微课9-1 智能制造基础

微课9-1智能制造基础智能制造是新一代信息技术与先进制造技术深度融合的新型生产方式，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，它贯穿设计、生产、管理、服务等环节，具备自感知、自学习、自决策、自执行、自适应功能。它以智能工厂为载体，通过网络互联支撑和端到端数据流为基础，实现资源优化配置，提升生产效率与质量。由于突出了知识在制造活动中的价值地位，所以智能制造成为影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。智能制造系统是智能技术集成应用的环境，也是智能制造模式展现的载体。微课9-1智能制造基础从功能角度，可将智能制造分为设计、计划、生产和系统活动四个子系统。（1）设计子系统。智能制造突出了产品概念设计过程中消费需求的影响；功能设计关注产品的可制造性、可装配性、可维护性及保障性。（2）计划子系统。数据库构造将从简单信息型发展到知识密集型。在排序和制造资源计划管理中，将集成应用模糊推理等多类专家系统。（3）智能制造的生产系统是自治或半自治系统。在监测生产过程、生产状态获取和故障诊断、检验装配以及模拟测试中，广泛应用了智能技术。（4）系统活动。在系统控制中应用神经网络技术，同时应用分布技术、多元代理技术等，采用开放式系统结构，系统活动并行，实现系统集成。9.1.1制造系统的概念分布式数字控制（DNC）是网络化数控机床常用的制造术语，其本质是计算机与具有数控装置的机床群使用计算机网络技术组成的分布在车间中的数控系统。该系统对用户来说就像一个统一的整体，系统整合多种通用的物理和逻辑资源，动态分配数控加工任务给任一加工设备。分布式数字控制是提高设备利用率，降低生产成本的有力手段，是未来制造业的发展趋势。9.1.2分布式数字控制迅速发展的多智能体系统（MAS）是一种由多个相互作用的智能体组成的分布式系统，这些智能体能够自主地感知环境、作出决策并与其他智能体协同工作，以完成复杂的任务。多智能体系统已成为现代信息技术不可或缺的一部分，是一种进行复杂系统分析与模拟的思想方法与工具，推动了多个行业的创新发展。9.1.3多智能体系统随着AI技术在制造业中的广泛应用，多智能体系统对解决产品设计、生产制造乃至产品的整个生命周期中的多领域间的协调合作提供了一种智能化方法，也为系统集成、并行设计并实现智能制造提供了更有效的手段。多智能体系统的关键技术主要有：分布式问题求解、协调与控制、知识表示与推理、决策与规划、安全与隐私等。多智能体系统可用于智能制造领域的生产调度、设备维护等。此外，典型应用场景还有智慧城市、金融服务、医疗健康、环境监测等。多智能体系统的研究前沿包括、群体智能、社会计算和混合智能等。9.1.3多智能体系统与传统制造相比，智能制造系统具有以下特征：（1）自律能力。搜集与理解环境和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。具有自律能力的设备称为“智能机器”。（2）人机一体化。突出人在制造系统中的核心地位，同时智能机器配合发挥出人的潜能，人机之间平等共事、相互协作、相辅相成。（3）VR技术。实现虚拟制造支持技术，以计算机为基础，融合信号处理、动画技术、智能推理、预测、仿真和多媒体技术。（4）自组织超柔性。各组成单元依据工作任务需要，自行组成最佳结构。（5）学习与维护。在实践中不断地充实知识库，具有自学习功能。9.1.4综合特征智能制造中的智能技术包括如下。（1）传感技术：具有高灵敏度、精度、可靠性和环境适应性。（2）模块化、嵌入式控制系统设计技术：微内核和开放式系统技术。（3）先进控制与优化技术：工业过程多层次性能评估技术、大数据建模。（4）系统协同技术：大型制造项目复杂系统整体方案设计技术。（5）故障诊断与健康维护技术：在线或远程状态监测与故障诊断、重大装备的寿命测试和剩余寿命预测技术，可靠性与寿命评估技术。（6）高可靠实时通信网络技术：嵌入式互联网，高可靠无线通信等。9.1.5智能技术（7）功能安全技术：智能装备硬件、软件的功能安全分析、设计、验证技术及方法，建立自动化控制系统整体功能安全评估技术。（8）特种工艺与精密制造技术：多维精密加工工艺，精密成型工艺，焊接等特殊连接工艺，微机电系统、精确可控热处理、精密锻造等技术。（9）识别技术：低成本、低功耗RFID芯片设计制造技术，超高频和微波天线设计技术，低温热压封装技术，物体缺陷识别技术等。9.1.5智能技术智能制造中的测控装置包括如下。（1）传感器及其系统——新原理、新效应、新材料的智能化传感器等。（2）智能控制系统——大规模联合网络控制系统、可编程控制系统等。（3）智能仪表——温度、压力、流量、物位、热量、工业在线分析仪表、智能变频电动执行机构、智能阀门定位器和高可靠执行器。（4）精密仪器——在线质谱/激光气体/紫外光谱等分析系统。（5）工业机器人与专用机器人——焊接、涂装、搬运、装配等工业机器人及安防、危险作业、救援等专用机器人。9.1.6测控装置（6）精密传动装置——高速精密重载轴承，高速精密齿轮传动装置，高速精密链传动装置，高精度高可靠性制动装置等。（7）伺服控制机构——高性能变频调速装置、数位伺服控制系统、网络分布式伺服系统等产品，提升电气传动和执行的自动化与稳定性水平。（8）液气密元件及系统——高压大流量液压元件和液压系统、高转速大功率液力偶合器调速装置、智能润滑系统、智能化阀岛、智能定位气动执行系统、高性能密封装置。9.1.6测控装置智能制造的总体目标是通过快速创建应用程序，使处于整个价值链应用程序和架构中的人、系统和资产之间的协作成为可能，为未来构建一个新的智能制造软件平台。新技术每天都在产生更多的数据，一些制造商正在应用大数据和分析技术，希望从这