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常见问题
人机一体化智能系统的内涵和核心环节

发布于:2024-01-21 19:10:23  来源:乐鱼体育  点击量:14次

  人机一体化智能系统概念是一个动态发展的过程,内涵不断在丰富和升华。早在1988年,美国人赖特和伯恩首先提出了人机一体化智能系统概念,并对人机一体化智能系统做了定义,即人机一体化智能系统是指通过集成知识工程、制造软件系统、视觉和机器人控制来对制造技工们的技能与专家知识进行建模,以使智能机器能够在没有人工干预的情况下进行小批量生产。早期的人机一体化智能系统是基于数字技术和智能装备的人机一体化智能系统,亦称数字化制造。

  随着物联网的迅猛发展,人机一体化智能系统进入“互联网+制造”阶段。比较有代表性的就是2013年德国提出的“工业4.0”战略,本质是通过建立具有适应性、资源效率和基因工程学的智能工厂,实现智能生产,其物质技术基础是物联网+赛博物理系统(IoT&CPS)。互联网+制造是基于网络和数据的智能制造,亦称数字化网络化制造。

  近年来,以AI为代表的新兴科技加快速度进行发展,大大拓展了时间、空间和人们的认知范围,人类正在进入一个人机物三元融合的万物智能互联时代。人机物三元世界是指人类社会、赛博空间和物理世界,赛博空间是利用数字孪生、人工智能技术构建的一个虚拟空间,是物理世界的数字孪生模型,它跟物理世界精准映射,融合共生。AI已经不只是一种发展的新趋势,而是慢慢的开始与制造业深层次地融合,开启了工业AI时代。人机一体化智能系统开始步入新的发展阶段。

  工业AI时代,人机一体化智能系统被赋予了新的内涵:人机一体化智能系统是基于数字技术与工业知识和智能装备深度“融合”,以赛博物理系统为物质技术基础,贯穿产品全生命周期所有的环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。“融合”的先决条件是利用人工智能等技术构建赛博空间(数字孪生模型)。现代人机一体化智能系统是基于现代人工智能的人机一体化智能系统,亦称数字化网络化智能化制造。

  综上,人机一体化智能系统包括数字化制造、网络化制造和智能化制造三个发展阶段。人机一体化智能系统的发展都有阶段性,这三个发展阶段不是截然分离的,后一个阶段对前一个阶段有继承性,前一个阶段在后一个阶段会继续演进,人机一体化智能系统的发展又有相容性。

  目前,人机一体化智能系统正在全世界内全方面推进,总体上已处于数字化制造普及、网络化制造推广、智能化制造示范阶段,也就是说这三个发展阶段又是并行推进的,从应用层面讲,我国已经赶上了全球发展的步伐。

  大家都说数字技术是人机一体化智能系统的使能技术,但它只是一种工具,就像当年的蒸汽机,本身不是生产力,它的价值在于人将其融入到制造业场景,融入过程中必然会遭遇诸多的问题,比如,数学模型如何建立?数据从哪里来?数据又该怎样分析?解决这样一些问题需要靠制造知识,不掌握核心技术,不懂得制造机理,不了解工艺特点,就无法构建智能制造系统,而且制造知识在不断地生成和积累,新制造知识的应用不断推动生产方式创新与变革。

  智能制造的基石是精益生产。精益生产是一种能快速响应客户的真实需求变化,生产的全部过程中一切无用和多余的东西都被精简的生产体系和管理方式。对于人机一体化智能系统而言,精益生产是推行人机一体化智能系统必须经历的变革过程。

  狭义上讲,人机一体化智能系统的本质是通过建立智能工厂实现智能生产。智能工厂是人机一体化智能系统系统的基本载体,是智能制造的精髓,智能生产是智能制造的核心环节。

  智能工厂由物理实体工厂、虚拟制造平台和智能决策系统组成。物理实体工厂为制作的完整过程提供智能化的硬件基础设施和制造资源;虚拟制造平台是基于这些制造资源和制作的完整过程的数字孪生模型;智能决策系统既可以在虚拟制造中对制作的完整过程进行迭代优化,也可以在实际制造中实时监控和调整制造过程。

  智能制造系统的物质技术基础是赛博物理系统,赛博物理系统源于数字技术与制造场景的深层次地融合。简单说,通过物联网将物理设备连接到网络上,利用数字孪生、人工智能等技术,在虚拟空间对物理实体进行数字重构和全息重建,形成具有感知、分析、决策、执行能力的数字孪生模型(数字虚体),数字虚体与物理实体精准映射、融合共生,即构成赛博物理系统。

  智能制造的基本特征有“四个化”:一是装备智能化,采用的是智能制造装备;二是技术软件化,数字技术作用于制造场景,基本方式最终体现就是工业软件,没有深厚的工业技术积累就没有优秀的工业软件;三是流程数据化,业务流程由数据驱动,今后的智能制造系统是虚实合一的系统,实的系统是由虚的系统操控的,虚的系统是由数据驱动的;四是生产自动化,全部工序都是智能化生产,不是一个一个独立的自动化生产。通过“四个化”能轻松实现个体制造单元的自主性和整个制造系统的自组织。

  人机一体化智能系统的本质是先进制造,制造就是人按照某种工艺,利用工具把原材料加工成产品的过程,从这个意义上来讲,人机一体化智能系统的本质是先进制造,基础是网络和数据,灵魂是工艺,表现形式是智能装备和工业软件,关键和难点是融合,所以人机一体化智能系统中制造是主角。

  而数字化转型和智能制造的概念不是一回事,数字化转型是利用数字技术优化现存业务,是一场技术革命和管理思维转型。在制造业,数字化转型不触及制造技术和工艺,IT和OT彼此独立行事、相互分割。人机一体化智能系统是制造业数字化、网络化和智能化的集中体现,是IT与OT深度融合的生产方式变革。简单说,实现人机一体化智能系统的重点是制造系统的软硬共生、虚实合一。在制造业,数字化转型就是数字化制造,数字化制造是人机一体化智能系统的起点和基础。

  人类正在进入一个人机物三元融合的万物智能互联时代。万物智能互联是指物与物之间、物与人之间实现互联,就是将智能融入万物,使“机器变人”,让各种各样的产品都具备特定智慧功能,以此来实现无缝对接。

  人工智能、脑科学的发展,使独立于自然人而自主存在的机器智慧渐成可能。近年来,基于AI等技术,慢慢的变多的产品被冠上智能的名头,开始实现智能化,给人类生产生活带来深刻影响。智能产品正在成为未来发展的主流趋势。

  智能产品的概念较为广泛,涵盖了许许多多的不一样的产品。根据不同的应用领域和特征,智能产品能分为消费电子科技类产品、家居智能产品、工业智能产品、医疗智能产品、交通智能产品等。智能装备是“智能产品们”最杰出的代表。

  智能装备是数字技术与产品技术在装备上的集成和融合。简单说,智能装备是指将传感器处理器、存储器、通信模组等智能模块嵌入到装备,使装备具备感知、分析、决策、控制和执行功能。笼统讲,任何一种具有计算解决能力,具备灵敏的感知功能、正确的思维与判断功能、高效的执行功能的装备都是智能装备。

  智能装备是物联网的“移民”。机床、工业机器人、工程机械、发电设备、汽车、飞机等原本都不是智能装备,但在万物智能互联时代,它们都要数字化、智能化,都要接入到网络世界,从而蜕变为智能装备,并成为物联网的“移民”。

  智能装备分为智能制造装备和其他智能装备,分别用于不一样的行业和场景。智能制造装备用于制造业,是智能制造系统的基本构成要素;其他智能装备用于别的行业,是千行万业转变发展方式与经济转型的物质技术基础。

  人机一体化智能系统有很多的构成要素,最核心的要素就是智能装备。制造装备具有机器智慧,是人机一体化智能系统系统的突出特征,是实现人机一体化智能系统的先决条件,也就是说,智能制造装备是工业之母。没有智能制造装备,智能制造就是无源之水、无本之木,就是 “空中楼阁”,扼住智能制造装备就从源头上卡住了现代制造业的命脉。要自主可控发展智能制造,具备智能制造装备供给能力是前提。

  智能装备还可以助力各行各业转变发展方式与经济转型,人类社会的发展由生产工具演变所主导,生产工具的每一次变革都带来划时代的生产方式变革,并随之带动社会形态的更替,新的生产工具的发明,新的劳动资料的形成,也就是新的生产力的出现。

  作为物质资料最重要的因素,装备发展和演进对各行各业的发展和进步都具有决定性的影响。智能装备能够充分释放数字技术的放大、叠加、倍增效应,极大提高装备的性能和效能,重塑和再造装备价值体系,所以智能装备的发展和应用不仅给制造业带来颠覆性的变化,而且还将引发国民经济其他部门和领域的深刻变革。

  装备数字化是指将实体装备接入到网络世界,并利用大数据、数字孪生、人工智能等技术,在虚拟空间对实体装备进行数字重构和全息重建,从而为实体装备创建一个动态同步的数字虚体,并通过虚实融合,使装备的形式和内容发生蜕变,成为具有状态感知、决策优化、自主控制和执行能力的智能装备。

  通俗地说,智能装备就是将数字技术以模块形式嵌入到实体装备,两者合而为一,融合共生,当装备感应到触发条件时,它们将成为有理解力的工具,具备了类似于人的眼睛、神经和大脑的功能。智能装备是一个单元级的赛博物理系统,从这个方面讲,智能装备等于实体装备+数字孪生装备。

  突破数字孪生、人工智能、多源数据融合等在产品全生命周期的融合应用技术;研制智能传感器、智能控制器、智能网关等关键零部件;开发工业APP、装备模型库等核心软件。

  面向人机一体化智能系统、智能交通、智能医疗等领域,挖掘一批有代表性的应用场景,以场景应用带动智能装备发展;完善网络基础设施和安全保护措施,保障智能装备更好地发挥性能和效能。

  在具备改造基础的装备上嵌入智能传感器、控制器、通信模组等智能模块,形成具备感知、控制等功能的装备;升级一批在役装备,通过模块升级和云化部署等,提高装备数字化智能化水平。

  推进正向设计开发,通过集成智能部件、核心软件,并融合新机理、新材料、新工艺,突破一批新型智能装备;结合仿生技术、类脑智能等技术,探索孵化一批原创性前沿智能装备。

  畅通数据资源供给与汇聚渠道,推动智能装备全生命周期数据的多向流动,形成可控制、可信任、可追溯的高质量装备数据资源;建立数据交易平台,推动装备数据安全共享、可信流通。

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  探索形成了典型模式路径,具体表现为八大应用趋势,魏亮围绕产品研制、工厂建设、

  组成部分之一,它与自动化系统紧密关联,同时也扮演着产品生命周期管理的重要角色。在未来,工业软件与

  过程中常见的问题,它不仅影响产品的质量,还可能会引起设备的损坏和生产效率的下降。未解决这一

  中扮演着重要的角色,它的作用可以从以下五个方面做理解: 智控中心助力

  业的产业升级,利用各种信息化手段调整生产模式,从源头供应链进行资源配置,重塑

  的过程数字化、可视化的关键。数字化设计可以让企业快速进行原型设计、仿真分析和成本优化,还能够最终靠可视化的方式实现产品的3D打印、激光切割等操作,来提升设计效率和精度。

  中发挥着至关重要的作用,通过实时更新数据、可视化展示、自动化控制和数据分析等功能,帮助管理者更好地掌握生产进度,提高生产效率和质量。

  工厂得到了高度发展。2022年1月国务院颁布的《国务院关于印发“十四五”数字化的经济发展规划的通知》中,强调全面深化重点产业数字化转型,深入实施

  设备,市场规模全球第二 ·一超两强垄断市场,大陆卡脖子现象凸显 光刻机:多个先进系统的组合,

  27-29日在深圳NEPCON South ChinaA-1K20展位精彩呈现

  在半导体行业具有巨大的价值潜力,晶圆厂和OSAT纷纷加大产能建设,并评估将人工

  近些年,在“工业4.0”,“工业互联网”的时代背景下,工业数据采集慢慢的变成为企业的共识,都认识到实时数据采集是实现

  的重要因素之一,除了积极提升产品效能与强固性外,专属的模块化设计可依据实际应用,弹性扩展I/O接口和相关功能性。旗下多款产品,经常安装在常见且重要的制程设备中,如自动上下料、CNC加工、AOI视觉瑕疵检测等,成为

  经济时代已经来临。 “十四五”规划纲要明白准确地提出,未来创新的重点在实体经济,更在

  装备产业链的代表企业主要分布在工业基础发达的广东、江苏、上海、浙江等地区,广东作为

  的发展催生了更多的应用场景,也带来了对关键基础设施非同以往的全新需求。

  、人的因素、技术体系、应用实践等方面对人本智造进行了分析探讨。研究指出,人本智造体现了

  深度融合,具有生产机械化、过程自动化和管理信息化特征的无人或少人化新型工厂(车间、产线)。

  感应器、全球定位系统、激光扫描器等设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的

  化识别、定位、监控、和管理的一种网络。物联网由感知层、网络层、平台层以及应用层几个

  的实体经济才是保持国家竞争力和经济健康发展的基础——这已经是世界各国的共识。

  的发展历程,不难发现信息素养已经从强调技术本身发展到重视综合素养或跨学科素养的阶段。人工

  问题就是,面对客户的真实需求的变化及不确定性,企业怎么来适应和跟上这一快速的变化,如何更好地实现用户需求,这是

  ,到底该如何搞法,政府的政策很分明,但企业认识不一致。” 谭建荣说。

  元素不再是独立的个体,它们通过工业物联网紧密联系在一起,实现更协调和高效的

  是一种可以让企业在研发、生产、管理、服务等方面变得更“聪明”的生产方法,

  2025的技术路线图中,工业大数据是作为重要突破点来规划的,而在未来的十年,以数据为

  动力。 工业大数据的重要性众所周知,但究其根本,大数据是手段而不是目的,人工

  在于生产一线——车间现场。怎么样提高车间现场的生产效率,是改变公司发展的重要途径。

  转型对无线网络的应用需求,能满足工业环境下设备互联和远程交互应用需求。

  业的主要特征:总量上“东风逐渐压倒西风”,结构是“你中有我,我中有你”;发达国家仍占据全球产业链高端,中国在关键技术

  部署的第一个任务。目前企业数字化工厂部署以打通生产到执行的数据流为主要任务,而产品数据流和供应链数据流提升空间巨大。

  2025的主发起人之一、浙江大学求是特聘教授、博士生导师谭建荣做了《

  。 中国正从工业3.0迈向4.0时代,其成功的关键则在于打造出属于自身个人的工业之魂。