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智能制造与数字孪生技术
机械设备
2020-12-05
天津大学
朝***
AI智能总结
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天津大学智能制造与数字孪生技术面向可持续制造方向发展
一、新一代智能制造模式下的思考
1.1 当代智能制造的发展阶段
智能制造定义
:基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理服务等制造活动的各个环节,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。
发展阶段
:
工业1.0
:蒸汽时代,电力广泛应用,创造机器工厂的“蒸汽时代”。
工业2.0
:应用电子信息技术,提高生产自动化水平。
工业3.0
:应用信息物理融合系统(CPS),将人类带入分工明确、信息物联系统升新一代工业。
工业4.0
:开始应用信息物理融合,智能制造是科技发展的必然阶段。
使能技术
:AI技术、物联网、大数据等是驱动智能制造的关键技术。
赋能技术
:产品需求、产品快速使用、报废生产规划、工程设计、原型制造与维护、与回收等环节的AI技术赋能是关键。
1.2 智能制造时代企业如何生存和发展
可持续性是方向
:智能制造的最终标准是“人-制造-环境整体质量最优的和谐发展即可持续制造”。
1.3 未来智能制造新业态的核心技术
核心技术
:装备智能化、生产智能化、服务智能化,其中数字孪生(Digital Twin)是外脑功能系统复现的关键技术。
二、智能制造与数字孪生技术
2.1 数字孪生的概念
定义
:在虚拟空间中创建物理对象的高保真虚拟模型,以模拟其在现实世界中的行为并提供反馈,反映了双向动态映射过程。
核心技术
:包括结构模型、物理模型、控制模型、数据接口模型、行为模型、算法模型等。
智能机床
:对加工制造过程能够进行自动感知、智能辅助决策、智能监测、智能调节和智能维护的机床,实现加工制造过程的高速、高精、高可靠性和低功耗。
2.2 数字孪生技术智能生产规划
数字孪生系统
:物理世界与信息世界的关联共生,包括产品设计、生产、维护等全生命周期。
核心技术
:数据、模型、算法等,实现多源异构信息实时交互、全要素仿真、全生命周期忠实映射与迭代优化。
快速可适应规划技术
:实例展示智能制造系统快速可重构设计,包括产品需求、生产过程实时反馈、企业资源计划等。
2.3 数字孪生平台支撑技术
模型库
:权限开放与动态更新的智能制造模型库(2400+),支持自定义模型行为、连接属性、标准CAD模型导入。
虚拟教控系统
:控制虚拟机床,读取CAM刀位文件实现加工过程仿真,实际数控系统控制虚拟机床。
机器人示教
:机器人圆弧示教、抓取示教、焊接示教等。
多种形式交互
:CAD工程图、3DPDF文件、4K高清动画视频、VR等。
可视化仿真
:汽车装配、机械手自动上下料、智能物流等。
三、新一代智能制造高端人才培养
3.1 实际工程案例
某工厂自动化孵化车间改造
:TSNC-MTD系列车削智能上下料系统。
3.2 教学案例设计
车铣双工位环形智能制造单元
:智能制造系统快速定制规划流程,包括制造需求、可适应工艺规划、生产调度、场景资源等。
3.3 多模块融合学习
柔性智能制造与装配单元
:天大精益数字孪生模块化智能制造系统,包括梅花联轴器柔性智能制造系统实物、智能制造信息管理与执行系统等。
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