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第1章智能制造技術(shù)概述1.智能制造技術(shù)的發(fā)展、內(nèi)涵和特征本
章
要
點智能制造模式和技術(shù)體系智能制造技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢智能制造技術(shù)的發(fā)展、內(nèi)涵和特征智能制造技術(shù)的發(fā)展、內(nèi)涵和特征智能制造概念的產(chǎn)生、興起和發(fā)展智能制造的概念、內(nèi)涵和特征01智能制造概念的產(chǎn)生、興起和發(fā)展客戶需求變化、全球市場競爭和社會可持續(xù)發(fā)展的需求使得制造環(huán)境發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變。制造系統(tǒng)的追求目標從20世紀60年代的大規(guī)模生產(chǎn)、70年代的低成本制造、80年代的產(chǎn)品質(zhì)量、90年代的市場響應(yīng)速度、21世紀的知識和服務(wù),到如今以德國“工業(yè)
4.0”而興起的泛在感知和深入智能化。信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、管理技術(shù)和其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展有力地推動了制造系統(tǒng)追求目標的實現(xiàn),生產(chǎn)過程從手工化、機械化、剛性化逐步過渡到柔性化、服務(wù)化、智能化。不同階段制造系統(tǒng)的追求目標01智能制造概念的產(chǎn)生、興起和發(fā)展制造技術(shù)的發(fā)展與四次工業(yè)革命制造業(yè)已從傳統(tǒng)的勞動和裝備密集型,逐漸向信息、知識和服務(wù)密集型轉(zhuǎn)變,新的工業(yè)革命即將到來。01智能制造概念的產(chǎn)生、興起和發(fā)展產(chǎn)品制造過程國際分工的變化云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等新一代信息技術(shù)開始大爆發(fā),從而開啟了全新的智慧時代;機器人、數(shù)字化制造、3D打印等技術(shù)的重大突破正在重構(gòu)制造業(yè)技術(shù)體系;云制造、網(wǎng)絡(luò)眾包、異地協(xié)同設(shè)計、大規(guī)模個性化定制、精準供應(yīng)鏈、電子商務(wù)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式正在重塑產(chǎn)業(yè)價值鏈體系。01智能制造概念的產(chǎn)生、興起和發(fā)展當前,信息技術(shù)、新能源、新材料、生物技術(shù)等重要領(lǐng)域和前沿方向的革命性突破和交叉融合,正在引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)變革。英國學(xué)者保羅·麥里基在報告《制造業(yè)和創(chuàng)新:第三次工業(yè)革命》中認為,新一輪工業(yè)革命的核心是以機器人、3D打印機和新材料等為代表的智能制造業(yè)。這一輪產(chǎn)業(yè)革命本質(zhì)可概括為“一主多翼”:“一主”就是信息技術(shù)和生產(chǎn)服務(wù)領(lǐng)域的深度融合,出現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化生產(chǎn);所謂“多翼”是包括新能源、生物技術(shù)以及新材料等新的發(fā)展領(lǐng)域。當前及今后一段時間最重要的表現(xiàn)形式還是
“一主”,“多翼”的主要影響則在其后。因此,計算機及其衍生的信息通信和智能技術(shù)革命是本輪工業(yè)革命的標志或原因。裝備制造業(yè)、研發(fā)部門及其生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)作為新一輪工業(yè)革命主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),凸顯了制造業(yè)“智能化”革命的重要性,這些部門的核心工作就是使整個國民經(jīng)濟系統(tǒng)智能化,因此智能化將成為新一輪工業(yè)革命的本質(zhì)內(nèi)容之一。01智能制造概念的產(chǎn)生、興起和發(fā)展世界主要國家對智能制造的政策計劃01智能制造概念的產(chǎn)生、興起和發(fā)展四國制造業(yè)發(fā)展動態(tài)02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征1988年,美國紐約大學(xué)的懷特教授(P.K.Wright)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的布恩教授(D.A.Bourne)出版了《智能制造》一書,首次提出了智能制造的概念,并指出智能制造的目的是通過集成知識工程、制造軟件系統(tǒng)、機器人視覺和機器控制對制造技工的技能和專家知識進行建模,以使智能機器人在沒有人工干預(yù)的情況下進行小批量生產(chǎn)。日本在1989年提出一種人與計算機相結(jié)合的“智能制造系統(tǒng)(intelligentmanufacturingsystem,IMS)”,并且于1994年啟動了IMS國際合作研究項目,率先拉開了智能制造的序幕。早期的“智能制造系統(tǒng)”將人工智能(AI)視為核心技術(shù),以“智能體(Agent)”為智能載體,其目的是試圖用技術(shù)系統(tǒng)突破人的自然智力的局限,達到對人腦智力
的部分代替、延伸和加強。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征人工智能歷史上有三個學(xué)派:符號主義、聯(lián)結(jié)主義與行為主義。這三派智能理論中,符號主義關(guān)注人腦的抽象思維的特性;聯(lián)結(jié)主義只模仿人的形象思維;行為主義則著眼于人類或人造系統(tǒng)智能行為特性及進化過程,它們都從不同的角度致力于推動機器智能接近人的智能水平。行為主義在工業(yè)界的影響是更大的。由于人的智能是多功能、多層次、多側(cè)面、全方位的,而三派AI的模型原理本身存在門戶之別,并未走向統(tǒng)一和融合。此外AI在學(xué)習(xí)算法、穩(wěn)定性分析、商業(yè)化應(yīng)用等方面屢屢遭遇技術(shù)的“瓶頸”,始終制約著系統(tǒng)“智能化”水平與智能制造技術(shù)的提升,也導(dǎo)致一度興旺的IMS在其發(fā)源國日本被政府和工業(yè)界放棄。近年來,隨著機器學(xué)習(xí)尤其是深度學(xué)習(xí)技術(shù)的突破,AI熱潮再度興起。最為經(jīng)典的案例是谷歌公司的“阿爾法狗”,僅僅通過一年多的學(xué)習(xí)進化,就在最復(fù)雜的博弈游戲——圍棋中迅速戰(zhàn)勝了中日韓頂尖高手。AI的最新進展再度讓智能制造燃起新的希望。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征人工智能是由機器和智能控制系統(tǒng)組成的工作系統(tǒng),所以也稱叫機器智能,它是由計算機科學(xué),機械設(shè)計制造學(xué)、信息傳感收集與處理科學(xué)、語言學(xué)、生命科學(xué)等多個領(lǐng)域互相交叉發(fā)展形成的一門綜合的科學(xué)。人工智能是以計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ),通過各種信息收集、信息處理、執(zhí)行命令,以達到模擬人類的判斷和活動是人類的智能和工作能力得以延伸的科學(xué)。廣義而論,智能制造是一個大概念,是先進制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)的深度融合,貫穿于產(chǎn)品、制造、服務(wù)全生命周期各個環(huán)節(jié),以及制造系統(tǒng)集成,實現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,智能化不斷提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量,效益服務(wù)水平,推動制造業(yè)創(chuàng)、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享發(fā)展。美國能源部對智能制造的定義:是先進傳感、儀器、監(jiān)測、控制和過程優(yōu)化的技術(shù)和實際的組合,它們將信息和通信技術(shù)與制造環(huán)境融合在一起,實習(xí)工廠和企業(yè)中能量、生產(chǎn)率和成本的實時管理。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征當今,智能制造一般指綜合集成信息技術(shù)、先進制造技術(shù)和智能自動化技術(shù),在制造企業(yè)的各個環(huán)節(jié)(如經(jīng)營決策、采購、產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃、制造、裝配、質(zhì)量保證、市場銷售和售后服務(wù)等)融合應(yīng)
用,實現(xiàn)企業(yè)研發(fā)、制造、服務(wù)、管理全過程的精
確感知、自動控制、自主分析和綜合決策,具有高
度感知化、物聯(lián)化和智能化特征的一種新型制造模
式。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征智能制造(Intelligent
Manufacturing,IM)是以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ),配合新能源、新材料、新工藝,貫穿設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動各個環(huán)節(jié),具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準控制自執(zhí)行等功能的先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。智能制造技術(shù)是制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)及新一代信息技術(shù)的融合,是面向產(chǎn)品全生命周期的具有信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制功能的制造系統(tǒng),旨在高效、優(yōu)質(zhì)、柔性、清潔、安全、敏捷地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶。虛擬網(wǎng)絡(luò)和實體生產(chǎn)的相互滲透是智能制造的本質(zhì):一方面,信息網(wǎng)絡(luò)將徹底改變制造業(yè)的生產(chǎn)組織方式,大大提高制造效率;另一方面,生產(chǎn)制造將作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸和重要結(jié)點,擴大網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟的范圍和效應(yīng)。以網(wǎng)絡(luò)互連為支撐,以智能工廠為載體,構(gòu)成了制造業(yè)的最新形態(tài),即智能制造。這種模式可以有效縮短產(chǎn)品研制周期、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗。從軟硬結(jié)合的角度看,智能制造即是一個“虛擬網(wǎng)絡(luò)+實體物理”的制造系統(tǒng)。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征智能制造的特征是將智能活動融合到生產(chǎn)制造全過程,通過人與機器協(xié)同工作,逐漸增大、拓展和部分替代人類在制造過程中的腦力勞動,已由最初的制造自動化擴展到生產(chǎn)的柔性化、智能化和高度集成化。智能制造不僅采用新型制造技術(shù)和設(shè)備,而且將由新一代信息技術(shù)構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)貫穿整個生產(chǎn)過程,在制造業(yè)領(lǐng)域構(gòu)建的信息物理系統(tǒng),將徹底改變傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)組織方式,它不是簡單地用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),而是信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展和集成創(chuàng)新的新型業(yè)態(tài)。智能制造要求實現(xiàn)設(shè)備之間、人與設(shè)備之間、企業(yè)之間、企業(yè)與客戶之間的無縫網(wǎng)絡(luò)鏈接,實時動態(tài)調(diào)整,進行資源的智能優(yōu)化配置。它以智能技術(shù)和系統(tǒng)為支撐點,以智能工廠為載體,以智能產(chǎn)品和服務(wù)為落腳點,實現(xiàn)大幅度提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)
能力。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征智能制造包括智能制造技術(shù)與智能制造系統(tǒng)兩大關(guān)鍵組成要素和智能設(shè)計、智能生產(chǎn)、智能產(chǎn)品、智能管理與服務(wù)4大環(huán)節(jié)。其中智能制造技術(shù)是指在制造業(yè)的各個流程環(huán)節(jié),實現(xiàn)了大數(shù)據(jù)、人工智能、3D打印、物聯(lián)網(wǎng)、仿真等新型技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合。它具有學(xué)習(xí)、組織、自我思考等功能,能夠?qū)ιa(chǎn)過程中產(chǎn)生的問題進行自我分析、自我推理、自我處理,同時對智能化制造運行中產(chǎn)生的信息進行存儲,對自身知識庫不斷積累、完善、共享和發(fā)展。智能制造系統(tǒng)就是要通過集成知識工程、智能軟件系統(tǒng)、機器人技術(shù)和智能控制等來對制造技術(shù)與專家知識進行模擬,最終實現(xiàn)物理世界和虛擬世界的銜接與融合,使得智能機器在沒有人干預(yù)的情況下進行生產(chǎn)。智能制造系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)更具智能化的自治能力、容錯功能、感知能力、系統(tǒng)集成能力。智能制造的內(nèi)容包括:制造裝備的智能化、設(shè)計過程的智能化、加工工藝的優(yōu)化、管理的信息化和服務(wù)的敏捷化/遠程化。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征在2010年前,中文的“智能制造”主要是指傳統(tǒng)智能制造。IM是20世紀80年代末隨著計算機集成制造系統(tǒng)(Computer
Integrated
Manufacturing
Systems,CIMS)的研究開始興起的,核心是借助IM系統(tǒng)實現(xiàn)制造過程的自測量、自適應(yīng)、自診斷、自學(xué)習(xí),達到制造柔性化、無人化。制造智能主要表現(xiàn)在智能調(diào)度、智能設(shè)計、智能加工、智能操作、智能控制、智能工藝規(guī)劃、智能測量和診斷等多方面。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征在2010年后,中文的“智能制造”是指IM或Smart
Manufacturing(SM)或兩者。SM又被譯為智慧制造。2008年,IBM提出“智慧地球”的概念,從而
拉開了新一代信息技術(shù)應(yīng)用的大幕,先是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),接著是移動寬帶、云計算技術(shù)、信息物理系統(tǒng),然后是大數(shù)據(jù)。這些新一代信息技術(shù)具有諸多有別于傳統(tǒng)IT技術(shù)的特點,將其應(yīng)用于制造系統(tǒng)將從根本上改變當前的制造模式發(fā)展格局,從諸多方面改變制造業(yè)信息化建設(shè)的路徑,使得智能制造范疇有了較大擴展。新一代信息技術(shù)極大地推動了新興制造模式的發(fā)展,其中具有代表性的先進制造模式有:以社會化媒體/Web2.0為支撐平臺的社會化企業(yè)、以云計算為使能技術(shù)的云制造、以物聯(lián)網(wǎng)(Internetof
Things)為支撐的制造物聯(lián)、以泛在計算(Ubiquitous
Computing)為基礎(chǔ)的泛在制造、以信息物理系統(tǒng)(Cyber
Physical
Systems,CPS)為核心的工業(yè)4.0下的智能制造,以大數(shù)據(jù)為驅(qū)動力的預(yù)測制造乃至主動制造等。02智能制造的概念、內(nèi)涵和特征智能制造的特點:第一,生產(chǎn)過程高度智能。智能制造在生產(chǎn)過程中能夠自我感知周圍環(huán)境,實時采集、監(jiān)控生產(chǎn)信息。第二,資源的智能優(yōu)化配置。信息網(wǎng)絡(luò)具有開放性、信息共享性,由信息技術(shù)與制造技術(shù)融合產(chǎn)生的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)制造可跨地區(qū)、跨地域進行資源配置,突破了原有的本地化生產(chǎn)邊界。第三,產(chǎn)品高度智能化、個性化。智能制造產(chǎn)品通過內(nèi)置傳感器、控制器、存儲器等技術(shù)具有自我監(jiān)測、記錄、反饋和遠程控制功能。智能制造模式和技術(shù)體系智能制造模式和技術(shù)體系智能制造模式智能制造技術(shù)體系智能制造關(guān)鍵技術(shù)01智能制造模式1、社會化企業(yè)社會化企業(yè)是將Web2.0應(yīng)用于企業(yè)而引伸出來的概念,并將其定義為“企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)與企業(yè)之間,以及企業(yè)與其合作伙伴/用戶間對社會軟件的運用”。企業(yè)借助Web2.0等社會化媒體工具,使用戶能夠參與到產(chǎn)品和服務(wù)活動中,通過用戶的充分參與來提高產(chǎn)品創(chuàng)新能力,形成新的服務(wù)理念與模式。Web2.0通過社會性軟件拓展和延伸了社會世界,使人們的相互溝通交流、知識共享和協(xié)作等產(chǎn)生了革命性變化。社會化企業(yè)背景下產(chǎn)生了眾包生產(chǎn)、產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)等制造模式。01智能制造模式社會化企業(yè)具有以下特點:開放協(xié)作:社會化企業(yè)破除了傳統(tǒng)企業(yè)和外部的邊界,面向更廣泛的群體、面向整個社會,充分利用外部優(yōu)質(zhì)資源,以此博采眾長和資源共享,在全社會范圍內(nèi)對產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、制造、營銷和服務(wù)等階段進行大規(guī)模協(xié)同,整合產(chǎn)生效益,實現(xiàn)企業(yè)從有邊界到無邊界的突破、從“企業(yè)生產(chǎn)”到“社會生產(chǎn)”的轉(zhuǎn)變;平等共享:平等就是去中心化、去等級化,傳統(tǒng)的集中經(jīng)營活動將被社會化企業(yè)分散經(jīng)營方式取代,層級化的管理結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨?jié)點組織的扁平化結(jié)構(gòu),產(chǎn)品采取模塊化研發(fā)生產(chǎn)方式,以適應(yīng)顧客的個性化需求;社會化創(chuàng)新:產(chǎn)品創(chuàng)新的思想往往來自用戶,社會化企業(yè)注重客戶參與的互動性、知識運用、隱性知識的集成,通過社會性網(wǎng)絡(luò)能夠充分利用群體智慧的認知與創(chuàng)新能力,提供任務(wù)解決方案、發(fā)現(xiàn)創(chuàng)意或解決技術(shù)問題,幫助進行產(chǎn)品/服務(wù)創(chuàng)新。01智能制造模式2、云制造云制造是以云計算技術(shù)為支撐的網(wǎng)絡(luò)化制造新形態(tài),云制造通過采用物聯(lián)網(wǎng)、虛擬化和云計算等網(wǎng)絡(luò)化制造與服務(wù)技術(shù)對制造資源和制造能力進行虛擬化
和服務(wù)化的感知接入,并進行集中高效管理和運營,實現(xiàn)制造資源和制造能
力的大規(guī)模流通,促進各類分散制造資源的高效共享和協(xié)同,從而動態(tài)、靈
活地為用戶提供按需使用的產(chǎn)品全生命周期制造服務(wù)。目前云制造的相關(guān)研究內(nèi)容包括總體框架和模式、制造資源的虛擬化和服務(wù)化、云制造服務(wù)平臺的綜合管理、制造云資源組合優(yōu)選、云環(huán)境下的普適人機交互以及其他相關(guān)應(yīng)用等。01智能制造模式云制造具有以下特點:云制造以云計算技術(shù)為核心,將“軟件即服務(wù)”的理念拓展至“制造即服務(wù)”,實質(zhì)上就是一種面向服務(wù)的制造新模式;云制造以用戶為中心,以知識為支撐,借助虛擬化和服務(wù)化技術(shù),形成一個統(tǒng)一的制造云服務(wù)池,對制造云服務(wù)進行統(tǒng)一、集中的智能化管理和經(jīng)營,并按需分配制造資源/能力;云制造提供了一個產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、服務(wù)等全生命周期的協(xié)同制造、管理與創(chuàng)新新平臺,引發(fā)了制造模式變革,進而轉(zhuǎn)變了產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式。01智能制造模式3、工業(yè)4.0下的智能制造———信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)工業(yè)化經(jīng)歷了機械化的工業(yè)1.0、電氣化的工業(yè)2.0、自動化的工業(yè)3.0之后,將跨入基于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的工業(yè)4.0
階段。工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃,旨在提升制造業(yè)的
智能化水平,建立具有適應(yīng)性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠。為應(yīng)對工業(yè)4.0的挑戰(zhàn),中國政府推出了《中國制造2025》計劃,并確定以智能制造為主攻方向。在工業(yè)4.0戰(zhàn)略內(nèi)涵中,包括機器人、3D打印和物聯(lián)網(wǎng)等基于現(xiàn)代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)興起的產(chǎn)業(yè),其核心就是通過信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)(CPS)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)人、設(shè)備與產(chǎn)品的實時連通、相互識別和有效交流,從而構(gòu)建一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的智能制造模式。01智能制造模式信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystems,CPS)實質(zhì)上是通過智能感知、分析、優(yōu)化和協(xié)同等手段,使計算、通信和控制實現(xiàn)有機融合和深度協(xié)同,實現(xiàn)實體空間和網(wǎng)絡(luò)空間的相互指導(dǎo)和映射。CPS的典型應(yīng)用包括智能交通領(lǐng)域的自主導(dǎo)航汽車,生物醫(yī)療領(lǐng)域的遠程精準手術(shù)系統(tǒng)、植入式生命設(shè)備以及智能電網(wǎng)、精細農(nóng)業(yè)、智能建筑等,是構(gòu)建未來智慧城市的基礎(chǔ)。在制造領(lǐng)域,CPS是實現(xiàn)智能制造的重要一環(huán),但其應(yīng)用仍處于初級階段,目前研究集中在抽象建模、概念特征及使用規(guī)劃等方面。01智能制造模式工業(yè)4.0理念下的智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期的、泛在感知條件下的制造,通過信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)的深度融合,將傳感器、感應(yīng)器等嵌入制造物理環(huán)境中,通過狀態(tài)感知、實時分析、人機交互/自主決策、精準執(zhí)行和反饋,實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)和企業(yè)管理及服務(wù)的智能化。工業(yè)4.0下的智慧工廠01智能制造模式4、泛在制造泛在計算又稱普適計算、環(huán)境智能等,強調(diào)計算資源普存于環(huán)境中,并與環(huán)境融為一體,人和物理世界更依賴“自然”的交互方式。與桌面計算相反,基于環(huán)境感知、內(nèi)容感知能力,泛在計算不只依賴命令行、圖形界面進行人機交互,它可以采用新型交互技術(shù)(如觸覺顯示、有機發(fā)光顯示等),使用任何設(shè)備、在任何位置并以任何形式進行感知和交流,因此,從根本上改變了人去適應(yīng)機器計算的被動式服務(wù)思想,使得用戶能在不被打擾的情形下主動地、動態(tài)地接受信息服務(wù)。泛在計算被應(yīng)用到各種領(lǐng)域,如U-城市、U-家庭、U-辦公、U-校園、U-政府、U-醫(yī)療等,無疑也會影響制造業(yè)。01智能制造模式泛在制造在制造全生命周期應(yīng)用,包括市場分析、概念形成、產(chǎn)品設(shè)計、原材料制備、毛坯生產(chǎn)/零件加工、裝配調(diào)試、產(chǎn)品使用及維護和產(chǎn)品回收處理等階段?;诜涸谟嬎憬换ピO(shè)備,如無線射頻識別(Radio
Frequency
IDentification,RFID)設(shè)備、可穿戴設(shè)備、語音/手勢交互終端、
掌上電腦(Personal
DigitalAssistant,
PDA)、各種無線(或有線)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等,制造企業(yè)可以自動、實時、準確、詳細、隨時隨地、透明地獲取企業(yè)物理環(huán)境信息。泛在制造-泛在計算的制造全生命周期應(yīng)用01智能制造模式5、制造物聯(lián)發(fā)展和采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實施智能制造的重要一環(huán),我國“十二五”制造業(yè)信息化科技工程規(guī)劃明確提出大力發(fā)展制造物聯(lián)技術(shù),以嵌入式系統(tǒng)、RFID和傳感網(wǎng)等構(gòu)建現(xiàn)代IoMT(InternetofManufacturingThings,IoMT),增強制造與服務(wù)過程的管控能力,催生新的制造模式。IoMT采用更加開放的體系結(jié)構(gòu)以支持更廣范圍的數(shù)據(jù)共享,并從系統(tǒng)整體的角度考慮進行全局優(yōu)化,支持制造全生命周期的感知、互聯(lián)和智能化。體系架構(gòu)方面,IoMT采用可伸縮的、面向服務(wù)的分布式體系結(jié)構(gòu),制造資源和相關(guān)功能模塊經(jīng)過虛擬化并抽象為服務(wù),通過企業(yè)服務(wù)總線提供制造全生命周期的業(yè)務(wù)流程應(yīng)用。IoMT各子系統(tǒng)之間具有松耦合、模塊化、互操作性和自主性等特征,能夠動態(tài)感知物理環(huán)境信息,采取智能行動和反應(yīng)來快速響應(yīng)用戶需求。01智能制造模式(a)傳統(tǒng)企業(yè)集成模型
(b)制造物聯(lián)傳統(tǒng)企業(yè)信息系統(tǒng)集成與制造物聯(lián)的對比采用物聯(lián)網(wǎng)對傳統(tǒng)的制造方式進行改造,可以加強產(chǎn)品和服務(wù)信息的管理,實時采集、動態(tài)感知生產(chǎn)現(xiàn)場(包括物料、機器、現(xiàn)場設(shè)備和產(chǎn)品)相關(guān)數(shù)據(jù),并進行智能處理與優(yōu)化控制,以更好地協(xié)調(diào)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié),提高生產(chǎn)過程的可控性,減少人工干預(yù)。此外,通過情景感知和信息融合,還可以實現(xiàn)新產(chǎn)品的快速制造、市場需求
的動態(tài)響應(yīng)及生產(chǎn)供應(yīng)鏈的實時優(yōu)化,提高產(chǎn)品的定制能力和服務(wù)創(chuàng)新能力,借此獲得經(jīng)濟、效率和競爭力等多重效益。01智能制造模式01智能制造模式5、基于大數(shù)據(jù)的預(yù)測制造/主動制造“大數(shù)據(jù)”一詞于2011年5月最早出現(xiàn)在麥肯錫發(fā)布的研究報告——《大數(shù)據(jù):創(chuàng)新、競爭和生產(chǎn)力的下一個新領(lǐng)域》之后,其潛在價值被越來越多的國家所認識,并將其置于國家戰(zhàn)略高度。美國發(fā)布了“大數(shù)據(jù)研究與發(fā)展計劃”,韓國積極推進“大數(shù)據(jù)中心戰(zhàn)略”,中國制定了《大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》。在生產(chǎn)制造領(lǐng)域,隨著數(shù)字工廠、泛在感知智能物件、物聯(lián)網(wǎng)的深入應(yīng)用,生產(chǎn)管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、自動化設(shè)備以及傳統(tǒng)的企業(yè)資源規(guī)劃和制造執(zhí)行系統(tǒng)等將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。從高頻率、大容量、種類繁多的海量工業(yè)數(shù)據(jù)中挖掘出有價值的信息,提升業(yè)務(wù)洞察力,指導(dǎo)運營決策,改進生產(chǎn)流程,降低產(chǎn)品/服務(wù)成本,已經(jīng)成為未來企業(yè)提高綜合競爭力的重要策略。01智能制造模式與傳統(tǒng)的制造或?qū)崟r制造(泛在制造、IoMT等)相比,大數(shù)據(jù)驅(qū)動預(yù)測制造/主動制造可較好地利用實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行預(yù)測,傳統(tǒng)制造(反應(yīng)型制造)主要搜索過去的歷史數(shù)據(jù),只是利用了數(shù)據(jù)的淺層價值,而且涉及的數(shù)據(jù)量和種類以及范圍也相對較小。雖然實時制造可感知并利用生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)(信息),但仍與傳統(tǒng)制造模式類似,大多采用事后的被動策略。主動制造是一種基于數(shù)據(jù)全面感知、收集、分析、共享的人機物協(xié)同制造模式,它
利用無所不在的感知收集各類相關(guān)數(shù)據(jù),通過對所收集的(大)數(shù)據(jù)進行深度分析,挖掘出有價值的信息、知識或事件,自主地反饋給業(yè)務(wù)決策者(包括企業(yè)人員、客
戶和合作企業(yè)等),并根據(jù)系統(tǒng)健康狀態(tài)、當前和過去信息以及情境感知,預(yù)測用
戶需求,主動配置和優(yōu)化制造資源,從而實現(xiàn)感知、分析、定向、決策、調(diào)整、控
制于一體的人機物協(xié)同的主動生產(chǎn),進而為用戶提供客戶化/個性化的產(chǎn)品和服務(wù)。通過大數(shù)據(jù)挖掘來主動、實時地將社會需求與企業(yè)制造能力有機地結(jié)合起來,從而
更好地滿足客戶的個性化需求,增強用戶體驗。01智能制造模式總體來看,上述新興的新一代智能制造模式概念還比較割裂,但實質(zhì)上,無論是IoMT、云制造還是基于大數(shù)據(jù)的預(yù)測制造/主動制造,都是未來智能制造的一部分,它們各自起到不同的作用?;谛乱淮畔⒓夹g(shù)的制造模式對比02智能制造技術(shù)體系智能制造體系主要有三個特征:通過價值鏈及網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)企業(yè)之間橫向的集成;貫穿整個價值鏈端到端工程數(shù)字化集成;企業(yè)內(nèi)部靈活可重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化制造體系的縱向集成。完整的智能制造系統(tǒng)主要包括5個層級:設(shè)備層控制層車間層企業(yè)層協(xié)同層智能制造系統(tǒng)層級02智能制造技術(shù)體系近年來,智能制造技術(shù)出現(xiàn)了各種新模式、新手段和新形式:新模式:基于互聯(lián)網(wǎng),面向服務(wù),協(xié)作的、可定制的、靈活的和社會化的智能化制造系統(tǒng)生產(chǎn)和為用戶提供服務(wù)。新的手段:人機一體化智能數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)事物,虛擬化,服務(wù),協(xié)作,定制、靈活性和智能。新形式:智能制造生態(tài)具有普適互聯(lián)的特點,數(shù)據(jù)驅(qū)動,跨境集成,自主智力和大眾創(chuàng)新。上述這些模型、手段和形式的深度整合最終將形成一個智能制造生態(tài)系統(tǒng)智能制造新模式、新方法和新形式02智能制造技術(shù)體系智能制造系統(tǒng)框圖資源/能力層泛在網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)平臺層智能云服務(wù)應(yīng)用層安全管理和標準規(guī)范02智能制造技術(shù)體系最底層是支撐智能制造、亟待解決的通用標準與技術(shù)。第二個層次是智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備。這一層的重點不在于裝備本體,而更應(yīng)強調(diào)裝備的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式與接口。第三個層次是智能工廠/車間。按照自動化與IT技術(shù)作用范圍,劃分為工業(yè)控制和生產(chǎn)經(jīng)營管理兩部分。工業(yè)控制包括DCS、PLC、FCS和SCADA等工控系統(tǒng),在各種工業(yè)通信協(xié)議、設(shè)備行規(guī)和應(yīng)用行規(guī)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)設(shè)備及系統(tǒng)的兼容與集成。生產(chǎn)經(jīng)營管理在MES和ERP基礎(chǔ)上,將各種數(shù)據(jù)和資源融入全生命周期管理,同時實現(xiàn)節(jié)能與工藝優(yōu)化。第四個層次實現(xiàn)制造新模式,通過云計算、大數(shù)據(jù)和電子商務(wù)等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)離散型智能制造、流程型智能制造、個性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)調(diào)制造與遠程運維服務(wù)等制造新模式。第五個層次是上述層次技術(shù)內(nèi)容在典型離散制造業(yè)和流程工業(yè)的實現(xiàn)與應(yīng)用。02智能制造技術(shù)體系智能制造技術(shù)涉及的主要技術(shù):智能制造技術(shù)主要由一般技術(shù)、基礎(chǔ)平臺技術(shù)、智能制造平、臺泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、產(chǎn)品生命周期智能制造技術(shù)及支撐技術(shù)組成。智能制造系統(tǒng)的主要技術(shù)群03智能制造關(guān)鍵技術(shù)1、智能制造裝備及其檢測技術(shù)在具體的實施過程中,智能生產(chǎn)、智能工廠、智能物流和智能服務(wù)是智能制造的四大主題。在智能工廠的建設(shè)方案中,智能裝備是其技術(shù)基礎(chǔ),隨著制造工藝與生產(chǎn)模式的不斷變革,必然對智能裝備中測試儀器、儀表等檢測設(shè)備的數(shù)字化、智能化提出新的需求,促進檢測方式的根本變化。檢測數(shù)據(jù)將是實現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備、人和服務(wù)之間互聯(lián)互通的核心基礎(chǔ)之一,如機器視覺檢測控制技術(shù)具有智能化程度高和環(huán)境適應(yīng)性強等特點,在多種智能制造裝備中得到了廣泛的應(yīng)用。03智能制造關(guān)鍵技術(shù)2、工業(yè)大數(shù)據(jù)工業(yè)大數(shù)據(jù)是智能制造的關(guān)鍵技術(shù),主要作用是打通物理世界和信息世界,推動生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型。制造業(yè)企業(yè)在實際生產(chǎn)過程中,總是努力降低生產(chǎn)過程的消耗,同時努力提
高制造業(yè)環(huán)保水平,保證安全生產(chǎn)。生產(chǎn)的過程,實質(zhì)上也是不斷自我調(diào)整、自我更新的過程,同時還是實現(xiàn)全面服務(wù)個性化需求的過程。在這個過程中,會實時產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。依托大數(shù)據(jù)系統(tǒng),采集現(xiàn)有工廠設(shè)計、工藝、制造、
管理、監(jiān)測、物流等環(huán)節(jié)的信息,實現(xiàn)生產(chǎn)的快速、高效及精準分析決策。
這些數(shù)據(jù)綜合起來,能夠幫助發(fā)現(xiàn)問題,查找原因,預(yù)測類似問題重復(fù)發(fā)生
的幾率,幫助完成安全生產(chǎn),提升服務(wù)水平,改進生產(chǎn)水平,提高產(chǎn)品附加
值。03智能制造關(guān)鍵技術(shù)3、數(shù)字制造技術(shù)及柔性制造、虛擬仿真技術(shù)數(shù)字化就是制造要有模型,要能夠仿真,這包括產(chǎn)品的設(shè)計、產(chǎn)品管理、企業(yè)協(xié)同技術(shù)等等。數(shù)字化是智能制造的基礎(chǔ),離開了數(shù)字化就根部談不上智能化。柔性制造技術(shù)(Flexible
Manufacturing
Technology,F(xiàn)MT)是建立在數(shù)控設(shè)備應(yīng)用基礎(chǔ)上并正在隨著制造企業(yè)技術(shù)進步而不斷發(fā)展的新興技術(shù),它和虛擬仿真技術(shù),在智能制造的實現(xiàn)中,扮演著重要的角色。虛擬仿真技術(shù)包括面向產(chǎn)品制造工藝和裝備的仿真過程、面向產(chǎn)品本身的仿真和面向生產(chǎn)管理層面的仿真,從這三方面進行數(shù)字化制造,才能實現(xiàn)制造產(chǎn)業(yè)的徹底智能化。增強現(xiàn)實技術(shù)(Augmented
Reality,AR),它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù),是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺、聲音、味道、觸覺等信息)通過電腦等科學(xué)技術(shù),模
擬仿真后再疊加,將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界,被人類感官所感知,從而達到
超越現(xiàn)實的感官體驗。03智能制造關(guān)鍵技術(shù)4、傳感器技術(shù)智能制造與傳感器緊密相關(guān)?,F(xiàn)在各式各樣的傳感器在企業(yè)里用得很多,有嵌入的、絕對的、相對的、靜止的和動的,這些傳感器是支持人們獲
得信息的重要手段。傳感器用得越多,人們可以掌握的信息越多。傳感
器很小,可以靈活配置,改變起來也非常方便,例如智能制造里有傳感
器九條龍,諸如軌道交通傳感器一條龍,新能源汽車傳感器一條龍等。
傳感器屬于基礎(chǔ)零部件的一部分,它是工業(yè)的基石、性能的關(guān)鍵和發(fā)展
的瓶頸。傳感器的智能化、無線化、微型化和集成化是未來智能制造技
術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。03智能制造關(guān)鍵技術(shù)5、人工智能技術(shù)人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)。它企圖了解智能的實質(zhì),并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器,該領(lǐng)域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)、神經(jīng)科學(xué)等。到2020年,人類社會全面進入“弱”人工智能時代。在這一時期,智能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,包括深度學(xué)習(xí)在內(nèi)的特征表現(xiàn)學(xué)習(xí)不斷發(fā)展,催生新型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),開發(fā)出同時具備語音識別、圖像處理、自然語言處理、機器翻譯等能力的通用性人工智能技術(shù)。硬件設(shè)施縮小甚至隱形,虛擬現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大;實現(xiàn)通過手勢、表情及自然語言的雙向人機互動,智能系統(tǒng)初步具有人的特性,可定制智能助理將會出現(xiàn);視覺處理、無人駕駛會有爆發(fā)式發(fā)展,無人駕駛汽車上路;概念性類腦智能機器人投入應(yīng)用。到2030年,神經(jīng)科學(xué)和類腦人工智能將迎來第一輪重大突破,革新原有人工智能的算法基礎(chǔ),人類社會初步進入“強”人工智能時代專家預(yù)測,到2030年,神經(jīng)科學(xué)將迎來第一輪重大突破,在神經(jīng)感知和神經(jīng)認知理解方面出現(xiàn)顛覆性成果,從而反哺、革新人工智能的原有算法基礎(chǔ),人類進入實質(zhì)性類腦人工智能階段。到2050年,神經(jīng)科學(xué)和類腦人工智能將迎來第二輪重大突破、類腦人工智能進入升級版,人類社會將全面進入強人工智能時代。專家預(yù)測,到2050年,神經(jīng)科學(xué)將迎來第二輪重大突破,在情感、意識理解方面出現(xiàn)顛覆性成果,類腦人工智能進入升級版,并將推動人類腦的超生物進化,神經(jīng)科學(xué)和類腦人工智能融為一體。03智能制造關(guān)鍵技術(shù)6、射頻識別和實時定位技術(shù)射頻識別是無線通信技術(shù)中的一種,通過識別特定目標應(yīng)用的無線電信號,讀寫出相關(guān)數(shù)據(jù),而不需要機械接觸或光學(xué)接觸識別系統(tǒng)和目標。無線射頻可分為低頻、高頻和超高頻三種,而RFID讀寫器可分為移動式和固定式兩種。射頻識別貼附于物件表面,可自動遠距離讀取、識別無線電信號,可作快速、準確記錄和收集用具使用。其中,RFID技術(shù)的應(yīng)用簡化了業(yè)務(wù)流程,增強了企業(yè)的綜合實力。在生產(chǎn)制造現(xiàn)場,企業(yè)要對各類別材料、零件和設(shè)備等進行實時跟蹤管理,監(jiān)控生產(chǎn)中制品、材料的位置、行蹤,包括相關(guān)零件和工具的存放等,這就需要建立實時定位管理體系。通常做法是將有源RFID標簽貼在跟蹤目標上,然后在室內(nèi)放置3個以上的閱讀器天線,這樣就可以方便地對跟蹤目標進行定位查詢。廣播信號系統(tǒng)
將信號發(fā)送至所有閱讀器天線中,軟件系統(tǒng)所發(fā)出的信號傳遞出去后,可通過目
標定位對其進行計算測量。03智能制造關(guān)鍵技術(shù)7、信息物理融合網(wǎng)絡(luò)賽博物理系統(tǒng)(Cyber-Physical
Systems,CPS)是一個綜合計算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng),通過3C(Computing、Communication、
Control)技術(shù)的有機融合與深度協(xié)作,實現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務(wù),讓物理設(shè)備具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)調(diào)和自治等五大功能,從而實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯(lián)系在一起,從而創(chuàng)造物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)服務(wù),并將生產(chǎn)工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€智能環(huán)境。03智能制造關(guān)鍵技術(shù)8、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)數(shù)字化對制造業(yè)的促進作用得益于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步,但同時也給工廠網(wǎng)
絡(luò)埋下了安全隱患。隨著人們對計算機網(wǎng)絡(luò)依賴度的提高,自動化機器和傳感
器隨處可見,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理部件和組件成為了技術(shù)人員的主要工作內(nèi)容。
產(chǎn)品設(shè)計、制造和服務(wù)整個過程都用數(shù)字化技術(shù)資料呈現(xiàn)出來,整個供應(yīng)鏈所
產(chǎn)生的信息又可以通過網(wǎng)絡(luò)成為共享信息,這就需要對其進行信息安全保護。
針對網(wǎng)絡(luò)安生產(chǎn)系統(tǒng),可采用IT保障技術(shù)和相關(guān)的安全措施,例如設(shè)置防火墻、預(yù)防被入侵、掃描病毒儀、控制訪問、設(shè)立黑白名單、加密信息等。03智能制造關(guān)鍵技術(shù)9、物聯(lián)網(wǎng)及應(yīng)用技術(shù)智能制造系統(tǒng)的運行,需要物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)籌細化,通過基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)、
RFID、傳感器的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集應(yīng)用,用無線傳感網(wǎng)絡(luò)對生產(chǎn)現(xiàn)場進行實時監(jiān)控,與生產(chǎn)有關(guān)的各種數(shù)據(jù),實時傳輸給控制中心,上傳給大數(shù)據(jù)系統(tǒng)并進行云計算。為了能有效管理一個跨學(xué)科、多企協(xié)同的智能制造系統(tǒng),物聯(lián)網(wǎng)是必需的。德國工業(yè)4.0計劃就推出了“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”的概念,從而實現(xiàn)制造流程的智能化升級,其他國家也都紛紛建立本國工業(yè)化制造標準。10、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)需要大型制造工程項目復(fù)雜自動化系統(tǒng)整體方案設(shè)計技術(shù)、安裝調(diào)試技術(shù)、統(tǒng)一操作界面和工程工具的設(shè)計技術(shù)、統(tǒng)一事件序列和報警處理技術(shù)、一體化資產(chǎn)管理技術(shù)等相互協(xié)同來完成。智能制造技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢*智能制造技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢智能制造技術(shù)的應(yīng)用智能制造技術(shù)的研究熱點和今后的發(fā)展趨勢01智能制造技術(shù)的應(yīng)用1、智能產(chǎn)品(Smart
Product)、智能產(chǎn)品通常包括機械、電氣和嵌入式軟件,具有記憶、感知計算和傳輸功能。典型的智能產(chǎn)品包括智能手機、智能可穿戴設(shè)備、無人機、智能汽車、智能家電、智能售貨機等,包括很多智能硬件產(chǎn)品。智能裝備也是一種智能產(chǎn)品。(a)調(diào)酒機器人(b)服務(wù)機器人(c)下棋機器人(d)垂直多關(guān)節(jié)型機器人01智能制造技術(shù)的應(yīng)用2、智能服務(wù)(Smart
Service)基于傳感器和物聯(lián)網(wǎng)(IoT),可以感知產(chǎn)品的狀態(tài),從而進行預(yù)防性維修維護,及時幫助客戶更換備品備件,甚至可以通過了解產(chǎn)品運行的狀態(tài),幫助客戶帶來商業(yè)機會。還可以采集產(chǎn)品運營的大數(shù)據(jù),輔助企業(yè)進行市場營銷的決策。此外,企業(yè)通過開發(fā)面向客戶服務(wù)的APP,也是一種智能服務(wù)的手段,可以針對企業(yè)購買的產(chǎn)品提供有針對性的服務(wù),從而鎖定用戶,開展服務(wù)營銷。3、智能裝備(Smart
Equipment)典型的智能裝備如工業(yè)機器人、數(shù)控機床、3D打印裝備、智能控制系統(tǒng)等。制造裝備經(jīng)歷了機械裝備到數(shù)控裝備,目前正在逐步發(fā)展為智能裝備。智能裝備具有檢測功能,可以實現(xiàn)在機檢測,從而補償加工誤差,提高加工精度,還可以對熱變形進行補償。智能裝備的特點是:可將專家的知識和經(jīng)驗融入感知、決策、執(zhí)行等制造活動中,可賦予產(chǎn)品制造在線學(xué)習(xí)和知識進化能力。01智能制造技術(shù)的應(yīng)用4、智能產(chǎn)線(Smart
Product
on
line)典型的智能產(chǎn)線具有如下性能:在生產(chǎn)和裝配過程中,能夠通過傳感器或RFID自動進行數(shù)據(jù)采集,并通過電子看板顯示實時的生產(chǎn)狀態(tài);能夠通過機器視覺和多種傳感器金相質(zhì)量檢測,自動剔除不合格品,并對采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)進行SPC分析,找出質(zhì)量問題的成因;支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配,靈活調(diào)整工藝,適應(yīng)小批量、多品種的生產(chǎn)模式;具有柔性,如果生產(chǎn)線上有設(shè)備出現(xiàn)故障,能夠調(diào)整到其它設(shè)備生產(chǎn);針對人工操作的工位,能夠給予智能的提示。01智能制造技術(shù)的應(yīng)用5、智能車間(Smart
workshop)要實現(xiàn)車間的智能化,需要對生產(chǎn)狀況、設(shè)備狀態(tài)、能源消耗、生產(chǎn)質(zhì)量、物料消耗等信息進行實時采集和分析,進行高效排產(chǎn)和合理排班,顯著提高設(shè)備利用率(OEE)。因此,無論什么制造行業(yè),制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)成為企業(yè)的必然選擇。6、智能工廠(Smart
Factory)作為智能工廠,不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實現(xiàn)自動化、透明化、可視化、精益化,同時,產(chǎn)品檢測、質(zhì)量檢驗和分析、生產(chǎn)物流也應(yīng)當與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成。一個
工廠的多個車間之間要實現(xiàn)信息共享、準時配送、協(xié)同作業(yè)。一些離散制造企
業(yè)也建立了類似流程制造企業(yè)那樣的生產(chǎn)指揮中心,對整個工廠進行指揮和調(diào)
度,及時發(fā)現(xiàn)和解決突發(fā)問題,這也是智能工廠的重要標志。智能工廠必須依
賴無縫集成的信息系統(tǒng)支撐,主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系統(tǒng)。01智能制造技術(shù)的應(yīng)用7、智能研發(fā)(Smart
R&D)離散制造企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面,已經(jīng)應(yīng)用了CAD/CAM/CAE/CAPP/EDA等工具軟件和PDM/PLM系統(tǒng),但是e-works在為制造企業(yè)提供咨詢服務(wù)的過程中發(fā)現(xiàn),很多企業(yè)應(yīng)用這些軟件的水平并不高。企業(yè)要開發(fā)智能產(chǎn)品,需要機電軟多學(xué)科的協(xié)同配合;要縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,需要深入應(yīng)用仿真技術(shù),建立虛擬數(shù)字化樣機,實現(xiàn)多學(xué)科仿真,通過仿真減少實物試驗;需要貫徹標準化、系列化、模塊化的思想,以支持大批量客戶定制或產(chǎn)品個性化定制;需要將仿真技術(shù)與試驗管理結(jié)合起來,以提高仿真結(jié)果的置信度。流程制造企業(yè)已開始應(yīng)用PLM系統(tǒng)實現(xiàn)工藝管理和配方管理,LIMS(實驗室信息管理系統(tǒng))系統(tǒng)比較廣泛。01智能制造技術(shù)的應(yīng)用8、智能管理(Smart
Management)制造企業(yè)核心的運營管理系統(tǒng)還包括人力資產(chǎn)管理系統(tǒng)(HCM)、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM)、企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM)、能源管理系統(tǒng)(EMS)、供應(yīng)商關(guān)系管理系統(tǒng)(SRM)、企業(yè)門戶(EP)、業(yè)務(wù)流程管理系統(tǒng)(BPM)等,國內(nèi)企業(yè)也把辦公自動化(OA)作為一個核心信息系統(tǒng)。為了統(tǒng)一管理企業(yè)的核心主數(shù)據(jù),近年來主數(shù)據(jù)管理(MDM)也在大型企業(yè)開始部署應(yīng)用。實現(xiàn)智能管理和智能決策,最重要的條件是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準確和主要信息系統(tǒng)無縫集成。智能管理主要體現(xiàn)在不移動應(yīng)用、云計算和電子商務(wù)結(jié)合。9、智能物流與供應(yīng)鏈(Smart
logistics
and
SCM)制造企業(yè)內(nèi)部的采購、生產(chǎn)、銷售流程都伴隨著物料的流動,因此,越來越多的制造企業(yè)在重視生產(chǎn)自動化的同時,也越來越重視物流自動化,自動化立體倉庫、無人引導(dǎo)小車(AGV)、智能吊掛系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用;而在制造企業(yè)和物流企業(yè)的物流中心,智能分揀系統(tǒng)、堆垛機器人、自動輥道系統(tǒng)的應(yīng)用日趨普及。WMS(Warehouse
Management
System,倉儲管理系統(tǒng))和TMS(TransportManagement
System,運輸管理系統(tǒng))也受到制造企業(yè)和物流企業(yè)的普遍關(guān)注。10、智能決策(Smart
Decision
Making)企業(yè)在運營過程中,產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。一方面是來自各個業(yè)務(wù)部門和業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),比如與
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