智能制造的三个基本范式:从数字化制造、“互联网+”制造到新一代智能制造

本文简述了研究智能制造范式的重要意义,智能制造的内涵和发展历程,综合智能制造相关范式总结出智能制造三个基本范式:数字化制造、数字化网络化制造——"互联网+"制造、数字化网络化智能化制造——新一代智能制造。阐述了三种基本范式的内涵、特征。我国应从数字化"补课"做起,进一步夯实智能制造发展的基础;今后一阶段应重点发展"互联网+"制造,并行推进三种基本范式;新一代智能制造将从根本上引领和推进第四次工业革命,为我国实现制造业换道超车、跨越发展带来了历史性机遇。     

智能制造总体架构探析

智能制造是一个不断演进的大系统,涵盖了产品、制造、服务全生命周期中所涉及的理论、方法、技术和应用。面对智能制造不断涌现的新技术、新理念、新模式,迫切需要总结提出智能制造系统架构,以更好地指导智能制造落地实施。本文从价值维、技术维和组织维三个维度构建了中国智能制造总体架构,并分别与美国、德国、日本智能制造相关系统架构做了横向比较。智能制造总体架构的技术维反映了智能制造以两化融合为主线,价值维体现了智能制造的主体是制造活动,组织维强调了智能制造要以人为本。     

密集仓储规划的实用算法研究

本文研究和实现了一种密集仓储规划的最小时间算法,该算法可用来求解品种多、数量大的仓储问题的最小存储空间.针对仓储设备和存取设备的操作空间约束,最小存储空间的求解首先模拟人工排列的方式求解一个在可行解域内的较优解,然后对空白货位采用最小时间算法做优化迭代,使之收敛于最优解.最小时间算法已经应用于实际药品仓储规划,对密集仓储的实际应用具有重要参考价值.     

基于PMAC运动控制卡的混联码垛机器人研制

根据串联机构和并联机构的特点,以及搬运机器人的性能要求,设计了一种4自由度混联码垛机器人,分析了该机器人的运动学特性,求出其位置正反解析解,给出了机器人码垛的路径规划.控制系统采用工业PC(IPC)作为主计算机,利用分布式二级控制结构实现系统的监控和作业管理,协调各关节的运动,准确地跟踪轨迹规划.最后针对普通示教再现作业方式,提出了码垛机器人离线编程方法,重点对搬运机器人离线码垛过程进行了研究,自主开发了机器人控制软件.实际使用结果表明,所研制的机器人已能满足物流自动化系统中的码垛需求.     

面向2035的智能制造技术预见和路线图研究

近年来,我国围绕智能制造技术及其应用开展了大量研究工作,面对智能制造不断涌现的新技术、新理念、新模式,为更好推动后续智能制造技术相关研究的有序开展,对智能制造中的智能产品、离散型制造、流程型制造、新模式新业态、工业智联网、智能制造云等六个方向,分别通过技术体系构建与技术态势扫描、技术清单制定、问卷调查与专家研讨等方法与过程,从目标层、实施层、保障层等三个层次绘制面向2035年的智能制造技术路线图,并指出目前智能制造需要集中力量攻克的关键技术清单,以期为未来智能制造技术发展的政策制定、价值评价、竞争力评价、战略管理和科学研究等提供参考。     

混联码垛机器人运动学分析及仿真

提出了一种能实现手部空间三维移动及一维转动的混联码垛机器人机构--4自由度码垛机器人机构.分析了该机器人运动学特性,通过参考坐标系单独求解和齐次变换法求解相结合的方式,获得了末端操作器的位置、速度、加速度正反解.并提出了结构尺寸优化方法,使该机构位置正解得到简化,运动学解耦,计算量小,便于该机器人运动控制设计、运动轨迹规划和驱动力实时控制.给出了该机构一般输入时机械手的位置、速度、加速度仿真曲线,描述了该机器人机构的运动学特性.     

并行推进、融合发展——新一代智能制造技术路线

本文通过研究西方发达国家发展智能制造的历程以及我国智能制造发展现状,提出中国发展智能制造不能走西方"串联式"发展道路,必须采取"并行推进、融合发展"的技术路线,推进"数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造"三个范式同步发展,在大力推广、应用和普及数字化网络化制造的同时,加快新一代智能制造的探索、研究,引领和推进中国制造业的转型升级、跨越发展。     

基于人-信息-物理系统(HCPS)的新一代智能制造研究

本文从制造业面临的问题和挑战、新一代人工智能技术带来的重大机遇、新一轮工业革命的核心技术等方面论述了新一代智能制造的发展背景。通过分析智能制造的发展演进过程,指出传统制造向智能制造发展的过程是从原来的"人–物理"二元系统(HPS)向新的"人–信息–物理"三元系统(HCPS)发展的过程。HCPS揭示了智能制造发展的基本原理,是支撑新一代智能制造发展的理论基础。基于HCPS和智能制造的系统集成,从给制造业带来的革命性变化、给人类社会带来的革命性变化等方面描述了新一代智能制造的愿景。