智能制造基础与应用（第2版）教案 第一章 绪论

教案(首页)山东劳动职业技术学院授课日期班次课时课题绪论教学时数4【教学目标】1、了解智能制造基本概念和基本特色；2、了解德国工业4.0基本任务、特征和发展领域；3.了解中国制造2025整体战略目标和任务。【重点难点】两化融合的本质特征两化融合的关键核心技术。【教具、参考书】《智能制造基础与应用》机械工业出版社王芳、赵中宁主编【教学过程】教案纸山东劳动职业技术学院第3页一、智能制造概述智能化制造的概念智能化制造（intelligentManufacture,IM）是指由具有人工智能的机器和人类专家共同组成的人机一体化智能制造系统。智能制造具有以下几个显著特点：（1）状态感知；（2）实时分析；（3）精准执行；（4）自主决策；(5)自我适应等。提出问题：（1）那么智能制造是什么？它主要解决什么问题？（2）与传统的相比有哪些不同？（3）建立一个智能制造系统需要完成哪些主要任务等？首先，智能制造是工业化发展的一个高级阶段，由一种技术取代另一种，推动工业制造不断演变。其次，智能制造是信息化与工业化高度融合的新一代制造系统，信息物理系统CPS、高精度感知控制、虚拟设备集成总线、云计算、大数据和新型人机交互等多项核心技术。第三，智能制造主要解决的问题包括：（1）全面改变设计与制造关系，让设计与制造之间“互认互联”，实现在线设计与在线制造的“无缝对接”；（2）减少制造成本和生产周期；（3）提供快速、有效、批量个性化的产品和服务。传统加工工艺3D打印工艺智能制造的特征：1.主动适应环境变化，与环境要求适度交互匹配；2.制造过程中数据代替人工而减少直接干预，而多用智能设备替代；3.人员单一管理生产或设备向系统智能管理进化；4.对生产过程进行再设计，智能系统再优化和系统再创造；5.对外部参数及系统的及时反馈与智能响应；6.虚拟制造技术与现实制造有机结合结合；二、德国工业4.01.根本任务：建立标准化和参考架构、管理复杂系统、建立全面宽频的基础设施、安全和保障、工作的组织和设计、培训和持续的专业发展、监管框架、资源利用效率。2．特征：（1）制造中采用物联网和服务。（2）满足用户个性化需求。（3）智能制造的人机一体化协同创造。（4）实现信息集成的优化决策。（5）资源有效利用，实现绿色可持续发展。（6）通过新的服务创造价值。（7）人与制造系统之间的互动协作。3.工业4.0将重点聚焦的方面：（1）引领智能化机械和设备制造的的市场；（2）全球瞩目的IT集群地；（3）嵌入式系统和自动化工程领域领先的创新者；（4）高度熟练和高素质的劳动者；（5）供应商和用户间距离相近且在某些领域紧密的合作；（6）先进的研究基地和人才培训基地；（7）通过价值网络实现的横向集成；（8）贯穿整个价值链端到端的工程数字化集成；（9）垂直集成和网络化制造系统。4.工业4.0的未来发展领域（1）智能化工厂：智能工厂能够管理复杂的事物，不容易受到干扰，能够更有效地制造产品。在智能工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里一般自然地相互沟通协作。（2）智能产品：智能产品具有独特的可识别性，可以任何时候被分辨出来。甚至当它们在被制造时，它们就可以知道整个制造过程中的细节。（3）个性化产品：工业4.0将有可能使有特殊产品特性需求的客户直接参与到产品的设计、构造、预订、计划、生产、运作和回收各个阶段。（4）高度人性化：工业4.0的实施将使企业员工可以根据形势和环境敏感的目标来控制、调节和配置智能制造资源网络和生产步骤。（5）基于信息安全下的云平台：工业4.0的实施需要通过系统化的服务水平协议来进一步拓展基于云技术安全的相关的网络基础设施和特定的网络服务质量。这将可以满足那些具有高数据密集型应用要求，同时也可以满足那些提供运行时间保障的服务供应商的要求。新型生产组织系统和运行模式。三、中国制造20251.《中国制造2025》的时代背景：新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，国际产业分工格局正在重塑。必须紧紧抓住这一重大历史机遇，实施制造强国战略，加强统筹规划和前瞻部署，力争通过三个十年的努力，到新中国成立一百年时，把我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国。2.《中国制造2025》是国家战略：《中国制造2025》是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。3.《中国制造2025》整体战略目标和主要任务（1）整体战略目标：到2025年，制造业整体素质大幅提升，创新能力显著增强，全员劳动生产率明显提高，两化（工业化和信息化）融合迈上新台阶。重点行业单位工业增加值能耗、物耗及污染物排放达到世界先进水平。形成一批具有较强国际竞争力的跨国公司和产业集群，在全球产业分工和价值链中的地位明显提升。到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。创新能力大幅提升，重点领域发展取得重大突破，整体竞争力明显增强，优势行业形成全球创新引领能力，全面实现工业化。新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。制造业主要领域具有创新引领能力和明显竞争优势，建成全球领先的技术体系和产业体系。（2）主要任务：1）提高国家制造业创新能力；2）推进信息化与工业化深度融合；3）强化工业基础能力；4）加强质量品牌建设；5）全面推行绿色制造；6）大力推动重点领域突破发展。主要包括：集成电路及专用装备，信息通信设备，操作系统及工业软件，高档数控机床，机器人，航空航天装备，海洋工程装备及高技术船舶，先进轨道交通装备，节能与新能源汽车，电力装备，农机装备，新材料，生物医药及高性能医疗器械等领域。7）深入推进制造业结构调整；8）积极发展服务型制造和生产性服务业；9）提高制造业国际化发展水平。四、两化融合与企业转型升级1.两化融合是《中国制造2025》的具体体现：2015年5月19日，国务院正式印发了我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领——《中国制造2025》。国务院印发《中国制造2025》部署全面推进实施制造强国战略，明确了9项战略任务和重点，其中第二项就是推进信息化与工业化深度融合，推进信息化与工业化深度融合，是推进实施制造强国的主线和灵魂。专家指出“没有两化深度融合，就没有制造强国”。2.两化融合是工业化与信息化两大发展阶段相融合：生产力变革要引起生产关系和上层建筑变革，所以不仅是生产力(工具、设备、技术等等)要融合发展，生产关系和上层建筑也要融合发展。两化融合的难点不仅仅是在技术方面，而是要改革原有的管理体制、管理理念和相关的利益机制等。因此，我国政府主导开展了一系列的改革，出台了相关的政策，制定了标准全面推行两化融合，帮助企业在两化融合中实现飞跃。3.两化融合的实质就是新一代信息技术与工业技术的结合：信息化和工业化结合是两化深度融合的体现，工业化的数字化即工业IT、与信息IT相互融合，两个IT结合，从而实现制造业数字化、信息化、智能化、社会化和服务化。4.两化融合是建设制造强国的新动力：两化融合实际要解决两个问题。第一是通过新一代信息技术改造和优化传统企业，培育企业新的竞争力和增长点。另一个是用互联网+的理论和思维去创造新的模式和新的方式，使创新创造成为我国建设制造业强国的新动力。5.两化融合必须与国际发展接轨：工业互联网+是以美国GE为首的企业联盟提出的，其核心是发挥数据采集、互联网、大数据、云计算的作用，为工业企业节约至少1%的成本，而工业4.0是德国提出的，已经上升到国家战略。中国的两化深度融合和德国工业4.0如出一辙、异曲同工、殊途同归。特别是德国工业4.0战略推出以后，引起中国产业界的广泛关注，包括美国、德国、日本、韩国等国在内的工业发展政策、策略、技术，纷纷成为学习的对象。6.两化融合推动企业升级转型基本路线图。7.两化融合的关键核心技术：（1）基于CPS系统的业务管理可视化技术.（2）虚拟技术。（3）大