從數(shù)字化制造到智能制造

工業(yè)4.0：從數(shù)字化制造到

智能制造報(bào)告人：路文文2017.10北京精雕科技集團(tuán)有限公司目錄-1-一、為什什么要發(fā)發(fā)展智能能制造？？二、智能能制造與與工業(yè)4.0三、數(shù)字字化制造造及其研研究進(jìn)展展四、智能能制造技技術(shù)及應(yīng)應(yīng)用展望望一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)4.0與智能制造三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望2-2-改革開(kāi)放放30多年來(lái)，，科技進(jìn)進(jìn)步在制制造領(lǐng)域域發(fā)揮了了重要作作用，““人口紅利利”與“政策紅利利”相輔相相成，顯顯著提高高了“中中國(guó)制造造”產(chǎn)品品的市場(chǎng)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力力。1.“中國(guó)制制造”改改變著整整個(gè)世界界-3-1.“中國(guó)制制造”改改變著整整個(gè)世界界中國(guó)制造造日本制造造1750180019002000185019502050德國(guó)制造造英國(guó)制造造美國(guó)制造造中國(guó)已經(jīng)經(jīng)成為全全球第二二大經(jīng)濟(jì)濟(jì)體。中中國(guó)極可可能成為為“第五個(gè)”世界制制造中心心。伴隨世界界制造業(yè)業(yè)的發(fā)展展，在不不同的階階段形成成了四大大世界級(jí)級(jí)制造中中心。自1994年人民幣幣匯率改改革以來(lái)來(lái),在中國(guó)保保持對(duì)美美商品出出口快速速增長(zhǎng)的的同時(shí),美國(guó)對(duì)中中國(guó)產(chǎn)品品反傾銷(xiāo)調(diào)調(diào)查和反傾銷(xiāo)最最終措施施數(shù)量也有有了大幅地增增長(zhǎng)。歐美采取取貿(mào)易保保護(hù)反制制-4-1.“中國(guó)制制造”改改變著整整個(gè)世界界-5-2.美國(guó)對(duì)““中國(guó)制制造”的的憂慮美國(guó)奇點(diǎn)點(diǎn)大學(xué)著著名教授授瓦德瓦瓦2012年1月11日在《華盛頓郵郵報(bào)》認(rèn)為：我們將人工智能能、機(jī)器器人和數(shù)數(shù)字化制制造相結(jié)合，，使得美美國(guó)企業(yè)業(yè)家在本本土建廠廠，生產(chǎn)產(chǎn)出各種種產(chǎn)品，，這是是一場(chǎng)制造業(yè)的的革命。中國(guó)還還如何能能與我們們競(jìng)爭(zhēng)？？很快就就輪到中中國(guó)擔(dān)憂憂了。尋求技術(shù)術(shù)跨越-6-3.目前德國(guó)制造業(yè)面面臨的壓壓力老齡化社社會(huì)帶來(lái)來(lái)勞動(dòng)力力減少資源匱乏乏，能效效仍需提提升產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移移帶來(lái)國(guó)國(guó)內(nèi)制造造業(yè)空心心化發(fā)展中國(guó)國(guó)家技術(shù)術(shù)實(shí)力不不斷增強(qiáng)強(qiáng)經(jīng)濟(jì)全球球化中，，需要對(duì)對(duì)市場(chǎng)做做出快速速響應(yīng)保持制造造業(yè)國(guó)際際領(lǐng)先地地位所需需的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化需要根據(jù)據(jù)消費(fèi)者者需求，，實(shí)現(xiàn)差差異化、、個(gè)性化化的生產(chǎn)產(chǎn)制造業(yè)占占據(jù)全國(guó)國(guó)GDP的25%、出口總總額的60%，影響極極大12356784-7-4.“中國(guó)制制造”亟亟待技術(shù)術(shù)跨越產(chǎn)品質(zhì)量量有待提提高在產(chǎn)業(yè)鏈鏈的下游游：核心技術(shù)術(shù)亟待加強(qiáng)強(qiáng)與歐美產(chǎn)產(chǎn)品相比比：質(zhì)量存在明顯顯差距-8-從價(jià)格優(yōu)勢(shì)勢(shì)到技術(shù)優(yōu)勢(shì)勢(shì)轉(zhuǎn)變成本上升升（人力力、土地地、能源源）用工荒（（技術(shù)工工人不足足）國(guó)家出口口退稅政政策變化化國(guó)內(nèi)：周邊國(guó)家新制造工廠的興起越南印度國(guó)外：4.“中國(guó)制制造”亟亟待技術(shù)術(shù)跨越報(bào)告提綱綱-9-一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)4.0與智能制造三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望1.工業(yè)革命命發(fā)展歷歷程-10-18世紀(jì)末20世紀(jì)初70年代初至今第一次工工業(yè)革命命機(jī)械化生產(chǎn)蒸汽驅(qū)動(dòng)動(dòng)第二次工工業(yè)革命命批量流水線生產(chǎn)電力驅(qū)動(dòng)動(dòng)第三次工工業(yè)革命命高自動(dòng)化化柔性生產(chǎn)計(jì)算機(jī)信信息技術(shù)術(shù)驅(qū)動(dòng)第四次工工業(yè)革命命智能化工廠智能裝備備及信息息通信蒸汽機(jī)普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床智能機(jī)床加工裝備備+電動(dòng)機(jī)=電氣化機(jī)床+電腦=按編程操操作適應(yīng)能力力低數(shù)控機(jī)床床+智能控制制=工藝優(yōu)化化提升30%--3倍-11-1.工業(yè)革命命發(fā)展歷歷程工業(yè)1.0：機(jī)械化化工業(yè)2.0：電氣化化工業(yè)3.0：數(shù)字化化工業(yè)4.0：智能化化機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)+蒸汽驅(qū)動(dòng)動(dòng)=機(jī)械化工業(yè)1.0一、工業(yè)業(yè)4.0的意義1.工業(yè)革命命發(fā)展歷歷程-12-一、工業(yè)業(yè)4.0的意義1.工業(yè)革命命發(fā)展歷歷程工業(yè)2.0-13-1.工業(yè)革命命發(fā)展歷歷程工業(yè)3.0-14-1.工業(yè)革命命發(fā)展歷歷程工業(yè)4.0（人機(jī)對(duì)對(duì)話）-15-2.數(shù)字化制制造的特特征鏜拉機(jī)床床銑削機(jī)床床采用數(shù)字字化仿真真手段，，對(duì)制造造過(guò)程中中制造裝備備、制造造工藝、、制造系系統(tǒng)以及產(chǎn)品性能能進(jìn)行定量量描述，，使工藝藝設(shè)計(jì)從從基于經(jīng)經(jīng)驗(yàn)的試試湊向基基于科學(xué)學(xué)推理轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)線系系統(tǒng)材料毛坯坯實(shí)物產(chǎn)品品沖壓機(jī)床床焊接裝備-16-數(shù)字化技技術(shù)體系系：產(chǎn)品表達(dá)達(dá)數(shù)字化化、制造造裝備數(shù)數(shù)字化、、制造工工藝數(shù)字字化、制制造系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)字化化。制造系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)字化工藝數(shù)字化CAD:UG/Catia/PRO-ECAE:Nastran/AnsysPDM:Team-CenterERP:SAP、Enovia裝備數(shù)字化控制：NC、CNC,DNC系統(tǒng)：MC,FMC,FMS涉及裝備與產(chǎn)品的幾何、力學(xué)行為的耦合！影響產(chǎn)品品性能影響制造造效率影響制造造效率影響制造造質(zhì)量2.數(shù)字化制制造的特特征-17--18-2.數(shù)字化制制造的特特征汽車(chē)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)上端端蓋傳感檢測(cè)測(cè)信息化、、實(shí)時(shí)化化裝備運(yùn)行行過(guò)程檢檢測(cè)制造質(zhì)量量的檢測(cè)測(cè)工藝設(shè)計(jì)計(jì)智能化、、知識(shí)化化制造工藝藝的智能能設(shè)計(jì)制造工藝藝的實(shí)時(shí)時(shí)規(guī)劃控制執(zhí)行行柔性化、、自動(dòng)化化裝備自動(dòng)動(dòng)控制裝備柔性性操作-19-3.智能化制制造的特特征報(bào)告提綱綱-20-一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)4.0與智能制造三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望1.數(shù)字化手手段有效效地提升升了產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)質(zhì)質(zhì)量美國(guó)B777的應(yīng)用效果開(kāi)發(fā)周期：9年→4.5年成本降低：25％100％整機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)世界壟斷與霸主地位飛機(jī)數(shù)字字化開(kāi)發(fā)發(fā)（B777)-21-產(chǎn)品生產(chǎn)控制中心1.數(shù)字化手手段有效效地提升升了產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)質(zhì)質(zhì)量飛機(jī)數(shù)字字化開(kāi)發(fā)發(fā)（B787)-22-采購(gòu)管理人員質(zhì)量管控人員全球物流專(zhuān)家供應(yīng)商管理人員技術(shù)工程師視頻會(huì)議技術(shù)支持物流準(zhǔn)備環(huán)境預(yù)警生產(chǎn)監(jiān)控車(chē)間車(chē)間裝配現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、裝裝配現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)全球供應(yīng)商工廠......高清視頻頻、生產(chǎn)產(chǎn)信息、、物流信信息等技術(shù)支持質(zhì)量管理物流支持采購(gòu)支持環(huán)境信息支持生產(chǎn)管控人員1.數(shù)字化手手段有效效地提升升了產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)質(zhì)質(zhì)量飛機(jī)數(shù)字字化開(kāi)發(fā)發(fā)（B787)-23-數(shù)控織機(jī)機(jī)，由原原來(lái)3-4小時(shí)/毛衣，變變?yōu)?0分鐘/毛衣，1個(gè)工人操操作5-10臺(tái)機(jī)器手動(dòng)式半自動(dòng)全數(shù)控1.數(shù)字化手手段有效效地提升升了產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)質(zhì)質(zhì)量數(shù)控紡織織機(jī)械-24-機(jī)械長(zhǎng)軸傳動(dòng)最高速度：160米/分電子長(zhǎng)軸軸傳動(dòng)以電子虛擬擬軸作為主導(dǎo)導(dǎo)軸，機(jī)機(jī)器各單單元分散散驅(qū)動(dòng)；；傳動(dòng)由智智能化驅(qū)驅(qū)動(dòng)器高高精度控控制的電電子長(zhǎng)軸軸；最高印刷刷速度：：350米/分1.數(shù)字化手手段有效效地提升升了產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)質(zhì)質(zhì)量數(shù)控印刷刷機(jī)械-25-2.高精度數(shù)數(shù)字化制制造主要要研究范范圍-26-3.超高高精度、、高性能能平面、、曲面制制造2.高效效精密切切削磨削削加工4.特殊殊功能結(jié)結(jié)構(gòu)的特特種加工工（電火花花加工、、激光加加工、聲聲波加工工）5.復(fù)雜雜機(jī)械系系統(tǒng)裝配配性能保保障6.制造造系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行優(yōu)化化1.數(shù)字字化設(shè)計(jì)計(jì)-加工工-測(cè)量量一體化化報(bào)告提綱綱-27-一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)4.0與智能制造三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望28-28-1.智能化工工廠實(shí)例例-29-1.智能化工工廠實(shí)例例2.信息物理理系統(tǒng)是智能制制造的本本質(zhì)信息物理系統(tǒng)（CPS）-30-物理信息2.信息物理理系統(tǒng)是是智能制制造的本本質(zhì)CPS系統(tǒng)通信信息計(jì)算物理控制-31-二、工業(yè)業(yè)4.0時(shí)代的智智能制造造3.智能制造造的運(yùn)作作-32-3.智能制造造的運(yùn)作作-33-3.智能制造造的運(yùn)作作-34--35-將傳感器及及智能決決策軟件件與裝備集集成，實(shí)實(shí)現(xiàn)感知知、分析析、推理理、決策策、控制制功能，，使工藝能適適應(yīng)制造造環(huán)境變變化.傳感檢測(cè)測(cè)裝備運(yùn)行行監(jiān)控制造質(zhì)量量檢測(cè)控制執(zhí)行行裝備自動(dòng)動(dòng)控制裝備柔性性操作工藝設(shè)計(jì)計(jì)工藝智能能創(chuàng)成工藝實(shí)時(shí)時(shí)規(guī)劃4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)-36-4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)—智能加工工裝備1）智能機(jī)機(jī)床閉環(huán)智能能加工系系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)價(jià)性能數(shù)據(jù)據(jù)誤差模型型零件誤差補(bǔ)償償加工過(guò)程程中傳感感器數(shù)據(jù)據(jù)加工過(guò)程程間的檢檢驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)加工完畢畢后的檢檢驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)-37-4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)—智能加工工裝備1）智能機(jī)機(jī)床信息塔(e-Tower)機(jī)床信息息化，具具有語(yǔ)音、文本和視像等通訊功功能。與與生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃調(diào)度度系統(tǒng)聯(lián)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)實(shí)時(shí)反映映機(jī)床工工作狀態(tài)態(tài)和加工工進(jìn)度。。操作權(quán)限限指紋確確認(rèn)。工工件試切切時(shí)，可可在屏幕幕觀察加加工過(guò)程程。故障障報(bào)警顯顯示、在線幫幫助排除除。操作權(quán)限限指紋確認(rèn)認(rèn)加工任務(wù)務(wù)完成情情況和機(jī)床狀態(tài)態(tài)可用手手機(jī)查詢(xún)?cè)償?shù)碼相機(jī)機(jī)-38-4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)—智能加工工裝備39-39-4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)—智能加工工裝備2）智能機(jī)機(jī)器人-40-4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)—智能加工工裝備3）增材制制造（3D打?。┰霾闹圃煸焓遣捎糜貌牧现鹬饾u累加加的方法法制造實(shí)實(shí)體零件件的技術(shù)術(shù),被譽(yù)為有有望產(chǎn)生生“新一次工業(yè)革命命”的代表性性技術(shù)。。3D打印全球球市場(chǎng)規(guī)規(guī)模（億億美元））中國(guó)產(chǎn)3D打印裝備備僅占3%3D打印技術(shù)術(shù)有待充充分成熟熟，主流流市場(chǎng)有有待進(jìn)一一步培育育。從技技術(shù)成熟熟到適應(yīng)應(yīng)市場(chǎng)需需求還將將需要5~10年的培育育期。傳感器傳感器傳感器傳感器4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)—智能傳感感器1)基于智能能傳感的的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)-42-4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)—智能傳感感器基于智能能傳感的的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)智能車(chē)身身工藝設(shè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)統(tǒng)零件公差差裝配順序序定位裝夾夾連接參數(shù)數(shù)新工藝設(shè)設(shè)計(jì)模型型4.關(guān)鍵支撐撐技術(shù)—智能制造造工藝-43--44-5.智能制造造應(yīng)用愿愿景中德簽署署《中德合作作行動(dòng)綱綱領(lǐng)》2014年10月10日，中華華人民共共和國(guó)國(guó)國(guó)務(wù)院總總理李克克強(qiáng)在訪訪問(wèn)德國(guó)國(guó)期間和和德國(guó)總總理默克克爾，聯(lián)聯(lián)合發(fā)表表了《中德合