智能制造与数字化工厂PPT课件

电能的应用
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信息技术特别是 数控技术的应用
智能机床 智能一代
智能技术的应用， 自适应、自我决策
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案例1： 纺织机械
手动式
全数控
半自动
使用数控织机，由原来-3-4小时/毛衣，变为40
分钟/毛衣，同时1个工人操作5-10台机器。
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案例1： 纺织机械
细纱机——纺纱过程中把半制品粗纱或条子经牵伸、加拈、卷绕成细纱管
智能制造与数字化工厂
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提纲
一、两化融合下的数字化与智能化制造 二、数字化工厂概述 三、相关研究与案例
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大背景：信息化与工业化融合
产品本身：信息技术（IT，Information Technology）的 应用使机械产品本身向数字化转变，深刻改变了机械产品 的内涵；
生产活动：计算机辅助设计、工艺、制造、测试、管理等 先进技术手段使企业生产的自动化、柔性化、智能化程度 大大提高，全面提升了企业的能力；
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18世纪末
20世纪初
70年代初
至今
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我国制造业发展的几个主要阶段
蒸汽机、电动机曾给机械产品的发展带来革命 数字化：信息化与工业化融合的重要手段 智能化：装备和机械产品的发展趋势
机械化
电气化
数字化
智能化
蒸汽机 机械一代
蒸汽机的发明， 机器动力的应用
普通机床 电气一代
数控机床 数控一代
电动机的发明， •
制造装备智能化的内涵
1、平台全数字化
现场总线、码盘到伺服的连接、驱动单元等全数字化 高档系统普遍采用现场总线方式
2、高速、高精、高可靠
现场总线
先进数控机床加速度可达10g，快移速度达720m/min
普通数控加工精度5μm，精密级1μm，超精密0.01μm
数控装置MTBF值达60000h以上，伺服系统达30000h
纱的纺纱机器。
车头采用
机
数
高精度油
械
字
浴齿轮箱
式
式
车尾配备
细
细
同步牵伸
纱
纱
传动机构
机
机
带断线图
像检测
采用单锭单电机，
智
20000rpm
能
配备细沙断头粗
化
纱停喂装置，并
细
与电锭运转联动
纱
整机数字化控制
机
系统，监测纺纱
-
张力变化
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案例2： 印刷机械
机
械 长
最高速度：
轴
160米/分
传
动
以电子虚拟轴作
操作权限指纹确认。工 件试切时，可在屏幕上观 察加工过程。故障报警显 示、在线帮助排除。
智能化与自主管理
数码相机
操作权限 指纹确认
加工任务完成情况和
Prof. Shu Zhang
机床- 状态可用手机查询
Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
为主导轴，机器
电
各单元分散驱动；
子
传动由智能化驱
长
动器高精度控制
轴
的电子长轴；
传
最高印刷速度：
动
350米/分
-
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案例3： 玻璃加工机械
手工靠
全数字控制加工
异 型 玻
模加工 平板玻
适用于不同厚度和尺寸的平板玻璃 钻孔、铣形、写字、磨边及抛光
璃
璃的周
具有砂轮磨损智能补偿功能
磨
边与斜
边
边的磨
19% 21% 26%
超过50% 超过50% 超过50%
*数据来自德勤公- 司研究报告《基于全球服务业和零件管理调研》
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制造业的服务化趋势
根据Andy Neely对全球13000家制造业上市公司研究的 结果，发达国家制造业服务化的水平明显高于正处在工业 化进程中的国家。
美国制造与服务融合型的企业占制造企业总数的58%，而 中国制造业的服务化进程相对落后，具备服务型制造能力 的企业仅占所有企业的2.2％。
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Biblioteka Baidu
智能化制造装备—国内外进展
智能化与自主管理
知道本系统的加工能 力和状态 能够监控和自主优化 加工过程 能够自行度量工作 （输出）的质量 能够不断持续学习和 提高自己的能力
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智能通讯 单元
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制造业的服务化趋势
领先的制造企业不再只关注产品的生产加工，而是将市场 拓展至产品的整个生命周期，包括产品开发或改进、生产 加工、销售、售后服务、产品报废、产品解体或回收
机
削抛光
异
型
内
孔
加
数
工
控
玻
刀
璃
库
加
智
工
能
中
管
心
-
理
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制造装备智能化的基础
数控技术的应用引起机械产品本身内涵发生根本性变化
伺
服
驱
动
系
齿轮箱
统
传统机械产品
动力源
传动机构 工作装置
数控机械产品
伺服驱动系统
工作装置
输入 信息
控制系统
信息反馈 -
简化机械结构 缩短制造周期 提高制造精度 提升装备性能
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根据德勤在全球80家大型制造业公司中的调研，服务收入 占总销售收入的平均值超过25%；有19%的制造业公司的 服务收入超过总收入的50%。
全球制造业中服务业务所占比例
全球工业
在全部销售中服务业务所占份额
平均值
领先的企业
航空和国防 汽车制造
47% 37%
超过50% 超过50%
电子信息产业 生物和医药设备 所有制造公司
高速纳米插补
3、智能化、网络化、复合化
加工参数自调整、防碰撞、误差补偿、颤振预测抑制等
从单一的数据传输向网络监控、维护与管理方向发展
同时完成复杂零件的主要乃至全部加工工序
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加工参数自动调整
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智能化制造装备—国内外进展
信息塔(e-Tower) 机床信息化，具有语音
、文本和视像等通讯功能 。与生产计划调度系统联 网，实时反映机床工作状 态和加工进度
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制造产业服务化的典型案例
机翼
国驾驶舱和中段 法 德国机舱内装饰 国 其它供应商
发动机机架
班
垂直尾翼
-
牙 水平尾翼
4
4
第四次工业革命：全面的智能化工厂
第四次工业革命
智能化工厂
精
智能装备及信息通信 益
制
第三次工业革命
造
高自动化柔性生产 计算机信息技术驱动
智 能
管
第二次工业革命
理
批量流水线生产
电力驱动
第一次工业革命
机械化生产
蒸汽驱动
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大背景：信息化与工业化融合
制造模式：信息技术向制造业的全面渗透，还产生了许多新 的工业化理念，如“协同生产”、“敏捷制造”、 “大规 模客户化定制”等；
未来发展：信息技术新的发展，如下一代互联网、云计算、 无线传感、物联网等，将更加广泛而深刻地引起机械工业的 变革。
工装
美
国 发动机 西
英
前后机身
工厂环保与节能
设备技术与维修 检测技术与服务
以汽车行业 为例：
整
车
整紧售 汽
及
车急后 车 租救维 美
研 发
零 部 件
赁援修 容
设
计
、
-
整车装配
第三方采购 交钥匙工程 产品回收处理
零 部 件 及 整 车 物 流
化 学 品 管 理
旅 行 服 务
工 具 、 设 备 管 理
供 应 链 管 理
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制造业的服务化趋势