什么是智能制造

1、1、智能制造概念GB/T4754-200231530面的初步認(rèn)識(shí)，以期說明智能制造的主要內(nèi)容。2、什么是智能工廠業(yè)內(nèi)部及企業(yè)之間的動(dòng)態(tài)配置。一方面，“工欲善其事，必先利其器”，實(shí)現(xiàn)智能制造的利器就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的工具軟件和制造裝備，包括以下類型：CAD(電腦輔助設(shè)計(jì))、CAE(電腦輔助工程)、CAPP(電腦輔助工藝設(shè)計(jì))、CAM(電腦輔助制造)、CATICT電腦仿真工具，如物流仿真、工程物理仿真(包括結(jié)構(gòu)分析、聲學(xué)分析、流體分析、熱力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)分析、復(fù)合材料分析等多物理場(chǎng)仿真)、工藝仿真等;工廠/車間業(yè)務(wù)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)，如 ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)、MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、PLM(產(chǎn)品全生命

2、周期管理)/PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)等;智能裝備，如高檔數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人、增材制造裝備(3D 打印機(jī))、智能爐窯、反應(yīng)釜及其他智能化裝備、智能傳感與控制裝備、智能檢測(cè)與裝配裝備、智能物流與倉儲(chǔ)裝備等;新一代信息技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等。另一方面，智能制造是一個(gè)覆蓋更寬泛領(lǐng)域和技術(shù)的“超級(jí)”系統(tǒng)工程，在生產(chǎn)過程中以產(chǎn)品全生命周期管理為主線，還伴隨著供給鏈、訂單、資產(chǎn)等全生命周期管理，如圖 1 所示。在智能工廠中，借助于各種生產(chǎn)管理工具/軟件/系統(tǒng)和智能設(shè)備，打通企業(yè)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷售、維護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品仿真設(shè)計(jì)、生產(chǎn)自動(dòng)排程、信息上傳下達(dá)、生產(chǎn)過程監(jiān)控、質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)、物料自動(dòng)配送等智

3、能化生產(chǎn)。下面介紹了幾個(gè)智能工廠中的典型“智能”生產(chǎn)場(chǎng)景。1：設(shè)計(jì)/制造一體化。在智能化較好的航空航天制造領(lǐng)域，采用基于模型定義(MBD)2確認(rèn)，這使得生產(chǎn)變得精確。例如：使用ERPWMS(倉庫管理系統(tǒng))進(jìn)行原材3：質(zhì)量控制。車間內(nèi)使用的傳感器、設(shè)備和儀器能夠自動(dòng)在線采集質(zhì)量控制所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù);生產(chǎn)管理系統(tǒng)基于實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，提供質(zhì)量判異和過加工設(shè)備信息、作業(yè)時(shí)間、質(zhì)量檢測(cè)及判定、不良處理過程等。4MESEMS(能源管理系統(tǒng))系統(tǒng)對(duì)能效相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理3、如何實(shí)現(xiàn)制造環(huán)節(jié)智能化看得見的是個(gè)性化定制和智能服務(wù)，看不見的是生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化。實(shí)現(xiàn)智能制造，網(wǎng)絡(luò)化是基礎(chǔ)，數(shù)字化是

4、工具，智能化則是目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)化是指使用相同或不同的網(wǎng)絡(luò)將工廠/車間中的各種電腦管理軟件、智P ROFIBUS、CC-Link、ModbusPROFINET、CC-Link IE、Ethernet/IP、EtherCAT、POWERLINK、EPAWIA-PA、WIA-FAWirelessHARTISA 100.11a2G、3G、4G5G/工廠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)則可以直接使用以太網(wǎng)連接。對(duì)于智能制造，往往還要求工廠網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接， CAD(電腦輔助設(shè)計(jì)) GCAECAPP(電腦輔助工藝設(shè)計(jì))通CAM(CAT(電腦輔助測(cè)試)實(shí)現(xiàn)集成試驗(yàn)臺(tái)與各種試驗(yàn)參數(shù)的仿真與測(cè)試等;另一方面，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)CDD(通用

5、數(shù)據(jù)字典)建立產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)集成PDMCA DPLM提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力。4、如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通智能制造的首要任務(wù)是信息的處理與優(yōu)化，工廠/車間內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互成為無源之水。智能工廠/數(shù)字化車間中的生產(chǎn)管理系統(tǒng)(IT2 給出了符合該層次模型的一個(gè)智能工廠/數(shù)字化車間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)。隨著技術(shù)的發(fā)展，該結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)扁平化發(fā)展趨勢(shì)，以適應(yīng)協(xié)同高效的智能制造需求。圖 2：智能工廠/數(shù)字化車間典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)智能工廠/數(shù)字化車間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)各層次定義的功能以及各種系統(tǒng)、設(shè)備在不同層次上的分配如下。計(jì)劃層：實(shí)現(xiàn)面向企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理，如接收訂單，建立基本生產(chǎn)計(jì)劃(如原料使用、交貨、運(yùn)輸)，確定庫存等

6、級(jí)，保證原料及時(shí)到達(dá)正確的生產(chǎn)地點(diǎn)，以及遠(yuǎn)程運(yùn)維管理等。企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、客戶關(guān)系管理(CRM)、供給鏈關(guān)系管理(SCM)等管理軟件都在該層運(yùn)行。執(zhí)行層：實(shí)現(xiàn)面向工廠/車間的生產(chǎn)管理，如維護(hù)記錄、詳細(xì)排產(chǎn)、可靠性保障等。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)在該層運(yùn)行。一步細(xì)分為：監(jiān)視層：包括可視化的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)、HMI(人機(jī)接口)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，這些系統(tǒng)統(tǒng)稱為監(jiān)視系統(tǒng);控制層：包括各種可編程的控制設(shè)備，如 PLC、DCS、工業(yè)電腦(IPC)、其他專用控制器等，這些設(shè)備統(tǒng)稱為控制設(shè)備;現(xiàn)場(chǎng)層：實(shí)現(xiàn)面向生產(chǎn)制造過程的傳感和執(zhí)行，包括各種傳感器、變送器、執(zhí)行器、RTU(遠(yuǎn)程終端設(shè)備

7、)、條碼、射頻識(shí)別，以及數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、AGV工廠/車間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通本質(zhì)上就是實(shí)現(xiàn)信息/所傳輸信息/數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型甚至了解其含義。前者即指網(wǎng)絡(luò)化，后者需首先定義統(tǒng)一的設(shè)備行規(guī)或設(shè)備信息模型，并通過電腦可識(shí)別的方法(軟件或可讀文件) 來表達(dá)設(shè)備的具體特征(參數(shù)或?qū)傩?，這一般由設(shè)備制造商提供。如此，當(dāng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)(如 ERP、MES、PDM)或監(jiān)控系統(tǒng)(如 SCADA)接收到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)后，就可解析出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型及其代表的含義。5、什么是端到端數(shù)據(jù)流據(jù)/信息交換要求從底層現(xiàn)場(chǎng)層向上貫穿至執(zhí)行層甚至計(jì)劃層網(wǎng)絡(luò)，使得工廠/ 2/數(shù)字化車間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，工廠/車間中可能的端到端數(shù)據(jù)流如圖 3

8、所示。圖 3：智能制造端到端數(shù)據(jù)流具體包括：入數(shù)據(jù));控制設(shè)備讀寫訪問現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù);現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向控制設(shè)備發(fā)送診斷信息和報(bào)警信息;監(jiān)視設(shè)備讀寫訪問現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù);現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向監(jiān)視設(shè)備發(fā)送診斷信息和報(bào)警信息;MES/ERPMES/ERP;MES/ERP設(shè)備發(fā)送作業(yè)指令、參數(shù)配置等;需要的數(shù)據(jù);監(jiān)視設(shè)備向控制設(shè)備發(fā)送控制和操作指令、參數(shù)設(shè)置等信息;控制設(shè)備向監(jiān)視設(shè)備發(fā)送診斷信息和報(bào)警信息;MES/ERPMES/ERPMES/ERPMES/ERPMES/ERPMES/ERPMES/ERPMES/ERP6、我國(guó)制造業(yè)現(xiàn)狀和首要任務(wù)我國(guó)制造業(yè)現(xiàn)狀是 “2.0 補(bǔ)課，3.0 普及，4.0 示范”，其中工業(yè)2.0、3.0、4.0 對(duì)應(yīng)的含義如下：2.0ERPMES3.0ERPMES 系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)信息化管理，初步實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部的橫向集成與縱向集成;4.0 實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”：適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制和柔性化生產(chǎn)，使用高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、智能測(cè)控裝置、3D 打印機(jī)、智能倉庫和智能物流等智能裝備，借助各種電腦輔助工具實(shí)現(xiàn)虛擬生產(chǎn)，利用互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈企業(yè)協(xié)同生產(chǎn)、產(chǎn)品遠(yuǎn)程維護(hù)智能服務(wù)等。我國(guó)實(shí)現(xiàn)智能制造必須 2.0、3.0、4.0 并行發(fā)展，既要在改造傳統(tǒng)制造方面“補(bǔ)課”，又要在綠色制造、智能升級(jí)方面“加課”。對(duì)于制造企