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1、智能制造與數(shù)字化工廠智能制造與數(shù)字化工廠智慧工廠智慧工廠提提綱綱一、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(guān)研究與案例三、相關(guān)研究與案例大背景：信息化與工業(yè)化融合大背景：信息化與工業(yè)化融合u產(chǎn)品本身：產(chǎn)品本身：信息技術(shù)（信息技術(shù)（ITIT，Information TechnologyInformation Technology）的）的應(yīng)用使機械產(chǎn)品本身向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，深刻改變了機械產(chǎn)品應(yīng)用使機械產(chǎn)品本身向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，深刻改變了機械產(chǎn)品的內(nèi)涵；的內(nèi)涵；u生產(chǎn)活動：生產(chǎn)活動：計算機輔助設(shè)計、工藝、制造、測試、管理等計算機輔助設(shè)計、工

2、藝、制造、測試、管理等先進(jìn)技術(shù)手段使企業(yè)生產(chǎn)的自動化、柔性化、智能化程度先進(jìn)技術(shù)手段使企業(yè)生產(chǎn)的自動化、柔性化、智能化程度大大提高，全面提升了企業(yè)的能力；大大提高，全面提升了企業(yè)的能力；u制造模式：制造模式：信息技術(shù)向制造業(yè)的全面滲透，還產(chǎn)生了許多新信息技術(shù)向制造業(yè)的全面滲透，還產(chǎn)生了許多新的工業(yè)化理念，如的工業(yè)化理念，如“協(xié)同生產(chǎn)協(xié)同生產(chǎn)”、“敏捷制造敏捷制造”、“大規(guī)大規(guī)模客戶化定制?？蛻艋ㄖ啤钡龋坏龋籾未來發(fā)展：未來發(fā)展：信息技術(shù)新的發(fā)展，如下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計算、信息技術(shù)新的發(fā)展，如下一代互聯(lián)網(wǎng)、云計算、無線傳感、物聯(lián)網(wǎng)等，將更加廣泛而深刻地引起機械工業(yè)的無線傳感、物聯(lián)網(wǎng)等，將更加廣泛

3、而深刻地引起機械工業(yè)的變革。變革。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牙牙牙機艙內(nèi)裝飾機艙內(nèi)裝飾機艙內(nèi)裝飾機艙內(nèi)裝飾前后機身前后機身前后機身前后機身駕駛艙和中段駕駛艙和中段駕駛艙和中段駕駛艙和中段機翼機翼機翼機翼發(fā)動機機架發(fā)動機機架發(fā)動機機架發(fā)動機機架垂直尾翼垂直尾翼水平尾翼水平尾翼發(fā)動機發(fā)動機工裝工裝美美國國其它供應(yīng)商其它供應(yīng)商其它供應(yīng)商其它供應(yīng)商大背景：信息化與工業(yè)化融合大背景：信息化與工業(yè)化融合18世紀(jì)末20世紀(jì)初70年代初至今第一次工業(yè)革命第一次工業(yè)革命機械化生產(chǎn)蒸汽驅(qū)動第二次工業(yè)革命第二次工業(yè)革命批量流水線生產(chǎn)電力驅(qū)動第三次工業(yè)革命第三次工業(yè)革命高自動

4、化柔性生產(chǎn)計算機信息技術(shù)驅(qū)動第四次工業(yè)革命第四次工業(yè)革命智能化工廠智能裝備及信息通信敏敏捷捷制制造造智智能能制制造造第四次工業(yè)革命：全面的智能化工廠第四次工業(yè)革命：全面的智能化工廠蒸汽機、電動機曾給機械產(chǎn)品的發(fā)展帶來革命蒸汽機、電動機曾給機械產(chǎn)品的發(fā)展帶來革命數(shù)字化：信息化與工業(yè)化融合的重要手段數(shù)字化：信息化與工業(yè)化融合的重要手段智能化：裝備和機械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢智能化：裝備和機械產(chǎn)品的發(fā)展趨勢 蒸汽機的發(fā)明，蒸汽機的發(fā)明，蒸汽機的發(fā)明，蒸汽機的發(fā)明，機器動力的應(yīng)用機器動力的應(yīng)用機器動力的應(yīng)用機器動力的應(yīng)用電動機的發(fā)明，電動機的發(fā)明，電動機的發(fā)明，電動機的發(fā)明，電能的應(yīng)用電能的應(yīng)用電能的應(yīng)用電能

5、的應(yīng)用信息技術(shù)特別是信息技術(shù)特別是信息技術(shù)特別是信息技術(shù)特別是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用智能技術(shù)的應(yīng)用，智能技術(shù)的應(yīng)用，智能技術(shù)的應(yīng)用，智能技術(shù)的應(yīng)用，自適應(yīng)、自我決策自適應(yīng)、自我決策自適應(yīng)、自我決策自適應(yīng)、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)控一代電氣一代電氣一代電氣一代電氣一代普通機床電氣化電氣化數(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業(yè)發(fā)展的幾個主要階段我國制造業(yè)發(fā)展的幾個主要階段使使用用數(shù)數(shù)控控織織機機，由由原原來來3-43-4小小時時/毛毛衣衣，變變?yōu)闉?040分鐘分

6、鐘/毛衣，同時毛衣，同時1 1個工人操作個工人操作5-105-10臺機器。臺機器。手動式手動式半自動半自動全數(shù)控全數(shù)控案例案例1 1：紡織機械紡織機械案例案例1 1：紡織機械紡織機械細(xì)紗機紡紗過程中把半制品粗紗或條子經(jīng)牽伸、加拈、卷繞成細(xì)紗管紗的紡紗機器。機械式細(xì)紗機機械式細(xì)紗機數(shù)字式細(xì)紗機數(shù)字式細(xì)紗機p車頭采用車頭采用高精度油高精度油浴齒輪箱浴齒輪箱p車尾配備車尾配備同步牽伸同步牽伸傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)p帶斷線圖帶斷線圖像檢測像檢測智能化細(xì)紗機智能化細(xì)紗機p采用單錠單電機，采用單錠單電機，20000rpmp配備細(xì)沙斷頭粗配備細(xì)沙斷頭粗紗停喂裝置，并紗停喂裝置，并與電錠運轉(zhuǎn)聯(lián)動與電錠運轉(zhuǎn)聯(lián)動p整機

7、數(shù)字化控制整機數(shù)字化控制系統(tǒng)，監(jiān)測紡紗系統(tǒng)，監(jiān)測紡紗張力變化張力變化案例案例2 2：印刷機械印刷機械機械長軸傳動機械長軸傳動最高速度：最高速度：160米米/分分電子長軸傳動電子長軸傳動p以電子虛擬軸作以電子虛擬軸作為主導(dǎo)軸，機器為主導(dǎo)軸，機器各單元分散驅(qū)動；各單元分散驅(qū)動；p傳動由智能化驅(qū)傳動由智能化驅(qū)動器高精度控制動器高精度控制的電子長軸；的電子長軸；p最高印刷速度：最高印刷速度：350米米/分分異型玻璃磨邊機異型玻璃磨邊機數(shù)控玻璃加工中心數(shù)控玻璃加工中心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邊與斜邊的磨邊的磨削拋光削拋光異型內(nèi)孔加工異型內(nèi)孔加工刀庫智能管理刀庫智能管理p

8、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適用于不同厚度和尺寸的平板玻璃鉆孔、銑形、寫字、磨邊玻璃鉆孔、銑形、寫字、磨邊及拋光及拋光案例案例3 3：玻璃加工機械玻璃加工機械伺服驅(qū)動系統(tǒng)u數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用引起機械產(chǎn)品本身內(nèi)涵發(fā)生根本性變化數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用引起機械產(chǎn)品本身內(nèi)涵發(fā)生根本性變化簡化機械結(jié)構(gòu)簡化機械結(jié)構(gòu)簡化機械結(jié)構(gòu)簡化機械結(jié)構(gòu)縮短制造周期縮短制造周期縮短制造周期縮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備性能提升裝備性能提升裝備性能提升裝備性能齒輪箱齒輪箱動力源動力源傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)工作裝置工作裝置伺服驅(qū)動系統(tǒng)伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)工作裝置工作裝置

9、輸入輸入信息信息信息反饋信息反饋傳統(tǒng)機械產(chǎn)品傳統(tǒng)機械產(chǎn)品數(shù)控機械產(chǎn)品數(shù)控機械產(chǎn)品制造裝備智能化的基礎(chǔ)制造裝備智能化的基礎(chǔ)1 1、平臺全數(shù)字化、平臺全數(shù)字化現(xiàn)場總線、碼盤到伺服的連接、驅(qū)動單元等全數(shù)字化現(xiàn)場總線、碼盤到伺服的連接、驅(qū)動單元等全數(shù)字化高檔系統(tǒng)普遍采用現(xiàn)場總線方式高檔系統(tǒng)普遍采用現(xiàn)場總線方式2 2、高速、高精、高可靠、高速、高精、高可靠先進(jìn)數(shù)控機床加速度可達(dá)先進(jìn)數(shù)控機床加速度可達(dá)10g10g，快移速度達(dá)，快移速度達(dá)720m/min720m/min普通數(shù)控加工精度普通數(shù)控加工精度5m5m，精密級，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(dá)值達(dá)

10、60000h60000h以上，伺服系統(tǒng)達(dá)以上，伺服系統(tǒng)達(dá)30000h30000h3 3、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、復(fù)合化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、復(fù)合化加工參數(shù)自調(diào)整、防碰撞、誤差補償、顫振預(yù)測抑制等加工參數(shù)自調(diào)整、防碰撞、誤差補償、顫振預(yù)測抑制等從單一的數(shù)據(jù)傳輸向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理方向發(fā)展從單一的數(shù)據(jù)傳輸向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理方向發(fā)展同時完成復(fù)雜零件的主要乃至全部加工工序同時完成復(fù)雜零件的主要乃至全部加工工序現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 高速高速納納米插米插補補加工參數(shù)自加工參數(shù)自動調(diào)動調(diào)整整制造裝備智能化的內(nèi)涵制造裝備智能化的內(nèi)涵Prof.Shu ZhangInstitute on Advanced Manufact

11、uring Technology,Tongji University操作權(quán)限操作權(quán)限指紋確認(rèn)指紋確認(rèn)加工任務(wù)完成情況和加工任務(wù)完成情況和機床狀態(tài)可用手機查詢機床狀態(tài)可用手機查詢數(shù)碼相機數(shù)碼相機信息塔信息塔(e-Tower)機機床床信信息息化化，具具有有語語音音、文文本本和和視視像像等等通通訊訊功功能能。與與生生產(chǎn)產(chǎn)計計劃劃調(diào)調(diào)度度系系統(tǒng)統(tǒng)聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)，實實時時反反映映機機床床工工作作狀狀態(tài)態(tài)和和加工進(jìn)度加工進(jìn)度操操作作權(quán)權(quán)限限指指紋紋確確認(rèn)認(rèn)。工工件件試試切切時時，可可在在屏屏幕幕上上觀觀察察加加工工過過程程。故故障障報報警警顯顯示、在線幫助排除。示、在線幫助排除。智能化與自主管理智能化與自主管理

12、智能化制造裝備智能化制造裝備國內(nèi)外進(jìn)展國內(nèi)外進(jìn)展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(zhì)量p 能夠不斷持續(xù)學(xué)習(xí)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備智能化制造裝備國內(nèi)外進(jìn)展國內(nèi)外進(jìn)展制造業(yè)的服務(wù)化趨勢制造業(yè)的服務(wù)化趨勢u領(lǐng)先的制造企業(yè)不再只關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，而是將市場拓展至產(chǎn)品的整個生命周期，包括產(chǎn)品開發(fā)或改進(jìn)、生產(chǎn)加工、銷售、售后服務(wù)、產(chǎn)品報廢、產(chǎn)品解體或回收整車租賃ITIT服務(wù)服務(wù)緊急救援售后維修汽車美容整車及零部件設(shè)計、研發(fā)整車裝配車展車展工廠環(huán)保與節(jié)能ITIT服務(wù)服務(wù)信貸信貸設(shè)備技術(shù)與維修檢測技術(shù)

13、與服務(wù)檢測技術(shù)與服務(wù) 零部件及整車物流化學(xué)品管理旅行服務(wù)工具、設(shè)備管理供應(yīng)鏈管理第三方采購交鑰匙工程產(chǎn)品回收處理培訓(xùn)培訓(xùn)電子 商務(wù)電子商務(wù)以汽車行業(yè)為例：u根據(jù)德勤在全球80家大型制造業(yè)公司中的調(diào)研，服務(wù)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(wù)收入超過總收入的50%。全球制造業(yè)中服務(wù)業(yè)務(wù)所占比例*數(shù)據(jù)來自德勤公司研究報告基于全球服務(wù)業(yè)和零件管理調(diào)研制造業(yè)的服務(wù)化趨勢制造業(yè)的服務(wù)化趨勢u根據(jù)Andy Neely對全球13000家制造業(yè)上市公司研究的結(jié)果，發(fā)達(dá)國家制造業(yè)服務(wù)化的水平明顯高于正處在工業(yè)化進(jìn)程中的國家。u美國制造與服務(wù)融合型的企業(yè)占制造企業(yè)總數(shù)的58%，而中國制造

14、業(yè)的服務(wù)化進(jìn)程相對落后，具備服務(wù)型制造能力的企業(yè)僅占所有企業(yè)的2.2。制造業(yè)的服務(wù)化趨勢制造業(yè)的服務(wù)化趨勢IBMIBM曾經(jīng)僅是硬件制造商，經(jīng)過十余年的業(yè)務(wù)整合，現(xiàn)已成功轉(zhuǎn)型為全球最大的“提供硬件、網(wǎng)絡(luò)和軟件服務(wù)的整體解決方案供應(yīng)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(wù)。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(wù)時間”的形式出售，并承諾在對方的租用時間段內(nèi)，承擔(dān)一切保養(yǎng)、維修和服務(wù)。ROLLS-ROYCE通過改變運營模式，擴(kuò)展發(fā)動機維護(hù)、發(fā)動機租賃

15、和發(fā)動機數(shù)據(jù)分析管理等服務(wù)，通過服務(wù)合同綁定用戶，服務(wù)收入達(dá)到公司總收入的55%以上。制造產(chǎn)業(yè)服務(wù)化的典型案例制造產(chǎn)業(yè)服務(wù)化的典型案例提提綱綱一、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(guān)研究與案例三、相關(guān)研究與案例什么是數(shù)字化工廠什么是數(shù)字化工廠數(shù)字化工廠以以MESMES為為核核心心，對工廠內(nèi)的制造資源、計劃、流程等進(jìn)行管控數(shù)字化工廠與產(chǎn)品設(shè)計層有緊密關(guān)聯(lián)，是設(shè)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(shè)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)數(shù)字化工廠的工作范圍數(shù)字化工廠的工作范圍WIP跟蹤(工

16、位/工序/部件)各工位關(guān)重件安裝匹配查驗生產(chǎn)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(guān)重件實作工時安燈內(nèi)容信息采集與發(fā)布設(shè)備運行狀態(tài)和運行參數(shù)線邊物料的消耗與配送現(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(shè)備監(jiān)控叉車/AGV/堆垛機運行情況物流設(shè)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(zhì)量統(tǒng)計分析報表及異常報告質(zhì)檢現(xiàn)場數(shù)據(jù)/質(zhì)檢設(shè)施數(shù)據(jù)主機及關(guān)重件流轉(zhuǎn)過程監(jiān)控質(zhì)量報表數(shù)據(jù)/統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)現(xiàn)場質(zhì)量事故位置與性質(zhì)分析設(shè)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(diào)度關(guān)鍵崗位人員的定位/呼叫資源的能力/效率跟蹤分析生產(chǎn)過程數(shù)字化質(zhì)量管控數(shù)字化制造資源數(shù)字化現(xiàn)場運行數(shù)字化物料管控數(shù)字化管控中心管控中心PCC生產(chǎn)生產(chǎn)質(zhì)量質(zhì)量物流物流ERPPDM設(shè)備設(shè)備數(shù)字化工廠的核心內(nèi)容數(shù)字化工廠的核心內(nèi)容數(shù)字化工廠的分層管理數(shù)字化工廠的分層管理u數(shù)字化制造決策與管控層l商業(yè)智能商業(yè)智能/制造智能（制造智能（BI/MIBI/MI）：可針對質(zhì)量管理、生產(chǎn)績效、依從性、產(chǎn)品總譜和生命周期管理等提供業(yè)務(wù)分析報告l無縫縮放和信息鉆?。簾o縫