智能制造2025

智能家电 能和设备“交流”的零件
请握中间
工程机械远程监控
智能制造
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1）智能产品
价值体现
愉悦用户，增强用户体验性，如智能手机、智能马桶
代替或者辅助用户完成某些工作，如智能家居、机器
人、无人驾驶汽车 提供产品的电子身份，实现自动识别，比如ETC 实现产品信息采集、状态监控、位置跟踪和追溯，为 智能服务提供支持，比如航空发动机的运行监控
3）智能化制造技术
“智能化”是指在数字化、网络化基础上，深度处理和 利用信息，使目标对象具有一定自主性的感知、学习、分析 、决策、通讯与协调控制能力，能动态适应环境的变化。
智能产品
通过互联网、物联网获得 的大量制造相关数据 人类专家的知识和经验 智能机器
智能化 技术
智能设计/制造/服务过程 智能车间/工厂/企业联盟
高效率、高品质、 客户满意、环境 友好制造
提升产品价 值，拓展价 值链
工程机械、 重型装备 等行业
保证高效率 同时，实现 可持续制造
智能制造
钢铁、石化、电 力装备等行业
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智能制造的载体：智能制造系统
智能制造 生态系统
宏 观
智能供应链
制造 人工 智能 智能 制造
制造——有狭义与广义之分，狭义的制造特指“加工环节”， 广义的制造包括“产品全生命周期”，一般是广义理解
人工智能——系统具备如下一个或多个与人类似的能力
感知能力：通过传感器自动感知环境状态变化（感官） 计算分析能力：优化计算、分析、学习、推理（大脑）
控制能力：控制执行机构按计算结果完成操作（神经）
智能制造
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背景
近几年来，主要工业国家先后提出了新一代制造发展战 略，最有名的是德国“工业4.0”，美国“再工业化”、“工 业互联网”，以及“中国制造2025”。
“智能制造”已成为各国提振制造业的重要抓手
智能制造
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通过泛在感知技术获得大数据，并通过数据挖掘和科学计算得到知 识规则或优化结果，进而实现辅助决策支持，是现阶段“制造智能 ”的主要体现
智能制造
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智能制造概念的产生与发展
信息与通信技术（ICT）的飞速发展，以及大数据（Big Data）应用 的兴起，是“智能制造”概念趋热的重要技术原因 智能制造
“智能化”是“数字化”、“网络化”发展的必然趋势
智能制造
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目录
一 二 三
智能制造的提出背景
智能制造的内涵特征
智能制造的推进实践
智能制造
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智能制造的内涵
“数字化”是基础，没有数字化，网络化和智能化无从谈起
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2）网络化制造技术
“网络化”指将数字化信息通过网络进行传递与共享，网 络的终端可以是人（互联网），也可以是机器、产品、工具等 物体（物联网），万物互联是趋势。
产品设计过程的网络化： 异地协同产品研发
4）智能生产过程
价值体现
智能手段 价值回报
1、智能计划与调度 2、工艺参数优化 3、智能物流管控 4、产品质量分析与改善 5、设备预防性维护 6、生产成本分析与预测 7、能耗监控与智能调度 8、车间综合性能分析评价
智能制造
提高生产效率和生产均衡性 找到最佳工艺参数组合，提高综合效率 实现物流全程跟踪，确保物料准时齐套 预测质量风险，分析质量影响因素 主动维护设备，降低设备故障损失 量化分析成本构成，找出关键影响因素 提高生产过程的能源利用效率 发现生产瓶颈，预测车间综合性能
德国“工业4.0”
倡导以“智能制造”为主导的第四次工业革命： 机械化电气化信息化智能化。
以CPS（信息物理系统）为核心，实现智能产品、智能工厂 、智能生产、智能物流
智能制造
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美国 “工业互联网革命”
2012年，美国宣布实施“再工业化”战略，GE随即 抛出“工业互联网”并牵头成立“工业互联网联盟”。 所谓工业互联网革命，即通过工业互联网，将智能 设备、人和数据连接起来，形成一个由机器、设备、集
智能制造 模式
智能企业
智能车间 （工厂） 智能制造 装备
智能制造
智能产品
微 观
智能制造过程
设计、工艺、生 产、服务等过程
不同层次的智能制造系统
智能制造系统的三部分构成
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1）智能产品
基本概念
指深度嵌入了传感、通讯、控制等信息技术，在其 制造、物流、使用和服务过程中，能够体现出自感知、 自诊断、自适应、自决策等智能特征的产品。
智能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ造
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实施“智能制造”的意义
“智能制造”是制造企业实现创新升级和过程 优化的重要手段之一
通过基于大数据的智能分析方法，创新企业的研发、生 产、运营、营销和管理过程 将智能优化技术和产品设计、虚拟制造、精益生产、过 程管控等技术方法相结合，提高产品研制和生产效率 引入智能设备和传感器，并采用加工过程自适应控制技
数字制造装备与技术国家重点实验室 制造装备数字化国家工程中心
智能制造
——“ 中 国 制 造 2 0 2 5 ” 的 主 攻 方 向
华中科技大学
朱海平 教授
2015/12/10
智能制造
ENI经济和信息化网：“工业4.0”时代下的智造新思维
目录
一 二 三
智能制造的提出背景
智能制造的内涵特征
智能制造的推进实践
智能制造
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5）智能服务过程
指将物联网、大数据分析、远程诊断等智能技术应用
于产品使用及服务保障过程，从而达到提升服务水平、
创造服务价值、创新产品设计等目的。
智能制造
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4）智能生产过程
典型案例：西门子
产品全生命周期管理，三维信息贯 穿于产品设计、工艺、制造等各个
阶段，虚拟制造与物理制造融合
生产线高度自动化且具有一定智能
从立库到线边再到线上的全自动化
物流
通过RFID技术自动识别工件并引导 生产 自动装配防错 机器视觉检测 ……
3）智能装备与工艺过程
价值体现
3）实现虚拟物理融合制造
制造前：在计算机中（或与物理设施配合）完成100%工艺验证
制造中：物理制造过程的同步虚拟可视化
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4）智能生产过程
基本概念
指针对制造工厂或车间，以MES为平台，引入智能技术和管理 手段，实现生产资源最优化配置、生产任务和物流实时优化调度、 生产过程精细化管理和智慧科学的管理决策。其智能特征体现为：
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智能制造的定义
面向产品的全生命周期，以新一代信息技术为 基础，以制造系统为载体，在其关键环节或过程， 具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通讯 与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，
从而实现某些优化目标。
——我们的定义
群和网络组成的庞大物理世界，并以智能的方式分析并
利用所获取的大数据。 关键词：智能机器智能系统智能分析
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“中国制造2025”
针对多重挑战，以“智能化、服务化、生态化”为 方向，促进中国制造业创新发展。
“智能制造”是“中国制造2025”的主攻方向
6）智能制造支持模式创新
术，提高产品制造质量和效率
通过能耗监控与智能调度，实现环境友好制造
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实施“智能制造”的行业目标
创新设计， 满足客户的 个性化需求
家电、 3C 、服 装等行业
航空、航 天、船舶、 汽车等行 业
实现复杂零 件的高品质 制造
运用人工智能方法实现基于知识的创新设计，通过众创手
段实现基于群体智能的设计创新 通过数字建模、多学科计算分析等科学手段优化设计结果 3D打印技术的出现，形成“性能优先”的设计
智能制造
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3）智能装备与工艺过程
基本概念
众创 设计 性能优 先设计 设计需 求获取
大数据分析、基于知识的创新设计、 多学科设计优化、3D打印技术 并行协 同设计 智能优 化设计
智能设 计创成
智能制造
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2）智能产品设计过程
价值体现 通过大数据分析，准确掌握不同客户群体的设计需求
智能化装备与工艺 机床自动采集工况信息，根据实时状态优 化调整加工参数，设备自律执行 机器人和人协同工作，其位置不再固定， 行为不再预设，能自适应环境变化 在虚拟环境或者虚实结合环境中完成全部 制造工艺的验证
3）智能装备与工艺过程
价值体现
1）实现高品质复杂零件的高效、高精制造。
智能装备
机床自动采集工况信息， 根据实时状态优化调整加 工参数，设备自律执行
智能制造
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如何实现制造业创新驱动、转型升级
数字化、网络化、智能化是实现制造业创新驱动、转型升级 的关键技术
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1）数字化制造技术
“数字化”指将物理世界信息转化为计算机能理解的信息，包 括采集、建模、结构化、存储、分析、传递、控制等一系列过程。
智能制造
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3）智能装备与工艺过程
价值体现
2）实现高度的人机协同：机器是人的体力、感官和脑 力的延伸，但人依然是智能制造系统中的关键因素。
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当前，“产品智能化”已成为产品创新的重要手段
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2）智能产品设计过程
基本概念
指通过大数据智能分析手段精确获取设计需求，进 而通过智能创成方法进行产品概念设计，通过智能仿真 和优化策略实现产品高性能设计，并通过并行协同策略 实现设计制造信息的有效反馈。
指在装备和工艺数字化基础上，制造装备能感知工况 并自主优化执行，设备与人协同工作，虚拟或虚实制造。
数字化装备与工艺 数控机床按照预先给定的指令进行加工 工业机器人在固定位置按照预先设定的 程序自动进行重复式工作 制造工艺的验证基本在物理环境中完成
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产品制造过程的网络化： 物联网、云制造 产品服务过程的网络化： 远程监控、大数据分析
2015年7月，《国务院关于积极推进 “互联网＋”行动的指导意见》
“互联网+”协同制造
通过“网络化”，缩短时空距离，为制造过程中“人 - 人”、 智能制造 “人-机”、“机-机”之间的信息共享和协同工作奠定基础
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制造车间具有自适应性，具有柔性、可重构能和自组织能力， 从而高效地支持多品种、多批量、混流生产
产品、设备、软件之间实现相互通信，具有基于实时反馈信息
的智能动态调度能力 具有自省性特征，可实现对未来的设备状态、产品质量变化、
生产系统性能等的预测，从而提前主动采取应对策略
智能制造
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