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1、智能制造與數(shù)字化工廠智能制造與數(shù)字化工廠-提提綱一、兩化融合下的數(shù)字化與智能化制造一、兩化融合下的數(shù)字化與智能化制造二、數(shù)字化工廠概述二、數(shù)字化工廠概述三、相關研究與案例三、相關研究與案例2-大背景：信息化與工大背景：信息化與工業(yè)化融合化融合u產品本身：品本身：信息技信息技術（ITIT，Information TechnologyInformation Technology）的）的應用使機械用使機械產品本身向數(shù)字化品本身向數(shù)字化轉變，深刻改，深刻改變了機械了機械產品品的內涵；的內涵；u生生產活活動：計算機算機輔助助設計、工、工藝、制造、制造、測試、管理等、管理等先先進技技術手段使企手段使企業(yè)生

2、生產的自的自動化、柔性化、智能化程度化、柔性化、智能化程度大大提高，全面提升了企大大提高，全面提升了企業(yè)的能力；的能力；3-u制造模式：制造模式：信息技信息技術向制造向制造業(yè)的全面滲透，的全面滲透，還產生了生了許多新多新的工的工業(yè)化理念，如化理念，如“協(xié)同生同生產”、“敏捷制造敏捷制造”、“大大規(guī)?？湍？蛻艋ㄖ苹ㄖ啤钡?；等；u未來未來發(fā)展：展：信息技信息技術新的新的發(fā)展，如下一代互展，如下一代互聯(lián)網、云網、云計算、算、無無線傳感、物感、物聯(lián)網等，將更加廣泛而深刻地引起機械工網等，將更加廣泛而深刻地引起機械工業(yè)的的變革。革。4德德德德國國國國法法法法國國國國英英英英國國國國西西西西班班班班牙

3、牙牙牙機機機機艙艙內裝內裝內裝內裝飾飾前后機身前后機身前后機身前后機身駕駛艙駕駛艙和中段和中段和中段和中段機翼機翼機翼機翼發(fā)動發(fā)動機機架機機架機機架機機架垂直尾翼垂直尾翼水平尾翼水平尾翼發(fā)動機機工裝工裝美美國國其它供其它供其它供其它供應應商商商商大背景：信息化與工大背景：信息化與工業(yè)化融合化融合4-18世紀末20世紀初70年代初至今第一次工第一次工業(yè)革命革命機械化生產蒸汽驅動第二次工第二次工業(yè)革命革命批量流水線生產電力驅動第三次工第三次工業(yè)革命革命高自動化柔性生產計算機信息技術驅動第四次工第四次工業(yè)革命革命智能化工廠智能裝備及信息通信精精益益制制造造智智能能管管理理第四次工第四次工業(yè)革命：全面

4、的智能化工廠革命：全面的智能化工廠5-蒸汽機、蒸汽機、電動機曾機曾給機械機械產品的品的發(fā)展展帶來革命來革命數(shù)字化：信息化與工數(shù)字化：信息化與工業(yè)化融合的重要手段化融合的重要手段智能化：裝智能化：裝備和機械和機械產品的品的發(fā)展展趨勢 蒸汽機的蒸汽機的蒸汽機的蒸汽機的發(fā)發(fā)明，明，明，明，機器機器機器機器動動力的力的力的力的應應用用用用電動電動機的機的機的機的發(fā)發(fā)明，明，明，明，電電能的能的能的能的應應用用用用信息技信息技信息技信息技術術特特特特別別是是是是數(shù)控技數(shù)控技數(shù)控技數(shù)控技術術的的的的應應用用用用智能技智能技智能技智能技術術的的的的應應用，用，用，用，自適自適自適自適應應、自我決策、自我決策

5、、自我決策、自我決策機械一代機械一代機械一代機械一代蒸汽機機械化機械化智能一代智能一代智能一代智能一代數(shù)控一代數(shù)控一代數(shù)控一代數(shù)控一代電電氣一代氣一代氣一代氣一代普通機床電電氣化氣化數(shù)控機床數(shù)字化數(shù)字化智能機床智能化智能化我國制造我國制造業(yè)發(fā)展的幾個主要展的幾個主要階段段6-使使用用數(shù)數(shù)控控織機機，由由原原來來3-43-4小小時/毛毛衣衣，變?yōu)?040分分鐘/毛衣，同毛衣，同時1 1個工人操作個工人操作5-105-10臺機器。臺機器。手手動式式半自半自動全數(shù)控全數(shù)控案例案例1 1：紡織機械機械7-案例案例1 1：紡織機械機械細紗機紡紗過程中把半制品粗紗或條子經牽伸、加拈、卷繞成細紗管紗的紡紗機

6、器。機機械械式式細紗機機數(shù)數(shù)字字式式細紗機機p車頭采用采用高精度油高精度油浴浴齒輪箱箱p車尾配尾配備同步同步牽伸伸傳動機構機構p帶斷斷線圖像像檢測智智能能化化細紗機機p采用采用單錠單電機，機，20000rpmp配配備細沙斷沙斷頭粗粗紗停喂裝置，并停喂裝置，并與與電錠運運轉聯(lián)動p整機數(shù)字化控制整機數(shù)字化控制系系統(tǒng)，監(jiān)測紡紗張力力變化化8-案例案例2 2：印刷機械印刷機械機機械械長軸傳動最高速度：最高速度：160米米/分分電子子長軸傳動p以以電子虛子虛擬軸作作為主主導軸，機器，機器各各單元分散元分散驅動；p傳動由智能化由智能化驅動器高精度控制器高精度控制的的電子子長軸；p最高印刷速度：最高印刷速度

7、：350米米/分分9-異異型型玻玻璃璃磨磨邊機機數(shù)數(shù)控控玻玻璃璃加加工工中中心心p手工靠手工靠模加工模加工p平板玻平板玻璃的周璃的周邊與斜與斜邊的磨的磨削拋光削拋光異異型型內內孔孔加加工工刀刀庫智智能能管管理理p全數(shù)字控制加工全數(shù)字控制加工p適用于不同厚度和尺寸的平板玻璃適用于不同厚度和尺寸的平板玻璃鉆孔、孔、銑形、寫字、磨形、寫字、磨邊及拋光及拋光p具有砂具有砂輪磨磨損智能智能補償功能功能案例案例3 3：玻璃加工機械玻璃加工機械10-伺服驅動系統(tǒng)u數(shù)控技數(shù)控技術的的應用引起機械用引起機械產品本身內涵品本身內涵發(fā)生根本性生根本性變化化簡簡化機械化機械化機械化機械結結構構構構縮縮短制造周期短制造

8、周期短制造周期短制造周期提高制造精度提高制造精度提高制造精度提高制造精度提升裝提升裝提升裝提升裝備備性能性能性能性能齒輪箱箱動動力源力源傳動傳動機構機構工作裝置工作裝置伺服伺服驅動驅動系系統(tǒng)統(tǒng)控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)工作裝置工作裝置輸輸入入信息信息信息反信息反饋饋傳統(tǒng)傳統(tǒng)機械機械產產品品數(shù)控機械數(shù)控機械產產品品制造裝制造裝備智能化的基智能化的基礎11-1 1、平臺全數(shù)字化、平臺全數(shù)字化現(xiàn)場總線、碼盤到伺服的到伺服的連接、接、驅動單元等全數(shù)字化元等全數(shù)字化高檔系高檔系統(tǒng)普遍采用普遍采用現(xiàn)場總線方式方式2 2、高速、高精、高可靠、高速、高精、高可靠先先進數(shù)控機床加速度可達數(shù)控機床加速度可達10g10g，快

9、移速度達，快移速度達720m/min720m/min普通數(shù)控加工精度普通數(shù)控加工精度5m5m，精密，精密級1m1m，超精密，超精密0.01m0.01m數(shù)控裝置數(shù)控裝置MTBFMTBF值達達60000h60000h以上，伺服系以上，伺服系統(tǒng)達達30000h30000h3 3、智能化、網、智能化、網絡化、復合化化、復合化加工參數(shù)自加工參數(shù)自調整、防碰撞、整、防碰撞、誤差差補償、顫振振預測抑制等抑制等從從單一的數(shù)據(jù)一的數(shù)據(jù)傳輸向網向網絡監(jiān)控、控、維護與管理方向與管理方向發(fā)展展同同時完成復完成復雜零件的主要乃至全部加工工序零件的主要乃至全部加工工序現(xiàn)場總線 高速高速納米插米插補加工參數(shù)自加工參數(shù)自動調

10、整整制造裝制造裝備智能化的內涵智能化的內涵12-Prof.Shu ZhangInstitute on Advanced Manufacturing Technology,Tongji University操作操作權限限指指紋確確認加工任加工任務完成情況和完成情況和機床狀機床狀態(tài)可用手機可用手機查詢數(shù)數(shù)碼相機相機信息塔信息塔(e-Tower)機機床床信信息息化化，具具有有語音音、文文本本和和視像像等等通通訊功功能能。與與生生產計劃劃調度度系系統(tǒng)聯(lián)網網，實時反反映映機機床床工工作作狀狀態(tài)和和加工加工進度度操操作作權限限指指紋確確認。工工件件試切切時，可可在在屏屏幕幕上上觀察察加加工工過程程。故故障

11、障報警警顯示、在示、在線幫助排除。幫助排除。智能化與自主管理智能化與自主管理智能化制造裝智能化制造裝備國內外國內外進展展13-p 知道本系統(tǒng)的加工能力和狀態(tài)p 能夠監(jiān)控和自主優(yōu)化加工過程p 能夠自行度量工作（輸出）的質量p 能夠不斷持續(xù)學習和提高自己的能力智能化與自主管理智能化與自主管理智能通訊單元智能化制造裝智能化制造裝備國內外國內外進展展14-制造制造業(yè)的服的服務化化趨勢u領先的制造企業(yè)不再只關注產品的生產加工，而是將市場拓展至產品的整個生命周期，包括產品開發(fā)或改進、生產加工、銷售、售后服務、產品報廢、產品解體或回收整車租賃I IT T服服務緊急救援售后維修汽車美容整車及零部件設計、研發(fā)整

12、車裝配車車展展工廠環(huán)保與節(jié)能I IT T服服務信信貸貸設備技術與維修檢測技技術與與服服務 零部件及整車物流化學品管理旅行服務工具、設備管理供應鏈管理第三方采購交鑰匙工程產品回收處理培培訓訓電子 商務電子商務 保保險以汽車行業(yè)為例：15-u根據(jù)德勤在全球80家大型制造業(yè)公司中的調研，服務收入占總銷售收入的平均值超過25%；有19%的制造業(yè)公司的服務收入超過總收入的50%。全球制造業(yè)中服務業(yè)務所占比例 全球工全球工業(yè)在全部在全部銷售中服售中服務業(yè)務所占份所占份額平均平均值領先的企先的企業(yè)航空和國防航空和國防47%47%超超過50%50%汽汽車制造制造37%37%超超過50%50%電子信息子信息產業(yè)

13、19%19%超超過50%50%生物和醫(yī)生物和醫(yī)藥設備21%21%超超過50%50%所有制造公司所有制造公司26%26%超超過50%50%*數(shù)據(jù)來自德勤公司研究報告基于全球服務業(yè)和零件管理調研制造制造業(yè)的服的服務化化趨勢16-u根據(jù)Andy Neely對全球13000家制造業(yè)上市公司研究的結果，發(fā)達國家制造業(yè)服務化的水平明顯高于正處在工業(yè)化進程中的國家。u美國制造與服務融合型的企業(yè)占制造企業(yè)總數(shù)的58%，而中國制造業(yè)的服務化進程相對落后，具備服務型制造能力的企業(yè)僅占所有企業(yè)的2.2。制造制造業(yè)的服的服務化化趨勢17-IBMIBM曾經僅是硬件制造商，經過十余年的業(yè)務整合，現(xiàn)已成功轉型為全球最大的“

14、提供硬件、網絡和軟件服務的整體解決方案供應商”。在IBM全球的營收體系中，目前大約有55%的收入來自IT服務。ROLLS-ROYCEROLLS-ROYCE是著名的發(fā)動機公司，是波音、空客等大型飛機制造企業(yè)的供貨商。ROLLS-ROYCE并不直接向他們出售發(fā)動機，而以“租用服務時間”的形式出售，并承諾在對方的租用時間段內，承擔一切保養(yǎng)、維修和服務。ROLLS-ROYCE通過改變運營模式，擴展發(fā)動機維護、發(fā)動機租賃和發(fā)動機數(shù)據(jù)分析管理等服務，通過服務合同綁定用戶，服務收入達到公司總收入的55%以上。制造制造產業(yè)服服務化的典型案例化的典型案例18-提提綱一、兩化融合下的數(shù)字化與智能化制造一、兩化融合

15、下的數(shù)字化與智能化制造二、數(shù)字化工廠概述二、數(shù)字化工廠概述三、相關研究與案例三、相關研究與案例19-什么是數(shù)字化工廠什么是數(shù)字化工廠數(shù)字化工廠以以MESMES為核核心心，對工廠內的制造資源、計劃、流程等進行管控數(shù)字化工廠與產品設計層有緊密關聯(lián)，是設計意圖的物化環(huán)節(jié)通過系統(tǒng)集成，數(shù)字化工廠還與企業(yè)層和設備控制層實時交換數(shù)據(jù)，形成制造決策、執(zhí)行和控制等信息流的閉環(huán)20-數(shù)字化工廠的工作范數(shù)字化工廠的工作范圍21-WIP跟蹤(工位/工序/部件)各工位關重件安裝匹配查驗生產報工與節(jié)拍價值分析各型號/各訂單的完工情況各工位/各關重件實作工時安燈內容信息采集與發(fā)布設備運行狀態(tài)和運行參數(shù)線邊物料的消耗與配送

16、現(xiàn)場視頻采集與近景分析現(xiàn)場環(huán)境(光/溫/濕/塵/氣)物流通道及設備監(jiān)控叉車/AGV/堆垛機運行情況物流設備位置數(shù)字地圖顯示配送執(zhí)行狀態(tài)跟蹤及監(jiān)控倉庫出入庫/庫存/缺料跟蹤質量統(tǒng)計分析報表及異常報告質檢現(xiàn)場數(shù)據(jù)/質檢設施數(shù)據(jù)主機及關重件流轉過程監(jiān)控質量報表數(shù)據(jù)/統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)現(xiàn)場質量事故位置與性質分析設備運行狀態(tài)和運行參數(shù)刀具/量具/模具在庫/在工位裝運車輛的定位/跟蹤/調度關鍵崗位人員的定位/呼叫資源的能力/效率跟蹤分析生生產過程數(shù)字化程數(shù)字化質量管控數(shù)字化量管控數(shù)字化制造制造資源數(shù)字化源數(shù)字化現(xiàn)場運行數(shù)字化運行數(shù)字化物料管控數(shù)字化物料管控數(shù)字化管控中心管控中心PCC生生產質量量物流物流ERPPDM設備數(shù)字化工廠的核心內容數(shù)字化工廠的核心內容22-數(shù)字化工廠的分數(shù)字化工廠的分層管理管理u數(shù)字化制造決策與管控層l商商業(yè)智能智能/制造智能（制造智能（BI/MIBI/MI）：可針對質量管理、生產績效、依從性、產品總譜和生命周期管理等提供業(yè)務分析報告l無無縫縮放和信息放和信息鉆?。喝。和ㄟ^先進的可定制可縮放矢量圖形技術，使用者可充分考慮本企業(yè)需求及行業(yè)特點，輕松創(chuàng)建特定的數(shù)據(jù)看板、圖形顯示和報表