從數(shù)字化制造到智能制造

關(guān)于從數(shù)字化制造到智能制造第1頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三2-2-改革開放30多年來，科技進(jìn)步在制造領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，“人口紅利”與“政策紅利”相輔相成，顯著提高了“中國制造”產(chǎn)品的市場競爭力。1.“中國制造”改變著整個(gè)世界第2頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-3-1.“中國制造”改變著整個(gè)世界中國制造日本制造1750180019002000185019502050德國制造英國制造美國制造中國已經(jīng)成為全球第二大經(jīng)濟(jì)體。中國極可能成為“第五個(gè)”世界制造中心。伴隨世界制造業(yè)的發(fā)展，在不同的階段形成了四大世界級制造中心。第3頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三自1994年人民幣匯率改革以來,在中國保持對美商品出口快速增長的同時(shí),美國對中國產(chǎn)品反傾銷調(diào)查和反傾銷最終措施數(shù)量也有了大幅地增長。歐美采取貿(mào)易保護(hù)反制-4-1.“中國制造”改變著整個(gè)世界第4頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-5-2.美國對“中國制造”的憂慮美國奇點(diǎn)大學(xué)著名教授瓦德瓦2012年1月11日在《華盛頓郵報(bào)》認(rèn)為：

我們將人工智能、機(jī)器人和數(shù)字化制造相結(jié)合，使得美國企業(yè)家在本土建廠，生產(chǎn)出各種產(chǎn)品，這是一場制造業(yè)的革命。中國還如何能與我們競爭？很快就輪到中國擔(dān)憂了。尋求技術(shù)跨越第5頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-6-3.目前德國制造業(yè)面臨的壓力老齡化社會帶來勞動力減少資源匱乏，能效仍需提升產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移帶來國內(nèi)制造業(yè)空心化發(fā)展中國家技術(shù)實(shí)力不斷增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)全球化中，需要對市場做出快速響應(yīng)保持制造業(yè)國際領(lǐng)先地位所需的標(biāo)準(zhǔn)化需要根據(jù)消費(fèi)者需求，實(shí)現(xiàn)差異化、個(gè)性化的生產(chǎn)制造業(yè)占據(jù)全國GDP的25%、出口總額的60%，影響極大12356784第6頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-7-4.“中國制造”亟待技術(shù)跨越產(chǎn)品質(zhì)量有待提高在產(chǎn)業(yè)鏈的下游：核心技術(shù)亟待加強(qiáng)與歐美產(chǎn)品相比：質(zhì)量存在明顯差距第7頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-8-從價(jià)格優(yōu)勢到技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)變成本上升（人力、土地、能源）用工荒（技術(shù)工人不足）國家出口退稅政策變化國內(nèi)：周邊國家新制造工廠的興起越南印度國外：4.“中國制造”亟待技術(shù)跨越第8頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三報(bào)告提綱-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)用展望第9頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三1.工業(yè)革命發(fā)展歷程-10-18世紀(jì)末20世紀(jì)初70年代初至今第一次工業(yè)革命機(jī)械化生產(chǎn)蒸汽驅(qū)動第二次工業(yè)革命批量流水線生產(chǎn)電力驅(qū)動第三次工業(yè)革命高自動化柔性生產(chǎn)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)驅(qū)動第四次工業(yè)革命智能化工廠智能裝備及信息通信第10頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三蒸汽機(jī)普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床智能機(jī)床加工裝備+電動機(jī)=電氣化機(jī)床+電腦=按編程操作適應(yīng)能力低數(shù)控機(jī)床+智能控制=工藝優(yōu)化提升30%-3倍-11-1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)1.0：機(jī)械化工業(yè)2.0：電氣化工業(yè)3.0：數(shù)字化工業(yè)4.0：智能化機(jī)械傳動+蒸汽驅(qū)動=機(jī)械化第11頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三工業(yè)1.0一、工業(yè)4.0的意義1.工業(yè)革命發(fā)展歷程-12-第12頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三一、工業(yè)4.0的意義1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)2.0-13-第13頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)3.0-14-第14頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)4.0（人機(jī)對話）-15-第15頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三2.數(shù)字化制造的特征鏜拉機(jī)床銑削機(jī)床

采用數(shù)字化仿真手段，對制造過程中制造裝備、制造工藝、制造系統(tǒng)以及產(chǎn)品性能進(jìn)行定量描述，使工藝設(shè)計(jì)從基于經(jīng)驗(yàn)的試湊向基于科學(xué)推理轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)線系統(tǒng)材料毛坯實(shí)物產(chǎn)品沖壓機(jī)床焊接裝備-16-第16頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三數(shù)字化技術(shù)體系：產(chǎn)品表達(dá)數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、制造工藝數(shù)字化、制造系統(tǒng)數(shù)字化。制造系統(tǒng)數(shù)字化CAD:UG/Catia/PRO-ECAE:Nastran/AnsysPDM:Team-CenterERP:SAP、Enovia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)品性能影響制造效率影響制造效率影響制造質(zhì)量2.數(shù)字化制造的特征-17-第17頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-18-2.數(shù)字化制造的特征汽車發(fā)動機(jī)上端蓋第18頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三傳感檢測信息化、實(shí)時(shí)化裝備運(yùn)行過程檢測制造質(zhì)量的檢測工藝設(shè)計(jì)智能化、知識化制造工藝的智能設(shè)計(jì)制造工藝的實(shí)時(shí)規(guī)劃控制執(zhí)行柔性化、自動化裝備自動控制裝備柔性操作-19-3.智能化制造的特征第19頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三報(bào)告提綱-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)用展望第20頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量美國B777的應(yīng)用效果開發(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)字化開發(fā)（B777)-21-第21頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三產(chǎn)品生產(chǎn)控制中心1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量飛機(jī)數(shù)字化開發(fā)（B787)-22-第22頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三采購管理人員質(zhì)量管控人員全球物流專家供應(yīng)商管理人員技術(shù)工程師視頻會議技術(shù)支持物流準(zhǔn)備環(huán)境預(yù)警生產(chǎn)監(jiān)控車間車間裝配現(xiàn)場生產(chǎn)、裝配現(xiàn)場全球供應(yīng)商工廠......高清視頻、生產(chǎn)信息、物流信息等技術(shù)支持質(zhì)量管理物流支持采購支持環(huán)境信息支持生產(chǎn)管控人員1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量飛機(jī)數(shù)字化開發(fā)（B787)-23-第23頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三數(shù)控織機(jī)，由原來3-4小時(shí)/毛衣，變?yōu)?0分鐘/毛衣，1個(gè)工人操作5-10臺機(jī)器手動式半自動全數(shù)控1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量數(shù)控紡織機(jī)械-24-第24頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三機(jī)械長軸傳動最高速度：160米/分電子長軸傳動以電子虛擬軸作為主導(dǎo)軸，機(jī)器各單元分散驅(qū)動；傳動由智能化驅(qū)動器高精度控制的電子長軸；最高印刷速度：350米/分1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量數(shù)控印刷機(jī)械-25-第25頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三2.高精度數(shù)字化制造主要研究范圍-26-3.超高精度、高性能平面、曲面制造2.高效精密切削磨削加工4.特殊功能結(jié)構(gòu)的特種加工（電火花加工、激光加工、聲波加工）5.復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)裝配性能保障6.制造系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化1.數(shù)字化設(shè)計(jì)-加工-測量一體化第26頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三報(bào)告提綱-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)用展望第27頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三28-28-1.智能化工廠實(shí)例第28頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-29-1.智能化工廠實(shí)例第29頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三2.信息物理系統(tǒng)是智能制造的本質(zhì)信息物理系統(tǒng)（CPS）-30-第30頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三物理信息2.信息物理系統(tǒng)是智能制造的本質(zhì)CPS系統(tǒng)通信信息計(jì)算物理控制-31-第31頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三二、工業(yè)4.0時(shí)代的智能制造3.智能制造的運(yùn)作-32-第32頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三3.智能制造的運(yùn)作-33-第33頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三3.智能制造的運(yùn)作-34-第34頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-35-將傳感器及智能決策軟件與裝備集成，實(shí)現(xiàn)感知、分析、推理、決策、控制功能，使工藝能適應(yīng)制造環(huán)境變化.傳感檢測裝備運(yùn)行監(jiān)控制造質(zhì)量檢測控制執(zhí)行裝備自動控制裝備柔性操作工藝設(shè)計(jì)工藝智能創(chuàng)成工藝實(shí)時(shí)規(guī)劃4.關(guān)鍵支撐技術(shù)第35頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-36-4.關(guān)鍵支撐技術(shù)—智能加工裝備1）智能機(jī)床第36頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三閉環(huán)智能加工系統(tǒng)性能評價(jià)性能數(shù)據(jù)誤差模型零件誤差補(bǔ)償加工過程中傳感器數(shù)據(jù)加工過程間的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)加工完畢后的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)-37-4.關(guān)鍵支撐技術(shù)—智能加工裝備1）智能機(jī)床第37頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三信息塔(e-Tower)

機(jī)床信息化，具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)反映機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度。操作權(quán)限指紋確認(rèn)。工件試切時(shí)，可在屏幕觀察加工過程。故障報(bào)警顯示、在線幫助排除。操作權(quán)限指紋確認(rèn)加工任務(wù)完成情況和機(jī)床狀態(tài)可用手機(jī)查詢數(shù)碼相機(jī)-38-4.關(guān)鍵支撐技術(shù)—智能加工裝備第38頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三39-39-4.關(guān)鍵支撐技術(shù)—智能加工裝備2）智能機(jī)器人第39頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-40-4.關(guān)鍵支撐技術(shù)—智能加工裝備3）增材制造（3D打?。┰霾闹圃焓遣捎貌牧现饾u累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù),被譽(yù)為有望產(chǎn)生“新一次工業(yè)革命”的代表性技術(shù)。3D打印全球市場規(guī)模（億美元）中國產(chǎn)3D打印裝備僅占3%3D打印技術(shù)有待充分成熟，主流市場有待進(jìn)一步培育。從技術(shù)成熟到適應(yīng)市場需求還將需要5~10年的培育期。第40頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三傳感器傳感器傳感器傳感器4.關(guān)鍵支撐技術(shù)—智能傳感器1)基于智能傳感的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)第41頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-42-4.關(guān)鍵支撐技術(shù)—智能傳感器基于智能傳感的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)第42頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三智能車身工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)零件公差裝配順序定位裝夾連接參數(shù)新工藝設(shè)計(jì)模型4.關(guān)鍵支撐技術(shù)—智能制造工藝-43-第43頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三-44-5.智能制造應(yīng)用愿景中德簽署《中德合作行動綱領(lǐng)》

2014年10月10日，中華人民共和國國務(wù)院總理李克強(qiáng)在訪問德國期間和德國總理默克爾，聯(lián)合發(fā)表了《中德合作行動綱領(lǐng)》，重點(diǎn)突出了雙方在制造業(yè)就“工業(yè)4.0”計(jì)劃的攜手合作。雙方將以中國擔(dān)任2015年德國漢諾威消費(fèi)電子、信息及通信博覽會(CeBIT)合作伙伴國為契機(jī)，推進(jìn)兩國在移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的合作。借鑒了德國的工業(yè)4.0計(jì)劃，我國也制定了《中國制造2025》計(jì)劃，目前初稿已經(jīng)完成，在部分地區(qū)已經(jīng)展開了試點(diǎn)工作，要在2025年對制造業(yè)完成升級轉(zhuǎn)型。隨著勞動力供給的減少，用人成本的上升，我