高亮編著智能制造概論INTRODUCTIONTOINTELLIGENTMANUFACTURING第1篇智能制造基礎(chǔ)第2篇智能制造核心技術(shù)第3篇從企業(yè)進(jìn)化維度看智能制造第4篇智能制造精要及前沿趨勢(shì)第1章智能制造發(fā)展歷程簡(jiǎn)介第2章智能制造的基本概念和架構(gòu)第3章現(xiàn)代制造的基本理念第1篇智能制造基礎(chǔ)1.1從自動(dòng)化到智能化1.2學(xué)術(shù)概念的提出1.3智能制造的國(guó)際合作計(jì)劃1.4世界主要國(guó)家的智能制造發(fā)展戰(zhàn)略與實(shí)踐第1章智能制造發(fā)展歷程簡(jiǎn)介1.1從自動(dòng)化到智能化人和動(dòng)物在制作工具方面的最根本區(qū)別：動(dòng)物沒(méi)有對(duì)“超自然存在”“超世界存在”工具的欲求，而人對(duì)其的欲求和創(chuàng)造力則是無(wú)止境的。自動(dòng)化的發(fā)展勢(shì)必指向:不僅減輕和替代人的體力，還要減輕人的腦力活動(dòng)乃至擴(kuò)展人的智能；不僅要有形的機(jī)器或裝置，還需要某種無(wú)形的東西。未來(lái)，智能化工廠將不只是人們的欲求和夢(mèng)想！至于未來(lái)的“超自然存在”工具將以怎樣的新形式存在?人和工具的關(guān)系如何?誰(shuí)是制造的主體?甚至人何以存在?我們今天還難以想象!網(wǎng)絡(luò)宛如企業(yè)的數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)。1.2學(xué)術(shù)概念的提出一般認(rèn)為，最早提出智能制造概念的當(dāng)屬美國(guó)紐約大學(xué)的懷特K.Wright)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的布恩A.Bourne)，他們?cè)?988年出版了《制造智能》(ManufacturingIntelligence)一書(shū)。近些年，SmartManufacturing（SM）受到關(guān)注。美國(guó)成立了一個(gè)“智能制造領(lǐng)導(dǎo)力聯(lián)盟”(SMLC)，定義SM為：“通過(guò)高級(jí)智能系統(tǒng)的深度應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品快速制造，產(chǎn)品需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，生產(chǎn)和供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)優(yōu)化?！币恍W(xué)者認(rèn)為SM是較智能制造（IM）更高級(jí)的發(fā)展階段。1.3智能制造的國(guó)際合作計(jì)劃日本于1989年正式提出“智能制造系統(tǒng)”國(guó)際合作計(jì)劃（以下簡(jiǎn)稱IMS計(jì)劃），是當(dāng)時(shí)全球制造領(lǐng)域內(nèi)規(guī)模最大的一項(xiàng)國(guó)際合作研究計(jì)劃。由時(shí)任東京大學(xué)工程系主任吉川裕行（IiroyukiYoshikawa）提出，獲得日本通產(chǎn)省的支持。中國(guó)科協(xié)智能制造學(xué)會(huì)聯(lián)合體（由中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)、中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)等13家成員學(xué)會(huì)組成，以下簡(jiǎn)稱“聯(lián)合體”）于2017年12月發(fā)起籌備國(guó)際智能制造聯(lián)盟，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)榮譽(yù)理事長(zhǎng)周濟(jì)院士任主席。1.4世界主要國(guó)家的智能制造發(fā)展戰(zhàn)略與實(shí)踐2012年，美國(guó)提出“先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃”

，提出中小企業(yè)、勞動(dòng)力、伙伴關(guān)系、聯(lián)邦投資以及研發(fā)投資等五大發(fā)展目標(biāo)和具體實(shí)施建議。2013年4月，德國(guó)政府宣布啟動(dòng)“工業(yè)4.0（Industry4.0）”國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略規(guī)劃，意圖在新一輪工業(yè)革命中搶占先機(jī)，奠定德國(guó)工業(yè)在國(guó)際上的領(lǐng)先地位。（見(jiàn)圖1，圖2）2014年，日本發(fā)布制造業(yè)白皮書(shū)，提出重點(diǎn)發(fā)展機(jī)器人、下一代清潔能源汽車、再生醫(yī)療以及3D打印技術(shù)。我國(guó)為實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，在2015年由國(guó)務(wù)院發(fā)布了《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃，智能制造成為其主攻方向。圖1-1工業(yè)4.0概念圖

圖1-2工業(yè)4.0所需要的主要前沿技術(shù)

2.1定義2.2內(nèi)涵2.3支撐系統(tǒng)2.4功能系統(tǒng)第2章智能制造的基本概念和架構(gòu)2.1定義關(guān)于智能制造的定義有很多。本書(shū)給出智能制造及系統(tǒng)的極簡(jiǎn)定義?！径x】智能制造：把機(jī)器智能融合于制造的各種活動(dòng)中，以滿足企業(yè)相應(yīng)的目標(biāo)?！娟P(guān)鍵詞】：機(jī)器智能、融合、制造活動(dòng)、目標(biāo)。機(jī)器智能是人類智慧的凝結(jié)、延伸和擴(kuò)展，總體上并未超越人類的智慧，但某些單元智能強(qiáng)度遠(yuǎn)超人的能力。【定義】智能制造系統(tǒng)：把機(jī)器智能融入到包括人和資源形成的系統(tǒng)中，使制造活動(dòng)能動(dòng)態(tài)地適應(yīng)需求和制造環(huán)境的變化，從而滿足系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)。圖2-1智能制造系統(tǒng)的層次上述定義隱含：智能制造系統(tǒng)并非要求機(jī)器智能完全取代人，即使未來(lái)高度智能化的制造系統(tǒng)也需要人機(jī)共生。

節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)制造活動(dòng)：設(shè)計(jì)，工藝，加工，設(shè)備運(yùn)維、購(gòu)銷、財(cái)務(wù)……機(jī)器智能：物聯(lián)網(wǎng)，智能傳感，大數(shù)據(jù)，人工智能……智能制造特征：融合，動(dòng)態(tài)適應(yīng),需求，環(huán)境，優(yōu)化融合：人，制造活動(dòng)，機(jī)器智能，社會(huì)，可持續(xù)發(fā)展2.2內(nèi)涵適合于自動(dòng)化技術(shù)所能解決的問(wèn)題基本上都是確定性的。經(jīng)典的自動(dòng)化技術(shù)面對(duì)的基本都是結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題。傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)處理的問(wèn)題均有其固定的模式。傳統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)針對(duì)的問(wèn)題相對(duì)而言是局部的，很少有企業(yè)系統(tǒng)層面的問(wèn)題。注意：顯性的和隱性的不確定性因素！企業(yè)里存在大量的不確定性問(wèn)題。企業(yè)中有大量的問(wèn)題是非結(jié)構(gòu)化的。企業(yè)中的很多問(wèn)題是非固定模式的。如何利用非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)從而做出正確的判斷和決策？更清晰地認(rèn)識(shí)整體聯(lián)系有助于進(jìn)一步提升企業(yè)的整體效能。企業(yè)是一個(gè)大系統(tǒng)，其中有很多分系統(tǒng)、子系統(tǒng)，有各種各樣的活動(dòng)（設(shè)計(jì)、加工、裝配……）,各種各樣的資源（原材料、工具、零部件、設(shè)備、人力……）,供應(yīng)商，客戶……智能制造的本質(zhì)和真諦：利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)認(rèn)識(shí)制造系統(tǒng)的整體聯(lián)系并控制和駕馭系統(tǒng)中的不確定性、非結(jié)構(gòu)化和非固定模式問(wèn)題以達(dá)到更高的目標(biāo)。節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)自動(dòng)化技術(shù)：確定性，結(jié)構(gòu)化，固定模式，局部機(jī)器智能：整體聯(lián)系，不確定性，非結(jié)構(gòu)化，非固定模式，系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題：制造活動(dòng)與機(jī)器智能有何關(guān)聯(lián)？機(jī)器智能的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)是什么？智能制造的本質(zhì)內(nèi)涵是什么？智能制造的目標(biāo)是什么？智能制造與傳統(tǒng)自動(dòng)化制造的區(qū)別是什么？2.3

支撐系統(tǒng)2.3.1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最早由通用電氣于2012年提出，隨后美國(guó)5家行業(yè)龍頭企業(yè)（AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾）聯(lián)手組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IndustrialInternetAlliance,IIC），對(duì)其進(jìn)行推廣和應(yīng)用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)把原料、設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、工程師、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶等工業(yè)全要素緊密地連接和融合起來(lái)，形成跨設(shè)備、跨系統(tǒng)、跨企業(yè)、跨區(qū)域、跨行業(yè)的互聯(lián)互通，從而提高整體效率。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是使得工業(yè)能形成基于全面互聯(lián)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能，在這個(gè)過(guò)程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能構(gòu)建出面向工業(yè)智能化發(fā)展的三大優(yōu)化閉環(huán)：（1）面向機(jī)器設(shè)備/產(chǎn)線運(yùn)行優(yōu)化的閉環(huán)；（2）面向生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化的閉環(huán)；（3）面向企業(yè)協(xié)同、用戶交互與產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)化的閉環(huán)。2.3.25G技術(shù)圖2-25G+智能制造的總體架構(gòu)

5G技術(shù)使得無(wú)線技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)控制、遠(yuǎn)程維護(hù)及操控、工業(yè)高清圖像處理等工業(yè)應(yīng)用新領(lǐng)域成為可能，同時(shí)也為未來(lái)柔性產(chǎn)線、柔性車間奠定了基礎(chǔ)。2.3.3數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是“按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)”，是一個(gè)長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織、可共享、統(tǒng)一管理大量數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)以一定方式儲(chǔ)存在一起，用戶可以通過(guò)接口對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行新增、查詢、更新、刪除、共享等操作。在智能制造中，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是數(shù)據(jù)分析、處理的重要保障，也是智能制造的重要支撐系統(tǒng)之一。2.3.4信息安全信息安全是跨多領(lǐng)域與學(xué)科的綜合性問(wèn)題，需要結(jié)合法律法規(guī)、行業(yè)特點(diǎn)、工業(yè)技術(shù)等多維度進(jìn)行研究。目前常用的信息安全技術(shù)體系可以分為3個(gè)層次：信息接入安全信息平臺(tái)安全信息應(yīng)用安全其中，信息接入安全為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、轉(zhuǎn)換流程提供安全保障機(jī)制；信息平臺(tái)安全為工業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算提供安全保障基礎(chǔ)；信息應(yīng)用安全為上層應(yīng)用的接入、數(shù)據(jù)訪問(wèn)等提供強(qiáng)力的安全管控。2.4

功能系統(tǒng)圖2-3智能制造功能示意圖2.4.1

智能設(shè)計(jì)智能設(shè)計(jì)是指將智能優(yōu)化方法應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，利用計(jì)算機(jī)模擬人的思維活動(dòng)進(jìn)行輔助決策，以建立支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)的智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從而使計(jì)算機(jī)能夠更多、更好地承擔(dān)設(shè)計(jì)過(guò)程中各種復(fù)雜任務(wù)，成為設(shè)計(jì)人員的重要輔助工具。制造領(lǐng)域常見(jiàn)的智能設(shè)計(jì)包括以下幾種：1.

衍生式設(shè)計(jì)指建立在數(shù)字化制造條件下的、基于協(xié)議與規(guī)則的、用戶深度參與產(chǎn)品生成過(guò)程的設(shè)計(jì)方法。2.拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)域內(nèi)的孔洞有無(wú)、數(shù)量和位置等拓?fù)湫畔檠芯繉?duì)象，其基本思想是利用有限元技術(shù)、數(shù)值計(jì)算和優(yōu)化算法，在給定的設(shè)計(jì)空間內(nèi)，尋求滿足各種約束條件，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)的孔洞連通形式或材料布局，即最優(yōu)結(jié)構(gòu)拓?fù)洹?.仿真設(shè)計(jì)通過(guò)使用計(jì)算機(jī)仿真軟件輔助設(shè)計(jì)的方法。4.可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)在保證產(chǎn)品安全性能的前提下，借助優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)造價(jià)或產(chǎn)品某些性能如剛度、強(qiáng)度等的最優(yōu)設(shè)計(jì)。5.多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)在解決大規(guī)模復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中多個(gè)學(xué)科耦合和權(quán)衡問(wèn)題的一種新的設(shè)計(jì)方法。2.4.2制造過(guò)程控制優(yōu)化1.加工過(guò)程控制優(yōu)化圖2-4

加工過(guò)程控制優(yōu)化2.裝配過(guò)程控制優(yōu)化裝配過(guò)程控制優(yōu)化是指通過(guò)大數(shù)據(jù)、人工智能等方法，結(jié)合智能機(jī)器人、人機(jī)協(xié)同等新興技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程的自動(dòng)化與智能化，從而提升裝配系統(tǒng)運(yùn)作效率，為企業(yè)創(chuàng)造新的價(jià)值。裝配過(guò)程控制優(yōu)化的主要核心技術(shù)包括：智能裝配規(guī)劃系統(tǒng)、裝配機(jī)器人、人機(jī)協(xié)同技術(shù)等。3.工廠運(yùn)行控制優(yōu)化工廠運(yùn)行控制優(yōu)化是指利用智能傳感、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)行過(guò)程的自動(dòng)化和智能化，其建設(shè)的基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源的最優(yōu)配置、生產(chǎn)任務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)過(guò)程的精細(xì)管理等。圖2-5工廠運(yùn)行控制優(yōu)化2.4.3智能供應(yīng)鏈系統(tǒng)與傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈不同，數(shù)字化制造背景下的智能供應(yīng)鏈更加強(qiáng)調(diào)信息的感知、交互與反饋，從而實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配比。智能供應(yīng)鏈：通過(guò)泛在感知、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合等信息技術(shù)手段，將工業(yè)大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品的供銷環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的決策，提升的運(yùn)作效率，并為企業(yè)創(chuàng)造新價(jià)值。圖2-6智能供應(yīng)鏈系統(tǒng)功能2.4.4智能服務(wù)智能服務(wù)包括以用戶為中心的產(chǎn)品全生命周期的各種服務(wù)，服務(wù)智能化將大大促進(jìn)個(gè)性化定制等生產(chǎn)方式的發(fā)展，延伸發(fā)展服務(wù)型制造業(yè)和生產(chǎn)型服務(wù)業(yè)，促進(jìn)生產(chǎn)模式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)的深度變革。通過(guò)持續(xù)改進(jìn)，建立高效、安全的智能服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)和產(chǎn)品的實(shí)時(shí)、有效、智能化互動(dòng)，為企業(yè)創(chuàng)造新價(jià)值。包括：云服務(wù)平臺(tái)技術(shù)預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)個(gè)性化生產(chǎn)技術(shù)增值服務(wù)技術(shù)3.1可持續(xù)發(fā)展3.2以客戶為中心3.3精益生產(chǎn)第3章現(xiàn)代制造的基本理念3.1可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的理念之要在于：環(huán)境保護(hù)；人的生存；發(fā)展。3.1.1綠色制造J.G.Spath認(rèn)為：“可持續(xù)發(fā)展就是轉(zhuǎn)向更清潔、更有效的技術(shù)——盡可能接近‘零排放’或‘密封式’,工藝方法——盡可能減少能源和其他自然資源的消耗?！边@就是人們常說(shuō)的“綠色制造”，也稱為環(huán)境意識(shí)制造、面向環(huán)境的制造等。它要求在產(chǎn)品的制造、使用到報(bào)廢整個(gè)過(guò)程中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護(hù)要求。對(duì)于一個(gè)制造企業(yè)而言，要做到這一點(diǎn)，需要從產(chǎn)品的全生命周期去考慮。其源頭當(dāng)然是設(shè)計(jì)。圖3-1衛(wèi)星推進(jìn)艙主承力結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

(a)某衛(wèi)星結(jié)構(gòu)；(b)設(shè)計(jì)空間；(c)最優(yōu)拓?fù)洌?d)應(yīng)變?cè)茍D；(e)應(yīng)力云圖；(f)3D打印縮比件

圖3-2實(shí)時(shí)收集管理生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、能耗數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)綠色設(shè)計(jì)&制造：減少排放、污染，減少材料消耗，節(jié)能數(shù)字技術(shù)：CAD，CAE，拓?fù)鋬?yōu)化，傳感檢測(cè)，數(shù)據(jù)溯源，大數(shù)據(jù)分析……

3.1.2

面向人和社會(huì)智能制造（SM）應(yīng)該是基于面向人和社會(huì)“可持續(xù)發(fā)展”哲學(xué)的、能夠?qū)е鲁掷m(xù)增長(zhǎng)的制造發(fā)動(dòng)機(jī)。圖3-3谷歌防抖勺

圖3-4以員工名字命名現(xiàn)場(chǎng)改善項(xiàng)目3.2以客戶為中心3.2.1顧客主義和商業(yè)長(zhǎng)期主義無(wú)論是顧客主義還是商業(yè)長(zhǎng)期主義，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)是奉行其理念的最好手段。商業(yè)長(zhǎng)期主義表現(xiàn)在產(chǎn)品上，無(wú)論是產(chǎn)品內(nèi)在功能還是形式，數(shù)字化、智能化等前沿技術(shù)的應(yīng)用不可或缺。3.2.2

以客戶為中心的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)-制造-使用一體化考慮需要：物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，智能分析，VR，AR……

圖3-5設(shè)計(jì)制造使用一體化考慮（引自：DetlevReicheneder，AutoDesk）圖3-6智能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)（引自：DetlevReicheneder，AutoDesk）3.2.3

大規(guī)模個(gè)性化定制圖3-8紅領(lǐng)西服定制流程3.2.4

預(yù)測(cè)性維護(hù)與服務(wù)制造圖3-9GE的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)服務(wù)制造及其預(yù)測(cè)性維護(hù)支撐技術(shù)：傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI方法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘、故障樹(shù)、馬爾可夫模型……

3.3精益生產(chǎn)精益生產(chǎn)的終極目標(biāo)為“零浪費(fèi)”，具體表現(xiàn)在PICQMDS

7個(gè)方面：（1）“零”轉(zhuǎn)產(chǎn)工時(shí)浪費(fèi)（Products，多品種混流生產(chǎn)）；（2）“零”庫(kù)存（Inventory，消減庫(kù)存）；（3）“零”浪費(fèi)（Cost，全面成本控制）；（4）“零”不良（Quality，高品質(zhì)）；（5）“零”故障（Maintenance，提高運(yùn)轉(zhuǎn)率）；（6）“零”停滯（Delivery，快速反應(yīng)、短交期）；（7）“零”災(zāi)害（Safety，安全第一）。精益目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要：自動(dòng)化、柔性化、智能機(jī)器人、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)。精益生產(chǎn)的精髓：持續(xù)改善，全員參與。

圖3-101%的效率提升在任何行業(yè)都威力巨大節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)可持續(xù)發(fā)展：環(huán)境，綠色，人，社會(huì)，節(jié)能客戶為中心：顧客主義，商業(yè)長(zhǎng)期主義，大規(guī)模定制，服務(wù)制造精益制造：終極目標(biāo)，持續(xù)改善，JIT，拉式生產(chǎn)技術(shù)支撐：物聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，AI，智能控制，智能感知，AR，機(jī)器人，柔性自動(dòng)化……問(wèn)題：主要理念：可持續(xù)發(fā)展、客戶為中心、精益制造包含哪些主要內(nèi)容？主要理念之間的相互聯(lián)系是什么？主要理念與機(jī)器智能的聯(lián)系是什么？反映在產(chǎn)品上的商業(yè)長(zhǎng)期主義有何表現(xiàn)？“改善一點(diǎn)點(diǎn)”的意義是什么？第4章數(shù)據(jù)獲取與處理第5章數(shù)字孿生第6章建模與仿真技術(shù)第7章工業(yè)機(jī)器人第2篇智能制造核心技術(shù)第8章智能控制第9章智能調(diào)度第10章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)4.1數(shù)據(jù)的來(lái)源、特點(diǎn)與類型4.2數(shù)據(jù)獲取技術(shù)4.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)4.4數(shù)據(jù)獲取與處理在智能制造中的應(yīng)用4.5數(shù)據(jù)獲取與處理的發(fā)展趨勢(shì)第4章數(shù)據(jù)獲取與處理4.1

數(shù)據(jù)獲取與處理1.數(shù)據(jù)的來(lái)源傳統(tǒng)的分析和優(yōu)化過(guò)程基于模型，而數(shù)據(jù)分析可以彌補(bǔ)模型精度不足。制造業(yè)數(shù)據(jù)的來(lái)源主要包括三方面：企業(yè)信息系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)信息企業(yè)外部信息大數(shù)據(jù)的“4V”特征：規(guī)模性（Volume）多樣性（Variety）高速性（Velocity）價(jià)值密度低（Value）。制造業(yè)數(shù)據(jù)的“3M”特性：多來(lái)源（Multi-source）多維度（Multi-dimension）多噪聲（MuchNoise）2.數(shù)據(jù)的特點(diǎn)圖4-1

制造業(yè)數(shù)據(jù)特性從數(shù)據(jù)來(lái)源看，制造業(yè)數(shù)據(jù)可以分為研發(fā)數(shù)據(jù)域（研發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、開(kāi)發(fā)測(cè)試數(shù)據(jù)等）、生產(chǎn)數(shù)據(jù)域（控制信息、工況狀態(tài)、工藝參數(shù)、系統(tǒng)日志等）、運(yùn)維數(shù)據(jù)域（物流數(shù)據(jù)、產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品售后服務(wù)數(shù)據(jù)等）、管理數(shù)據(jù)域（系統(tǒng)設(shè)備資產(chǎn)信息、客戶與產(chǎn)品信息、產(chǎn)品供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等）、外部數(shù)據(jù)域（與其他主體共享的數(shù)據(jù)等）。從數(shù)據(jù)形式看，制造業(yè)數(shù)據(jù)可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)處理的角度看，制造業(yè)數(shù)據(jù)可以分為原始數(shù)據(jù)與衍生數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)的類型延伸閱讀：.工業(yè)大數(shù)據(jù):工業(yè)4.0時(shí)代的工業(yè)轉(zhuǎn)型與價(jià)值創(chuàng)造[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2015.節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)來(lái)源：信息，物聯(lián)網(wǎng)信息、外部信息數(shù)據(jù)特點(diǎn)：“4V+3M”特征4V：規(guī)模性、多樣性、高速性、價(jià)值密度低3M：多來(lái)源、多維度、多噪聲4.2

數(shù)據(jù)獲取技術(shù)常用的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)以傳感器為主，結(jié)合RFID、條碼掃描器、生產(chǎn)和監(jiān)測(cè)設(shè)備、PDA、人機(jī)交互、智能終端等手段實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的信息獲取，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線等技術(shù)實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確傳輸。節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)獲取技術(shù)：傳感器、射頻識(shí)別、條形碼掃描、生產(chǎn)和監(jiān)測(cè)設(shè)備……4.3數(shù)據(jù)處理技術(shù)數(shù)據(jù)處理是智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，其目的是從大量的、雜亂無(wú)章、難以理解的數(shù)據(jù)中抽取并推導(dǎo)出對(duì)于某些特定的人們來(lái)說(shuō)是有價(jià)值、有意義的數(shù)據(jù)。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)處理流程主要包括：數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。圖4-2

數(shù)據(jù)處理流程數(shù)據(jù)處理是為了更好地利用數(shù)據(jù)。1.數(shù)據(jù)清洗數(shù)據(jù)清洗也稱為數(shù)據(jù)預(yù)處理，是指對(duì)所收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析前所做的審核、篩選等必要的處理，并對(duì)存在問(wèn)題的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而將原始的低質(zhì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為方便分析的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的完整性、一致性、唯一性和合理性。數(shù)據(jù)清洗主要包含三部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)清理數(shù)據(jù)變換數(shù)據(jù)歸約2.

數(shù)據(jù)融合將各種傳感器在空間和時(shí)間上的互補(bǔ)與冗余信息依據(jù)某種優(yōu)化準(zhǔn)則或算法組合來(lái)，產(chǎn)生對(duì)觀測(cè)對(duì)象的一致性解釋和描述。3.

數(shù)據(jù)分析用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)收集來(lái)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將它們加以匯總和理解并消化，以求最大化地開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)的功能，發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)分析方法包括列表法、作圖法、時(shí)間序列分析、聚類分析、回歸分析等。4.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將數(shù)據(jù)以某種格式記錄在計(jì)算機(jī)或外部存儲(chǔ)介質(zhì)上進(jìn)行保存。在制造業(yè)中，數(shù)據(jù)處理通?；诔Ｓ玫臄?shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)延伸閱讀：GEPredix平臺(tái)：IBMWatson平臺(tái)：延伸閱讀：SimonHaykin.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2011.PANG-NINGTAN.數(shù)據(jù)挖掘?qū)д?完整版[M].人民郵電出版社,2011.節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)清洗：數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)變換以及數(shù)據(jù)歸約數(shù)據(jù)融合：數(shù)據(jù)層融合、特征層融合、決策層融合……數(shù)據(jù)分析：提取有用信息，對(duì)數(shù)據(jù)概括總結(jié)的過(guò)程數(shù)據(jù)分析技術(shù)：列表法、作圖法、時(shí)間序列分析、聚類分析、回歸分析、深度學(xué)習(xí)、支持向量機(jī)……4.4數(shù)據(jù)獲取與處理在智能制造中的應(yīng)用1.數(shù)據(jù)引領(lǐng)酷特集團(tuán)收獲高端定制紅利圖4-3

酷特C2M模式

2.海爾空調(diào)噪聲大數(shù)據(jù)智能分析海爾通過(guò)整合平臺(tái)上的軟件及硬件資源，與美林?jǐn)?shù)據(jù)共同開(kāi)發(fā)了空調(diào)噪聲智能檢測(cè)系統(tǒng)，有效地解決了無(wú)法準(zhǔn)確、可靠識(shí)別異音的痛點(diǎn)。3.Hirotec利用數(shù)據(jù)預(yù)防意外停機(jī)Hirotec在其工廠車間使用了基于物聯(lián)網(wǎng)和云的技術(shù)通過(guò)傳感器的部署與數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。并利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法幫助預(yù)測(cè)和預(yù)防系統(tǒng)故障。4.5

數(shù)據(jù)獲取與處理未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1.數(shù)據(jù)來(lái)自數(shù)字孿生虛擬數(shù)據(jù)可以為數(shù)據(jù)的分析與利用提供更加廣闊的思路和途徑，有效地提高數(shù)據(jù)的覆蓋程度，并對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果進(jìn)行有效驗(yàn)證，從而更好地反饋實(shí)際生產(chǎn)。2.5G技術(shù)加速實(shí)時(shí)通信5G可以構(gòu)建真的萬(wàn)物互聯(lián)。3.數(shù)據(jù)安全愈發(fā)重要數(shù)據(jù)中的敏感信息和關(guān)鍵參數(shù)如果遭到，會(huì)直接對(duì)企業(yè)造成巨大的損失。節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：更廣的采集范圍，更快的通信保障，更加安全的分析環(huán)境問(wèn)題：數(shù)據(jù)在制造系統(tǒng)中是如何流通的？數(shù)據(jù)對(duì)于制造業(yè)的核心價(jià)值是什么？有了數(shù)據(jù)是不是意味著有了全部信息？如果不夠，還需要補(bǔ)充什么？5.1數(shù)字孿生的概念與發(fā)展5.2數(shù)字孿生的模型5.3數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)5.4數(shù)字孿生在智能制造中的應(yīng)用5.5數(shù)字孿生的發(fā)展趨勢(shì)第5章數(shù)字孿生5.1數(shù)字孿生的概念與發(fā)展數(shù)字孿生(又稱為數(shù)字雙胞胎、數(shù)字化雙胞胎等)：以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬模型，借助數(shù)據(jù)模擬物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為，通過(guò)虛實(shí)交互反饋、數(shù)據(jù)融合分析、決策迭代優(yōu)化等手段，為物理實(shí)體增加或擴(kuò)展新的能力。圖5-1

數(shù)字孿生最初概念模型及其術(shù)語(yǔ)名詞的前身——PLM的概念化理想問(wèn)題：數(shù)字孿生在智能制造中有何意義？數(shù)字孿生如何連接物理世界和數(shù)字世界？節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)數(shù)字孿生的概念：基于物理實(shí)體的系統(tǒng)描述,實(shí)現(xiàn)對(duì)跨越整個(gè)系統(tǒng)生命周期可信來(lái)源的數(shù)據(jù)、模型和信息進(jìn)行創(chuàng)建、管理和應(yīng)用。5.2數(shù)字孿生的模型圖5-2概念模型、參考架構(gòu)、應(yīng)用框架、成熟度模型之間的關(guān)系1.數(shù)字孿生的概念模型圖5-3

數(shù)字孿生五維概念模型2.數(shù)字孿生的系統(tǒng)架構(gòu)圖5-4數(shù)字孿生系統(tǒng)的通用參考架構(gòu)3.數(shù)字孿生的成熟度模型圖5-5

數(shù)字孿生成熟度模型問(wèn)題：數(shù)字孿生五維結(jié)構(gòu)如何與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新信息技術(shù)集成與融合？數(shù)字孿生不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的特點(diǎn)是什么？節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)數(shù)字孿生五維模型：物理實(shí)體、虛擬實(shí)體、服務(wù)、孿生數(shù)據(jù)、各組成部分間的連接。數(shù)字孿生生長(zhǎng)發(fā)育：數(shù)化、互動(dòng)、先知、先覺(jué)、共智。5.3數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)

1.建模圖5-6

數(shù)字孿生模型建立的4個(gè)階段2.仿真仿真是將包含了確定性規(guī)律和完整機(jī)理的模型轉(zhuǎn)化成軟件的方式來(lái)模擬物理世界的一種技術(shù)。只要模型正確，并擁有了完整的輸入信息和環(huán)境數(shù)據(jù)，就可以基本正確地反映物理世界的特性和參數(shù)。圖5-7

制造場(chǎng)景下的仿真示例3.數(shù)字線程數(shù)字線程通過(guò)強(qiáng)大的端到端的互聯(lián)系統(tǒng)模型和基于模型的系統(tǒng)工程流程來(lái)支撐和支持。圖5-8

數(shù)字線程的示意圖圖5-9

數(shù)字孿生體與數(shù)字線程的關(guān)系

問(wèn)題：數(shù)字孿生模型發(fā)展4個(gè)階段的關(guān)聯(lián)是什么？建模與仿真有何相互聯(lián)系？數(shù)字線程如何在數(shù)字孿生體之間實(shí)現(xiàn)信息流動(dòng)？節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)：建模、仿真、數(shù)字線程……5.4

數(shù)字孿生在智能制造中的應(yīng)用1.數(shù)字孿生設(shè)計(jì)物料堆放場(chǎng)在電廠、鋼鐵廠、礦場(chǎng)都有物料堆放場(chǎng)。傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)這些堆放場(chǎng)時(shí)，設(shè)計(jì)需求是人為規(guī)劃的。堆放場(chǎng)建設(shè)運(yùn)行后，卻常常發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。這種差距有時(shí)會(huì)非常大，造成巨大浪費(fèi)。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，在設(shè)計(jì)新的物料堆放場(chǎng)時(shí)，ABB公司使用了數(shù)字孿生技術(shù)。

圖5-10ABB利用數(shù)字孿生設(shè)計(jì)物料堆放場(chǎng)2.數(shù)字孿生機(jī)床在歐盟領(lǐng)導(dǎo)的歐洲研究和創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目中，研究人員開(kāi)發(fā)了機(jī)床的數(shù)字孿生體，以優(yōu)化和控制機(jī)床的加工過(guò)程。圖5-11數(shù)字孿生機(jī)床圖5-12

數(shù)字孿生機(jī)床的液壓控制系統(tǒng)3.數(shù)字孿生在水泵運(yùn)行中的應(yīng)用由于運(yùn)行中來(lái)流條件的改變，水泵有可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，氣蝕會(huì)導(dǎo)致水泵葉片損壞，從而過(guò)早報(bào)廢。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，PTC公司和ANSYS公司建立了水泵的數(shù)字孿生。圖5-13

基于數(shù)字孿生的服務(wù)模式節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)數(shù)字孿生的應(yīng)用：數(shù)字孿生設(shè)計(jì)物料堆放場(chǎng)、數(shù)字孿生機(jī)床、數(shù)字孿生在水泵運(yùn)行中的應(yīng)用……數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)勢(shì)：提高產(chǎn)品性能，縮短研發(fā)周期，為企業(yè)帶來(lái)豐厚的回報(bào)。5.5數(shù)字孿生的發(fā)展趨勢(shì)1.擬實(shí)化——多物理建模數(shù)字孿生是物理實(shí)體在虛擬空間的真實(shí)反映，數(shù)字孿生在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的成功程度取決于數(shù)字孿生的逼真程度，即擬實(shí)化程度。多物理建模將是提高數(shù)字孿生擬實(shí)化程度、充分發(fā)揮數(shù)字孿生作用的重要技術(shù)手段。2.全生命周期化——從產(chǎn)品設(shè)計(jì)和服務(wù)階段向產(chǎn)品制造階段延伸基于物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、某著名企業(yè)互聯(lián)等新一代信息與通信技術(shù)，實(shí)時(shí)采集和處理生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的過(guò)程數(shù)據(jù)，并將這些過(guò)程數(shù)據(jù)與生產(chǎn)線數(shù)字孿生進(jìn)行關(guān)聯(lián)映射和匹配，能夠在線實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品制造過(guò)程的精細(xì)化管控；同時(shí)結(jié)合智能云平臺(tái)以及動(dòng)態(tài)貝葉斯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線、制造單元、生產(chǎn)進(jìn)度、物流、質(zhì)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化與調(diào)整。3.集成化——與其他技術(shù)融合數(shù)字線程技術(shù)作為數(shù)字孿生的使能技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生全生命周期各階段模型和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的雙向交互，是實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源和產(chǎn)品全生命周期各階段高效協(xié)同的基礎(chǔ)。6.1建模與仿真技術(shù)的定義6.2建模與仿真技術(shù)的特點(diǎn)6.3建模與仿真技術(shù)的技術(shù)體系/關(guān)鍵技術(shù)6.4建模與仿真技術(shù)在智能制造中的典型應(yīng)用案例6.5建模與仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第6章建模與仿真技術(shù)6.1建模與仿真技術(shù)的定義建模技術(shù)：針對(duì)制造中的載體、制造過(guò)程和被加工對(duì)象，甚至是智能車間、智能調(diào)度過(guò)程中一切需要研究的對(duì)象，應(yīng)用機(jī)械、物理、力學(xué)、計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)，對(duì)研究對(duì)象的一種近似表達(dá)。仿真技術(shù)：在建模完成后，結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等計(jì)算機(jī)科學(xué)手段，對(duì)模型進(jìn)行圖像化、數(shù)值化、程序化等的表達(dá)。仿真技術(shù)還讓模型的分析過(guò)程變得可量化和可控化，即依托建模與仿真技術(shù)，可以得到可視化與可量化的模型，利用量化的模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，進(jìn)行虛擬加載和虛擬模型調(diào)控，對(duì)認(rèn)識(shí)和改造智能制造中的研究對(duì)象，是一種極為有效的科學(xué)手段。6.2建模與仿真技術(shù)的特點(diǎn)產(chǎn)生建模與仿真技術(shù)這一需求的原因可分為兩類，即根本性原因和非根本性原因。根本性原因：（1）針對(duì)實(shí)際被研究對(duì)象、被研究的過(guò)程進(jìn)行實(shí)物研究，成本較高。（2）實(shí)際被研究對(duì)象、被研究過(guò)程往往極其復(fù)雜，表現(xiàn)出非線性、強(qiáng)耦合性和不確定性等特點(diǎn)。非根本性原因：建模與仿真技術(shù)的可視化、可量化、可對(duì)照、可控性等特點(diǎn)，都極有利于科學(xué)研究的發(fā)展。從需求本身出發(fā)，建模與仿真技術(shù)表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：（1）虛擬化；（2）數(shù)值化；（3）可視化；（4）可控話。隨著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，從傳統(tǒng)制造到數(shù)字制造，從數(shù)字制造到數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造，再到數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造，建模與仿真技術(shù)又表現(xiàn)出一些新的特點(diǎn)：（1）集成化；（2）模塊化；（3）層次化；（4）網(wǎng)絡(luò)化；（5）跨學(xué)科化；（6）虛實(shí)結(jié)合化；（7）計(jì)算高速化；（8）人工智能化；（9）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)化。建模與仿真技術(shù)必要性：根本性原因：實(shí)物研究，成本較高；研究對(duì)象、研究過(guò)程高復(fù)雜性。非根本性原因：可視化、可量化、可對(duì)照、可控性的需求。6.3

建模與仿真技術(shù)的技術(shù)體系/關(guān)鍵技術(shù)1.建模/仿真支撐環(huán)境以鍛造操作機(jī)設(shè)計(jì)與仿真支撐平臺(tái)為例。鍛造操作機(jī)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)的4層體系結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)、服務(wù)與應(yīng)用分離開(kāi)來(lái)，便于各種應(yīng)用軟件包括商用建模、仿真軟件的集成，保證了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和開(kāi)放性。（1）系統(tǒng)支撐層（2）服務(wù)層（3）系統(tǒng)應(yīng)用層（4）界面層2.先進(jìn)分布仿真基于仿真采辦的兩大關(guān)鍵是：（1）協(xié)同環(huán)境：是由互操作的工具和數(shù)據(jù)庫(kù)、權(quán)威的信息資源，以及產(chǎn)品/過(guò)程模型支持的各領(lǐng)域?qū)＜铱蓞f(xié)同工作的環(huán)境；（2）分布產(chǎn)品描述：是數(shù)字化產(chǎn)品信息的分布集合，通過(guò)Web技術(shù)互聯(lián)，對(duì)用戶呈現(xiàn)單一的邏輯上統(tǒng)一的產(chǎn)品描述，包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型、過(guò)程模型等。3.仿真資源庫(kù)仿真資源庫(kù)是仿真技術(shù)的依賴性技術(shù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、工具軟件庫(kù)等。4.圖形圖像綜合顯示技術(shù)智能制造對(duì)建模與仿真的圖形圖像綜合顯示技術(shù)提出了更多新的要求，即不但能在單機(jī)上進(jìn)行二維和三維圖形顯示，更需要滿足嵌入式系統(tǒng)仿真過(guò)程中的快速在線實(shí)時(shí)三維顯示。這種綜合顯示技術(shù)不再是單一加工對(duì)象或加工主體的圖形圖像化顯示，更提出了新的要求，即融合人和加工環(huán)境等的仿真顯示技術(shù)。圖6-1

模擬數(shù)控加工全過(guò)程6.4建模與仿真技術(shù)在智能制造中的典型應(yīng)用案例

1.建模與仿真技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用圖6-2MATLAB機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真圖6-3

ROS系統(tǒng)下的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃圖6-4V-REP機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真圖6-5InteRobot仿真軟件進(jìn)行機(jī)器人打磨過(guò)程離線編程圖6-6InteRobot仿真軟件的產(chǎn)線布局與規(guī)劃2.建模與仿真技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中，汽車性能的設(shè)計(jì)優(yōu)化主要是利用建模與仿真技術(shù)對(duì)汽車性能進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估后，根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)整車設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。仿真技術(shù)使所設(shè)計(jì)的車型能在不制造出樣車、不進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)的情況下，完成對(duì)新車型性能的預(yù)測(cè)和整車設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化。3.建模與仿真技術(shù)在制造車間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用仿真技術(shù)則主要用于方案的評(píng)價(jià)和選擇。在初步設(shè)計(jì)階段，可以在仿真程序中包含經(jīng)濟(jì)效益分析算法，運(yùn)行根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案所建立的仿真模型，對(duì)以下信息進(jìn)行評(píng)價(jià)：新車間中生產(chǎn)的產(chǎn)品類型和數(shù)量能否滿足用戶要求，產(chǎn)品的質(zhì)量和精度是否能夠滿足要求，新車間的效率和投資回收率是否合理。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，使用仿真技術(shù)可以對(duì)候選方案的以下方面做出評(píng)價(jià)：在制造主要零件時(shí)，車間中主要加工設(shè)備是否能夠得到充分的利用，負(fù)載是否比較平衡，物料處理系統(tǒng)是否能夠和車間的柔性程度相適應(yīng)，新車間的整體布局是否能夠滿足生產(chǎn)調(diào)度的要求，是否具有一定的可重構(gòu)能力，在發(fā)生故障時(shí)，車間生產(chǎn)系統(tǒng)是否能夠維持一定程度的生產(chǎn)能力。6.5

建模與仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨著制造業(yè)的發(fā)展，建模仿真技術(shù)將發(fā)揮更加重要的作用。與此同時(shí)，由于智能制造系統(tǒng)的新的特點(diǎn)，對(duì)仿真技術(shù)提出了更高的要求。1.新一代數(shù)字模型新一代數(shù)字模型是將傳統(tǒng)的建模仿真技術(shù)與新一代的信息技術(shù)，如物理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)特定的需求而構(gòu)建伴隨被建模的物理實(shí)體全生命周期、可持續(xù)演化且高度可信的數(shù)字化模型。新一代數(shù)字模型不僅可以進(jìn)行離線的分析與預(yù)測(cè)，還能在線地與物理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)。新一代數(shù)字模型技術(shù)將成為支持新一代智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。2.面向制造全生命周期的模型工程數(shù)字模型的建立與管理是制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)數(shù)字化的重要基礎(chǔ)。由于制造過(guò)程的復(fù)雜性，制造生命周期的數(shù)字模型擁有一些新的特點(diǎn)。（1）模型的組成更復(fù)雜；（2）模型的生命周期更長(zhǎng)；（3）模型具有高度異構(gòu)性；（4）模型的可信度極難評(píng)估；（5）模型的可重用性。3.云環(huán)境下的智能仿真技術(shù)隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，在制造領(lǐng)域應(yīng)用云平臺(tái)技術(shù)也逐漸成為一種趨勢(shì)。在云平臺(tái)上進(jìn)行相關(guān)制造活動(dòng)是制造企業(yè)進(jìn)行升級(jí)和轉(zhuǎn)型的重要手段。如何在云環(huán)境下，通過(guò)仿真支持制造全生命周期的協(xié)同優(yōu)化，成為仿真技術(shù)面臨的新挑戰(zhàn)?；谠频姆抡婕夹g(shù)與智能制造的結(jié)合將成為制造系統(tǒng)仿真發(fā)展的必然趨勢(shì)。4.面向大數(shù)據(jù)的仿真技術(shù)由于制造系統(tǒng)的復(fù)雜化，在制造的全生命周期內(nèi)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)對(duì)仿真技術(shù)帶來(lái)了新的機(jī)遇，同時(shí)仿真技術(shù)對(duì)制造大數(shù)據(jù)的獲取、處理、管理和使用也將發(fā)揮重要作用。節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)建模與仿真技術(shù)的特點(diǎn)：虛擬化、數(shù)值化、可視化、可控化、集成化、模塊化、層次化、網(wǎng)絡(luò)化、跨學(xué)科化、虛實(shí)結(jié)合化、計(jì)算高速化、人工智能化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)化。建模與仿真技術(shù)的技術(shù)體系/關(guān)鍵技術(shù)：建模/仿真支撐環(huán)境、先進(jìn)分布仿真、仿真資源庫(kù)、圖形圖像綜合顯示技術(shù)。建模與仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：新一代數(shù)字模型、面向制造全生命周期的模型工程、云環(huán)境下的智能仿真技術(shù)、面向大數(shù)據(jù)的仿真技術(shù)。7.1工業(yè)機(jī)器人的概念與發(fā)展7.2工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與功能7.3工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)7.4工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用7.5工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)第7章工業(yè)機(jī)器人7.1工業(yè)機(jī)器人的概念與發(fā)展工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，具有柔性好、自動(dòng)化程度高、可編程性好、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。國(guó)際上，工業(yè)機(jī)器人的定義主要有如下兩種：（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和某著名企業(yè)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。（2）美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的定義：一種可以反復(fù)編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或者為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變的和可編程的動(dòng)作的專門系統(tǒng)。7.2工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與功能圖7-1工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)。7.3工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)1.整機(jī)技術(shù)整機(jī)技術(shù)是指以提高工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的可靠性和控制性能，提升工業(yè)機(jī)器人的負(fù)載/自重比，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的系列化設(shè)計(jì)和批量化制造為目標(biāo)的機(jī)器人技術(shù)。主要有：本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)器人系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)器人批量化生產(chǎn)制造技術(shù)、快速標(biāo)定和誤差修正技術(shù)、機(jī)器人系統(tǒng)軟件平臺(tái)等。本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。圖7-2機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人本體設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)考慮以下的設(shè)計(jì)原則：（1）最小運(yùn)動(dòng)慣量設(shè)計(jì)原則；（2）高強(qiáng)度高剛度設(shè)計(jì)原則；（3）可靠性設(shè)計(jì)原則。圖7-3本體優(yōu)化設(shè)計(jì)2.部件技術(shù)部件技術(shù)是指以研發(fā)高性能機(jī)器人零部件，滿足工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵部件需求為目標(biāo)的機(jī)器人技術(shù)。主要有：高性能伺服電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高性能/高精度機(jī)器人專用減速器設(shè)計(jì)制造技術(shù)、開(kāi)放式/跨平臺(tái)機(jī)器人專用控制（軟件）技術(shù)、變負(fù)載高性能伺服控制技術(shù)等。高性能伺服電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和高性能/高精度機(jī)器人專用減速器設(shè)計(jì)制造技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。圖7-4伺服電機(jī)圖7-5減速器3.

集成應(yīng)用技術(shù)集成應(yīng)用技術(shù)是指以提升工業(yè)機(jī)器人任務(wù)重構(gòu)、偏差自適應(yīng)調(diào)整能力，提高機(jī)器人人機(jī)交互性能為目標(biāo)的機(jī)器人技術(shù)。主要有：基于智能傳感器的智能控制技術(shù)、遠(yuǎn)程故障診斷及維護(hù)技術(shù)、基于末端力檢測(cè)的力控制及應(yīng)用技術(shù)、快速編程和智能示教技術(shù)、生產(chǎn)線快速標(biāo)定技術(shù)、視覺(jué)識(shí)別和定位技術(shù)等。視覺(jué)識(shí)別定位技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。圖7-6

視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)7.4工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用1.焊接機(jī)器人在汽車、工程機(jī)械、船舶、農(nóng)機(jī)等行業(yè)，焊接機(jī)器人的應(yīng)用十分普遍。作為精細(xì)度需求較高、工作環(huán)境質(zhì)量較差的生產(chǎn)步驟，焊接的勞動(dòng)強(qiáng)度極大，對(duì)焊接工作人員的專業(yè)素養(yǎng)要求較高。由于機(jī)器人具備抗疲勞、高精準(zhǔn)、抗干擾等特點(diǎn)，應(yīng)用焊接機(jī)器人技術(shù)取代人工焊接，可保證焊接質(zhì)量一致性，提高焊接作業(yè)效率，同時(shí)也能直觀地反饋焊接作業(yè)的質(zhì)量。圖7-7焊接機(jī)器人2.搬運(yùn)機(jī)器人借助人工程序的構(gòu)架與編排，將搬運(yùn)機(jī)器人投放入當(dāng)今制造業(yè)生產(chǎn)之中，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、存儲(chǔ)、包裝等一系列工作的自動(dòng)化進(jìn)行，不僅有效地解放了勞動(dòng)力，而且提高了搬運(yùn)工作的實(shí)際效率。通過(guò)安裝不同功能的執(zhí)行器，搬運(yùn)機(jī)器人能夠適應(yīng)各類自動(dòng)生產(chǎn)線的搬運(yùn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多形狀或不規(guī)則的物料搬運(yùn)作業(yè)。同時(shí)考慮到化工原料及成品的危險(xiǎn)性，利用搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)輸能降低安全隱患，減小危險(xiǎn)品及輻射品對(duì)搬運(yùn)人員的人體傷害。圖7-8搬運(yùn)機(jī)器人3.加工機(jī)器人隨著生產(chǎn)制造向著智能化和信息化發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用到制造加工的打磨、拋光、鉆削、銑削、鉆孔等工序當(dāng)中。與進(jìn)行加工作業(yè)的工人相比，加工機(jī)器人對(duì)工作環(huán)境的要求相對(duì)較低，具備持續(xù)加工的能力，同時(shí)加工產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高，能夠加工多種材料類型的工件，如鋁、不銹鋼、銅、復(fù)合材料、樹(shù)脂、木材和玻璃等，有能力完成各類高精度、大批量、高難度的復(fù)雜加工任務(wù)。圖7-9加工機(jī)器人7.5工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)（1）一體化發(fā)展趨勢(shì)（2）智能信息化發(fā)展趨勢(shì)（3）柔性化發(fā)展趨勢(shì)（4）人機(jī)/多機(jī)協(xié)作化發(fā)展趨勢(shì)（5）大范圍作業(yè)發(fā)展趨勢(shì)節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、人-機(jī)交互系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)：整機(jī)技術(shù)、部件技術(shù)、集成應(yīng)用技術(shù)。應(yīng)用方式：焊接、搬運(yùn)、噴涂、加工、裝配……未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：一體化、智能信息化、柔性化、人機(jī)/多機(jī)協(xié)作化、作業(yè)范圍擴(kuò)大化……問(wèn)題：工業(yè)機(jī)器人-人交互與工業(yè)機(jī)器人-環(huán)境交互有何異同點(diǎn)？工業(yè)機(jī)器人相較于傳統(tǒng)的加工模式有哪些優(yōu)勢(shì)？工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)代制造業(yè)中還有哪些應(yīng)用場(chǎng)景？8.1智能控制的概念及其發(fā)展8.2智能控制的特點(diǎn)8.3智能控制的關(guān)鍵技術(shù)8.4智能控制在智能制造中的應(yīng)用8.5智能控制的發(fā)展趨勢(shì)第8章智能控制8.1智能控制的概念及其發(fā)展1.

智能控制問(wèn)題的提出近年來(lái)，由于航天航空、機(jī)器人、高精度加工等技術(shù)的發(fā)展，一方面系統(tǒng)的復(fù)雜度越來(lái)越高，另一方面對(duì)控制的要求也日趨多樣化和精確化，原有控制理論難以解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題，尤其是面對(duì)具有以下特征的被控對(duì)象時(shí)，傳統(tǒng)控制方法往往難以奏效：（1）模型不確定；（2）非線性程度高；（3）任務(wù)要求極為復(fù)雜。CPU、GPU、FPGA等硬件平臺(tái)的發(fā)展極大地提高了計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力，進(jìn)一步推動(dòng)了智能控制技術(shù)的應(yīng)用和進(jìn)步。2.智能控制的概念1971年，傅京遜提出二元論：1977年，Saridis提出三元論：1996年，蔡自興提出四元交集結(jié)構(gòu)理論：圖8-1基于四元論的智能控制3.智能控制的發(fā)展過(guò)程20世紀(jì)70年代中期，模糊控制在應(yīng)用上取得了重要的進(jìn)展。1974年英國(guó)Mamdani論用于蒸汽機(jī)的自動(dòng)控制。1977年Saridis提出了智能控制的三元結(jié)構(gòu)定義，即把智能控制看作為人工智能、自動(dòng)控制和運(yùn)籌學(xué)的交叉。1985年，IEEE在紐約召開(kāi)了第一屆全球智能控制學(xué)術(shù)討論會(huì)，隨后不久又成立了IEEE智能控制專業(yè)委員會(huì)。這標(biāo)志著智能控制作為一個(gè)學(xué)科分支正式被學(xué)術(shù)界接受。1987年在美國(guó)費(fèi)城舉行第一屆國(guó)際智能控制大會(huì)，標(biāo)志智能控制作為一門獨(dú)立的新興學(xué)科的建立。我國(guó)智能控制起步較晚。中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)于1993年在北京召開(kāi)首屆全球華人智能控制與智能自動(dòng)化大會(huì)（CWCICIA）。

8.2

智能控制的特點(diǎn)（1）智能控制系統(tǒng)能有效利用擬人的控制策略和被控對(duì)象及環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的有效全局控制，具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力和廣泛的適應(yīng)性。（2）智能控制系統(tǒng)具有混合控制特點(diǎn)，既包括數(shù)學(xué)模型，也包含以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型，實(shí)現(xiàn)定性決策與定量控制相結(jié)合的多模態(tài)控制方式。（3）智能控制系統(tǒng)具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)、自診斷和自修復(fù)功能，能從系統(tǒng)的功能和整體優(yōu)化的角度來(lái)分析和綜合系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。（4）控制器具有非線性和變結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，能進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。8.3

智能控制的關(guān)鍵技術(shù)1.專家控制專家控制又稱專家智能控制。按照專家控制的作用和功能，一般分為以下兩種類型：（1）直接型專家控制器（2）間接型專家控制器圖8-2專家控制基本結(jié)構(gòu)2.模糊控制模糊控制是將模糊集理論、模糊邏輯推理和模糊語(yǔ)言變量與控制理論和方法相結(jié)合的一種智能控制方法，目的是模仿人的模糊推理和決策過(guò)程，實(shí)現(xiàn)智能控制。

圖8-3模糊控制器基本結(jié)構(gòu)3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由神經(jīng)元模型構(gòu)成。神經(jīng)元是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本處理單元，是一種多輸入、單輸出的非線性元件，多個(gè)神經(jīng)元構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制系統(tǒng)中往往應(yīng)用于以下幾種：（1）用于建立被控對(duì)象模型，結(jié)合其他控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。（2）直接作為控制器替代其他控制器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。（3）在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中起優(yōu)化計(jì)算作用。（4）與其他智能控制算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化、模型推理及故障診斷等功能。深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)延伸閱讀：劉馳，，戴子彭，等.深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)：學(xué)術(shù)前沿與實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2020.圖8-4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論，對(duì)現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。4.學(xué)習(xí)控制學(xué)習(xí)控制是智能控制的重要分支，旨在通過(guò)模擬人類自身優(yōu)良調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。學(xué)習(xí)控制可以在運(yùn)行過(guò)程中逐步獲得系統(tǒng)非預(yù)知信息，積累控制經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)一定評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)不斷改善控制效果的自動(dòng)控制方法。學(xué)習(xí)控制算法有很多，如基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)控制、重復(fù)學(xué)習(xí)控制、迭代學(xué)習(xí)控制、強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制等。圖8-5強(qiáng)化學(xué)習(xí)原理5.智能算法智能算法是人們受自然界和生物界規(guī)律的啟發(fā)，模仿其原理進(jìn)行問(wèn)題求解的算法，包含了自然界生物群體所具有的自組織、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等特性。在用智能算法進(jìn)行問(wèn)題求解過(guò)程中，采用適者生存、優(yōu)勝劣汰的方式使現(xiàn)有解集不斷進(jìn)化，從而獲得更優(yōu)的解集，具有智能性。

8.4智能控制在智能制造中的應(yīng)用1.智能控制在工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中的應(yīng)用（1）生產(chǎn)過(guò)程信息的獲取。（2）系統(tǒng)建模和監(jiān)控。（3）動(dòng)態(tài)控制。圖8-6某反應(yīng)單元制系統(tǒng)2.智能控制在機(jī)器人控制中的應(yīng)用（1）運(yùn)動(dòng)控制。（2）路徑規(guī)劃和控制。圖8-7基于遺傳算法的路徑優(yōu)化3.智能控制在車床控制中的應(yīng)用（1）車床運(yùn)動(dòng)軌跡控制。（2）工藝參數(shù)優(yōu)化。圖8-8雙軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)8.5

智能控制未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1.當(dāng)前面臨的問(wèn)題（1）應(yīng)用范圍不夠廣泛。（2）實(shí)際應(yīng)用還存在技術(shù)瓶頸。（3）可靠性和穩(wěn)定性不足。2.未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)（1）多學(xué)科交叉融合形成新突破。（2）尋求更新的理論框架。（3）智能控制的應(yīng)用創(chuàng)新。問(wèn)題：什么是智能控制？為什么要發(fā)展智能控制？智能控制的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？不同技術(shù)如何交叉？智能控制能被應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？給智能控制的發(fā)展提一些建議。節(jié)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)智能控制支撐技術(shù)：傳感器融合、數(shù)據(jù)挖掘、5G、AI。方法：專家控制、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)、遺傳算法……9.1智能調(diào)度的概念及其發(fā)展9.2智能調(diào)度的特點(diǎn)9.3智能調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)9.4智能調(diào)度的發(fā)展趨勢(shì)第9章智能調(diào)度9.1智能調(diào)度的概念及其發(fā)展

1.調(diào)度的作用和意義調(diào)度問(wèn)題的基本描述是“如何把有限的資源在合理的時(shí)間內(nèi)分配給若干個(gè)任務(wù)，以滿足或優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)”。1）制造業(yè)中的調(diào)度2）服務(wù)業(yè)中的調(diào)度圖9-2

服務(wù)業(yè)信息流圖2.經(jīng)典調(diào)度問(wèn)題簡(jiǎn)介1）單機(jī)調(diào)度問(wèn)題單機(jī)調(diào)度問(wèn)題可以描述為：一臺(tái)可以完成所有工件加工的機(jī)器，一組相互獨(dú)立的工件，其中每個(gè)工件僅包含一道工序；給定工件的所有信息（例如加工時(shí)間、交貨期等），求解加工順序，從而優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)。圖9-3

單機(jī)調(diào)度問(wèn)題2）并行機(jī)調(diào)度問(wèn)題并行機(jī)調(diào)度模型可以描述為：一組相互獨(dú)立的工件，每個(gè)工件僅包含一道工序，一個(gè)包含多臺(tái)加工設(shè)備的并行機(jī)組；給定工件的所有信息（例如加工時(shí)間、交貨期等），需要同時(shí)確定工件的加工順序和機(jī)器分配從而優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)。

圖9-4

并行機(jī)調(diào)度問(wèn)題3）流水車間