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1、2023/6/3C C一 为什么要智能制造目 录二三五智能制造是什么几点体会和建议四智能制造什么做国内外典型案例2023/6/31.1 制造模式转变资源配置和市场销售全球化资源配置和市场销售全球化技术研究与开发全球化合作技术研究与开发全球化合作多品种多品种生产动态配置资源生产动态配置资源节能：减少物质能源消耗节能：减少物质能源消耗减排：减少污染排放减排：减少污染排放再利用：回收循环再利用再利用：回收循环再利用以技术为中心转向以人为中心以技术为中心转向以人为中心规模制造转向快速响应制造规模制造转向快速响应制造大批量生产转向定制化生产大批量生产转向定制化生产制造环境制造环境变化趋势变化趋势全球化全
2、球化绿色化绿色化个性化个性化2023/6/31.2 德国工业4.018世纪末20世纪初70年代初至今第一次工业革命第一次工业革命机械化生产蒸汽驱动第二次工业革命第二次工业革命批量流水线生产电力驱动第三次工业革命第三次工业革命自动化柔性生产计算机信息技术驱动第四次工业革命第四次工业革命智能化工厂智能装备及信息通信机械化电气化数字化智能化2023/6/3智能物料智能产品云安全网络智能车间2N智能车间1智能设备1智能设备2车间智能管理平台信息物理生产系统设备间通信物联网服务互联网旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统相结合CPS（信息物理系统），建立一个高度灵活个性化和数字化的产品与服务生产
3、模式，将制造业向智能化转型，形成德国在制造业新一轮优势。1.2 德国工业4.02023/6/31.2 德国工业4.0核心：信息物理融合系统（CPS）CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computation、Communication、Control）技术有机融合与深度协作，实现制造系统实时感知、动态控制和信息服务。生产过程中的每一步都将在虚拟世界被设计、仿真以及优化，为真实的物理世界包括物料、产品、工厂等建立起一个高度仿真的数字“双胞胎”。虚拟与现实世界的完美融合虚拟与现实世界的完美融合生产网络生产网络产品信息被输入到产品零部件本身，根据自身生产需求，直接与生产系统
4、和设备沟通，发出生产工序指令，指挥设备进行自组织生产，满足每个用户“定制需求”。生产系统中所有生产要素构成庞大的物联网络，生产价值链中所有环节和用户可以实时获得和交换实时生产信息。制造系统的沟通与交流制造系统的沟通与交流2023/6/31.2 德国工业4.0三个设想：产品、设施、管理产品：具有有动态数字存储和通信能力，承载着其全生命周期各类信息，可实现自感知。设施：由整个生产价值链所集成，可实现自组织。管理：能够根据当前状况灵活决定生产过程，可实现自决策。2023/6/3新一轮产业变革1.3 美国工业互联网互联网工业1970s1980s1990s2000s2010s单机数控计算机辅助设计系统C
5、AD柔性制造系统计算机辅助制造与工程CAM/CAE数控机床自动化岛工业使用以计算机为代表的ICT技术工业使用互联网为代表的ICT技术远程运维网络制造智能制造企业资源规划ERP大致时间学术科研生产服务生活服务万维网www.ARPANET联网研究提出Internet基本概念TCP/IP搜索引擎电子商务移动互联网物联网云计算大数据工业互联网消费互联网消费互联网产业互联网产业互联网社交网络云制造虚拟设计融合发展互联网应用功能：互联网应用功能：数字化数字化网络化、智能化网络化、智能化工业生产模式：工业生产模式：2023/6/3利用美国在互联网方面巨大优势，从互联网产业向下整合制造业，大力发展工业领域的智
6、能业务，以重塑美国制造业优势。主要方向企业跨界融合互联网企业工业企业制造服务化（全周期）制造个性化（定制）制造分散化（协同）网络制造个性化定制o2o众包智能制造服务型制造协同集聚制造资源云化（按需）制造智能化（物联）1.3 美国工业互联网2023/6/31.3 美国工业互联网三大元素：智能机器、高级分析、工作人员智能机器：以崭新的方法将现实世界中的机器、设备、团队和网络通过先进的传感器、控制器和软件应用程序连接起来。高级分析：使用基于物理的分析法、大数据、自动化和材料科学、电气工程及其他关键学科深厚专业知识来理解机器与大型系统运作方式。工作人员：建立员工之间的实时连接，连接各种工作场所人员，以
7、支持更为智能的设计、操作、维护以及高质量的服务与安全保障。2023/6/3中中国国制制造造20252025满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备需求推进智能制造推进智能制造加快新一代信息技术与制造业深度融合提质增效促进制造业创新发展坚持走中国特色新型工业化道路总体总体思路思路主题主题中心中心主线主线主攻主攻方向方向目标目标重点：重点：着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。1.4 中国智能制造2023/6/3五大工程工业强基工程智能制造工程制造业创新中心建设工程绿色制造工程高端装备创新工程12345l l开展新一代信息
8、技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。l l开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化。开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化。l l建设重点领域智能工厂建设重点领域智能工厂/数字化车间。数字化车间。l l实施智能制造试点示范及应用推广。实施智能制造试点示范及应用推广。l l建立智能制造标准体系和信息安全保障系统。建立智能制造标准体系和信息安全保障系统。1.4 中国智能制造2023/6/3C C一 为什么要智能制造目 录二三五智能制造是什么几点体会和建议四智能制造什么做国内外典型案例2023/6/32.1 智能制造内涵智能制造技术
9、是传感技术、网络技术、自动化技术、人工智能技术等先进技术与制造技术融合而成的先进制造技术，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现产品生命周期各环节以及制造装备（生产线、工厂）智能化。智能管控智能管控智能管控智能管控智能数据智能数据智能数据智能数据智能工厂智能工厂智能工厂智能工厂智能设备智能设备智能设备智能设备2023/6/32.2 智能制造标准体系国家智能制造标准体系建设指南2023/6/32.2 智能制造标准体系2023/6/32.2 智能制造标准体系智能工厂建设规划系统集成智能设计智能生产智能管理智能物流总体规划实施指南系统建模人性化工作条件互操作性准则集成能力测试应用服务接口建
10、设规划产品设计仿真智能优化设计智能诊断和维护先进控制和优化车间级管理企业级管理可视化管理条码电子标签自动引导车立体仓库其他2023/6/32.3 江苏省智能车间标准智能车间智能装备应用车间设备联网生产过程实时调度物料配送自动化产品信息可追溯车间环境智能监控资源能源消耗智能监控设计开发和生产联动协同售后服务智能化其他2023/6/32.3 智能车间进货区成品区备件存储装配 机械制造l过程自动化l加工智能化l设备数字化l资源网络化l车间无纸化刀具质量管理生产计划调度优化制造管理维护控制l监控可视化l业务流程化l管理精细化l系统集成化高效的生产控制l控制实时化不断更新的生产信息l信息泛在化高效的生产
11、排产与调度效率生产管理的实时性与科学性生产资源精细化和集约化管理质量控制进一步加强和改善自动化和无人化以降低生产成本产量控制与市场响应能力增强更为灵活的生产组织和市场响应2023/6/32.4 智能制造作用绿色生产、低能耗实现定制化生产减人工、提效率低成本、高质量多品种、小批量、快速响应高效率智能装备和工业机器人。智能管控技术实现精益生产。减少资源浪费，降低生产能耗。数字化转型、新增值服务型制造、智能制造服务商2023/6/3C C一 为什么要智能制造目 录二三五智能制造是什么几点体会和建议四智能制造什么做国内外典型案例2023/6/33.1 智能制造支撑技术体系智能制造支撑技术数字化设计与仿
12、真智能制造装备制造执行系统云制造制造加工方法个性化定制制造物联技术工业大数据示范应用工业互联网智能制造标准体系2023/6/33.2 数字化设计与仿真实车制造PDM概念概念验证与测试验证与测试验证与测试验证与测试S控制设计控制设计控制设计控制设计数据库整车行驶性评价整车行驶性评价CADCADCADCAD碰撞安全分析碰撞安全分析振振噪分析噪分析振振噪分析噪分析结构设计结构设计结构设计结构设计人机工程人机工程人机工程人机工程可装配性设计可装配性设计可装配性设计可装配性设计可制造性分析可制造性分析可制造性分析可制造性分析整车结构分析整车结构分析整车结构分析整车结构分析其他性能分析其他性能分析其他性能
13、分析其他性能分析虚拟样机虚拟样机数字化设计数字化设计2023/6/33.2 数字化设计与仿真制造过程仿真DELMIAFLEXSIM面向离散制造过程的仿真平台在线实时仿真仿真优化分析仿真模型数据驱动综合集成面向产品全系统全制造过程的仿真需求复杂产品制造过程仿真技术复杂产品制造系统生产线瓶颈分析生产能力评估生产线布局优化制造过程仿真规划生产计划仿真优化2023/6/33.2 数字化设计与仿真数字双胞胎（Digital Twin）美国国防部最早提出利用Digital Twin技术，在数字空间建立真实飞机的模型，并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步，这样每次飞行后，根据结构现有情况和过往载荷，及时分
14、析评估是否需要维修。西门子提出“数字化双胞胎”模型概念，即基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业“数字化双胞胎”（Digital Twins），包括“产品数字化双胞胎”、“生产工艺流程数字化双胞胎”和“设备数字化双胞胎”。2023/6/33.3 智能制造装备智能制造装备的内涵和特征智能制造装备是具有感知、决策、执行功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。具有对制造过程状况（工况或环境）实时感知、处理和分析的能力；具有实时辨识和预测制造过程状况变化的能力；具有根据制造过程状况变化的自适应规划、控制和动态补偿的能力；具有对自身故障自诊断、自修复的能力；具有对自身
15、性能劣化的主动分析和维护的能力；具有参与网络集成和网络协同的能力。2023/6/33.3 智能制造装备九大共性基础技术新型传感技术模块化、嵌入式控制系统设计技术先进控制与优化技术系统协同技术2341故障诊断与健康维护技术高可靠实时通信网络技术功能安全技术特种工艺与精密制造技术6785先进识别技术92023/6/33.4 制造执行系统 MES（Manufacturing Executive System）是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统，提供计划的执行、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态。制造执行系统概念（时间因子：10X）HUMAN&
16、MES生产什么?（生产计划）生产了什么（计划反馈）如何生产?（生产指令）过程状态？（计划反馈）（时间因子：100X）HUAMN&ERP（时间因子：1X）HUMAN&CONTROL（时间因子：1X）HUAMN&EQUIP如何动作?（动作指令）动作状态？（指令反馈）Enterprise SystemsManufacturing Business WareAutomation PlatformsAutomation ComponentsPlant Floor计划层控制层执行层设备层2023/6/3基础数据维护基础数据维护3.4 制造执行系统MESMES层层 PCS层 ERP层控制系统条码识别检测设备
17、订单BOM生产统计物料拉动物料拉动效率管理效率管理系统集成系统集成生产追溯生产追溯计划下达计划下达装配指导装配指导生产跟踪生产跟踪质量管理质量管理2023/6/33.5 云制造云制造概念云计算：云计算是一种动态扩展的计算模式，通过网络将虚拟化的资源作为服务提供。云制造：云制造是一种面向服务、高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式。融合与发展了现有信息化制造（信息化设计、生产、实验、仿真、管理、集成）技术及云计算、物联网、建模仿真、语义Web、高性能计算、大数据等新兴信息技术；通过对现有网络化制造与服务技术进行延伸和变革，将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，构成制造资源和制造能力的服务云池
18、，并进行统一、集中的智能化管理和经营；通过网络为制造全生命周期过程提供可随时获取的、按需使用、安全可靠、优质廉价的制造资源和制造能力服务。2023/6/33.5 云制造云制造系统架构三大部分制造资源/制造能力制造云池制造全生命周期应用一个核心支持：知识两个过程制造服务提供者制造云运营者制造服务使用者三类人员接入接出2023/6/33.5 云制造产品个性化制造服务化过程虚拟化组织分散化制造资源云化个性化定制研发设计生产制造产品销售运维服务众包研发协同研发虚拟设计虚拟制造建模与仿真移动社交营销O2O协同制造远程运维在线诊断智能控制与服务平台个人制造设计云制造云营销云服务云工业APP移动电子商务互联
19、网竞争模式：产业生态系统、平台战略、开源开放互联网竞争模式：产业生态系统、平台战略、开源开放云制造模式云制造模式2023/6/33.6 工业大数据工业大数据分类产品数据：设计、建模、工艺、加工、测试、维护、产品结构、零部件配置、变更记录等数据。生产数据：组织结构、业务管理、装备状态、质量控制、生产过程、采购库存、目标计划等数据。价值链数据：市场营销、电子商务、客户、供应商、合作着等数据。外部数据：行业、市场、竞争对手等数据。大数据大数据是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。2023/6/33.6 工业大数据工业大数据的特点：“6V+1
20、C”大体量（Volume）：一类家电智能工业生产过程一天产生20TB以上数据；3D打印一个中规模部件产生几十GB数据；徐工集团439537台设备接入，10秒更新一次数据信息，数据来自于全国各地的工程机械、新能源汽车、农业机械、军工装备、运输车辆、环卫车辆等十几个大类近6000种工作参数，每天接收约2亿条数据，数据积累近1PB。多样性（Variety）：三维图形数据，监控视频数据，文字档案数据，RFID数值数据；快速性（Velocity）：发动机运行监测数据，工业机器人运动数据，车间现场制造过程数据等；价值性（Valve）：工业大数据的价值是显性的、直接的；可变性（Variability）：工业
21、大数据是可以随时间和空间的变化而不断变化的；真实性（Veracity）：工业大数据是实时采集和历史积累生成的，来源于实践；复杂性（Complexity）：数据来源多渠道，具有实时性、空间性等时空特性。2023/6/33.6 工业大数据p知识的提炼和传承、优化策略的生成、指标体系的重构等都是基于数据分析生成的，通过数据分析发现数据的演化规律，调控制造系统的运行参数，以适应制造环境和制造流程的改变；p针对制造过程产生的大数据，通过机器学习、专家系统和模式识别等数据挖掘方法，提取数据的增值信息，辅助车间管理决策。制造过程大数据数据仓库数据集市多维度存储数据挖掘与分析过程分析过程优化决策支持工业大数据
22、的分析应用西门子数据量的发展：1995年5,000；2000年50,000；2014年50,000,000。未来工业4.0工厂的核心便是将Big Data变成Smart Data，透过数据挖掘、分析及管理层整合，以及分类主动推送给相关员工等多种手段，让人员用好数据。2023/6/33.7 制造物联通过传感器、射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。全面感知：利用RFID、传感器、二维码，及其它各种的感知设备随时随地的采集各种动态对象，全面感知世界。可靠的传送：
23、利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时的传送。智能控制：对物体实现智能化的控制和管理，真正达到了人与物的沟通。物联网物联网2023/6/33.7 制造物联p物料等缺乏高效的标识p制造要素互联互通困难p制造过程状态反馈滞后p车间制造过程透明度不高状态数据检测数据指令数据采集采集存储存储分析分析跟踪跟踪追溯追溯诊断诊断查询查询统计统计安全安全编辑编辑MESCAPPCAMCAQDNCAS/RS标识感知定位传输数据管理应用集成数据应用2023/6/33.7 制造物联现场总线无线局域网无线传感网互联网人物料设备位置、移动、工位等状态状态、工况生产工艺过程环境、能耗、工艺参数等产品服务型号、品质、
24、质检等售后、零部件维修信息复合事件检测与响应海量繁杂信息关联融合数据挖掘与信息增殖制造过程可知、可控生产要素实时监控工业以太网全过程覆盖异构网络物料实时准确配送海量大数据的综合应用环境、能耗有效控制感知传输数据处理工艺过程优化物联产品跟踪与质量追溯2023/6/3C C一 为什么要智能制造目 录二三五智能制造是什么几点体会和建议四智能制造什么做国内外典型案例2023/6/3智能工具，RFID防错空客产品控制中心全程监控车间无纸化作业可穿戴设备记录质检信息物料JIT智能配送空客空客未来工厂未来工厂4.1 空客未来工厂2023/6/3l安贝格电子制造工厂可以生产的产品种类达1000 多种；l实现1
25、000多个生产单元的联网，实时记录所有生产步骤；l超过3亿个元器件被标识；l每天处理的数据大于50000000条；lIT系统控制和优化所有流程，确保达到99.9988%的产品合格率。l产能提升了8倍，每年可生产约1200万件Simatic系列产品。4.2 德国西门子安贝格工厂2023/6/34.3 波音埃弗雷特飞机总装厂房l厂房1330万立方米，世界上体积最大的建筑，同时容纳2条747、1条767和2条777生产线；l利用物联网技术打造智能总装生产线，777总装50天；l每个零部件都有电子标签，可追踪任何一架747飞机数百万零部件l飞机上装有几千个传感器，收集的数据参数，并在此基础上的综合性建
26、模，用于实际生产，指导装配、维修等工作。2023/6/3l采用基于RFID的数据采集和实时定位系统；l部署了400个可重复使用的2.4 GHz有源RFID 标签、5个无线定位传感器和13个定位接入点；l监控任何时刻的装甲车加工阶段；l根据记录的数据决定车辆在每个加工过程中所用的时间。并用于改进生产流程；l建立电脑和手持条码扫描仪工作的无线LAN，实现内部无线通讯。4.4 美国装甲车制造商Navistar Defense2023/6/3C C一 为什么要智能制造目 录二三五智能制造是什么几点体会和建议四智能制造什么做国内外典型案例2023/6/35.1 制造业和互联网融合发展参观考察2023/6
27、/35.2 考查体会一、美国著名制造企业正在迅速向制造业和互联网融合方向转变。接触到的专家和技术人员无不谈论物联网、大数据、云服务、区块链、人工智能等等，考察的企业都结合产业发展需求给出了完整的系统框架，甚至都研发出相关平台；而且，美国制造业创新中心已经建成7个，2014年2月在芝加哥成立的数字化制造和设计创新中心（DMDII）截止到2015年9月，成员就已经达到140多家（摘自网上）。2023/6/35.2 考查体会二、美国制造业和互联网融合的相关理念不一定先进，但做法值得学习 从美国企业来看，先进制造理念来源于企业内生动力，每个企业都认识到智能制造和互联网+转型的迫切性，其聚焦方向不仅考虑
28、企业的现状和需求，而且着眼于创建新的产业生态价值链。如RockWell的物联网和大数据分析、John Deere的farm4.0、康明斯的5项数字化工程、GE的数字化转型、IBM的云服务架构等等，无不是结合企业自身的特点，不仅从企业提高生产率角度出发，而且将产业未来的发展趋势和创建新的产业生态模式作为重要考虑方向。2023/6/35.2 考查体会三、美国制造业和互联网融合发展具有完整的产业链，发展基础好 美国在智能制造方向拥有世界一流公司，产业链非常完整，各类基础器件，硬件装备，上层的软件系统，云平台，具备显著的技术和产品领先优势，且各个公司都制订了相当开放的智能制造框架，强调上下游合作发展，
29、以RockWell的物联网和大数据分析为例，其整个技术体系框架囊括从底层的传感器、PLC，直至顶层的大数据分析和应用，但企业非常明确，只关注于其核心和具有优势的传感器和控制器，其他的云计算技术、大数据分析技术等均依托美国现有的公司。2023/6/35.3 初步建议（1）继续发展和完善相关理论 我国智能制造的认识、规划和实践等方面无论从高度、广度和深度方面均具有一定优势，只要坚持和落实，一定会创造新的局面。建议继续在制造业和互联网融合新模式、标准规范等方面发展和完善相关工作。（2）加强智能制造工业基础建设 在智能制造基础或核心技术方面，如器件、软件、装备、平台等还与世界一流水平具有较大的差距。建议国家不仅要重视硬的工业装备建设，更要重视软的装备基础建设，如工业软件、工业信息安全等。（3）做好企业引导而不是牵引 智能制造主体应该是制造企业，希望国内企业能够像Rockwell、HP、IBM、康明斯、GE等国际一流企业一样，使智能制造成为企业的内生动力，而不是外部推动。建议政府部门应该做好引导，而不是牵引，避免给企业造成负担，使国家投入效果打折。2023/6/3谢谢再见谢谢再见2023/6/3