簡(jiǎn)介:大數(shù)據(jù)安全運(yùn)維一體化解決方案,數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)安全,關(guān)于,2,項(xiàng)目背景,隨著IT業(yè)務(wù)和產(chǎn)品服務(wù)的多樣化,使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)急劇增長(zhǎng),同時(shí)所需的設(shè)備數(shù)量和安全設(shè)施也隨之增加。如何能更好的使用這些數(shù)據(jù),提高處理效率,成了迫在眉睫的任務(wù),其中首先要實(shí)施的是安全大數(shù)據(jù),通過(guò)收集對(duì)應(yīng)各類(lèi)安全設(shè)備日志與網(wǎng)絡(luò)流信息,清洗歸并,進(jìn)行對(duì)應(yīng)規(guī)則判斷,以及分析建模。應(yīng)用大數(shù)據(jù),能夠快速而精確地供系統(tǒng)負(fù)責(zé)人查詢(xún)到需要的信息與上下文。監(jiān)控大數(shù)據(jù),收集各類(lèi)監(jiān)控子系統(tǒng)詳細(xì)事件信息,清洗切分,供搜索與橫向規(guī)則判斷(規(guī)則引擎),并能做對(duì)應(yīng)分析計(jì)算(如監(jiān)控基線(xiàn))。,目錄TABLEOFCONTENTS,系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)安全分析,3,運(yùn)維分析應(yīng)用分析成功案例,,系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu),大數(shù)據(jù)安全運(yùn)維一體化分析系統(tǒng),大數(shù)據(jù)安全運(yùn)維一體化分析系統(tǒng),是一款基于大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別等技術(shù)的企業(yè)級(jí)智能安全運(yùn)維分析平臺(tái),它具有海量數(shù)據(jù)采集、集中存儲(chǔ)、快速檢索、實(shí)時(shí)分析及告警、可視化展現(xiàn)和報(bào)告等功能。為企業(yè)安全事件及異常行為檢測(cè)、安全態(tài)勢(shì)感知、運(yùn)維管理和應(yīng)用分析提供了一個(gè)智能、高效、可靈活擴(kuò)展的解決方案。本系統(tǒng)采用旁路快速檢測(cè)方式,是對(duì)現(xiàn)有安全運(yùn)維體系的有效補(bǔ)充,亦可看做下一代的安全信息及事件管理系統(tǒng)和運(yùn)維分析平臺(tái),并可逐步替代現(xiàn)有分析系統(tǒng)。,技術(shù)架構(gòu),,系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái),安全運(yùn)維一體化系統(tǒng)提供完善的資產(chǎn)管理系統(tǒng),為網(wǎng)絡(luò)中的所有資產(chǎn)建立安全檔案卡,資產(chǎn)信息包括以下信息基礎(chǔ)信息資產(chǎn)名稱(chēng)、IP地址、所屬部門(mén)、安全域、設(shè)備類(lèi)型、地理位置、負(fù)責(zé)人等;安全屬性可用性、完整性和保密性以及資產(chǎn)價(jià)值;弱點(diǎn)屬性資產(chǎn)漏洞信息、安全配置信息等;,資產(chǎn)管理,數(shù)據(jù)采集范圍,,,網(wǎng)絡(luò)/安全設(shè)備、主機(jī)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、應(yīng)用系統(tǒng);,抽樣網(wǎng)絡(luò)流量NETFLOW信息;,全流量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)全流量數(shù)據(jù)包;,日志,網(wǎng)絡(luò)流量,威脅情報(bào),惡意域名和URL、惡意IP地址、DNS信息、木馬病毒信息(MD5/SHA1)等;,內(nèi)部數(shù)據(jù),外部數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集方案日志,,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,安全設(shè)備,數(shù)據(jù)庫(kù),中間件,,SYSLOG/SNMP,,,數(shù)據(jù)庫(kù)JDBC,,,,日志采集模塊,,安裝AGENT,,,,,,,主機(jī)操作系統(tǒng),應(yīng)用系統(tǒng),,FTP/KAFKA/HDFS,,,,,,,數(shù)據(jù)采集方案網(wǎng)絡(luò)流量,,HANSIGHTNC,,NC旁路連接并采集用戶(hù)端鏡像網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)1、源IP,目標(biāo)IP2、協(xié)議類(lèi)型、端口號(hào)3、TCP會(huì)話(huà)狀態(tài)信息(建鏈、拆鏈、重傳等)4、報(bào)文尺寸與數(shù)量5、組包和解包6、報(bào)文內(nèi)容解析,,,HANSIGHT安全運(yùn)維分析一體化系統(tǒng)的微服務(wù)構(gòu)架,HANSIGHT安全運(yùn)維分析系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),基于特征庫(kù)/規(guī)則的應(yīng)對(duì)場(chǎng)景比例變小,機(jī)器學(xué)習(xí)輔助成為必須以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)安全,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全方位可見(jiàn)實(shí)時(shí)安全數(shù)據(jù)算法分析加人工輔助適合企業(yè)的安全運(yùn)維一體化策略強(qiáng)大的底層存儲(chǔ)分析架構(gòu)和邏輯引擎,算法分析流程,適合安全分析的無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)為主有人工輔助的半監(jiān)督學(xué)習(xí)無(wú)監(jiān)督異常分析-人工確定異常-產(chǎn)生標(biāo)記樣本-半監(jiān)督學(xué)習(xí),性能基準(zhǔn),入庫(kù)30000EPS實(shí)測(cè)單獨(dú)入庫(kù)最高可接近20000EPS,為保證查詢(xún)性能,以當(dāng)前配置可使其較穩(wěn)定運(yùn)行查詢(xún)簡(jiǎn)單查詢(xún)一天數(shù)據(jù)(3億條)2個(gè)月數(shù)據(jù)建模及未知威脅發(fā)現(xiàn)安全預(yù)警數(shù)據(jù)分析可視化搜索準(zhǔn)實(shí)時(shí)響應(yīng),
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簡(jiǎn)介:,機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì),機(jī)電工程系機(jī)械工程教研室,1概論,,11機(jī)電一體化的基本含義12機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成原理及其組成要素13機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)和廣義接口、控制軟件的作用14機(jī)電一體化產(chǎn)品的分類(lèi)15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)16本課程的目的和要求17教學(xué)環(huán)節(jié)18成績(jī)?cè)u(píng)定19參考文獻(xiàn),11機(jī)電一體化的基本含義,迄今為止,機(jī)電一體化沒(méi)有統(tǒng)一的定義,就連最早提出這一概念的日本也是說(shuō)法不一。原因(1)人們看問(wèn)題的角度不同,對(duì)其理解也就各異(2)隨著生產(chǎn)活動(dòng)和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,機(jī)電一體化的具體內(nèi)容不斷發(fā)展與更新。,11機(jī)電一體化的基本含義,日本從1971年開(kāi)始,就敏感地提出“MECHATRONICS”這個(gè)英語(yǔ)合成的名詞。其中,詞首MECHA表示MECHANICS(機(jī)械學(xué));詞尾TRONICS表示ELECTRONICS(電子學(xué))。日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)經(jīng)濟(jì)研究所于1981年提出具有通用性定義即“機(jī)電一體化是在機(jī)械主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù),并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱(chēng)”它體現(xiàn)了機(jī)電一體化產(chǎn)品及其技術(shù)的基本內(nèi)容和特征,所以具有指導(dǎo)性的定義。,11機(jī)電一體化的基本含義,美國(guó)是機(jī)電一體化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應(yīng)用得最早的國(guó)家。如世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床(1952年)、工業(yè)機(jī)器人(1962年)都是美國(guó)研制成功的。,數(shù)控機(jī)床,焊接機(jī)器人,11機(jī)電一體化的基本含義,美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)的一個(gè)專(zhuān)家組,于1984年在給美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的報(bào)告中,提出了“現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)”的定義“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的、用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)和機(jī)械和(或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。這一含義實(shí)質(zhì)上是指多個(gè)計(jì)算機(jī)控制和協(xié)調(diào)的、高級(jí)機(jī)電一體化產(chǎn)品。,1996年美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE聯(lián)合創(chuàng)刊的(IEEE/ASMETRANSACTIONONMECHATRONICS,在第一卷1期“編者的話(huà)”中,將機(jī)電一體化定義為在工業(yè)產(chǎn)品和過(guò)程的設(shè)計(jì)與制造中,機(jī)械工程與電子和智能計(jì)算機(jī)控制的協(xié)同集成。,11機(jī)電一體化的基本含義,1981年德國(guó)工程師協(xié)會(huì)、德國(guó)電氣工程技術(shù)人員協(xié)會(huì)及其共同組成的精密工程技術(shù)專(zhuān)家組的關(guān)于精密工程技術(shù)定義為光、機(jī)、電一體化的綜合技術(shù),它包括機(jī)械(含液壓、氣動(dòng)及微機(jī)械)、電工與電子、光學(xué)及其不同技術(shù)的組合(電工與電子機(jī)械、光電子技術(shù)與學(xué)學(xué)機(jī)械),其核心為精密工程技術(shù)。,11機(jī)電一體化的基本含義,11機(jī)電一體化的基本含義,20世紀(jì)90年代國(guó)際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會(huì)(IFTMM成立了機(jī)電一體化技術(shù)委員會(huì)(TECHNICALCOMMITTEEONMECHATRONICS,他給出了這樣的定義機(jī)電一體化是精密機(jī)械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中以協(xié)同結(jié)合。,11機(jī)電一體化的基本含義,我國(guó)一般認(rèn)為機(jī)電一體化是機(jī)電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品的統(tǒng)稱(chēng),還將柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)等自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和自動(dòng)化制造工程也包括在內(nèi),這是對(duì)機(jī)電一體化含義的延拓。,11機(jī)電一體化的基本含義,機(jī)電一體化的六大共性關(guān)鍵技術(shù)精密機(jī)械技術(shù)(機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ))伺服傳動(dòng)技術(shù)(機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心部分)傳感檢測(cè)技術(shù)(閉環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件)信息處理技術(shù)(控制的基礎(chǔ)技術(shù))自動(dòng)控制技術(shù)(計(jì)算機(jī)控制的關(guān)鍵技術(shù))系統(tǒng)總體技術(shù)(包括系統(tǒng)的叫體設(shè)計(jì)和接口技術(shù),即用跨學(xué)科的思維能力來(lái)進(jìn)行綜合集成)。,11機(jī)電一體化的基本含義,,1、機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合性技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其他技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。,2、機(jī)電一體化產(chǎn)品既不同于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品,也不同于普通的電子產(chǎn)品,它是機(jī)械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng),特別是與微處理器或微機(jī)有機(jī)結(jié)合,從而賦予新的功能和性能的一種新產(chǎn)品。,機(jī)電一體化的內(nèi)涵機(jī)械學(xué)(MECHANICS)電子學(xué)(ELECTRONICS)機(jī)電一體化或機(jī)械電子工程(MECHATRONICS)機(jī)電一體化的定義和主要目的定義在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能、控制功能基礎(chǔ)上引入微電子技術(shù),并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)地結(jié)合所構(gòu)成系統(tǒng)的總稱(chēng)。主要目的增加機(jī)械系統(tǒng)或裝置的附加值和自動(dòng)化程度。,機(jī)電一體化的涵義,總結(jié),淬火機(jī)床,MK28250數(shù)控磨床,數(shù)控砂輪修整器,機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái),12機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成原理及其組成要素,機(jī)電一體化系統(tǒng)是一種比較復(fù)雜的工程系統(tǒng),它是由相互關(guān)聯(lián)的、若干種類(lèi)(如機(jī)械、流體、電、磁、光、熱、聲等)元素組成的、具有特定目標(biāo)的有機(jī)整體,具有整體性(集合性)、關(guān)聯(lián)性、目的性和相對(duì)性四個(gè)基本屬性,缺一就不可能構(gòu)成一個(gè)有目標(biāo)的工程系統(tǒng)。,12機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成原理及其組成要素,一、機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能組成,主功能、信息功能、控制功能、動(dòng)力功能、構(gòu)造功能。以及各子系統(tǒng)的匹配技術(shù)(核心)接口技術(shù)。,,,,,物質(zhì)能量信息,,系統(tǒng)(變換、傳遞、儲(chǔ)存),物質(zhì)能量信息,控制,,,,工業(yè)三大要素,具有所需特性,機(jī)電一體化系統(tǒng)的主功能,人,以能量轉(zhuǎn)換為主,輸入能量(或物質(zhì))和信息,輸出不同能量(或物質(zhì))的系統(tǒng)(或產(chǎn)品),稱(chēng)為動(dòng)力機(jī),其中輸出機(jī)械能的為原動(dòng)機(jī),如電動(dòng)機(jī)、水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。,以信息處理為主,輸入信息和能量,主要輸出某種信息(如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等)的系統(tǒng)或產(chǎn)品),稱(chēng)為信息機(jī),如各種儀器、儀表、計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)以及各種辦公機(jī)械等。,以物料搬運(yùn)、加工為主,輸入物質(zhì)(原料、毛坯等、能量(電能、液能、氣能等)和信息(操作及控制指令等),經(jīng)過(guò)加工處理,主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質(zhì)的系統(tǒng)(或產(chǎn)品),稱(chēng)為加工機(jī),如各種機(jī)床、交通運(yùn)輸機(jī)械、食品加工機(jī)械、起重機(jī)械等。,,,機(jī)電系統(tǒng)五種內(nèi)部功能構(gòu)成,CNC機(jī)床內(nèi)部功能構(gòu)成,12機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成原理及其組成要素,,二、機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成要素,12機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成原理及其組成要素,二、機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成要素,,1、構(gòu)成人體的五大要素頭腦、感官(眼、耳、鼻、舌、鼻、皮膚)、四肢、內(nèi)臟及軀干。,2、機(jī)電一體化五大要素控制器(計(jì)算機(jī))、傳感器、執(zhí)行部件、動(dòng)力源和機(jī)械本體。,,2)動(dòng)力系統(tǒng)按照系統(tǒng)控制要求,為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能,去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作已完成預(yù)定的主功能。包括電、液、氣等多種動(dòng)力源。,,1)機(jī)械本體用于支撐和連接其它要素,并把這些要素合理地結(jié)合起來(lái),形成有機(jī)的整體。如機(jī)器人的機(jī)身、指針式電子手表的表殼。,3)傳感與檢測(cè)系統(tǒng)將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中所需的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量,同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)的功能對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定,為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。傳感與檢測(cè)系統(tǒng)的功能一般有傳感器或儀表來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)其要求是體積小、便與安裝與連接、檢測(cè)精度高、抗干擾等。,4)信息處理及控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求,信息處理及控制系統(tǒng)接受傳感與檢測(cè)系統(tǒng)反饋的信息,并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理、運(yùn)算和決策,以對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行施以按照要求的控制,實(shí)現(xiàn)控制功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品中,信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)的軟件和硬件以及相應(yīng)的接口所組成。要求信息處理速度高,A/D和D/A轉(zhuǎn)換及分時(shí)處理時(shí)的輸入/輸出可靠,系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)。,5)執(zhí)行部件在控制信息的作用下完成要求的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。執(zhí)行部件一般是運(yùn)動(dòng)部件,常采用機(jī)械、電液、氣動(dòng)等機(jī)構(gòu)。,13機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)和廣義接口、控制軟件的作用,一、機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì),功能原理設(shè)計(jì)的宗旨是根據(jù)系統(tǒng)的目的和要求,尋求各種(現(xiàn)有的或新的)物理原理來(lái)實(shí)現(xiàn)主功能或其它功能的最佳技術(shù)方案或技術(shù)路線(xiàn),而不是具體的設(shè)計(jì),因而更具有靈活性和創(chuàng)造性。,1)①、②步是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中作出重大決策的階段,2)第③、④步是順次進(jìn)行系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。,3)第⑤步是把在第④步所得功能子系統(tǒng)或功能要素分類(lèi),多次探索所要完成各個(gè)功能的硬件的軟件,從中選定最優(yōu)方案,4)第⑥步是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià),找出需要改善的地方,重點(diǎn)進(jìn)行研究。必要時(shí),重復(fù)進(jìn)行上述步驟,核查審定。,(二)建立四大功能技術(shù)矩陣、尋求可能的技術(shù)方案,建立功能技術(shù)矩陣是提供可行技術(shù)方案的一種方法,其目的是從抽象的功能原理設(shè)計(jì)怎樣逐步走向具體化。,由上表可知,通過(guò)組合,在理論上有486個(gè)可行的技術(shù)方案,二、機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)評(píng)價(jià),機(jī)電一體化系統(tǒng)的價(jià)值通常是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部功能的有關(guān)參數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。,此外,機(jī)電一體化系統(tǒng)是一種多功能、高性能、高效率、節(jié)能、節(jié)材的高附加值的產(chǎn)品。高質(zhì)量高技術(shù)的最終目標(biāo)是智能機(jī)械或具有人工智能的機(jī)電一體化系統(tǒng)。,三、廣義接口,機(jī)電一體化系統(tǒng)中,最重要的是系統(tǒng)和各要素之間的“廣義接口”這個(gè)基本概念。,機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素相互聯(lián)系問(wèn)題接口技術(shù),接口技術(shù)的作用為實(shí)現(xiàn)機(jī)械、電子、信息等各異技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的物質(zhì)、能源、信息的傳遞與轉(zhuǎn)換,達(dá)到系統(tǒng)所需的目的功能。接口技術(shù)的功能系統(tǒng)輸入/輸出接口信息的匹配。系統(tǒng)信息的轉(zhuǎn)換、調(diào)整,能源信息匹配。,,(一)接口按其變換與調(diào)整功能的特征分類(lèi),1.零接口不進(jìn)行參數(shù)的變換和調(diào)整,即輸出輸入的直接接口。如聯(lián)軸器、輸送管、插頭、插座、導(dǎo)經(jīng)、電纜等。2.被動(dòng)接口僅對(duì)被動(dòng)要素的參數(shù)進(jìn)行變換或調(diào)整。如齒輪減速器、進(jìn)給絲桿、變壓器、可變電阻以及光學(xué)透鏡等。3.主動(dòng)接口含有主動(dòng)要素、并能與被動(dòng)要素進(jìn)行匹配的接口。如電磁離合器、放大器、光電耦合器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等。4.功能接口含有微處理器,可進(jìn)行程序編制或適應(yīng)條件而變化的接口。如自動(dòng)調(diào)整裝置、通過(guò)輸出輸入芯片(如8255芯片)、RS232串行接口|STD總線(xiàn)、通用接口總線(xiàn)(GPIB)等。,,(二)根據(jù)接口輸入輸出的性質(zhì)分類(lèi),1.信息接口(軟件接口)邏輯上要滿(mǎn)足軟件的約束條件,如程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言、格式、標(biāo)準(zhǔn)、符號(hào)等各項(xiàng)規(guī)定。如GB、ISO標(biāo)準(zhǔn)、ASCII碼、C語(yǔ)言等。2.機(jī)械接口機(jī)械的輸入、輸出部分在幾何上(形狀、尺寸、配合、精度等)要相匹配。3.電氣接口電氣的物理參數(shù)要相互匹配,如頻率、電壓、電流阻抗等。4.環(huán)境接口對(duì)周?chē)沫h(huán)境條件(溫度、溫度電磁場(chǎng)、放射能、振動(dòng)、水分、粉塵等)要有具體的要求,如屏蔽、減振、隔熱、防爆、防潮、防放射線(xiàn)等各種防護(hù)措施。,,,四、控制軟件在系統(tǒng)中的作用,14機(jī)電一體化產(chǎn)品的分類(lèi),機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛,涉及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的所有領(lǐng)域,因此,機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類(lèi)很多,而且還在不斷增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能,可以將其分成下述幾類(lèi),14機(jī)電一體化產(chǎn)品的分類(lèi),1、數(shù)控機(jī)械類(lèi),數(shù)控機(jī)械類(lèi)主要產(chǎn)品為數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和自動(dòng)洗衣機(jī)等。其特點(diǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械裝置。,2、電子設(shè)備類(lèi),電子設(shè)備類(lèi)主要產(chǎn)品為電火花加工機(jī)床、激光測(cè)量?jī)x等。其特點(diǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電子裝置。,14機(jī)電一體化產(chǎn)品的分類(lèi),3、機(jī)電結(jié)合類(lèi),機(jī)電結(jié)合類(lèi)主要產(chǎn)品為自動(dòng)探傷機(jī)、形狀識(shí)別裝置、自動(dòng)售貨機(jī)等。其特點(diǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械和電子裝置的有機(jī)結(jié)合。,4、電液伺服類(lèi),電液伺服類(lèi)主要產(chǎn)品為機(jī)電一體化的伺服裝置。其特點(diǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置,控制機(jī)構(gòu)是接收電信號(hào)的液壓伺服閥。,14機(jī)電一體化產(chǎn)品的分類(lèi),5、信息控制類(lèi),信息控制類(lèi)主要產(chǎn)品為電報(bào)機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器、磁帶錄像機(jī)復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等辦公自動(dòng)化設(shè)備。其主要特點(diǎn)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作完全有所接收的信息控制。,按照用途分,產(chǎn)業(yè)機(jī)械用于工業(yè)生產(chǎn)的電子控制機(jī)械,如數(shù)控設(shè)備信息機(jī)械用于信息處理、存儲(chǔ)的機(jī)械如自動(dòng)化辦公設(shè)備民生機(jī)械用于人民生活的電子機(jī)械產(chǎn)品家用電器,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),一、機(jī)電一體化技術(shù)體現(xiàn)在產(chǎn)品、設(shè)計(jì)、制造以及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理諸方面的特點(diǎn),1、簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu),提高精度,在機(jī)電一體化產(chǎn)品中,通常采用調(diào)速電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng),從而縮短甚至取消了機(jī)械傳動(dòng)鏈,這不但簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),而且減少了由于機(jī)械摩擦、磨損、間隙等引起的傳動(dòng)誤差。并且,可以用閉環(huán)控制來(lái)補(bǔ)償機(jī)械系統(tǒng)的誤差,從而提高了系統(tǒng)精度。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),,,2、易于實(shí)現(xiàn)多功能和柔性自動(dòng)化,在機(jī)電一體化產(chǎn)品中,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),不但取代其它的信息處理和控制裝置,且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制、自動(dòng)論斷和保護(hù),還可自動(dòng)顯示、記錄和打印等。此外,計(jì)算機(jī)硬件和軟件結(jié)合就能實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化,并具有很大的靈活性。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),3、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期縮短、競(jìng)爭(zhēng)能力增強(qiáng),機(jī)電一體化產(chǎn)品可以采用專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的、高質(zhì)量的機(jī)電部件,通過(guò)綜合集成技巧來(lái)設(shè)計(jì)和制造,因而不但產(chǎn)品的可靠性高,甚至在使用期限內(nèi)無(wú)需維修,從而縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,增強(qiáng)了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),4、生產(chǎn)方式向高柔性、綜合自動(dòng)化發(fā)民用工業(yè),各種機(jī)電一體化設(shè)備構(gòu)成的FMS和CIMS,使加、檢測(cè)、物流和信息流過(guò)程融為一體,就可形成人少或無(wú)人化生產(chǎn)線(xiàn)、車(chē)間和工廠(chǎng)。近10年來(lái),日本有些大公司已采用所謂“靈活的生產(chǎn)體系,即根據(jù)市場(chǎng)需要,在同一條生產(chǎn)線(xiàn)上可分時(shí)生產(chǎn)批量小、型號(hào)或品種多的“系列產(chǎn)品家族”,如計(jì)算機(jī)、汽車(chē)、摩托車(chē)、肥皂和化妝品等系列產(chǎn)品。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),5、促進(jìn)經(jīng)營(yíng)管理體制發(fā)生根本性的變化,由于市場(chǎng)的導(dǎo)向作用,產(chǎn)品的商業(yè)壽命日益縮短。為了占領(lǐng)國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)和增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力,企業(yè)必須重視用戶(hù)信息的收集和分析,迅捷作出決策,迫使企業(yè)從傳統(tǒng)的生產(chǎn)型各以經(jīng)營(yíng)為中心的決策管理體制轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理體系的全面計(jì)算機(jī)化,二、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r,大體上可分為3個(gè)階段,1、初期階段20世紀(jì)60年代以前,在這一時(shí)期,人們自覺(jué)或不自覺(jué)地利用電子技術(shù)的初步成果來(lái)完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。,2、蓬勃發(fā)展階段20世紀(jì)70~80年代,這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型機(jī)算計(jì)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。,,3、智能化階段20世紀(jì)90年代后期,開(kāi)始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化邁進(jìn)的新階段。一方面光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和為機(jī)電一體化等新分支,另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法,機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行著深入研究。,,4、我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r,我國(guó)從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始這方面研究和應(yīng)用。國(guó)務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要是充分考慮了國(guó)際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和由此可能帶來(lái)的影響。,現(xiàn)代制造技術(shù)與系統(tǒng)促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展,1、柔性制造系統(tǒng)(FLEXIBLEMANUFACTURINGSYSTEMFMS,是一種高效率、高精度、高柔性的加工系統(tǒng)。,從結(jié)構(gòu)上說(shuō),柔性制造系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)中心管理和輸送系統(tǒng)連接起來(lái)的一組加工設(shè)備(包括數(shù)控機(jī)床、材料和工具自動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備、自動(dòng)測(cè)量及實(shí)驗(yàn)設(shè)備等)。他不但能實(shí)現(xiàn)信息流、物料流和加工過(guò)程的自動(dòng)化,還能在一定范圍內(nèi)完成有一種零件加工到另一種零件加工的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。,簡(jiǎn)而言之,F(xiàn)MS是一種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制的機(jī)械加工自動(dòng)線(xiàn)。所謂柔性,就是一種沒(méi)有固定加工順序和生產(chǎn)節(jié)拍,能在不停機(jī)調(diào)整的情況下,自動(dòng)完成不同件加工任務(wù)的功能特性。,2、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS,CIMS就是為了實(shí)現(xiàn)制造工廠(chǎng)的全盤(pán)自動(dòng)化和無(wú)人化而提出來(lái)的。,其基本思想是按系統(tǒng)的觀(guān)點(diǎn)將整個(gè)工廠(chǎng)組成一個(gè)系統(tǒng)。用計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品的初始構(gòu)思和設(shè)計(jì)直至最終的裝配和檢驗(yàn)的全過(guò)程進(jìn)行管理和控制。,,CIMS只管輸入所需產(chǎn)品的有關(guān)市場(chǎng)及設(shè)計(jì)的信息和原材料,就可輸出經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的合格產(chǎn)品。,CIMS是一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)將企業(yè)全部生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)與各種自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效果的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)。,3、并行工程(CONCURRENTENGINEERINGCE,針對(duì)待開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品,將從事產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的所有管理與開(kāi)發(fā)人員組織成多專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)小組,并行地進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作,并及早發(fā)現(xiàn)和解決開(kāi)發(fā)過(guò)程中所有可能出現(xiàn)的問(wèn)題,減少設(shè)計(jì)方案的反復(fù)修改及變更次數(shù),減少制作“原型”次數(shù),從而加速開(kāi)發(fā)過(guò)程,節(jié)省開(kāi)發(fā)費(fèi)用。,4、敏捷制造(AGILEMANUFACTURING,AM,,AM指的是制造企業(yè)采用現(xiàn)代通訊手段,通過(guò)快速配置各種資源,以有效、協(xié)調(diào)的方式響應(yīng)用戶(hù)需求,實(shí)現(xiàn)制造敏捷性的生產(chǎn)方式。,,敏捷(AGILE)一詞的英文原意是指在一個(gè)連續(xù)進(jìn)行改變的、不可預(yù)見(jiàn)的環(huán)境中生存的能力,因而AM定義中的敏捷性指企業(yè)在不可預(yù)見(jiàn)的、多變的經(jīng)營(yíng)環(huán)境中善于應(yīng)變的能力。,AM的基本思想認(rèn)為,決定產(chǎn)品成本、利潤(rùn)與競(jìng)爭(zhēng)能力的因素是開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)該產(chǎn)品所需的知識(shí)的價(jià)值,而不是材料、設(shè)備或勞動(dòng)力的價(jià)值,迅速將知識(shí)轉(zhuǎn)化為利潤(rùn)的方法是贏(yíng)得競(jìng)爭(zhēng)的主要手段。,5、虛擬制造(VIRTUALMANUFACTURING,VM,VM是實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn),即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn),以及企業(yè)各級(jí)過(guò)程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程,以增強(qiáng)制造過(guò)程中各級(jí)的決策與控制能力。,,VM雖不是實(shí)際的制造,但卻實(shí)現(xiàn)了實(shí)際制造的本質(zhì)過(guò)程,是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬模型來(lái)模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面潛在問(wèn)題的技術(shù)。他的使用可以極大地提高人們?cè)谥圃爝^(guò)程中的預(yù)測(cè)和決策水平,使制造技術(shù)走出主要依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)的狹小天地,發(fā)展到全方位預(yù)測(cè)的新階段。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),,,二、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì),機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉融合,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴(lài)并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),,1、智能化,這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法,模擬人類(lèi)智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),2、模塊化,研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電器接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元,如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元,具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣利用單元迅速開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品,同時(shí)也可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),3、網(wǎng)絡(luò)化,由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視方興未艾,而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?,F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大趨勢(shì),利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng),使人們?cè)诩依锍浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利和快樂(lè)。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),4、微型化,指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀(guān)領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外將其稱(chēng)為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MICROELECTROMECHANICALSYSTEM,MEMS,或微機(jī)電一體化系統(tǒng),泛指幾何尺寸不超過(guò)1機(jī)電產(chǎn)品,并向微米、納米即發(fā)展。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),,5、綠色化,綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀的生命過(guò)程中,符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)健康的要求,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少,資源利用率最高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境,報(bào)廢后能回收利用。,15機(jī)電一體化的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),6、人格化,機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是,機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人,如賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要,特別是家用電器,其最高境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理,研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。,16本課程的目的和要求,機(jī)電一體化是多學(xué)科的交叉和綜合,涉及的學(xué)科和技術(shù)非常廣泛,且其應(yīng)用領(lǐng)域眾多,要全面精通它是很不容易的,本課程以機(jī)械為基礎(chǔ)、機(jī)電結(jié)合為重點(diǎn);以機(jī)電元部件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法及實(shí)例、典型機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)為主要內(nèi)容,對(duì)微機(jī)控制系統(tǒng)、接口電路、控制軟件等僅作了介紹,不作詳細(xì)的論述。在學(xué)習(xí)本課程之前,應(yīng)具有機(jī)械、電子、控制和微機(jī)方面的基礎(chǔ)知識(shí)。,16本課程的目的和要求,本課程的具體要求是1)掌握機(jī)電一體化的基本概念、基本原理和基本知識(shí)。2)掌握常用機(jī)電一體化元部件原理、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用。3)初步掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和綜合集成技巧,進(jìn)行總體方案的分析和設(shè)計(jì)。4)根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)觀(guān)點(diǎn),對(duì)系統(tǒng)中的機(jī)電元部件的主要參數(shù)的匹配,進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算,以便適應(yīng)微機(jī)控制系統(tǒng)和和控制軟件的需要。5)基本掌握典型機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的構(gòu)成、原理、結(jié)構(gòu)、性能和使用。,17教學(xué)環(huán)節(jié),1課堂講授,2一般作業(yè),3基本實(shí)驗(yàn),4專(zhuān)題討論課,5綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié),17教學(xué)環(huán)節(jié),基本實(shí)驗(yàn)安排,1、數(shù)控機(jī)床操作實(shí)習(xí)2、機(jī)電一體化系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)訓(xùn)練,18成績(jī)?cè)u(píng)定,期末考試的成績(jī)計(jì)算表,19參考文獻(xiàn),教材機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)趙松年、張奇鵬主編(機(jī)械工業(yè)出版社),參考書(shū)1、機(jī)電一體化技術(shù)李建勇主編(科學(xué)出版社)2、機(jī)電一體化(日)高森年編著(科學(xué)出版社)3、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)手冊(cè)等,綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)1撰寫(xiě)小論文,小論文題目,1中國(guó)機(jī)械發(fā)展史2世界機(jī)械發(fā)展史3機(jī)器人發(fā)展史4微型機(jī)器人發(fā)展史5數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀6中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀7CAD與CAM發(fā)展史,8數(shù)控機(jī)床發(fā)展史9機(jī)床發(fā)展史10精密儀器發(fā)展史11機(jī)電一體化產(chǎn)品分類(lèi)概述12機(jī)電一體化發(fā)展史13機(jī)電一體化系統(tǒng)概述14機(jī)械工程教育發(fā)展史,綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)1撰寫(xiě)小論文,本周開(kāi)始,第7周上交。,注意事項(xiàng)1、本次訓(xùn)練是對(duì)文獻(xiàn)的調(diào)研和總結(jié),引用處要標(biāo)注參考文獻(xiàn),應(yīng)查閱大量文章和資料,不允許只拷貝1、2篇文獻(xiàn)。2、要達(dá)到對(duì)機(jī)械及機(jī)電一體化技術(shù)學(xué)科發(fā)展整個(gè)概況的了解;另一方面,鍛煉調(diào)研和總結(jié)說(shuō)明的能力。3、反對(duì)抄襲,一經(jīng)發(fā)現(xiàn),以零分記。,11機(jī)電一體化的涵義、目的、特征、基本組成要素以及分別實(shí)現(xiàn)哪些功能。12工業(yè)三大要素指的是什么機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的目標(biāo)是哪些13機(jī)電一體化的接口功能有哪些根據(jù)不同的接口功能試說(shuō)明接口的種類(lèi)。14說(shuō)明機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想、方法。,作業(yè),淬火機(jī)床,
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上傳時(shí)間:2024-01-06
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