《现代工程训练教程》课件 第13章 智能制造

现代工程训练教程智能制造基本概述PART1关键技术PART3发展现状PART2教学平台PART4智能工厂PART5大国工匠PART6一、基本概述智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。智能制造成为未来经济发展过程中制造业重要的生产模式。二、发展现状一些国家关于智能制造的规划情况国家规划名称时间规划的主要目标美国先进制造战略2018年发展先进制造业，实现制造业的智能化，保持美国制造业价值链上的高端位置和全球控制者地位德国工业4.02011由分布式、组合式的工业制造单元模块，通过组建多组合、智能化的工业制造系统，应对以智能制造为主导的第四次工业革命英国工业20502011科技改变生产，注重信息通信技术、新材料等科技将在未来与产品和生产网络的融合，以应对个性化需求和数字化时代。日本机器人新战略2015依靠传感器、控制/驱动系统、云端运算、人工智能等技术大力发展机器人产业，并且让其相互联网为保持美国在制造业的领先地位，美国发布了《先进制造业美国领导力战略》报告。该报告认为先进制造是美国经济实力的引擎和国家安全的支柱，并提出了三大目标，分别是：开发和转化新的制造技术；教育、培训和集聚制造业劳动力；扩展国内制造供应链的能力。针对每个目标，报告确定了若干个战略目标和相应的一系列需要优先发展的任务。二、发展现状1、先进制造战略-美国德国制定并推进促进产业发展的创新战略——“工业4.0”。智能制造是“工业4.0”的核心，通过嵌入式的处理器、存储器、传感器和通信模块，把设备、产品、原材料、软件联系在一起，使得产品和不同的生产设备能够互联互通并交换命令，而且未来的工厂能够自行优化并控制生产过程。二、发展现状2、工业4.0-德国英国“工业2050”战略是定位于2050年英国制造业发展的一项长期战略研究。其主要观点是科技改变生产，信息通信技术、新材料等科技将在未来与产品和生产网络融合，极大改变产品的设计、制造、提供甚至使用方式。报告认为，未来制造业的主要趋势是个性化的低成本产品需求增大、生产重新分配和制造价值链的数字化。二、发展现状3、工业2050-英国日本于2015年成立了与工业4.0相对应的产业价值链促进会。通过互联网将所参与不同的企业连接起来，利用政府提供的平台，各企业相互合作，将网络信息技术与工业制造相结合来推动“智能工厂”的实现。此外，该促进还会在基于企业自然合作前提下提倡两个基本原则：关联制造和可变标准。二、发展现状4、机器人新战略-日本二、发展现状工程名称工程内容智能制造工程开展信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化坚实重点领域智能工厂/数字化车间开展智能制造试点示范及应用推广建立智能制造标准体系和信息安全保障搭建智能制造网络系统平台工业强基工程支持核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、关键基础材料的首批次或跨领域应用突破关键基础材料、核心技术零部件工程化、产业化瓶颈完善重点产业基础体系我国实施的5项重大工程二、发展现状工程名称工程内容绿色制造工程组织实施传统制造业能效提升、清洁生产、节水治污、循环利用等专项技术改进开展重大节能环保、资源综合利用、再制造、低碳技术产业化示范实施重点区域、流域、行业清洁生产水平提升计划开展绿色评价高端装备创新工程实施一批创新和产业化专项、重大工程开发一批标志性、带动性强的重点产品和重大装备制造业创新中心建设工程形成一批制造业创新中心重点开展行业基础和共性关键技术研发、成果产业化、人才培训等工作我国实施的5项重大工程云计算是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡）、热备份冗余等传统计算机和网络技术发展融合的产物。三、关键技术1、云计算工业大数据的典型应用包括产品创新、产品故障诊断与预测、工业生产线物联网分析、工业企业供应链优化和产品精准营销等诸多方面。三、关键技术2、工业大数据2012年中国工业机器人销量为2.7万台；我国达到世界水平时将有380亿工业机器人本体市场空间，1140亿工业机器人系统集成市场空间。三、关键技术3、机器人人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。三、关键技术4、人工智能三、关键技术5、传感器传感器是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。产品设计的数字化、制造技术的自动化以及信息系统与物理硬件集成化是成功实施智能制造的前提。产品设计工艺规划是智能制造最根本的要求，也是实现智能制造的关键环节之一。与传统工艺相比，智能制造工艺既能减少人工依赖，又能发挥智造优势，提高加工质量。以智能制造自动生产线为基础，对东方红3号科学考察船进行工艺设计。四、教学平台1、智能制造工艺规划系统采用智能制造技术实现柔性化生产，充分体现数字化和智能化特点。产品工艺设计包括部署MES、手机下单、RFID物料追踪和AGV物流四项工作。船模智能制造生产线是由工业机器人、柔性加工、AGV小车运送、机床加工及MES系统等集成融合的智造定制加工系统。四、教学平台1、智能制造工艺规划船模智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化定制系统，具备分析、推理、判断、构思和决策等智能活动，由工业机器人、柔性加工、AGV小车运送、机床加工及MES系统集成融合。四、教学平台2、智能制造系统组成电气总控系统，是智能定制生产系统安全运行的总控制，集生产线电源总控与各单站电源分配功能于一体。总控系统搭载西门子可编程逻辑控制器S7-1512PLC，能满足高复杂性、高效协调的生产要求。四、教学平台2、智能制造系统组成模制造产线由循环陪速链输送系统、工业机器人上料工作站、工业机器人激光切割站、工业机器人焊接工作站、工业机器人打磨打标工作站、工业机器人涂胶工作站和工业机器人装配工作站组成。四、教学平台2、智能制造系统组成AGV即自动导引小车，是一种以电池为动力，搭载左右双通道独⽴控制电机，前后SickS300激光传感器的高灵活可编程机器人，主要包括激光避障寻轨系统和无线网络指引系统。其系统技术和产品已经成为柔性生产线、柔性装配线、仓储物流自动化系统的重要载体。四、教学平台2、智能制造系统组成智能仓储系统由系统本体和控制模块组成。仓储系统主体由货架、工装板、KUKAR1610工业机器人和对接台组成。环形货架以内是标准尺寸的货位空间，工业机器人穿行于货架之间的巷道中，完成存货取货工作。四、教学平台2、智能制造系统组成工业4.0定制生产线MES系统软件，是一个高度集成的组件集合，专门针对工厂内部系统的协同运作而设计，可以标准化整个企业的生产活动，并保证制造流程与供应链活动需求保持一致。MES系统借助各个组件功能的同步与协调，完成且实时展示制造过程和操作流程。四、教学平台2、智能制造系统组成船模产线的智能数控加工站，主要用于生产船身。首先，由KUKA工业机器人将坯料送入三轴数控机床完成粗加工，由机器人取出经AGV小车运输至五轴数控机床，进行精加工。机器人取出成品后，会将其送至图像检测系统（ala2500-10gm）进行检测，然后放置在对接台上，通知AGV小车过来取料，所有任务流程均由控制电柜内置的控制系统进行协调分配。四、教学平台2、智能制造系统组成