机器人与智能制造技术(PPT 59页)
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哥本哈根中国减排目标
产业升级压力 劳动力成本上升 能耗排放压力
中国制造业机遇：发展先进制造技术，实现产业升级
5
中国制造2025：我国实现“制造强国”战略的必然选择
世界工厂：中国
中国制造
中国智造
2009年，中科院在“中国至2050年先进制造科技发展路线图”提出了 “基于泛在信息的智能制造系统”；
2010年中国机械工程学会启动“中国机械工程技术路线图”编制工作， 其中“智能制造技术路线图”是六大专题之一；
9
中国制造2025：五大工程
1. 国家制造业创新中心建设工程 2. 智能制造工程 3. 工业强基工程 4. 绿色制造工程 5. 高端装备创新工程
10
中国制造2025：五项方针
创新驱动 质量为先 绿色发展 结构优化 人才为本
走创新驱动的发展道路 走以质取胜的发展道路 走生态文明的发展道路 走提质增效的发展道路 走人才引领的发展道路
• 信息安全技术
• 智能维护
• 决策控制
26
智能制造关键技术：机器人
8
中国制造2025：战略任务和重点
“中国制造2025”是升级版的中国制造，体现为四大转 变和一条主线，四大转变：
➢ 一是由要素驱动向创新驱动转变 ➢ 二是由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变 ➢ 三是由资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向绿色制造转变 ➢ 四是由生产型制造向服务型制造转变
一条主线是两化融合，以体现信息技术与制造技术深度 融合的智能制造——制造业数字化网络化智能化为主攻 方向
数字化
CAD/CAE/CAPP/CAM/PD M/ERP/RE/RP 2011
18
智能制造核心特征
19
智能制造发展方向：产品智能化
关键技术：
• 环境感知 • 路径规划 • 智能识别 • 自主决策
自主决策
关键技术：
• 工况识别感知 • 控制算法及策略
自适应工况
回收 信息
销售 信息
物流 信息
制造 信息
数字化智能化制造为我国制造业实施创新驱动发展战略，迈向制 造强国提供了历史性机遇和挑战。
全员劳动生产率
增加值率
创新能力
美国 德国 中国
关键技术自给率 资源能源消耗（利用率）
同步发展战略 工业2.0：规模化 工业3.0：数字化 工业4.0：智能化
创新驱动发展 产品设计创新 制造技术创新 产业模式创新
15
智能制造：科学内涵 智能制造旨在将人类智慧物化在制造活动中并组成 人机合作系统，使得制造装备能进行感知、推理、 决策和学习等智能活动，通过人与智能机器的合作 共事，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，提高制造装备和系统的适应性与 自治性。
智能制造=人工智能+机器人+数字制造
16
智能制造：研究范围
如同人 脑
工艺知识与 智能控制
自动工艺决 策与NC编程
图形化建 模与仿真
如同人 感官
数字化智 能化制造
工况感知 与识别
如同人 四肢
智能化功 能部件
装备
智能人机 交互
系统
17
智能制造：发展阶段
2020
智能化
产品设计、制造过程中具 有感知、分析、决策、执 行功能
2015
网络化
利用自组织网络，动态配 置资源，实现研究、设计、 生产和销售各种资源重组
2011年国家发改委、财政部、工信部组织设立了“智能制造装备发展专 项”；
2015年国务院公布并推进实施“中国制造2025”规划，是实现制造业 升级和“制造强国”战略的必然选择。
6
提纲
一． 产业与技术背景 二． 中国制造2025 三． 智能制造技术 四． 创新载体建设与进展 五． 结论
7
中国制造2025：三步走战略目标
中央控制室
现场Andon
现场监视装置
智能加工中 心与生产线
智能化生产控制中心
智能化工厂
智能化生产执 行过程管控
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
智能化仓储/运输与物流
高级计划排程
执行过程调度
数字化物流管 控
自动化立体仓 库
AGV智能小车
公共资源定位系 统
数字化质量检 测
23
智能制造发展方向：供应链智能化
主机厂与供应商：物理距离 与 信息距离
原材料 信息
设计 信息
产品全生命周期个性化定制与服务
关键技术：
• 多功能感知 • 智能Agent • 语音识别 • 信息融合
人机交互
无人机
无人驾驶汽车
20
智能制造发展方向：装备智能化
21
智能制造发展方向：车间智能化
22
智能制造发展方向：工厂智能化
智能化加工设备 智能化机械手
DNC 智能刀具管理
机器人与智能制造技术
丁汉
华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室
2015年11月1日
提纲
一． 产业与技术背景 二． 中国制造2025 三． 机器人与智能制造技术 四． 创新载体建设 五． 结论
2
我国制造业核心竞争力国际差距与发展机遇
我国制造业规模连续五年居世界第一，但仍“大而不强”，核心 竞争力与美、德等发达国家存在较大差距；
3
制造业核心竞争力正在发生深刻变化
提升竞争力
1 提升效率
2 缩短生产周期
• 能源和资源利用效率 是竞争力的决定性因素
• 更短的创新周期 • 更为复杂的产品 • 更大的数据量
3 提高柔性
• 个性化大规模生产 • 快速变化的市场 • 更高的生产效率
制造业变化的速度比以往更快
4
中国制造业挑战与机遇
低附加值 高附加值
11
中国制造2025：十大重点行业领域
12
中国制造2025 VS 德国工业4.0
13
中国制造2025以智能制造为主攻方向
工业2.0—规模化高质量生产 工业3.0—数控化 工业4.0—智能化
同步走。实现： 全面突破 局部超越
14
提纲
一． 产业与技术背景 二． 中国制造2025 三． 智能制造技术与应用 四． 创新载体建设 五． 结论
产品开发
数字控制
生产管理
企业协作
• 数字化建模 • 虚拟设计 • 创新设计 • 数字样机设计 • 面向制造DFM
• 智能控制技术 • 控制传感技术
• 高速通讯网络协议
• 高速高精度驱动 • 实时信息管理技术 • 信息集成技术
• 嵌入式数字制造 • 数字化车间技术 • 资料共享技术
• 远程诊断
• 制造系统建模
– 以江淮汽车为例：
• 零部件供应巢建设项目现已有澳大利亚和台湾、香港等7省区在内的260家企业签约入驻 • 目前江淮已实施了物料拉动平台
主要方向：以主机厂为核心的全产业链质量控制
仪表台总成 大灯总成
座椅 轮胎
动力总成
悬架总成
底盘
24
智能制造发展方向：智能制造模式
25
智能制造关键技术：数字化制造
产业升级压力 劳动力成本上升 能耗排放压力
中国制造业机遇：发展先进制造技术，实现产业升级
5
中国制造2025：我国实现“制造强国”战略的必然选择
世界工厂：中国
中国制造
中国智造
2009年，中科院在“中国至2050年先进制造科技发展路线图”提出了 “基于泛在信息的智能制造系统”；
2010年中国机械工程学会启动“中国机械工程技术路线图”编制工作， 其中“智能制造技术路线图”是六大专题之一；
9
中国制造2025：五大工程
1. 国家制造业创新中心建设工程 2. 智能制造工程 3. 工业强基工程 4. 绿色制造工程 5. 高端装备创新工程
10
中国制造2025：五项方针
创新驱动 质量为先 绿色发展 结构优化 人才为本
走创新驱动的发展道路 走以质取胜的发展道路 走生态文明的发展道路 走提质增效的发展道路 走人才引领的发展道路
• 信息安全技术
• 智能维护
• 决策控制
26
智能制造关键技术：机器人
8
中国制造2025：战略任务和重点
“中国制造2025”是升级版的中国制造，体现为四大转 变和一条主线，四大转变：
➢ 一是由要素驱动向创新驱动转变 ➢ 二是由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变 ➢ 三是由资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向绿色制造转变 ➢ 四是由生产型制造向服务型制造转变
一条主线是两化融合，以体现信息技术与制造技术深度 融合的智能制造——制造业数字化网络化智能化为主攻 方向
数字化
CAD/CAE/CAPP/CAM/PD M/ERP/RE/RP 2011
18
智能制造核心特征
19
智能制造发展方向：产品智能化
关键技术：
• 环境感知 • 路径规划 • 智能识别 • 自主决策
自主决策
关键技术：
• 工况识别感知 • 控制算法及策略
自适应工况
回收 信息
销售 信息
物流 信息
制造 信息
数字化智能化制造为我国制造业实施创新驱动发展战略，迈向制 造强国提供了历史性机遇和挑战。
全员劳动生产率
增加值率
创新能力
美国 德国 中国
关键技术自给率 资源能源消耗（利用率）
同步发展战略 工业2.0：规模化 工业3.0：数字化 工业4.0：智能化
创新驱动发展 产品设计创新 制造技术创新 产业模式创新
15
智能制造：科学内涵 智能制造旨在将人类智慧物化在制造活动中并组成 人机合作系统，使得制造装备能进行感知、推理、 决策和学习等智能活动，通过人与智能机器的合作 共事，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，提高制造装备和系统的适应性与 自治性。
智能制造=人工智能+机器人+数字制造
16
智能制造：研究范围
如同人 脑
工艺知识与 智能控制
自动工艺决 策与NC编程
图形化建 模与仿真
如同人 感官
数字化智 能化制造
工况感知 与识别
如同人 四肢
智能化功 能部件
装备
智能人机 交互
系统
17
智能制造：发展阶段
2020
智能化
产品设计、制造过程中具 有感知、分析、决策、执 行功能
2015
网络化
利用自组织网络，动态配 置资源，实现研究、设计、 生产和销售各种资源重组
2011年国家发改委、财政部、工信部组织设立了“智能制造装备发展专 项”；
2015年国务院公布并推进实施“中国制造2025”规划，是实现制造业 升级和“制造强国”战略的必然选择。
6
提纲
一． 产业与技术背景 二． 中国制造2025 三． 智能制造技术 四． 创新载体建设与进展 五． 结论
7
中国制造2025：三步走战略目标
中央控制室
现场Andon
现场监视装置
智能加工中 心与生产线
智能化生产控制中心
智能化工厂
智能化生产执 行过程管控
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
智能化仓储/运输与物流
高级计划排程
执行过程调度
数字化物流管 控
自动化立体仓 库
AGV智能小车
公共资源定位系 统
数字化质量检 测
23
智能制造发展方向：供应链智能化
主机厂与供应商：物理距离 与 信息距离
原材料 信息
设计 信息
产品全生命周期个性化定制与服务
关键技术：
• 多功能感知 • 智能Agent • 语音识别 • 信息融合
人机交互
无人机
无人驾驶汽车
20
智能制造发展方向：装备智能化
21
智能制造发展方向：车间智能化
22
智能制造发展方向：工厂智能化
智能化加工设备 智能化机械手
DNC 智能刀具管理
机器人与智能制造技术
丁汉
华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室
2015年11月1日
提纲
一． 产业与技术背景 二． 中国制造2025 三． 机器人与智能制造技术 四． 创新载体建设 五． 结论
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我国制造业核心竞争力国际差距与发展机遇
我国制造业规模连续五年居世界第一，但仍“大而不强”，核心 竞争力与美、德等发达国家存在较大差距；
3
制造业核心竞争力正在发生深刻变化
提升竞争力
1 提升效率
2 缩短生产周期
• 能源和资源利用效率 是竞争力的决定性因素
• 更短的创新周期 • 更为复杂的产品 • 更大的数据量
3 提高柔性
• 个性化大规模生产 • 快速变化的市场 • 更高的生产效率
制造业变化的速度比以往更快
4
中国制造业挑战与机遇
低附加值 高附加值
11
中国制造2025：十大重点行业领域
12
中国制造2025 VS 德国工业4.0
13
中国制造2025以智能制造为主攻方向
工业2.0—规模化高质量生产 工业3.0—数控化 工业4.0—智能化
同步走。实现： 全面突破 局部超越
14
提纲
一． 产业与技术背景 二． 中国制造2025 三． 智能制造技术与应用 四． 创新载体建设 五． 结论
产品开发
数字控制
生产管理
企业协作
• 数字化建模 • 虚拟设计 • 创新设计 • 数字样机设计 • 面向制造DFM
• 智能控制技术 • 控制传感技术
• 高速通讯网络协议
• 高速高精度驱动 • 实时信息管理技术 • 信息集成技术
• 嵌入式数字制造 • 数字化车间技术 • 资料共享技术
• 远程诊断
• 制造系统建模
– 以江淮汽车为例：
• 零部件供应巢建设项目现已有澳大利亚和台湾、香港等7省区在内的260家企业签约入驻 • 目前江淮已实施了物料拉动平台
主要方向：以主机厂为核心的全产业链质量控制
仪表台总成 大灯总成
座椅 轮胎
动力总成
悬架总成
底盘
24
智能制造发展方向：智能制造模式
25
智能制造关键技术：数字化制造