智能制造与数字化工厂培训

高速纳米插补
加工参数自动调整
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
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
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；
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。
数控玻璃加工中心
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
伺服驱动系统
齿轮箱
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
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
汽车美容 售后维修 紧急救援 整车租赁
以汽车行业 为例：
整车装配
第三方采购 交钥匙工程 产品回收处理
制造业的服务化趋势
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
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％。
车头采用 高精度油 浴齿轮箱
车尾配备 同步牵伸 传动机构
带断线图 像检测
采用单锭单电机， 20000rpm
配备细沙断头粗 纱停喂装置，并 与电锭运转联动
整机数字化控制 系统，监测纺纱 张力变化
智能化细纱机
案例2： 印刷机械
最高速度： 160米/分
机械长轴传动
电子长轴传动
以电子虚拟轴作 为主导轴，机器 各单元分散驱动；
2013中国移动-高校学术论坛
智能制造与数字化工厂
华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心
黄刚 2013年08月
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
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；
平均值
领先的企业
航空和国防 汽车制造 电子信息产业 生物和医药设备 所有制造公司
47% 37% 19% 21% 26%
超过50% 超过50% 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》
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。
工装
美
国 发动机
英
前后机身
西
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
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
敏
智能装备及信息通信 捷
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
制
第二次工业革命
造
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
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
数字式细纱机
机械式细纱机
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 纱的纺纱机器。
传动由智能化驱 动器高精度控制 的电子长轴；
最高印刷速度： 350米/分
案例3： 玻璃加工机械
异型玻璃磨边机
手工靠 模加工
平板玻 璃的周 边与斜 边的磨 削抛光
全数字控制加工 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 具有砂轮磨损智能补偿功能
异型内孔加工 刀库智能管理
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
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
18世纪末
20世纪初
70年代初
至今
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， • 电能的应用
智能通讯 单元
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
工厂环保与节能 设备技术与维修 检测技术与服务
供应链管理 工具、设备管理
旅行服务 化学品管理
零部件及整车物流
整车及零部件设计、 研发
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
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