智能制造概論-模塊四智慧工廠

模塊四

智慧工廠

《智能制造概論》

1《智能制造概論》目錄【模塊四：智慧工廠】

智慧工廠的提出、發(fā)展和實現(xiàn)，為傳統(tǒng)制造提出了新的要求。2《智能制造概論》單元1走進(jìn)智慧工廠的流程工業(yè) 單元2走進(jìn)智慧工廠的混合工業(yè)單元3走進(jìn)智慧工廠的離散工業(yè)單元4走進(jìn)智慧工廠的數(shù)字化車間和產(chǎn)線目標(biāo)單元一走進(jìn)智慧工廠的流程工業(yè)知識目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)，能說出流程工業(yè)的定義和特點。技能目標(biāo)：結(jié)合具體的流程工業(yè)產(chǎn)品加工流程，分析過程中的典型設(shè)備及工藝有哪些。素養(yǎng)目標(biāo)：提升分析問題與解決問題的能力，樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作作風(fēng)。3《智能制造概論》任務(wù)安排單元一走進(jìn)智慧工廠的流程工業(yè)1.1認(rèn)識智慧工廠的流程工業(yè)1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真4《智能制造概論》5《智能制造概論》

1.1認(rèn)識智慧工廠的流程工業(yè)一、流程工業(yè)的概念

流程工業(yè)也稱過程工業(yè)，指生產(chǎn)連續(xù)不斷或半連續(xù)批量生產(chǎn)的工業(yè)過程，包括從原材料采購到產(chǎn)品輸出與服務(wù)的全過程，典型的有石油、化工、冶金、電力和造紙等行業(yè)。過程1過程n產(chǎn)品轉(zhuǎn)換過程物理化學(xué)變化工藝設(shè)計工藝設(shè)計原料成品/半成品...6《智能制造概論》

1.1認(rèn)識智慧工廠的流程工業(yè)二、過程工業(yè)的工藝及設(shè)備

過程裝備按用途分為工藝裝置和輔助設(shè)施，其中工藝裝置包含成套技術(shù)和過程設(shè)備。工藝過程與過程設(shè)備傳質(zhì)過程與設(shè)備傳熱過程與設(shè)備流動過程與設(shè)備反應(yīng)過程與設(shè)備熱力過程與設(shè)備機械過程與設(shè)備吸收塔、萃取器、干燥器、結(jié)晶器等換熱器、蒸發(fā)器、工業(yè)爐等泵、壓榨機、離心機、風(fēng)機、過濾機、管道、閥門等固定床反應(yīng)器、生化反應(yīng)器、反應(yīng)倉等冰機、冷凍機、鍋爐、蒸汽機等料倉、破碎機、造粒機、皮帶輸送機等7《智能制造概論》

1.1認(rèn)識智慧工廠的流程工業(yè)二、過程工業(yè)的工藝及設(shè)備

8《智能制造概論》

1.1認(rèn)識智慧工廠的流程工業(yè)二、過程工業(yè)的工藝及設(shè)備

9《智能制造概論》

1.1認(rèn)識智慧工廠的流程工業(yè)三、流程工業(yè)的特點

10《智能制造概論》

1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真一、流程工業(yè)系統(tǒng)分析的基本方法11《智能制造概論》

1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真二、流程工業(yè)系統(tǒng)的建模和仿真體系結(jié)構(gòu)設(shè)計12《智能制造概論》

1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真二、流程工業(yè)系統(tǒng)的建模和仿真三維“魔方”式13《智能制造概論》

1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真二、流程工業(yè)系統(tǒng)的建模和仿真CIMS結(jié)構(gòu)14《智能制造概論》

1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真二、流程工業(yè)系統(tǒng)的建模和仿真15《智能制造概論》

1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真二、流程工業(yè)系統(tǒng)的建模和仿真16《智能制造概論》

1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真二、流程工業(yè)系統(tǒng)的建模和仿真

仿真系統(tǒng)軟件部分包括組態(tài)軟件和實時運行軟件兩部分。17《智能制造概論》

1.2流程工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真二、流程工業(yè)系統(tǒng)的建模和仿真

在仿真系統(tǒng)的開發(fā)運行過程中，采用了面向?qū)ο蟮姆椒?，通過把不同功能模塊封裝到不同的類中，簡化了程序設(shè)計過程中遇到的各種錯綜復(fù)雜的關(guān)系，概念清晰。18《智能制造概論》單元思政來的"前無古人"的全新零部件。流程圖

流程6個基本要素：流程的輸入資源、流程中的若干活動、流程中的相互作用、輸出結(jié)果、顧客、最終流程創(chuàng)造的價值。

流程圖是揭示和掌握封閉系統(tǒng)運動狀況的有效方式，作為診斷工具，它能夠輔助決策制定，讓管理者清楚地知道，問題可能出在什么地方，從而確定出可供選擇的行動方案。分享時刻：

分小組結(jié)合具體事件，畫出流程圖，談一談流程工業(yè)的一般規(guī)律。（1）簡述流程工業(yè)的定義，并畫出流程工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)加工的流程圖，（2）結(jié)合具體的流程工業(yè)產(chǎn)品加工流程，分析過程中的典型設(shè)備及工藝有哪些。（3）根據(jù)生產(chǎn)流程中的產(chǎn)品類型，分析流程工業(yè)產(chǎn)品及離散工業(yè)產(chǎn)品的區(qū)別。（4）簡述流程工業(yè)的特點，并分析流程工業(yè)的發(fā)展趨勢。（5）對流程工業(yè)系統(tǒng)的分析方法比較。（6）結(jié)合三種典型流程工業(yè)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，分析大型工業(yè)綜合自行化系統(tǒng)全過程體系包含的結(jié)構(gòu)。（7）比較流程工業(yè)的幾種優(yōu)化建模方法的特點，分析過程體系結(jié)構(gòu)包含的模型。（8）根據(jù)仿真系統(tǒng)程序流程對具體流程工業(yè)產(chǎn)品程序進(jìn)行過程模擬仿真。儲備知識19《智能制造概論》目標(biāo)單元二走進(jìn)智慧工廠的混合工業(yè)知識目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)，能說出混合工業(yè)的定義和特點。技能目標(biāo)：結(jié)合具體的混合工業(yè)產(chǎn)品加工流程，分析混合工業(yè)有哪些優(yōu)勢。素養(yǎng)目標(biāo)：學(xué)習(xí)各行各業(yè)的匠心事跡，樹立全面發(fā)展的世界觀。20《智能制造概論》任務(wù)安排單元二

走進(jìn)智慧工廠的混合工業(yè)2.1認(rèn)識智慧工廠的混合工業(yè)2.2混合工業(yè)系統(tǒng)分析方法與建模仿真21《智能制造概論》22《智能制造概論》

2.1認(rèn)識智慧工廠的混合工業(yè)一、混合工業(yè)的概念

混合工業(yè)即多角經(jīng)營，混合系統(tǒng)（HS）是一種離散構(gòu)件和連續(xù)構(gòu)件融合在一起的反應(yīng)系統(tǒng)。特點是隨時間而連續(xù)變化，受離散突變事件的驅(qū)動。23《智能制造概論》

2.1認(rèn)識智慧工廠的混合工業(yè)二、混合工業(yè)流水線

24《智能制造概論》

2.1認(rèn)識智慧工廠的混合工業(yè)二、混合工業(yè)流水線

25《智能制造概論》

2.1認(rèn)識智慧工廠的混合工業(yè)二、混合工業(yè)流水線

26《智能制造概論》2.2認(rèn)識混合工業(yè)

一、混合工業(yè)的組織

27《智能制造概論》2.2認(rèn)識混合工業(yè)

二、混合工業(yè)的模型和仿真（一）混合工業(yè)的理論模型

已有計算機理論和模型的基礎(chǔ)上，陸續(xù)有多重混合系統(tǒng)模型，如混合自動機、混合Petri網(wǎng)、時段演算及混合CSP等，分析這些模型，有助于對實際混合系統(tǒng)的理解、設(shè)計和驗證。28《智能制造概論》2.2認(rèn)識混合工業(yè)

二、混合工業(yè)的模型和仿真（二）軟件仿真

將離散事件法和系統(tǒng)動態(tài)法兩種方法結(jié)合起來，提出了軟件過程的混合仿真模型。29《智能制造概論》單元思政來的"前無古人"的全新零部件。三百六十行，行行出狀元

科學(xué)技術(shù)日新月異，“三百六十行，行行出狀元”卻依然沒有變。

“行行出狀元”出自明朝馮惟敏《玉抱肚·贈趙今燕》，意思是每種職業(yè)都可杰出人才，用以勉勵人精通業(yè)務(wù)，鞏固專業(yè)思想。

李云鶴敦煌壁畫專職修復(fù)工匠，幾十年如一日，獨創(chuàng)大型壁畫整體剝離的巧妙技法，讓悠久的歷史得以保存和呈現(xiàn)......正是這些行業(yè)中可愛的人們，讓我們的生活變得更美好。分享時刻：

分小組，小組內(nèi)各成員分別談一談未來工作計劃，探討如何加強配合做出成套價值鏈出來？（1）簡述混合工業(yè)的定義，并畫出混合工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)加工的流程圖。（2）結(jié)合混合工業(yè)流水線的特點及混合生產(chǎn)指導(dǎo)原則，分析混合工業(yè)過程中的生產(chǎn)安排是否恰當(dāng)。（3）簡述混合工業(yè)的特點和意義，并分析混合工業(yè)的發(fā)展趨勢。（4）簡述混合工業(yè)企業(yè)的特點。（5）簡述混合工業(yè)企業(yè)的組織形式及特點，具體問題分析并選擇合適的混合工業(yè)組織形式。（6）根據(jù)仿真系統(tǒng)程序流程對具體混合工業(yè)產(chǎn)品程序進(jìn)行過程模擬仿真。儲備知識30《智能制造概論》目標(biāo)單元三走進(jìn)智慧工廠的離散工業(yè)知識目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)，能說出離散工業(yè)的定義和特點。技能目標(biāo)：結(jié)合具體的離散工業(yè)產(chǎn)品加工流程，分析離散工業(yè)有的優(yōu)勢。素養(yǎng)目標(biāo)：學(xué)習(xí)匠心筑夢的基本內(nèi)涵，初步樹立起工匠意識。31《智能制造概論》任務(wù)安排單元三走進(jìn)智慧工廠的離散工業(yè)3.1認(rèn)識智慧工廠的離散工業(yè)3.2離散工業(yè)的結(jié)構(gòu)及仿真32《智能制造概論》33《智能制造概論》

3.1認(rèn)識智慧工廠的離散工業(yè)一、離散工業(yè)的概念

離散工業(yè)生產(chǎn)指生產(chǎn)中物料處于離散狀態(tài)，主要通過物理加工和組裝實現(xiàn)產(chǎn)品的一種工業(yè)生產(chǎn)方式，例如機械制造、儀器儀表、電子等工業(yè)的主要生產(chǎn)流程。34《智能制造概論》

3.1認(rèn)識智慧工廠的離散工業(yè)一、離散工業(yè)的概念

離散制造的產(chǎn)品往往由多個零件經(jīng)過一系列并不連續(xù)的工序的加工最終裝配而成。產(chǎn)品的生產(chǎn)過程通常被分解成很多加工任務(wù)來完成?？傮w設(shè)計加工產(chǎn)品A加工產(chǎn)品N...零件加工組裝產(chǎn)品135《智能制造概論》

3.1認(rèn)識智慧工廠的離散工業(yè)二、離散工業(yè)的產(chǎn)品及特征

離散制造企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可以用樹的概念進(jìn)行描述，最終產(chǎn)品一定是由固定個數(shù)的零件或部件組成，這些關(guān)系非常明確和固定。

離散工業(yè)企業(yè)的原材料主要是固體，產(chǎn)品一般為固體形狀，產(chǎn)品的存儲多在室內(nèi)倉庫或室外露天倉庫。36《智能制造概論》

3.1認(rèn)識智慧工廠的離散工業(yè)二、離散工業(yè)的產(chǎn)品及特征

37《智能制造概論》

3.1認(rèn)識智慧工廠的離散工業(yè)三、離散工業(yè)的過程管理

38《智能制造概論》3.2離散工業(yè)的結(jié)構(gòu)及仿真一、離散工業(yè)的結(jié)構(gòu)

離散行業(yè)適用于按訂單組織生產(chǎn)，面向訂單的離散制造業(yè)的特點是多品種和小批量，因此，生產(chǎn)設(shè)備的布置不是按產(chǎn)品，而是按照工藝進(jìn)行布置的。39《智能制造概論》3.2離散工業(yè)的結(jié)構(gòu)及仿真二、離散仿真技術(shù)

根據(jù)仿真對象與目的的不同，在制造系統(tǒng)建模與仿真領(lǐng)域所采取的主流技術(shù)包括以下幾種。40《智能制造概論》3.2離散工業(yè)的結(jié)構(gòu)及仿真三、離散工業(yè)典型仿真模型及仿真流程

離散工業(yè)典型仿真模型有事件調(diào)度法模型、活動描述法模型和進(jìn)程交互法模型三種。41《智能制造概論》單元思政來的"前無古人"的全新零部件。工匠精神的基本內(nèi)涵

“工匠精神”對于個人，是干一行、愛一行、專一行、精一行，務(wù)實肯干、堅持不懈、精雕細(xì)琢的敬業(yè)精神；對于企業(yè)，是守專長、制精品、創(chuàng)技術(shù)、建標(biāo)準(zhǔn)，持之以恒、精益求精、開拓創(chuàng)新的企業(yè)文化；對于社會，是講合作、守契約、重誠信、促和諧，分工合作、協(xié)作共贏、完美向上的社會風(fēng)氣。分享時刻：

談一談工匠精神引領(lǐng)下，如何形成各成員的向心力和凝聚力。（1）簡述離散工業(yè)的定義，并畫出離散工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)加工的流程圖。（2）結(jié)合離散工業(yè)產(chǎn)品特點和過程特征，與流程工業(yè)進(jìn)行比較，分析具體產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中各加工、配套及出入庫等環(huán)節(jié)的路徑規(guī)劃。（3）分析比較流程工業(yè)及離散工業(yè)的區(qū)別。（4）簡述離散工業(yè)過程管理的內(nèi)容。（5）簡述離散工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)特點，畫出具體離散工業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)構(gòu)圖。（6）對離散工業(yè)的仿真技術(shù)比較。（7）分析三種典型離散工業(yè)的仿真模型設(shè)計特點。（8）根據(jù)仿真系統(tǒng)程序流程對具體離散工業(yè)產(chǎn)品程序進(jìn)行過程模擬仿真。儲備知識42《智能制造概論》目標(biāo)單元四走進(jìn)智慧工廠的數(shù)字化車間和產(chǎn)線知識目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)，能說出數(shù)字化車間和產(chǎn)線的相關(guān)概念。技能目標(biāo)：結(jié)合具體的數(shù)字化車間及產(chǎn)線，分析典型的數(shù)字化車間的各組成部分的聯(lián)系。素養(yǎng)目標(biāo)：學(xué)習(xí)匠心筑夢，樹立人才強國的人生觀和價值觀。43《智能制造概論》任務(wù)安排單元四走進(jìn)智慧工廠的離散工業(yè)4.1認(rèn)識數(shù)字化車間和產(chǎn)線4.2了解數(shù)字化車間系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與產(chǎn)線布置結(jié)構(gòu)44《智能制造概論》45《智能制造概論》4.1認(rèn)識數(shù)字化車間和產(chǎn)線一、數(shù)字化車間

（一）數(shù)字化工廠的概念

數(shù)字化工廠是企業(yè)數(shù)字化輔助工程新的發(fā)展階段，包括產(chǎn)品開發(fā)數(shù)字化、生產(chǎn)準(zhǔn)備數(shù)字化、制造數(shù)字化、管理數(shù)字化、營銷數(shù)字化。

數(shù)字化工廠(DF)以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。46《智能制造概論》4.1認(rèn)識數(shù)字化車間和產(chǎn)線一、數(shù)字化車間

（二）數(shù)字化車間的概念

數(shù)字化車間是以制造資源、生產(chǎn)操作和產(chǎn)品為核心。

數(shù)字化車間技術(shù)在高性能計算機及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，采用計算機仿真與數(shù)字化現(xiàn)實技術(shù)，以群組協(xié)同工作的方式，包含制造世界的對象和活動的建模與仿真研究的各方面。47《智能制造概論》4.1認(rèn)識數(shù)字化車間和產(chǎn)線一、數(shù)字化車間

（三）數(shù)字化車間的構(gòu)成48《智能制造概論》4.1認(rèn)識數(shù)字化車間和產(chǎn)線二、數(shù)字化產(chǎn)線的必要性和建設(shè)原則

49《智能制造概論》4.1認(rèn)識數(shù)字化車間和產(chǎn)線二、數(shù)字化產(chǎn)線的必要性和建設(shè)原則

50《智能制造概論》4.2了解數(shù)字化車間系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與產(chǎn)線布置結(jié)構(gòu)一、數(shù)字化車間功能結(jié)構(gòu)

51《智能制造概論》4.2了解數(shù)字化車間系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與產(chǎn)線布置結(jié)構(gòu)一、數(shù)字化車間功能結(jié)構(gòu)

數(shù)字化車間功能劃分為是生產(chǎn)現(xiàn)場層，產(chǎn)線控制層，數(shù)據(jù)采集與操作層，車間管理信息系統(tǒng)，以及企業(yè)資源計劃ERP系統(tǒng)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的五個層次。52《智能制造概論》4.2了解數(shù)字化車間系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與產(chǎn)線布置結(jié)構(gòu)二、產(chǎn)線布局結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)備關(guān)系的設(shè)備布置形式53《智能制造概論》4.2

了解數(shù)字化車間系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與產(chǎn)線布置結(jié)構(gòu)二、產(chǎn)線布局結(jié)構(gòu)

按設(shè)備關(guān)系的產(chǎn)線結(jié)構(gòu)布置54《智能制造概論》4.2了解數(shù)字化車間系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與產(chǎn)線布置結(jié)構(gòu)二、產(chǎn)線布局結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)備的排列形狀和加工物流路徑大致分為單行布局（直線形布局、U形布局和環(huán)形布局）和多行布局兩大類。55《智能制造概