微课15-1 智能制造与数字孪生.pptx

;;微课15-1智能制造与数字孪生;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智能系统，它突出了在制造诸环节中，以一种高度柔性与集成方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时，收集、存储、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。由于这种制造模式突出了知识在制造活动中的价值地位，而知识经济又是继工业经济后的主体经济形式，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。;从功能角度，可将智能制造系统分为设计、计划、生产和系统活动四部分。

在设计子系统中，智能制造突出了产品的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。

在计划子系统中，数据库构造将从简单信息型发展到知识密集型，集成应用模糊推理等多类专家系统，其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智能技术；

从系统活动角度，在系统控制中开始应用神经网络技术，同时应用分布、多元代理和全能技术，采用开放式系统结构，使系统活动并行，解决系统集成。;由此可见，智能制造系统的理念建立在自组织、分布自治和社会生态学机理上，目的是通过设备柔性和智能控制，自动地完成设计、加工、控制管理过程，旨在解决适应高度变化环境的制造的有效性。;智能制造中的智能技术包括：

（1）传感技术：采用高传感灵敏度、精度、可靠性和环境适应性以及新原理、新材料、新工艺的传感技术，微弱传感信号提取与处理技术。

（2）模块化、嵌入式控制系统设计技术：不同结构的模块化硬件设计，微内核操作系统和开放式系统软件以及组态语言和人机界面等技术。

（3）先进控制与优化技术：工业过程多层次性能评估、基于大数据建模、大规模高性能多目标优化，大型复杂装备系统仿真等技术。

（4）系统协同技术：大型制造工程项目复杂自动化系??整体方案设计以及安装调试技术，统一操作界面和工程工具设计技术等。;（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、自愈合调控与损伤智能识别以及健康维护，可靠性与寿命评估等技术。

（6）高可靠实时通信网络技术：嵌入式互联网，高可靠无线通信网络构建，工业通信网络信息安全和异构通信网络间信息无缝交换等技术。

（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，研究自动化控制系统整体功能安全评估等技术。

（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、粘接、烧结等特殊连接工艺，微机电系统、精确可控热处理等技术。

（9）识别技术：低成本、低功耗RFID芯片设计制造，超高频和微波天线设计，基于深度三位图像识别以及物体缺陷识别等技术。;智能制造中的测控装置包括：传感器系统、智能控制系统、智能仪表、精密仪器、工业机器人与专用机器人、精密传动装置、伺服控制机构、液气密元件及系统。

;智能制造的总体目标是通过快速创建应用程序，从而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，一些制造商应用大数据和分析技术，从数据中挖掘出更多的智能信息，从而提升经营业绩。

要提高经营业绩，获取数据是非常重要的一环。

将背景信息在正确的时间提供给正确的人、做出

正确的决策，就可以提高整体性能。;简单来说，数字孪生就是在一个设备或系统的基础上，创造一个信息化平台上的数字版虚拟“克隆体”。

图15-5数字孪生;相比于设计图纸，数字孪生体最大的特点在于：它是对实体对象（本体）的动态仿真。也就是说，数字孪生体是会“动”的。而且，数字孪生体“动”的依据，来自本体的物理设计模型，还有本体上面传感器反馈的数据，以及本体运行的历史数据。实际上，本体的实时状态，还有外界环境条件，都会复现到“孪生体”身上。

如果需要改动系统设计，或者想要知道系统在特殊外部条件下的反应，可以在孪生体上进行“实验”。这样一来，既避免了对本体的影响，也可以提高效率、节约成本。;数字孪生源自制造业的“产品生命周期管理”概念。除了“会动”之外，理解数字孪生的三个关键词分别是“全生命周期”“实时/准实时”“双向”。

全生命周期，是指数字孪生可以贯穿产品设计、开发、制造、服务、维护乃至报废回收的整个周期，它帮助企业造好产品，也帮助用户更好地使用产品。

实时/准实时，是指本体和孪生体之间可以建立全面的实时或准实时联系。两者并不是完全独立的，映射关系也具备一定的实时性。

双向，是指数据流动是双向的。本体向孪生体输出数据，孪生体也可以向本体反馈信息。可以根据孪生体反馈的