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1一、射频识别技术（RFID）二、云计算与大数据分析三、工业互联网四、人工智能五、虚拟制造与数字孪生技术六、信息安全技术一、射频识别技术（RFID)3Date:

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1RFID及技术特点识别速度快，且可一次处理多个标签；识别距离远，可达几十米；体积小且形状多样，可嵌入或附着在不同形状及类型的产品上；数据存储在芯片中，可工作在脏污或黑暗的环境中；一、射频识别技术（RFID)4Date:

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1RFID及技术特点数据为电子格式，内容可经由密码保护，不易被伪造，具有一定的安全性；标签内存储的数据可以反复被覆写，可重复使用；RFID可穿透纸张、木材和塑料等非金属或透明的材质进行通信，且无需光源；随着记忆载体的发展，数据容量也在不断扩大。一、射频识别技术（RFID)RFID系统结构及性能指标5Date:

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1一、射频识别技术（RFID)6Date:

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1RFID系统结构及性能指标阅读器将无线电载波信号经过发射天线向外发射；当电子标签进入磁场后接收读写器发出的射频信号，依托感应电流所获得的能量发送存储在RFID芯片中的产品信息（被动标签或无源标签）；或者主动发送信号（主动标签或有源标签）。读写器采集信息并解码后，送至计算机等应用系统进行有关数据的处理。一、射频识别技术（RFID)RFID系统结构及性能指标自动识别技术性能比较7Date:

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1一、射频识别技术（RFID)RFID技术应用8Date:

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1二、云计算与大数据分析9Date:

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1概念1）云计算按照维基百科的定义，云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备；按照IBM的定义，云计算是一种共享的网络交付信息服务的模式，云服务的使用者看到的只有服务本身，而不用关心相关基础设施的具体实现。二、云计算与大数据分析10Date:

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1概念2）云制造按照李伯虎院士等专家的定义，云制造是一种面向服务、高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式，它融合现有信息化制造、云计算、物联网等技术，能够为制造全生命周期过程提供可随时获取、按需使用、安全可靠、优质价廉的服务；按照中国航天科技集团公司杨海成教授的定义，云制造是先进的信息技术、制造技术以及新兴技术等交叉融合的产品，是制造即服务理念的体现。二、云计算与大数据分析11Date:

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1概念3）大数据根据维基百科的定义，大数据是由数量巨大、结构复杂、类型众多的数据构成的数据集合，是基于云计算的数据处理与应用模式，通过数据的整合共享，交叉复用形成的智力资源和知识服务的能力；全球信息咨询机构国际数据公司(IDC)对大数据的技术定义是：通过高速捕捉、发现和分析，从大容量数据中获取价值的一种新的架构。二、云计算与大数据分析云计算系统结构12Date:

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1二、云计算与大数据分析13Date:

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1云计算关键技术虚拟化技术采用虚拟化技术是为了实现基础设施服务的按需分配。虚拟化从本质上来讲是指从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行分配，是从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源的一种方法。数据分布存储技术云计算涉及海量数据。所谓海量数据是指数据量极大，往往是Terbyte（TB，1TB=1024GB）、Petabyte（PB，1PB=1024TB）甚至Exabyte（EB，1EB=1024PB）级的数据集合。二、云计算与大数据分析14Date:

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1云计算关键技术数据管理技术云计算技术中最关键也最根本的是云应用环境中的数据管理技术。云计算不仅要保证数据的存储和访问，还要能够对海量数据进行处理、分析、检索等，因此数据管理的手段和方法是云计算的重心。并行运算技术云计算对信息系统的数据处理能力提出了越来越高的要求，作为高性能计算和超级计算的核心技术，并行计算是充分利用资源加速计算和提高效率的主要途径。二、云计算与大数据分析15Date:

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1大数据分析及应用1）大数据的处理流程数据预处理、统计与分析、大数据挖掘应用2）大数据的分析方法描述型分析法、诊断型分析法、预测型分析法、指令型分析法3）大数据的应用大数据可应用于个性化服务、预测分析、产品营销和优化等领域，通过挖掘行业数据价值，优化运行服务和提供决策支持。三、工业互联网16Date:

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1工业互联网内涵工业互联网也称工业物联网（Industrial

Internet

of

Things，IIoT），是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体，工业控制系统为工业互联网的互联互通奠定了基础，工业软件为工业互联网的应用开发提供了支撑。三、工业互联网17Date:

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1工业互联网内涵从智能制造的维度来看，工业互联网是互联的工业系统；在企业内部，是制造设备、制造系统的互联，是控制系统与管理系统的互联；在企业之间，是产业链的上下游互联；互联的目的是为智能决策提供支撑，进而实现工业过程的运行优化和协同制造。三、工业互联网工业互联网平台体系架构18Date:

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1三、工业互联网19Date:

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1工业互联网关键技术数据集成和边缘处理技术IaaS技术平台使能技术数据管理技术应用开发和微服务技术工业数据建模与分析技术安全技术三、工业互联网工业互联网的应用海尔COSMOPlat平台20Date:

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1三、工业互联网工业互联网的应用MindSphere平台应用方案21Date:

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1四、人工智能22Date:

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1概述人工智能正在成为新一轮技术变革的核心，而大数据、云计算等新技术的发展反过来也在不断支撑人工智能在应用领域的落地，为人工智能实施提供了信息支撑。人工智能系统技术架构可分为基础层、技术层和应用层。四、人工智能23Date:

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1人工智能关键技术语音识别语音识别技术，是让机器通过识别和理解过程把人类的语音信号转变为相应的文本或命令的技术，即人与机器用语音交流，机器能明白人在说什么。自然语言处理自然语言处理，是研究实现人与计算机之间用自然语言进行交流的各种理论和方法；目的是通过人机交流，获得便捷而有效的信息处理，完成希望机器能完成的某些语言功能。四、人工智能24Date:

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1人工智能关键技术生物特征识别生物特征识别，是通过可测量的身体或行为等生物特征进行身份认证的一种技术。生物特征识别技术涉及内容非常广，包括指纹、脸型、虹膜、掌纹、DNA等身体特征和签名、声音、步态等行为特征。图像识别图像识别，是利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术。四、人工智能25Date:

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1人工智能关键技术5）机器学习机器学习，是专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，并具有不断改善自身的性能。6）专家系统专家系统内部含有大量的、某个领域专家水平的知识与经验，通过运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程来解决该领域的复杂问题。五、虚拟制造与数字孪生技术26Date:

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1虚拟制造技术1）虚拟制造特征高度集成：虚拟制造充分利用系统工程、知识工程、并行工程、人机工程等多学科技术，实现虚拟系统的综合集成与应用。敏捷快速：在不消耗系统实际资源的情况下，可通过虚拟制造模拟、仿真系统运行来发现系统存在的问题、改进产品结构、优化生产过程、合理利用资源，从而提高实际制造系统输出质量；还可根据用户需求或市场变化情况快速实现新技术应用和新产品设计，评价和验证新技术或关键技术对生产所带来的结果，并快速投入批量生产，大幅度减少新产品的开发时间，从而降低企业制造成本和增强企业竞争力。五、虚拟制造与数字孪生技术27Date:

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1虚拟制造技术1）虚拟制造特征分布协作:通过分布协作，可使分布在不同地点、不同部门的专业人员在统一产品模型的基础上同时工作和协作，以便信息共享、相互交流，并减少大量的文档生成及传递的时间和错误，从而使产品开发快捷、优质、低耗，及时响应市场变化。五、虚拟制造与数字孪生技术28Date:

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1虚拟制造技术2）核心技术智能设计技术：智能设计技术是对传统计算机设计技术CAD的深化，它不仅具有传统CAD系统的数值计算和图形处理能力，还具有了知识处理的能力，能对设计过程提供智能化的计算机支持，可以根据设计过程中出现的问题给出解决对策，因此又称为智能CAD系统，简称ICAD。五、虚拟制造与数字孪生技术29Date:

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1虚拟制造技术2）核心技术建模技术：系统建模是虚拟制造系统的核心，是构建虚拟制造系统的基础。系统模型一般是现实系统的描述、模仿或抽象，可分为实物模型、图式模型、模拟模型和数学模型等多种类型。五、虚拟制造与数字孪生技术30Date:

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1虚拟制造技术2）核心技术仿真技术：仿真，是应用计算机将复杂的现实系统抽象并简化为系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而获知原系统一系列的统计性能。仿真不会干扰实际生产系统，可用很短的时间模拟实际生产中需要很长时间的生产周期，可缩短决策时间、避免资金浪费、确保财物安全，且可优化设计、重复仿真。五、虚拟制造与数字孪生技术确认技术等。31Date:

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1虚拟制造技术2）核心技术控制技术：是指建模、仿真过程所用到的各种管理、组织与控制的方法和技术。内容包括：模型部件的组织、调度策略及交换技术，仿真过程的工作流程与信息流程控制，制造方法、加工过程、成本估计、协作模型等集成技术，实现最佳设计的冲突求解技术及基于仿真的推理技术，模型及仿真结果的验证和五、虚拟制造与数字孪生技术品设计、评估产品设计性能和可造性能，应用领域包括：造型设计、运动学设计、动力学设计、热力学设计及加工过程仿真等。32Date:

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1虚拟制造系统1）虚拟制造分类以设计为中心的虚拟制造：以设计为中心的虚拟制造是将制造信息加入到产品设计与工艺设计的过程中，在计算机中生成制造过程原型，对多种制造方案进行仿真，对产品模型的性能、可制造性、可装配性及成本等要素进行分析；主要用于优化产五、虚拟制造与数字孪生技术品设计、评估产品设计性能和可造性能，应用领域包括：造型设计、运动学设计、动力学设计、热力学设计及加工过程仿真等。33Date:

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1虚拟制造系统1）虚拟制造分类以设计为中心的虚拟制造：以设计为中心的虚拟制造是将制造信息加入到产品设计与工艺设计的过程中，在计算机中生成制造过程原型，对多种制造方案进行仿真，对产品模型的性能、可制造性、可装配性及成本等要素进行分析；主要用于优化产五、虚拟制造与数字孪生技术34Date:

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1虚拟制造系统1）虚拟制造分类以生产为中心的虚拟制造:以生产为中心的虚拟制造是将仿真用于生产过程中，以便低费用、快速地评价不同的工艺方案，检验新工艺流程的可信度、产品的生产效率、投资的需求状况等；主要用于优化资源、评估新产品的可生产性，应用领域包括：工厂、车间或产品的物理布局、生产计划与调度等。五、虚拟制造与数字孪生技术35Date:

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1虚拟制造系统1）虚拟制造分类以控制为中心的虚拟制造:以控制为中心的虚拟制造是将仿真技术引入到控制模型和实际生产过程中，以便提供实际生产的虚拟环境；通过虚拟环境，实现虚拟制造系统的组织、调度与控制策略的优化，以及制造过程的优化；主要用于生产过程的规划和组织管理等，如虚拟企业、虚拟研发中心等。五、虚拟制造与数字孪生技术36Date:

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1虚拟制造系统2）数字孪生技术数字化孪生技术包含虚拟空间、真实空间及连接和协同三个关键要素。实施数字化孪生技术的主要目的是