工廠自動化技術及其應用研討課件

工廠自動化技術及其應用中科院沈陽自動化研究所19十一月2022工廠自動化技術及其應用中科院沈陽自動化研究所10十一月2

匯報提綱一、中國科學院沈陽自動化研究所簡介二、工廠自動化的技術體系三、相關單元技術及典型應用介紹四、合作建議匯報提綱一、中國科學院沈陽自動化研究所簡介中國科學院沈陽自動化研究所簡介中國科學院沈陽自動化研究所簡介目前：主要從事機器人、工業(yè)自動化、光電信息處理技術的研究開發(fā)在編職工500多人，工程院院士2人在學研究生300人研究所發(fā)展基本情況1958年建所目前：研究所發(fā)展基本情況1958年建所機器人技術國家工程研究中心機器人學國家重點實驗室中國科學院光電信息技術重點實驗室中國科學院工業(yè)信息技術重點實驗室科技部高技術成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)化基地國家先進制造技術R&D的重要基地研究所發(fā)展基本情況國家先進制造技術R&D的重要基地研究所發(fā)展基本情況機器人學實驗室水下機器人研究室光電信息研究室現(xiàn)代裝備研究室自動化系統(tǒng)研究室工業(yè)信息學研究室高技術攻關應用示范研究與探索高技術產(chǎn)業(yè)化新松機器人等所投資公司事業(yè)法人研究開發(fā)實體創(chuàng)新結(jié)構(gòu)布局：“兩個實體、四個層次”企業(yè)法人產(chǎn)業(yè)化實體機器人學實驗室水下機器人研究室光電信息研究室現(xiàn)代裝備研究室自制造:

制造技術:

Longman詞典對“制造解釋為：“通過機器進行(產(chǎn)品)制作或生產(chǎn)，特別是適用于大批量”國際生產(chǎn)工程學會（1990年）：制造是一個涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設計、物料選擇、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、經(jīng)營管理、市場銷售和服務的一系列相關活動和工作的總稱。把原材料變成產(chǎn)品，所采用的一系列技術的統(tǒng)稱。先進制造技術(AMT)，是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源以及現(xiàn)代化管理等領域的成果，將其綜合應用于產(chǎn)品生產(chǎn)、設計、制造、檢測、管理和售后服務全過程的結(jié)果。它是制造技術的最新發(fā)展階段，是制造技術與現(xiàn)代高新技術結(jié)合而產(chǎn)生的完整的技術群。

二、工廠自動化的技術體系

制造:

制造技術:

Longman詞典對“制造解釋為：“通過

二、工廠自動化的技術體系

制造產(chǎn)品其本身的創(chuàng)新設計能力，即產(chǎn)品的競爭能力(制造->創(chuàng)造)現(xiàn)有產(chǎn)品的改進新產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品的制造能力和管理水平，即制造產(chǎn)品的敏捷能力

(制造->智造)

幾個層面:

制造單機設備層

制造設備本身能力的提升(智能化)

生產(chǎn)線/制造系統(tǒng)

制造/檢測/物流設備構(gòu)成的系統(tǒng)（成套化和數(shù)字化）

制造過程管理

制造執(zhí)行過程的高效運行和過程改進（可視化和可控化）

企業(yè)資源管理

企業(yè)運作的科學化和業(yè)務流程的優(yōu)化企業(yè)競爭優(yōu)勢的兩個關鍵：

二、工廠自動化的技術體系

制造產(chǎn)品其本身的創(chuàng)新設計能力，即先進制造技術的應用給企業(yè)賦予了新的特征:

信息時代的現(xiàn)代制造企業(yè)將是一個全面集成的數(shù)字化企業(yè)

。管理數(shù)字化產(chǎn)品設計數(shù)字化生產(chǎn)過程數(shù)字化制造裝備數(shù)字化企業(yè)數(shù)字化以CIMS為核心的數(shù)字化企業(yè)思想得到企業(yè)的認同，并將其作為信息化建設的目標。

二、工廠自動化的技術體系

先進制造技術的應用給企業(yè)賦予了新的特征:

信息時制造裝備PCS/NCSMES

二、工廠自動化的技術體系

工廠自動化技術是先進制造技術的重要組成部分

ERP制造業(yè)信息化工廠自動化制造能力和管理水平

二、工廠自動化的技術體系

工廠自動化技術是先進制造技術的重三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）2、網(wǎng)絡化控制技術3、專用裝備技術三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）1270年代末傳統(tǒng)T-MES階段：單一功能的車間級應用專用Point-MESNext-GenerationMES:-2004年協(xié)同制造執(zhí)行系統(tǒng)C-MES概念-具有開放式、客戶化、可配置、可伸縮等特性的新型體系結(jié)構(gòu)-智能性-WEB技術

80年代中期

90年代初~2000年2004年~可集成I-MES階段:-1990年AMRMES概念-1992年MESA成立-1997年MES白皮書-2000年ISA95系列標準具有客戶化、可重構(gòu)、可擴展和互操作等特性

發(fā)展階段:

3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術1270年傳統(tǒng)T-MES階段：Next-GenerationMES匯集了車間中用以管理和優(yōu)化從定單下達到生產(chǎn)完成全過程中的所有活動的硬件或軟件組件，通過控制和利用準確的制造信息，對車間生產(chǎn)活動中的實時事件做出快速響應，同時向企業(yè)決策支持過程提供相關生產(chǎn)活動的重要信息。定義:ManufacturingExecutionSystemAssociation，MESA

制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem,MES）是一種面向車間層的生產(chǎn)管理和優(yōu)化運行技術；是位于企業(yè)上層生產(chǎn)計劃和底層工業(yè)控制之間、面向車間層的管理信息系統(tǒng)。3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES匯集了車間中用以管理和優(yōu)化從定單下達到MES在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁。MES采集從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化和改善制造活動。它強調(diào)是當前視角，即精確的實時數(shù)據(jù)。從對實時的要求而言，如果說控制層要求的實時的時間系數(shù)為1，那么,MES的時間系數(shù)為10,ERP的時間系數(shù)為100可控性可視性MES特征:

3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產(chǎn)活動與管理活動功能模型:MESA

O/DSDPRA&CDCPT&GPALMMMPMQMDC&A資源分配及控制RA&C生產(chǎn)作業(yè)計劃O/DS

生產(chǎn)調(diào)度DP質(zhì)量管理QM生產(chǎn)過程管理PM文檔控制DC數(shù)據(jù)采集DC&A勞動力管理LM設備維護管理MM產(chǎn)品跟蹤與追溯PT&G性能分析PASCMService/RepairAPSERPCRMPCSPLMPDM/CMC3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術功能模型:MESA

O/DSDPRA&CDCPT&GPAMES標準的進展:

ANSI/ISA-95標準----企業(yè)與控制系統(tǒng)集成標準（1）ANSI/ISA-95.00.01，企業(yè)-控制系統(tǒng)集成，第一部分：模型和術語；包括標準的術語和對象模型(信息交換)

(ApprovedJuly15,2000;2010:IEC/ISO62264-1;GB/T20720.1)（2）ANSI/ISA-95.00.02，企業(yè)-控制系統(tǒng)集成，第二部分：對象模型屬性；由第一部分中的定義的每一個對象的屬性組成。

(ApprovedOctober17,2001;2010:IEC/ISO62264-2;GB/T20720.2)（3）ANSI/ISA-95.00.03，企業(yè)-控制系統(tǒng)集成，第三部分：制造過程管理活動模型；集中在第三層（生產(chǎn)/MES層）上的功能和活動。(ApprovedJune6,2005;2010:IEC/ISO62264-3;GB/T20720.3)（4）ANSI/ISA-95.00.04，第四部分：定義制造運作管理對象模型屬性（制定中）

（5）ANSI/ISA-95.00.05，第五部分：定義商業(yè)系統(tǒng)和制造業(yè)之間信息交易(ApprovedJanuary10,2007)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES標準的進展:

ANSI/ISA-95標準----企業(yè)來源:美國LogicaMESCentreofExcellence公司的MESProductSurvey2007/2008報告國外MES行業(yè)分布:

1電子2汽車3食品&飲料4機械&工具5制藥6半導體7塑料&橡膠3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術來源:美國LogicaMESCentreofExc國內(nèi)的MES應用集中在冶金、石化、汽車、煙草和電子等幾大行業(yè)。冶金、石化、汽車等為國內(nèi)較早開始信息化建設的行業(yè)，輕工、紡織等行業(yè)啟動則較晚。流程/混合流程行業(yè)應用要好于離散行業(yè)我國已經(jīng)應用和正在建設MES的鋼鐵企業(yè)共有30多家，他們的鋼鐵產(chǎn)量占全國鋼鐵總產(chǎn)量的50%以上。煙草行業(yè)大約有1/3左右的生產(chǎn)廠已經(jīng)實施了MES系統(tǒng)。國內(nèi)MES行業(yè)分布:

3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術國內(nèi)的MES應用集中在冶金、石化、汽車、煙草和電子等幾大行業(yè)MESA調(diào)查分析結(jié)果：生產(chǎn)周期縮短45%；數(shù)據(jù)輸入時間縮短75%；在制品減少24%；文書工作減少61%；交貨期縮短27%；不合格產(chǎn)品降低18%；文書丟失減少56%。MES給企業(yè)帶來的效益3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MESA調(diào)查分析結(jié)果：MES給企業(yè)帶來的效益3.1制造3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES相關技術：制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺與集成技術基于MES標準的制造過程建模技術數(shù)據(jù)采集與過程跟蹤技術

產(chǎn)品質(zhì)量診斷/控制/調(diào)整技術（SPCDA）不同生產(chǎn)類型的高級排產(chǎn)與調(diào)度技術（APS）設備故障診斷與預防性維護技術制造系統(tǒng)性能評價技術…3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES相關技術：制造執(zhí)行自主研發(fā)了MES開發(fā)與運行平臺：MessageBusDBManagerDataReaderDataWriterAlarmSPCGateWayMES應用套件生產(chǎn)管理過程跟蹤建模工具工廠模型產(chǎn)品模型事件模型執(zhí)行模型異構(gòu)數(shù)據(jù)源適配器實時歷史庫OPCRS232……質(zhì)量管理產(chǎn)品管理效率分析CalculationMgrMES企業(yè)集成連接器ERPCRMInfoPublishEngine……DataMiningEngineMES信息門戶持久存儲SQLServer2005SDK核心服務3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術自主研發(fā)了MES開發(fā)與運行平臺：MessageBusDBM3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術制造過程建模方法與可視化技術：產(chǎn)品模型-工廠模型關聯(lián)執(zhí)行模型-工廠模型關聯(lián)執(zhí)行模型-產(chǎn)品模型關聯(lián)生產(chǎn)線參數(shù)工位車間3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術制造過程建模方法與可視化制造過程建模方法與可視化技術：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術工廠模型：生產(chǎn)線/工藝段/設備實現(xiàn)工藝段與質(zhì)量檢測點和保證工藝參數(shù)的設備及控制變量的關聯(lián)實現(xiàn)生產(chǎn)線/設備模型與狀態(tài)信息和生產(chǎn)信息的關聯(lián)①②制造過程建模方法與可視化技術：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES間隙測量及墊片自動選裝系統(tǒng)帶鈕距傳感器的電動擰緊工具帶位移和壓力傳感器的壓裝機基于圖像的自動識別系統(tǒng)關鍵設備的數(shù)據(jù)采集與集成：(可視化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術間隙測量及墊片自動選裝系統(tǒng)帶鈕距傳感器的電動擰緊工具帶位移和變速箱綜合性能加載試驗臺發(fā)動機綜合性能試驗臺關鍵設備的數(shù)據(jù)采集與集成：(可視化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術變速箱綜合性能加載試驗臺發(fā)動機綜合性能試驗臺關鍵設備的數(shù)據(jù)采磁導航帶RFID定位的AGV物流小車工業(yè)智能打標機RFID托盤跟蹤手持PDA物料掃描關鍵設備的數(shù)據(jù)采集與集成：(可視化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術磁導航帶RFID定位的AGV物流小車工業(yè)智能打標機RFID托防錯裝控制產(chǎn)品A零件所在料位產(chǎn)品B零件所在料位產(chǎn)品A計劃執(zhí)行產(chǎn)品B計劃執(zhí)行MES應用系統(tǒng)PLC利用料架上的指示燈，指示操作者獲取正確的物料智能料架工藝執(zhí)行、質(zhì)量、防錯漏等在線控制能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術防錯裝控制產(chǎn)品A零件所在料位產(chǎn)品B零件所在料位產(chǎn)品A計劃執(zhí)行MES應用系統(tǒng)產(chǎn)品A工藝產(chǎn)品B工藝產(chǎn)品A計劃執(zhí)行產(chǎn)品B計劃執(zhí)行PLC工位計算機壓機壓力超過工藝要求產(chǎn)生報警提示并同時控制壓機停止動作工藝執(zhí)行、質(zhì)量、防錯漏等在線控制能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES應用系統(tǒng)產(chǎn)品A工藝產(chǎn)品B工藝產(chǎn)品A計劃執(zhí)行產(chǎn)品B計劃執(zhí)物料跟蹤示例:PartAPartBPartC…分總成APartMPartN…零件數(shù)量時間批次PartA105-08:450512011PartB205-08:450412013PartC105-08:450510001MES對分總成A的跟蹤記錄示意裝配者工人甲在制品A托盤/AGV總裝配線報完工零件數(shù)量時間批次PartM105-08:450512011PartN205-08:450412013分總成A105-08:450510001MES對在制品A的跟蹤記錄示意裝配者工人乙基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術物料跟蹤示例:PartAPartBPartC…分總成A基于事件和時間序列的過程跟蹤與控制模型ERP計劃跟蹤過程工位料架人員離線質(zhì)量零件詳細排產(chǎn)總裝計劃總裝過程投料總裝開始總裝結(jié)束使用零件信息班組登錄壓機擰緊工具測試料架實際工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、人員操作品種\數(shù)量\供應商料架設備投料使用零件信息品種\數(shù)量\供應商分裝開始分裝結(jié)束分裝過程生產(chǎn)過程實際工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、人員操作實際工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、人員操作實際工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、人員操作時序質(zhì)量信息質(zhì)量信息3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術基于事件和時間序列的過程跟蹤與控制模型ERP計劃跟蹤過程工位產(chǎn)品質(zhì)量故障原因查找生產(chǎn)線效率分析及生產(chǎn)節(jié)拍的改進根據(jù)跟蹤信息進行控制查找同該批次物料關聯(lián)的所有產(chǎn)品產(chǎn)品生產(chǎn)過程工藝參數(shù)查詢查找問題產(chǎn)品所用物料的批次查找問題產(chǎn)品相關的操作人員生產(chǎn)過程跟蹤基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)線效率分析根據(jù)跟蹤信息查找同該批次物料產(chǎn)品生產(chǎn)過物料配送清單及批次采集基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力

(可控化)關鍵工藝\測試數(shù)據(jù)參數(shù)柴油機產(chǎn)品的制造過程檔案：(物料批次、試漏/擰緊/試車工藝參數(shù)、人員、操作時間)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用--朝陽柴油機總裝MES系統(tǒng)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術物料配送清單及批次采集基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用—宇通客車MES系統(tǒng)基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用—宇通客車MES系統(tǒng)基于事件&基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力

(可控化)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用--宇通客車MES系統(tǒng)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)基于基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力

(可控化)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用--宇通客車MES系統(tǒng)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)基于瓶頸車間的調(diào)度問題(優(yōu)化)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用--宇通客車MES系統(tǒng)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術瓶頸車間的調(diào)度問題(優(yōu)化)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用計劃排產(chǎn)生產(chǎn)周期壓縮

涂裝車間現(xiàn)平均單車實際生產(chǎn)周期約55小時，計劃排產(chǎn)壓縮生產(chǎn)周期約10小時計劃排產(chǎn)吊裝滿足率

由于計劃排產(chǎn)采用依據(jù)吊裝計劃的倒排產(chǎn)算法，理論上100%滿足吊裝。計劃排產(chǎn)設備利用率現(xiàn)涂裝車間設備利用率約50%，詳細計劃排產(chǎn)提高設備利用率到約70%瓶頸車間的調(diào)度問題(優(yōu)化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術計劃排產(chǎn)生產(chǎn)周期壓縮瓶頸車間的調(diào)度問題(優(yōu)化)3.1MES應用與合作：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術汽車行業(yè)裝配生產(chǎn)線大同變速箱裝配生產(chǎn)線MES系統(tǒng)陜西FAST變速箱裝配生產(chǎn)線MES系統(tǒng)株洲歐格瑞變速器裝配試驗線MES系統(tǒng)東風朝陽柴油機總裝生產(chǎn)線MES系統(tǒng)浙江萬里揚變速箱裝配生產(chǎn)線MES系統(tǒng)鄭州宇通客車生產(chǎn)線MES系統(tǒng)行業(yè)應用離散加工企業(yè)沈陽第一機床廠MES系統(tǒng)長春55所柔性制造系統(tǒng)MES系統(tǒng)流程&混合流程鞍鋼冷軋薄板廠MES系統(tǒng)吉林煙草工業(yè)公司延吉卷煙廠制絲車間MES系統(tǒng)吉林煙草工業(yè)公司延吉卷煙廠廠級MES系統(tǒng)MES應用與合作：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術汽車行MES應用與合作：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術國內(nèi)唯一GE智能平臺高級解決方案供應商

國際聯(lián)合實驗室

MES應用與合作：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術國內(nèi)唯三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）2、網(wǎng)絡化控制技術3、專用裝備技術三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）3.2網(wǎng)絡化控制技術網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(

Networked

Control

System

，

NCS

），即網(wǎng)絡化的控制系統(tǒng)，又稱為控制網(wǎng)絡。分布式控制系統(tǒng)或稱集散控制系統(tǒng)（

DCS）、工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)

(FCS)

都屬于網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。這體現(xiàn)了控制系統(tǒng)正向網(wǎng)絡化、集成化、分布化、節(jié)點智能化的方向發(fā)展。3.2網(wǎng)絡化控制技術網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(

Networked

C3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術：現(xiàn)場總線（

Fieldbus

）是一種數(shù)字化的串行雙向通信系統(tǒng)。這一技術可將所有現(xiàn)場設備（傳感器、變送器、執(zhí)行器和數(shù)據(jù)采集模板等）與控制器用一根電纜（光纜或無線）連接在一起，形成設備及車間級的數(shù)字化通信網(wǎng)絡，可完成現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)測、控制、遠程參數(shù)化等功能。自動控制和顯示系統(tǒng)PLF現(xiàn)場總線車間現(xiàn)場設備3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術：現(xiàn)場總線（

Fieldb減少連線和安裝傳統(tǒng)的4-20mA連線每臺設備需要一個安全柵和一對連線現(xiàn)場總線連線多臺設備共用一個安全柵和一根總線控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總線4-20mA輸入/輸出子系統(tǒng)I.S.I.S.I.S.I.S.控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術優(yōu)點：減少連線和安裝傳統(tǒng)的4-20mA連線現(xiàn)場總線連線控制器提高控制功能的分散性傳統(tǒng)型現(xiàn)場總線型有些控制和I/O功能可以轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場儀表?？刂破骺刂葡到y(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總線4-20mA輸入/輸出子系統(tǒng)PIDPIDAI

AIAOAO控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術優(yōu)點：提高控制功能的分散性傳統(tǒng)型現(xiàn)場總線型控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總增加信息的交互量傳統(tǒng)4-20mA單變量單向現(xiàn)場總線多變量雙向控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總線輸入/輸出子系統(tǒng)控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術優(yōu)點：增加信息的交互量傳統(tǒng)4-20mA現(xiàn)場總線控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)擴大了操作視野傳統(tǒng)4-20mA只能看到

I/O子系統(tǒng)現(xiàn)場總線視野可以擴展到現(xiàn)場儀表控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總線遠程輸入/輸出子系統(tǒng)控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術優(yōu)點：擴大了操作視野傳統(tǒng)4-20mA現(xiàn)場總線控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡過程自動化（PA）FoundationFieldbus

H1ProfibusPAHART工廠自動化（FA）DeviceNet/ControlNetProfibusDPCANopenModbus3.2網(wǎng)絡化控制技術主流的現(xiàn)場總線技術：過程自動化（PA）3.2網(wǎng)絡化控制技術主流的現(xiàn)場總線技術：工業(yè)以太網(wǎng)

(Ethernet)

技術3.2網(wǎng)絡化控制技術隨著計算機領域的局域通信逐步被以太網(wǎng)壟斷，過程控制領域中上層的通信也逐步統(tǒng)一到以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)。以太網(wǎng)被用于網(wǎng)絡控制系統(tǒng)已成為一種發(fā)展趨勢

；以太網(wǎng)技術具有數(shù)字式互聯(lián)網(wǎng)絡、互操作性、開放性和高網(wǎng)絡性能，是最符合網(wǎng)絡控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線的特點，工業(yè)以太網(wǎng)成為現(xiàn)場總線技術的發(fā)展方向；工業(yè)以太網(wǎng)

(Ethernet)

技術3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線向工業(yè)以太網(wǎng)方向發(fā)展FoundationFieldbus->HSE（HighSpeedEthernet）Profibus

->PROFINETDeviceNet/ControlNet

->

EtherNet/IPModbus

->

Modbus

IDAEPA（國內(nèi)自主標準）Ethernet

POWERLINKEtherCATSERCOS

III要滿足：實時性、確定性、可靠性工業(yè)要求工業(yè)以太網(wǎng)

(Ethernet)

技術3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線向工業(yè)以太網(wǎng)方向發(fā)展工業(yè)以太網(wǎng)

(Ethernet)工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術非接觸傳輸，特別適用于惡劣環(huán)境或振動、高速旋轉(zhuǎn)對象的監(jiān)控降低安裝成本、持續(xù)降低運行維護成本

更換方便，便于升級減少接插件故障，移動自由且不受限制工廠測控模式的變革傳統(tǒng)認為成本過高，無法大規(guī)模部署傳感器進行監(jiān)測的應用成為可能。工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術非接觸傳輸，特別適用于惡劣工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術ARC預測：2010～2015年，工廠設備健康維護相關市場將以每年200％的速度增長。美國總統(tǒng)科技顧問委員會在“面向21世紀的聯(lián)邦能源研究與發(fā)展規(guī)劃”中指出：工業(yè)無線技術的應用將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高10％，并使排放和污染降低25％。工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術ARC預測：2010～20WirelessHART標準于2008年9月成為國際標準ISA100.11a標準于2009年4月正式發(fā)布WIA-PA（國內(nèi)自主標準）標準于2008年10月成為國際標準工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術WirelessHART標準于2008年9月成為國際標準工工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術Emerson智能無線網(wǎng)絡產(chǎn)品(基于WirelessHART標準)工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術Emerson智能無線網(wǎng)絡工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術Honeywell無線產(chǎn)品(基于ISA100.11a標準)工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術Honeywell無線產(chǎn)品工業(yè)自動化儀表方面：國內(nèi)唯一符合IEC61158協(xié)議標準的低功耗芯片支持FFH1、ProfibusPA標準設備開發(fā)在保持功耗（60μA）低于同類產(chǎn)品指標的前提下內(nèi)嵌4K

SRAM，能有效簡化芯片用戶的開發(fā)工作量自主HART芯片HT1200M核心芯片符合HART協(xié)議國際標準，低功耗和性能指標完全達到國外同類先進產(chǎn)品水平。通信芯片F(xiàn)BC0409通信芯片HT1200M3.2網(wǎng)絡化控制技術工業(yè)自動化儀表方面：國內(nèi)唯一符合IEC61158協(xié)議標準的低現(xiàn)場總線智能儀表全套解決方案FF/HART/ProfibusPA現(xiàn)場總線芯片F(xiàn)F/HART/ProfibusPA現(xiàn)場總線協(xié)議FF/HART/ProfibusPA現(xiàn)場總線通信卡/儀表圓卡FF/HART/ProfibusPA現(xiàn)場總線控制應用功能塊工業(yè)自動化儀表方面3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線智能儀表全套解決方案工業(yè)自動化儀表方面3.2網(wǎng)絡化牽頭制定工業(yè)無線網(wǎng)絡國家標準(WIA-PA)2008年10月成為IEC國際標準3.2網(wǎng)絡化控制技術工業(yè)無線技術方面牽頭制定工業(yè)無線網(wǎng)絡國家標準(WIA-PA)3.2網(wǎng)絡化控系統(tǒng)級模塊+協(xié)議級模塊級OEM裸模塊傳感器網(wǎng)絡硬件平臺OEM協(xié)議級模塊開發(fā)套件工具軟件儀表整機網(wǎng)關組態(tài)軟件服務技術咨詢技術服務技術開發(fā)3.2網(wǎng)絡化控制技術工業(yè)無線技術方面系統(tǒng)級模塊+協(xié)議級模塊級OEM裸模塊OEM協(xié)議級模塊儀表3.2網(wǎng)絡化控制技術工業(yè)無線技術方面壓力計：中科博微公司

溫度計：上海自動化儀表所

粉塵濃度傳感器：川儀公司壓力變送器：偉岸測儀閥門定位器：浙江中控電磁流量計：北京天宇藍翔與國內(nèi)儀表企業(yè)密切合作，開發(fā)出10余種無線智能儀表樣機，在企業(yè)示范應用WIA—PA3.2網(wǎng)絡化控制技術工業(yè)無線技術方面壓力計：中科博微公司電機能效在線監(jiān)測系統(tǒng)通過無線方式監(jiān)測電機和電爐的運行狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能運行及故障預測維護3.2網(wǎng)絡化控制技術工業(yè)無線技術方面電機能效在線監(jiān)測系統(tǒng)通過無線方式監(jiān)測電機和電爐的運行狀態(tài)，實智能電網(wǎng)和工業(yè)無線儀表3.2網(wǎng)絡化控制技術工業(yè)無線技術方面智能電網(wǎng)和工業(yè)無線儀表3.2網(wǎng)絡化控制技術工業(yè)無線技術方面三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）2、網(wǎng)絡化控制技術3、專用裝備技術三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）1997年完成國內(nèi)第一臺全自動肋骨彎淬機床電氣控制系統(tǒng)2001年和2002年先后完成了三臺改進型肋骨彎淬機床電氣控制系統(tǒng)曲率半徑檢測和閉環(huán)控制已申請了國家專利項目獲得了中國科學院科技進步三等獎3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:全自動肋骨彎淬機床1997年完成國內(nèi)第一臺全自動肋骨彎淬機床電氣控制系統(tǒng)3.33.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:全自動肋骨彎淬機床采用先進的工業(yè)PC、曲率半徑和淬火溫度在線檢測技術，實現(xiàn)了肋骨加熱、淬火、成型的全自動化控制。主要指標：彎制曲率半徑：1200mm-；曲率半徑控制精度：2mm淬火溫度：800-1400℃；控溫精度：5℃3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:肋骨成型原理:其中：q1為檢測角；L1為頂輪圓心到線圈平面的初始距離；r1為頂輪半徑；x為球柵尺檢測值定位輪:根據(jù)鋼料寬度決定進給位移硬支撐輪:幾何位置固定成型輪:它的位置對應鋼料成型曲率半徑加熱位置:中頻加熱鋼料直線位移傳感器:光柵尺或球柵尺3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:全自動肋骨彎淬機床肋骨成型原理:定位輪:根據(jù)鋼料寬度決定進給位移硬支撐輪:幾何651、曲率半徑在線檢測:通過曲率半徑檢測機構(gòu)，利用計算機采集直線位移傳感器（此處光柵尺或球柵尺）檢測到的鋼料成型部分給檢測機構(gòu)檢測輪造成的位移，通過與成型輪和變形區(qū)的數(shù)量關系，即可計算出當前鋼料曲率半徑。2、成型輪位置控制:計算曲率半徑與設定值比較，通過控制算法閉環(huán)控制成型輪位置?？紤]到鋼料的回彈等因素，系統(tǒng)加入了修正系數(shù)。3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:全自動肋骨彎淬機床1、曲率半徑在線檢測:通過曲率半徑檢測機構(gòu)，利用計算機采集直66監(jiān)控主畫面3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:全自動肋骨彎淬機床監(jiān)控主畫面3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:彎

淬機運行狀態(tài)3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:全自動肋骨彎淬機床彎

淬機運行狀態(tài)3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:對數(shù)字化螺旋焊鋼管成型機組的借鑒意義1、鋼管直徑和橢圓度檢測裝置。在成型機組出口同一橫截面上3個或4個固定位置安裝激光測距傳感器，檢測鋼管成型過程中造成的位移量，傳送給控制計算機，計算出當前鋼管直徑和橢圓度。2、根據(jù)上面計算結(jié)果，與鋼管設定直徑相比較，通過控制算法自動調(diào)整成型機組后橋或（和）2號輥的位置，達到自動控制鋼管直徑、橢圓度及合口尺寸的目的。3、通過專家系統(tǒng)設置2號成型輥壓下量，減小鋼管回彈在合口處產(chǎn)生的應力，提高焊接質(zhì)量。3.3工業(yè)機器人與專用裝備技術典型實例:全自動肋骨彎淬機床對數(shù)字化螺旋焊鋼管成型機組的借鑒意義1、鋼管直徑和橢圓度檢測四、合作建議1、為中石油裝備制造企業(yè)提供制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）建設方面的咨詢、規(guī)劃、設計、開發(fā)和系統(tǒng)實施等方面的技術服務；2、為企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)裝備的升級改造提供網(wǎng)絡化控制解決方案；四、合作建議1、為中石油裝備制造企業(yè)提供制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES科技創(chuàng)造未來服務體現(xiàn)價值謝謝！科技創(chuàng)造未來服務體現(xiàn)價值謝謝！工廠自動化技術及其應用中科院沈陽自動化研究所19十一月2022工廠自動化技術及其應用中科院沈陽自動化研究所10十一月2

匯報提綱一、中國科學院沈陽自動化研究所簡介二、工廠自動化的技術體系三、相關單元技術及典型應用介紹四、合作建議匯報提綱一、中國科學院沈陽自動化研究所簡介中國科學院沈陽自動化研究所簡介中國科學院沈陽自動化研究所簡介目前：主要從事機器人、工業(yè)自動化、光電信息處理技術的研究開發(fā)在編職工500多人，工程院院士2人在學研究生300人研究所發(fā)展基本情況1958年建所目前：研究所發(fā)展基本情況1958年建所機器人技術國家工程研究中心機器人學國家重點實驗室中國科學院光電信息技術重點實驗室中國科學院工業(yè)信息技術重點實驗室科技部高技術成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)化基地國家先進制造技術R&D的重要基地研究所發(fā)展基本情況國家先進制造技術R&D的重要基地研究所發(fā)展基本情況機器人學實驗室水下機器人研究室光電信息研究室現(xiàn)代裝備研究室自動化系統(tǒng)研究室工業(yè)信息學研究室高技術攻關應用示范研究與探索高技術產(chǎn)業(yè)化新松機器人等所投資公司事業(yè)法人研究開發(fā)實體創(chuàng)新結(jié)構(gòu)布局：“兩個實體、四個層次”企業(yè)法人產(chǎn)業(yè)化實體機器人學實驗室水下機器人研究室光電信息研究室現(xiàn)代裝備研究室自制造:

制造技術:

Longman詞典對“制造解釋為：“通過機器進行(產(chǎn)品)制作或生產(chǎn)，特別是適用于大批量”國際生產(chǎn)工程學會（1990年）：制造是一個涉及制造工業(yè)中產(chǎn)品設計、物料選擇、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程、質(zhì)量保證、經(jīng)營管理、市場銷售和服務的一系列相關活動和工作的總稱。把原材料變成產(chǎn)品，所采用的一系列技術的統(tǒng)稱。先進制造技術(AMT)，是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源以及現(xiàn)代化管理等領域的成果，將其綜合應用于產(chǎn)品生產(chǎn)、設計、制造、檢測、管理和售后服務全過程的結(jié)果。它是制造技術的最新發(fā)展階段，是制造技術與現(xiàn)代高新技術結(jié)合而產(chǎn)生的完整的技術群。

二、工廠自動化的技術體系

制造:

制造技術:

Longman詞典對“制造解釋為：“通過

二、工廠自動化的技術體系

制造產(chǎn)品其本身的創(chuàng)新設計能力，即產(chǎn)品的競爭能力(制造->創(chuàng)造)現(xiàn)有產(chǎn)品的改進新產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品的制造能力和管理水平，即制造產(chǎn)品的敏捷能力

(制造->智造)

幾個層面:

制造單機設備層

制造設備本身能力的提升(智能化)

生產(chǎn)線/制造系統(tǒng)

制造/檢測/物流設備構(gòu)成的系統(tǒng)（成套化和數(shù)字化）

制造過程管理

制造執(zhí)行過程的高效運行和過程改進（可視化和可控化）

企業(yè)資源管理

企業(yè)運作的科學化和業(yè)務流程的優(yōu)化企業(yè)競爭優(yōu)勢的兩個關鍵：

二、工廠自動化的技術體系

制造產(chǎn)品其本身的創(chuàng)新設計能力，即先進制造技術的應用給企業(yè)賦予了新的特征:

信息時代的現(xiàn)代制造企業(yè)將是一個全面集成的數(shù)字化企業(yè)

。管理數(shù)字化產(chǎn)品設計數(shù)字化生產(chǎn)過程數(shù)字化制造裝備數(shù)字化企業(yè)數(shù)字化以CIMS為核心的數(shù)字化企業(yè)思想得到企業(yè)的認同，并將其作為信息化建設的目標。

二、工廠自動化的技術體系

先進制造技術的應用給企業(yè)賦予了新的特征:

信息時制造裝備PCS/NCSMES

二、工廠自動化的技術體系

工廠自動化技術是先進制造技術的重要組成部分

ERP制造業(yè)信息化工廠自動化制造能力和管理水平

二、工廠自動化的技術體系

工廠自動化技術是先進制造技術的重三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）2、網(wǎng)絡化控制技術3、專用裝備技術三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）8370年代末傳統(tǒng)T-MES階段：單一功能的車間級應用專用Point-MESNext-GenerationMES:-2004年協(xié)同制造執(zhí)行系統(tǒng)C-MES概念-具有開放式、客戶化、可配置、可伸縮等特性的新型體系結(jié)構(gòu)-智能性-WEB技術

80年代中期

90年代初~2000年2004年~可集成I-MES階段:-1990年AMRMES概念-1992年MESA成立-1997年MES白皮書-2000年ISA95系列標準具有客戶化、可重構(gòu)、可擴展和互操作等特性

發(fā)展階段:

3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術1270年傳統(tǒng)T-MES階段：Next-GenerationMES匯集了車間中用以管理和優(yōu)化從定單下達到生產(chǎn)完成全過程中的所有活動的硬件或軟件組件，通過控制和利用準確的制造信息，對車間生產(chǎn)活動中的實時事件做出快速響應，同時向企業(yè)決策支持過程提供相關生產(chǎn)活動的重要信息。定義:ManufacturingExecutionSystemAssociation，MESA

制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem,MES）是一種面向車間層的生產(chǎn)管理和優(yōu)化運行技術；是位于企業(yè)上層生產(chǎn)計劃和底層工業(yè)控制之間、面向車間層的管理信息系統(tǒng)。3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES匯集了車間中用以管理和優(yōu)化從定單下達到MES在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁。MES采集從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化和改善制造活動。它強調(diào)是當前視角，即精確的實時數(shù)據(jù)。從對實時的要求而言，如果說控制層要求的實時的時間系數(shù)為1，那么,MES的時間系數(shù)為10,ERP的時間系數(shù)為100可控性可視性MES特征:

3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產(chǎn)活動與管理活動功能模型:MESA

O/DSDPRA&CDCPT&GPALMMMPMQMDC&A資源分配及控制RA&C生產(chǎn)作業(yè)計劃O/DS

生產(chǎn)調(diào)度DP質(zhì)量管理QM生產(chǎn)過程管理PM文檔控制DC數(shù)據(jù)采集DC&A勞動力管理LM設備維護管理MM產(chǎn)品跟蹤與追溯PT&G性能分析PASCMService/RepairAPSERPCRMPCSPLMPDM/CMC3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術功能模型:MESA

O/DSDPRA&CDCPT&GPAMES標準的進展:

ANSI/ISA-95標準----企業(yè)與控制系統(tǒng)集成標準（1）ANSI/ISA-95.00.01，企業(yè)-控制系統(tǒng)集成，第一部分：模型和術語；包括標準的術語和對象模型(信息交換)

(ApprovedJuly15,2000;2010:IEC/ISO62264-1;GB/T20720.1)（2）ANSI/ISA-95.00.02，企業(yè)-控制系統(tǒng)集成，第二部分：對象模型屬性；由第一部分中的定義的每一個對象的屬性組成。

(ApprovedOctober17,2001;2010:IEC/ISO62264-2;GB/T20720.2)（3）ANSI/ISA-95.00.03，企業(yè)-控制系統(tǒng)集成，第三部分：制造過程管理活動模型；集中在第三層（生產(chǎn)/MES層）上的功能和活動。(ApprovedJune6,2005;2010:IEC/ISO62264-3;GB/T20720.3)（4）ANSI/ISA-95.00.04，第四部分：定義制造運作管理對象模型屬性（制定中）

（5）ANSI/ISA-95.00.05，第五部分：定義商業(yè)系統(tǒng)和制造業(yè)之間信息交易(ApprovedJanuary10,2007)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES標準的進展:

ANSI/ISA-95標準----企業(yè)來源:美國LogicaMESCentreofExcellence公司的MESProductSurvey2007/2008報告國外MES行業(yè)分布:

1電子2汽車3食品&飲料4機械&工具5制藥6半導體7塑料&橡膠3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術來源:美國LogicaMESCentreofExc國內(nèi)的MES應用集中在冶金、石化、汽車、煙草和電子等幾大行業(yè)。冶金、石化、汽車等為國內(nèi)較早開始信息化建設的行業(yè)，輕工、紡織等行業(yè)啟動則較晚。流程/混合流程行業(yè)應用要好于離散行業(yè)我國已經(jīng)應用和正在建設MES的鋼鐵企業(yè)共有30多家，他們的鋼鐵產(chǎn)量占全國鋼鐵總產(chǎn)量的50%以上。煙草行業(yè)大約有1/3左右的生產(chǎn)廠已經(jīng)實施了MES系統(tǒng)。國內(nèi)MES行業(yè)分布:

3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術國內(nèi)的MES應用集中在冶金、石化、汽車、煙草和電子等幾大行業(yè)MESA調(diào)查分析結(jié)果：生產(chǎn)周期縮短45%；數(shù)據(jù)輸入時間縮短75%；在制品減少24%；文書工作減少61%；交貨期縮短27%；不合格產(chǎn)品降低18%；文書丟失減少56%。MES給企業(yè)帶來的效益3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MESA調(diào)查分析結(jié)果：MES給企業(yè)帶來的效益3.1制造3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES相關技術：制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺與集成技術基于MES標準的制造過程建模技術數(shù)據(jù)采集與過程跟蹤技術

產(chǎn)品質(zhì)量診斷/控制/調(diào)整技術（SPCDA）不同生產(chǎn)類型的高級排產(chǎn)與調(diào)度技術（APS）設備故障診斷與預防性維護技術制造系統(tǒng)性能評價技術…3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES相關技術：制造執(zhí)行自主研發(fā)了MES開發(fā)與運行平臺：MessageBusDBManagerDataReaderDataWriterAlarmSPCGateWayMES應用套件生產(chǎn)管理過程跟蹤建模工具工廠模型產(chǎn)品模型事件模型執(zhí)行模型異構(gòu)數(shù)據(jù)源適配器實時歷史庫OPCRS232……質(zhì)量管理產(chǎn)品管理效率分析CalculationMgrMES企業(yè)集成連接器ERPCRMInfoPublishEngine……DataMiningEngineMES信息門戶持久存儲SQLServer2005SDK核心服務3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術自主研發(fā)了MES開發(fā)與運行平臺：MessageBusDBM3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術制造過程建模方法與可視化技術：產(chǎn)品模型-工廠模型關聯(lián)執(zhí)行模型-工廠模型關聯(lián)執(zhí)行模型-產(chǎn)品模型關聯(lián)生產(chǎn)線參數(shù)工位車間3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術制造過程建模方法與可視化制造過程建模方法與可視化技術：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術工廠模型：生產(chǎn)線/工藝段/設備實現(xiàn)工藝段與質(zhì)量檢測點和保證工藝參數(shù)的設備及控制變量的關聯(lián)實現(xiàn)生產(chǎn)線/設備模型與狀態(tài)信息和生產(chǎn)信息的關聯(lián)①②制造過程建模方法與可視化技術：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES間隙測量及墊片自動選裝系統(tǒng)帶鈕距傳感器的電動擰緊工具帶位移和壓力傳感器的壓裝機基于圖像的自動識別系統(tǒng)關鍵設備的數(shù)據(jù)采集與集成：(可視化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術間隙測量及墊片自動選裝系統(tǒng)帶鈕距傳感器的電動擰緊工具帶位移和變速箱綜合性能加載試驗臺發(fā)動機綜合性能試驗臺關鍵設備的數(shù)據(jù)采集與集成：(可視化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術變速箱綜合性能加載試驗臺發(fā)動機綜合性能試驗臺關鍵設備的數(shù)據(jù)采磁導航帶RFID定位的AGV物流小車工業(yè)智能打標機RFID托盤跟蹤手持PDA物料掃描關鍵設備的數(shù)據(jù)采集與集成：(可視化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術磁導航帶RFID定位的AGV物流小車工業(yè)智能打標機RFID托防錯裝控制產(chǎn)品A零件所在料位產(chǎn)品B零件所在料位產(chǎn)品A計劃執(zhí)行產(chǎn)品B計劃執(zhí)行MES應用系統(tǒng)PLC利用料架上的指示燈，指示操作者獲取正確的物料智能料架工藝執(zhí)行、質(zhì)量、防錯漏等在線控制能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術防錯裝控制產(chǎn)品A零件所在料位產(chǎn)品B零件所在料位產(chǎn)品A計劃執(zhí)行MES應用系統(tǒng)產(chǎn)品A工藝產(chǎn)品B工藝產(chǎn)品A計劃執(zhí)行產(chǎn)品B計劃執(zhí)行PLC工位計算機壓機壓力超過工藝要求產(chǎn)生報警提示并同時控制壓機停止動作工藝執(zhí)行、質(zhì)量、防錯漏等在線控制能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術MES應用系統(tǒng)產(chǎn)品A工藝產(chǎn)品B工藝產(chǎn)品A計劃執(zhí)行產(chǎn)品B計劃執(zhí)物料跟蹤示例:PartAPartBPartC…分總成APartMPartN…零件數(shù)量時間批次PartA105-08:450512011PartB205-08:450412013PartC105-08:450510001MES對分總成A的跟蹤記錄示意裝配者工人甲在制品A托盤/AGV總裝配線報完工零件數(shù)量時間批次PartM105-08:450512011PartN205-08:450412013分總成A105-08:450510001MES對在制品A的跟蹤記錄示意裝配者工人乙基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術物料跟蹤示例:PartAPartBPartC…分總成A基于事件和時間序列的過程跟蹤與控制模型ERP計劃跟蹤過程工位料架人員離線質(zhì)量零件詳細排產(chǎn)總裝計劃總裝過程投料總裝開始總裝結(jié)束使用零件信息班組登錄壓機擰緊工具測試料架實際工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、人員操作品種\數(shù)量\供應商料架設備投料使用零件信息品種\數(shù)量\供應商分裝開始分裝結(jié)束分裝過程生產(chǎn)過程實際工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、人員操作實際工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、人員操作實際工藝參數(shù)、設備狀態(tài)、人員操作時序質(zhì)量信息質(zhì)量信息3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術基于事件和時間序列的過程跟蹤與控制模型ERP計劃跟蹤過程工位產(chǎn)品質(zhì)量故障原因查找生產(chǎn)線效率分析及生產(chǎn)節(jié)拍的改進根據(jù)跟蹤信息進行控制查找同該批次物料關聯(lián)的所有產(chǎn)品產(chǎn)品生產(chǎn)過程工藝參數(shù)查詢查找問題產(chǎn)品所用物料的批次查找問題產(chǎn)品相關的操作人員生產(chǎn)過程跟蹤基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)線效率分析根據(jù)跟蹤信息查找同該批次物料產(chǎn)品生產(chǎn)過物料配送清單及批次采集基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力

(可控化)關鍵工藝\測試數(shù)據(jù)參數(shù)柴油機產(chǎn)品的制造過程檔案：(物料批次、試漏/擰緊/試車工藝參數(shù)、人員、操作時間)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用--朝陽柴油機總裝MES系統(tǒng)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術物料配送清單及批次采集基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用—宇通客車MES系統(tǒng)基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用—宇通客車MES系統(tǒng)基于事件&基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力

(可控化)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用--宇通客車MES系統(tǒng)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)基于基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力

(可控化)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用--宇通客車MES系統(tǒng)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術基于事件&時間序列的制造過程跟蹤和追溯能力(可控化)基于瓶頸車間的調(diào)度問題(優(yōu)化)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用--宇通客車MES系統(tǒng)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術瓶頸車間的調(diào)度問題(優(yōu)化)基于生產(chǎn)過程跟蹤模型的典型應用計劃排產(chǎn)生產(chǎn)周期壓縮

涂裝車間現(xiàn)平均單車實際生產(chǎn)周期約55小時，計劃排產(chǎn)壓縮生產(chǎn)周期約10小時計劃排產(chǎn)吊裝滿足率

由于計劃排產(chǎn)采用依據(jù)吊裝計劃的倒排產(chǎn)算法，理論上100%滿足吊裝。計劃排產(chǎn)設備利用率現(xiàn)涂裝車間設備利用率約50%，詳細計劃排產(chǎn)提高設備利用率到約70%瓶頸車間的調(diào)度問題(優(yōu)化)3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術計劃排產(chǎn)生產(chǎn)周期壓縮瓶頸車間的調(diào)度問題(優(yōu)化)3.1MES應用與合作：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術汽車行業(yè)裝配生產(chǎn)線大同變速箱裝配生產(chǎn)線MES系統(tǒng)陜西FAST變速箱裝配生產(chǎn)線MES系統(tǒng)株洲歐格瑞變速器裝配試驗線MES系統(tǒng)東風朝陽柴油機總裝生產(chǎn)線MES系統(tǒng)浙江萬里揚變速箱裝配生產(chǎn)線MES系統(tǒng)鄭州宇通客車生產(chǎn)線MES系統(tǒng)行業(yè)應用離散加工企業(yè)沈陽第一機床廠MES系統(tǒng)長春55所柔性制造系統(tǒng)MES系統(tǒng)流程&混合流程鞍鋼冷軋薄板廠MES系統(tǒng)吉林煙草工業(yè)公司延吉卷煙廠制絲車間MES系統(tǒng)吉林煙草工業(yè)公司延吉卷煙廠廠級MES系統(tǒng)MES應用與合作：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術汽車行MES應用與合作：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術國內(nèi)唯一GE智能平臺高級解決方案供應商

國際聯(lián)合實驗室

MES應用與合作：3.1制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)技術國內(nèi)唯三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）2、網(wǎng)絡化控制技術3、專用裝備技術三、相關單元技術及典型應用介紹1、制造執(zhí)行系統(tǒng)技術（MES）3.2網(wǎng)絡化控制技術網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(

Networked

Control

System

，

NCS

），即網(wǎng)絡化的控制系統(tǒng)，又稱為控制網(wǎng)絡。分布式控制系統(tǒng)或稱集散控制系統(tǒng)（

DCS）、工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)

(FCS)

都屬于網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。這體現(xiàn)了控制系統(tǒng)正向網(wǎng)絡化、集成化、分布化、節(jié)點智能化的方向發(fā)展。3.2網(wǎng)絡化控制技術網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(

Networked

C3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術：現(xiàn)場總線（

Fieldbus

）是一種數(shù)字化的串行雙向通信系統(tǒng)。這一技術可將所有現(xiàn)場設備（傳感器、變送器、執(zhí)行器和數(shù)據(jù)采集模板等）與控制器用一根電纜（光纜或無線）連接在一起，形成設備及車間級的數(shù)字化通信網(wǎng)絡，可完成現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)測、控制、遠程參數(shù)化等功能。自動控制和顯示系統(tǒng)PLF現(xiàn)場總線車間現(xiàn)場設備3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術：現(xiàn)場總線（

Fieldb減少連線和安裝傳統(tǒng)的4-20mA連線每臺設備需要一個安全柵和一對連線現(xiàn)場總線連線多臺設備共用一個安全柵和一根總線控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總線4-20mA輸入/輸出子系統(tǒng)I.S.I.S.I.S.I.S.控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術優(yōu)點：減少連線和安裝傳統(tǒng)的4-20mA連線現(xiàn)場總線連線控制器提高控制功能的分散性傳統(tǒng)型現(xiàn)場總線型有些控制和I/O功能可以轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場儀表。控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總線4-20mA輸入/輸出子系統(tǒng)PIDPIDAI

AIAOAO控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術優(yōu)點：提高控制功能的分散性傳統(tǒng)型現(xiàn)場總線型控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總增加信息的交互量傳統(tǒng)4-20mA單變量單向現(xiàn)場總線多變量雙向控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總線輸入/輸出子系統(tǒng)控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術優(yōu)點：增加信息的交互量傳統(tǒng)4-20mA現(xiàn)場總線控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)擴大了操作視野傳統(tǒng)4-20mA只能看到

I/O子系統(tǒng)現(xiàn)場總線視野可以擴展到現(xiàn)場儀表控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡現(xiàn)場總線遠程輸入/輸出子系統(tǒng)控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線技術優(yōu)點：擴大了操作視野傳統(tǒng)4-20mA現(xiàn)場總線控制器控制系統(tǒng)網(wǎng)絡過程自動化（PA）FoundationFieldbus

H1ProfibusPAHART工廠自動化（FA）DeviceNet/ControlNetProfibusDPCANopenModbus3.2網(wǎng)絡化控制技術主流的現(xiàn)場總線技術：過程自動化（PA）3.2網(wǎng)絡化控制技術主流的現(xiàn)場總線技術：工業(yè)以太網(wǎng)

(Ethernet)

技術3.2網(wǎng)絡化控制技術隨著計算機領域的局域通信逐步被以太網(wǎng)壟斷，過程控制領域中上層的通信也逐步統(tǒng)一到以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)。以太網(wǎng)被用于網(wǎng)絡控制系統(tǒng)已成為一種發(fā)展趨勢

；以太網(wǎng)技術具有數(shù)字式互聯(lián)網(wǎng)絡、互操作性、開放性和高網(wǎng)絡性能，是最符合網(wǎng)絡控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線的特點，工業(yè)以太網(wǎng)成為現(xiàn)場總線技術的發(fā)展方向；工業(yè)以太網(wǎng)

(Ethernet)

技術3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線向工業(yè)以太網(wǎng)方向發(fā)展FoundationFieldbus->HSE（HighSpeedEthernet）Profibus

->PROFINETDeviceNet/ControlNet

->

EtherNet/IPModbus

->

Modbus

IDAEPA（國內(nèi)自主標準）Ethernet

POWERLINKEtherCATSERCOS

III要滿足：實時性、確定性、可靠性工業(yè)要求工業(yè)以太網(wǎng)

(Ethernet)

技術3.2網(wǎng)絡化控制技術現(xiàn)場總線向工業(yè)以太網(wǎng)方向發(fā)展工業(yè)以太網(wǎng)

(Ethernet)工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術非接觸傳輸，特別適用于惡劣環(huán)境或振動、高速旋轉(zhuǎn)對象的監(jiān)控降低安裝成本、持續(xù)降低運行維護成本

更換方便，便于升級減少接插件故障，移動自由且不受限制工廠測控模式的變革傳統(tǒng)認為成本過高，無法大規(guī)模部署傳感器進行監(jiān)測的應用成為可能。工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術非接觸傳輸，特別適用于惡劣工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術ARC預測：2010～2015年，工廠設備健康維護相關市場將以每年200％的速度增長。美國總統(tǒng)科技顧問委員會在“面向21世紀的聯(lián)邦能源研究與發(fā)展規(guī)劃”中指出：工業(yè)無線技術的應用將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高10％，并使排放和污染降低25％。工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術ARC預測：2010～20WirelessHART標準于2008年9月成為國際標準ISA100.11a標準于2009年4月正式發(fā)布WIA-PA（國內(nèi)自主標準）標準于2008年10月成為國際標準工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術WirelessHART標準于2008年9月成為國際標準工工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術Emerson智能無線網(wǎng)絡產(chǎn)品(基于WirelessHART標準)工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術Emerson智能無線網(wǎng)絡工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術Honeywell無線產(chǎn)品(基于ISA100.11a標準)工業(yè)無線技術3.2網(wǎng)絡化控制技術