张洁 智慧制造国内外现状与发展趋势

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计划》 ― 设立1万亿美元的5年招商引资计划 ― 创设隶属于白宫国家经济委员会的
白宫制造业政策办公室
目标:高端智能
― 美国全国制造业协会《美国制造业 复兴》:使美国制造业成为世界领 先的创新者。
― 美国奇点大学教授瓦德瓦在《华盛 顿邮报》 》:人工智能+机器人+数 字制造=智能制造
二、国外情况介绍
美国重振制造业, 为中国制造增加了
― 与现有的企业信息化技术融合,实现复杂工 业现场的数据采集、过程监控、设备运维与 诊断、产品质量跟踪追溯、优化排产与在线 调度、用能优化及污染源实时监测等应用
线上监视
RFID识读器
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三、国内情况介绍
案例——三一重工智能工厂
― 将智能传感器技术、工业无线传感网技术、 国际开放现场总线和控制网络的有线/无线异 构智能集成技术、信息融合与智能处理技术 等融入到生产各环节
全球化——扩展物联网
区域性工厂
单个工厂 当地工厂
四、中国智造展望
全球化工厂
工装

国 发动机

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

垂直尾翼
牙 水平尾翼
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透明化——拥抱大数据
四、中国智造展望
透明化——企业目标
四、中国智造展望
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四、中国智造展望
德国:Digifal Getmany 2015(2010年12月) ― 发展电子能源和智能电网 ― 研发电动汽车 ― 建立智能交通系统 ― 工业领域推广云计算技术
日本:“i-Japan”战略(2009年7月) ― 至2015年的中长期信息技术发展战略 ― 智能型制造业为战略重点 ― 通过信息通信技术与制造产业相融合,提高生产效率、产品附加值
布局图与现场实景
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案例——Smart Factory项目
二、国外情况介绍
案例——Smart Factory项目
二、国外情况介绍
技术架构
关键技术
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二、国外情况介绍
案例——Wise ShopFloor项目
― 加拿大国家科学研究委员会资助 ― 加拿大集成制造技术研究中心承担 ― Lihui Wang教授主导 ― 旨在实现一个基于分布式智能技术的智
加拿大
― 投资10亿美元,对100个项目实施
欧盟
前期科研计划
美国
日本
六项子课题:
― 《加工业的清洁生产》 ― 《工程设计的全球协作》 ― 《 21世纪的全球企业整合》 ― 《产品快速开发》 ― 《整体性制造系统》 ― 《知识系统化及设计制造的结构系统》
澳大利亚
对智能制造的一次 国际间合作研究, 形成了许多指导性
制 管
程 跟
……
模 工
产理踪

生产数据库
工厂级

模型库;算法库 及

实时历史数据库




制程级

模型库

算法库
数据 采集
设备 通信
画面 显示
基于SEMI标准的过程监控系统
工程制造层: 加工设备 组装设备 测试设备 物流系统 2、大型离散制造过程的可视化 –宇通客车
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智慧制造国内外现状及发展趋势
盖现代化建设全局的战略举措” ― 十六大提出“坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息
化,走新型工业化道路” ― 十七大提出“发展现代产业体系,大力推进信息化与工业化
融合,促进工业由大变强” ― 十八大提出“坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、
农业现代化道路,推动信息化和工业化深度融合、工业化和 城镇化良性互动、城镇化和农业现代化相互协调,促进工业 化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”
像设备
高精度
智能生 物替代
道路感 应器
设备
智慧冰
能源勘测
智慧的石油
智慧的食品系统

感应器
油田检 测系统
智慧的物流
智能物
流决策 系统 智能分
拣设备
智慧的银行 智能交
智能追 踪系统
智慧的零售业
智能交 易系统
智能供应 智能银 链管理 行调配
易系统
设备
一、智慧制造背景
“智慧工厂”——新的制造业革命
自主能力
整体可视 协调重构
——路甬祥, 2009年12月12日《装备制造业振兴专家论坛》主旨报告
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三、国内情况介绍
中国智造——新的飞跃
智能化与 智理化
智能化能够提升 传统制造水平
智能化能够满足 高技术发展要求
智能制造
智能化有助于缓解环 境和能源对机械制造
业的制约
信息化、智能化技术 为现代制造服务业提
供了技术保障
关键环节——智慧工厂
智慧工厂业务需求
智能设备 智能学习 智能维护 智能决策

增强系统柔性 提高产品和服务质量
提升决策水平
人机协同 计划协同 过程协同

降低成本 缩短生产周期 提高敏捷性
智能化
Smart Factory
拉动式 JIT 看板
标准化 …
精益化
提高效率 减少浪费 提升质量
协同化
计划透明 物料透明 生产透明
― 与现有的企业信息化技术融合,实现复杂工 业现场的数据采集、过程监控、设备运维与 诊断、产品质量跟踪追溯、优化排产与在线 调度、用能优化及污染源实时监测等应用
1、工业现场分析与装备健康运行监测平台与应用解决方案
三、国内情况介绍
案例——三一重工智能工厂
质量控制与 成品率分析


质量参数建模


低成品率硅片
智慧的医疗
智慧的交通
智慧的石油
智慧的食品系统
智慧的电信
智慧的零售业
智慧的银行
一、智慧制造背景
“智慧制造”产业链
制造业转型升级的
智能监控
智能水处 理设备
智能电表
新机遇!
智能规 划系统
系统 智慧的水资源管理
智能输 电设备
智能发
智能服务
智慧的城市
智慧的电力
电设备
机器人
智能铁
智能成
智慧的医疗
智慧的交通
路系统
一、智慧制造背景 二、国外情况介绍 三、国内情况介绍 四、中国智造展望
四、中国智造展望
趋势:
如何不被世界智能制造的浪潮所淹没?
高新化
如何突破发达和发展中国家两头挤困局? 透明化
如何把世界制造中心长期的留在中国?
全球化
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高新化——技术与服务创新
四、中国智造展望
智能加工技术
智能感知技术
智能材料
智能成型技术 33
智能制造服务
服务感知与控制的互联 工业产品智能服务 服务过程的智能运控 制造物联网与物流智能服务 制造与服务的集成共享和协同
智能制造系统体系
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三、国内情况介绍
案例——上海交通大学协同智能制造实验室
实验室布局图
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三、国内情况介绍
案例——上海交通大学协同智能制造实验室
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智慧制造国内外现状及发展趋势
一、智慧制造背景 二、国外情况介绍 三、国内情况介绍 四、中国智造展望
中国制造的新阶段
三、国内情况介绍
起步阶段: 1978年-1987年 中国制造业的复苏 先驱企业家个人打拼
成长阶段: 1988-1997年 民营制造业的崛起 外资制造业进入中国
崛起阶段: 1998年-2007年 中国制造业融入世界 “中国制造”闻名全球

透明化
提升决策水平 加快响应速度
关键环节——智慧工厂
四、中国智造展望
四、中国智造展望
关键环节——智慧工厂领航:iMES
车间 MES 软件 架构
智慧工厂蓝图
四、中国智造展望
四、中国智造展望
智慧工厂蓝图: 云计算、物联网、大数据
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谢谢!
zhangjie@sjtu.edu.cn
13917058932
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信息化、智能化技术将推 动机械制造业生产方式发
生全新的改变
发展智能制造是实现由制造大国向制造强国 这一历史跨越的关键所在
三、国内情况介绍
中国智造——信息化与工业化融合是一个全新的命题, 是与党对信息化的一系列战略思想一脉相承的。
― 十四届五中全会提出的“加快国民经济信息化进程” ― 十五届五中全会提出“大力推进国民经济和社会信息化是覆
转型阶段: 2008年----
从制造大国向制造强国, 中国制造向中国智造转变
1978年
1988年
1998年
2008年
目前,我国的制造业整体一直未能摆脱高损耗和低效率的困局, 这制约着我国制造业竞争力的提高。
绿色、智能制造是进一步提高中国制造的全球竞争力、实现由“ 制造大国”向“制造强国”跨越的必由之路”
五个领域:
― 可持续制造领域 ― 节能制造领域 ― 关键技术领域 ― 标准化领域 ― 创新培训领域
Leabharlann Baidu
二、国外情况介绍
对智能制造系统进 行展望,制定了详 细的发展路线图。
美国——再工业化
― 2009年12月:《重振美国制造业政 策框架》
― 2011年6月:《先进制造伙伴计划》 ― 2012年2月:《先进制造业国家战略
三、国内情况介绍
上海智造
― 20130606上海发布了 “上海智造”名录 ― 2013版“上海智造”涵盖了制造业和服务业的11个行业,首
批入选的100家中小企业总体具有较高的技术和服务水平。其 中,有75%以上企业获得过“上海市著名商标”、“上海市名 牌”或“上海市中小企业品牌产品(服务)”等称号,有2/3 的企业在国内名列前茅。
能车间
系统组成
― 资源Agent ― 产品Agent ― 服务Agent
关键技术
― 基于XML的智能工厂信息服务 ― 基于Agent的分布式调度
系统架构
软件界面
现场实景 15
二、国外情况介绍
西方主要国家的智慧制造下阶段目标
美国:智慧制造优先行动计划(2011年6月)
― 搭建智能制造的工业建模与仿真平台 ― 开发可负担的工业数据采集和管理系统 ― 实现业务系统、制造工厂和供应商企业级集成 ― 加强智慧制造的教育和培训

共性分析

工厂级APC
设备故障预警
故障诊断建模
高维特征提取 参数监控 与预警
优化调度系统
全局智 全局重
调度

能调度
调度
仿真



调度规 实时优
调度
则挖掘 化调度
建模

企业服务消息软总线


数 据 采
制程级APC SPC
基 应用服务 础

务 异构数据

FDC
访问
与 监
R2R
MES基础应用
计在过

划 排
新的“天花板”
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案例——Smart Factory项目
二、国外情况介绍
案例——Smart Factory项目
二、国外情况介绍
“Technology Initiative SmartFactory KL” 组织承担,受到德国政府和多个知名企业的 资助,致力于开发应用于自动化生产系统当 中的新的信息通信技术。
第一届中国智慧制造发展论坛
智慧制造国内外现状及发展趋势
张洁 教授 机械与动力工程学院
上海交通大学
2013.12.25
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智慧制造国内外现状及发展趋势
一、智慧制造背景 二、国外情况介绍 三、国内情况介绍 四、中国智造展望
一、智慧制造背景
IBM “智慧地球”
智慧的水资源管理
智慧的城市
智慧的电力
自我维护
智能制造过程
Smart Factory
人机共存
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智慧制造国内外现状及发展趋势
一、智慧制造背景 二、国外情况介绍 三、国内情况介绍 四、中国智造展望
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二、国外情况介绍
日本——“智能制造系统IMS”国际合作研究计划
― 20世纪90年代初 ― 日本东京大学工程系提出
― 西方国家为主要参与者
制造智能 感知与测控网络 机器学习与制造知识发现 面向制造的综合推理 图形化建模与仿真 智能全息人机交互
智能制造装备
工况感知与智能识别 性能预测与智能维护 智能规划与智能编程 智能数控与伺服驱动
智能制造系统
系统建模与自组织 智能制造执行系统 智能企业管控 智能供应链管理 流程智能控制
结论。
二、国外情况介绍
加拿大——温莎大学IMS中心
― 1994年成立 ― iDesign:
设计创新工作室 ― iFactory:
多变与可重构制造系统
iFactory
iDesign
在智能制造领域取 得了许多有意义的
研究成果。
欧盟——IMS2020计划
― 2010年完成 ― 主要参与国家:
意大利;德国;瑞士; 美国;日本;韩国 ― 企业与高校: SAP;IBM;Siemens;BMW; MIT;Cambridge University
三、国内情况介绍
中国智造——高校的探索与研究
― 1993年 NSFC重大项目“智能制造 系统关键技术”
― 1999年NSFC重大项目“支持产品创 新先进制造技术若干基础性研究”
― 2012年出版“中国机械工程技术路 线图”
杨叔子院士 熊有伦院士 李培根院士
路甬祥院士
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三、国内情况介绍
中国智造——高校的探索与研究
三、国内情况介绍
案例——上海交通大学协同智能制造实验室
基于RFID的跟踪与追溯
GS1编码技术
整体解决方案
关键技术—生产车间物联网技术
三、国内情况介绍
案例——上海交通大学协同智能制造实验室
生产线线上看板 RFID天线
硬件平台
三、国内情况介绍
案例——三一重工智能工厂
― 将智能传感器技术、工业无线传感网技术、 国际开放现场总线和控制网络的有线/无线异 构智能集成技术、信息融合与智能处理技术 等融入到生产各环节
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