智能制造基本内涵与关键技术解决方案

该生产什么 Whattoproduce
Statusofequipment 设备状态
全局生产管控
Overallproductionmonitoringandcontrol
Productionstatistic 生产统计
Workinstruction 作业指导
Qualitycontrol
质量 管控
物料准时配送 JITmaterialdelivering
执行过程调度
数字化物流管 控
自动化立体仓 库
AGV智能小车
公共资源定位系 统
数字化质量检 测
智能制造发展方向：供应链智能化
主机厂与供应商：物理距离 与 信息距离
• 生产过程中按照实际工况 灵活决策
通过嵌入式互联网技术，离散的信息-物理系统（CPS）进行连接交互
智能制造：技术路线
通过软件和网络进行产品开发、
生
产和服务沟通
机器与产品实时进行信息和
指
指令交互
自主控制和优化
智能制造：发展阶段
2020
智能化
产品设计、制造过程中具有 感知、分析、决策、执行功 能
2015 2011
智能制造技术与数字化工厂应用
一、智能制造产业与技术背景 二、智能制造基本内涵与关键技术 三、基于RFID的智能制造技术与应用
制造技术的发展需求与趋势
个性化
产品全生命周期（设计、制造、运 作等）满足客户个性化需求 全价值链端到端系统工程
柔性化生产线 实现多品种产品生产的动态 配置资源
制造技术 发展趋势
自主决策：
•环境感知 •路径规划 •智能识别 •自主决策
自适应工况：
•工况识别感知 •控制算法及策略
回收 信息
销售 信息
物流 信息
制造 信息
原材料 信息
设计 信息
产品全生命周期个性化定制与服务
人机交互：
•多功能感知 •智能Agent •语音识别 •信息融合
无人机
无人驾驶汽车
智能家电
智能制造发展方向：装备智能化
第四次工业革命
应用信息-物理系 统（CPS）实现智 能化生产
制造技术发展：智能制造（中国制造2025）
智能制造科技发展“十二五”专项规划
国家中长期科学和技术发展 规划纲要(2006-2020)
★ 重点研究数字化设计制造集成技术
“十二五”国家战略性新兴产业 发展规划
★ 做大做强数字制造装备，促进制造业 智能化、精密化、绿色化发展
制造技术变革
数字化
智能化
智能制造初露端倪
数控装备
1960—
智能装备
2000—
国际
日本Mazak机床
热屏障 主动振动控制
瑞士米克朗机床
智能工艺规划
国内
大连机床
热补偿功能
智能装备特点：
将专家的知识和经验融入感知、决策、执行等制造 活动中 赋予产品制造在线学习和知识进化能力
实现自学自律制造
智能制造发展方向：车间智能化
深圳
1988年
￥200
印度尼西亚 最低￥670
中国制造业挑战与机遇
低附加值 高附加值
哥本哈根中国减排目标
产业升级压力 劳动力成本上升 能耗排放压力
中国制造业机遇：发展先进制造技术，实现产业升级
制造技术发展：第三次浪潮（美国）
第二次浪潮
第三次浪潮
工业互联网
第一次浪潮
工业革命
机器和工厂出现 推动规模经济和 经济领域扩展
全球制造产业正在发生深刻变化
2015年中国长三角地区的制造成本仅比美国低5%
富士康下一步迁往何处？
￥410
秦皇岛 天津 大连
烟台
￥320
廊坊
晋城
90年代末
郑州
常熟 ￥400
成都
武汉 重庆￥1290
昆山 上海 ￥200 杭州
2013年-
1992年
贵阳 ￥1030
￥250
佛山东莞 惠州
台湾 ￥950
☆国家科技重大专项（02专项）
极大规模集成电路制造装备 及成套工艺
☆国家科技重大专项（04专项）
高档数控机床数字化设计关键技术 与工具集研发及典型产品应用
☆国家智能制造装备重大专项
智能制造关键技术、数字化车间示范应 用、智能制造系统等
二、智能制造基本内涵与关键技术
智能制造：应用范围
智能设备、智能系统和智能决策代表着机器、设备组、设施和系统网络的 工业世 界能够更深入地与连接、大数据和分析所代表的数字世界融合
网络化
利用自组织网络，动态配置 资源，实现研究、设计、生 产和销售各种资源重组
数字化
CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM /ERP/RE/RP
智能制造核心特征
产品全生命周期端到端集成
客户需求
产品开发
产品生产
产品服务
制造体系纵向集成
ERP
MES
网络化生产企业间横向集成
PCS
设计
生产
物流
营销
智能制造发展方向：产品智能化
生产防错系统 Error-proofing
产品及时发运 Productdelivering
智能制造发展方向：工厂智能化
智能化加工设 备
智能化机械手
DNC
智能刀具管理
中央控制室
现场Andon
现场监视装置
智能加工中 心与生产线
智能化生产控制中心
智能化工厂
智能化生产执 行过程管控
智能化仓储/运输与物流
高级计划排程
定制化
绿色化
提高能源利用效率，实现 工业生产“绿色环保” 绿色制造
制造需求：多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应
、节能减排环境友好等
制造业核心竞争力正在发生深刻变化
提升竞争力
1 提升效率
能源和资源利用效率 是竞争力的决定性因素
2 缩短生产周期
• 更短的创新周期 • 更为复杂的产品 • 更大的数据量
互联网革命
计算机技术和 分 布式信息网络的 崛起
基于机器的分析：
物理分析、重点学 科的深厚专业知识 、自动化、预测
制造技术发展：第四次工业革命（德国）
第一次工业革命
蒸汽动力机械 设备应用于生产
第二次工业革命
电机发明和电能 使用Fra Baidu bibliotek大规模流 水线生产
第三次工业革命
应用IT技术（ PLC、NC等）实 现自动化生产
3 提高柔性
• 个性化大规模生产 • 快速变化的市场 • 更高的生产效率
制造业变化的速度比以往更快
制造业成为全球经济持续发展的发动机
美国
“再工业化”
•国家制造技术创新联盟 •使用本国页岩气和石油
德国
保持工业领先地位
•持续创新机制 •高出口量 •工业4.0为新的指导原则
中国
发展高端技术实现产品升级
•工资上涨 •质量驱动的自动化需求 •节能立法
智能制造：大数据循环
数据流返回机器
安装仪器仪表 的工业机器
实体和人际网络
专有机器数据流的 提取和存储
工业数据系统
与合适的人 和机器分享数据
可视化远程 和集中数据
安全、云计算网络
基于机器的算法 和数据分析
大数据分析
智能制造：技术目标
• 产品制造过程中包含所有 必要信息
• 考虑全价值链进行生产设备 整合、自组织