智能制造典型場景參考指引

附件1智能制造典型場景參考指引智能制造場景是智能工廠的核心組成部分，是指面向制造過程各個環(huán)節(jié)，通過新一代信息技術(shù)、先進制造技術(shù)的深度融合，部署高檔數(shù)控機床與工業(yè)機器人、增材制造裝備、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備、行業(yè)成套裝備等智能制造裝備，集成相應(yīng)的工藝、軟件等，實現(xiàn)具備協(xié)同和自治特征、具有特定功能和實際價值的應(yīng)用。根據(jù)“十三五”以來智能制造發(fā)展情況和企業(yè)實踐，結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新和融合應(yīng)用發(fā)展趨勢，凝練總結(jié)了3個方面16個環(huán)節(jié)的45個智能制造典型場景，為智能工廠及智慧供應(yīng)鏈建設(shè)提供參考。產(chǎn)品全生命周期產(chǎn)品設(shè)計通過設(shè)計建模、仿真優(yōu)化和虛擬驗證，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和模型驅(qū)動的產(chǎn)品設(shè)計，縮短產(chǎn)品研制周期，提高新產(chǎn)品產(chǎn)值貢獻(xiàn)率，可參考但不限于以下場景：（1）產(chǎn)品數(shù)字化研發(fā)與設(shè)計。應(yīng)用設(shè)計、仿真軟件和知識模型庫，基于復(fù)雜建模、物性表征與分析、多目標(biāo)優(yōu)化等技術(shù)，搭建數(shù)字化協(xié)同設(shè)計環(huán)境，開展產(chǎn)品、配方等設(shè)計、仿真與迭代優(yōu)化。（2）虛擬試驗與調(diào)試。構(gòu)建虛擬試驗與調(diào)試環(huán)境，面向產(chǎn)品功能、性能、可靠性等方面，應(yīng)用數(shù)字孿生、AR/VR、知識圖譜等技術(shù)，通過全虛擬仿真或者半實物半虛擬仿真，開展產(chǎn)品調(diào)試和測試驗證，縮短驗證周期，降低研發(fā)成本。（3）數(shù)據(jù)驅(qū)動產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化。集成產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)作業(yè)、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，探索創(chuàng)成式設(shè)計，持續(xù)迭代產(chǎn)品模型，驅(qū)動產(chǎn)品形態(tài)、功能和性能的優(yōu)化創(chuàng)新。工藝設(shè)計通過工藝建模與虛擬制造驗證，實現(xiàn)基于數(shù)字模型的工藝快速創(chuàng)新與驗證，縮短工藝開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，可參考但不限于以下場景：（4）工藝數(shù)字化設(shè)計。應(yīng)用工藝設(shè)計、仿真軟件和工藝知識庫，基于機理建模、物性表征和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立加工、裝配、檢測、物流等工藝模型，進行工藝全過程仿真，預(yù)測工藝設(shè)計缺陷并優(yōu)化改進。（5）可制造性設(shè)計。打通工藝設(shè)計、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)作業(yè)等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，結(jié)合知識模型庫，全面評價與及時改進產(chǎn)品設(shè)計、工藝的可加工性、可裝配性和可維護性等，降低制造與維護成本。質(zhì)量管控部署智能檢測裝備，通過在線檢測、質(zhì)量分析、質(zhì)量追溯和閉環(huán)優(yōu)化，提高產(chǎn)品合格率，降低質(zhì)量損失率，可參考但不限于以下場景：（6）智能在線檢測。部署智能檢測裝備，融合5G、機器視覺、缺陷機理分析、物性和成分分析等技術(shù)，開展產(chǎn)品質(zhì)量在線檢測、分析、評價和預(yù)測。（7）質(zhì)量精準(zhǔn)追溯。建設(shè)質(zhì)量管理系統(tǒng)，集成5G、區(qū)塊鏈、標(biāo)識解析等技術(shù)，采集并關(guān)聯(lián)產(chǎn)品原料、設(shè)計、生產(chǎn)、使用等全流程質(zhì)量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全生命周期質(zhì)量精準(zhǔn)追溯。（8）產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化。依托質(zhì)量管理系統(tǒng)和質(zhì)量知識庫，集成質(zhì)量機理分析、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，進行產(chǎn)品質(zhì)量影響因素識別、缺陷分析預(yù)測和質(zhì)量優(yōu)化決策。營銷管理依托數(shù)字銷售渠道，通過市場與客戶數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)識別需求，優(yōu)化銷售策略，提高人均銷售額，可參考但不限于以下場景：（9）銷售驅(qū)動業(yè)務(wù)優(yōu)化。應(yīng)用大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、知識圖譜等技術(shù)，構(gòu)建用戶畫像和需求預(yù)測模型，制定精準(zhǔn)銷售計劃，動態(tài)調(diào)整設(shè)計、采購、生產(chǎn)、物流等方案。（10）大規(guī)模個性化定制。部署智能制造裝備，依托產(chǎn)品模塊化、生產(chǎn)柔性化等，以大批量生產(chǎn)的低成本、高質(zhì)量和高效率提供定制化的產(chǎn)品和服務(wù)。售后服務(wù)依托智能產(chǎn)品，通過運行數(shù)據(jù)采集、分析，開展產(chǎn)品健康監(jiān)控、遠(yuǎn)程運維和維護，提高顧客的服務(wù)滿意率，可參考但不限于以下場景：（11）產(chǎn)品遠(yuǎn)程運維。建立產(chǎn)品遠(yuǎn)程運維管理平臺，集成智能傳感、大數(shù)據(jù)和5G等技術(shù)，實現(xiàn)基于運行數(shù)據(jù)的產(chǎn)品遠(yuǎn)程運維、健康監(jiān)控和預(yù)測性維護。（12）主動客戶服務(wù)。建設(shè)客戶關(guān)系管理系統(tǒng)，集成大數(shù)據(jù)、知識圖譜和自然語言處理等技術(shù)，實現(xiàn)客戶需求分析、服務(wù)策略決策和主動式服務(wù)響應(yīng)。（13）數(shù)據(jù)驅(qū)動服務(wù)。分析產(chǎn)品運行工況、維修保養(yǎng)、故障缺陷等數(shù)據(jù)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，開拓專業(yè)服務(wù)、設(shè)備估值、融資租賃、資產(chǎn)處置等新業(yè)務(wù)，創(chuàng)造新價值。生產(chǎn)全過程工廠建設(shè)依托數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，推動工業(yè)知識軟件化，加快數(shù)據(jù)流通，通過工廠數(shù)字化建模、仿真、優(yōu)化和運維，提升制造系統(tǒng)運行效率，降低運維成本，可參考但不限于以下場景：（14）工廠數(shù)字化設(shè)計。應(yīng)用工廠三維設(shè)計與仿真軟件，集成工廠信息模型、制造系統(tǒng)仿真、數(shù)字孿生和AR/VR等技術(shù)，高效開展工廠規(guī)劃、設(shè)計和仿真優(yōu)化，實現(xiàn)數(shù)字化交付。（15）數(shù)字孿生工廠建設(shè)。應(yīng)用建模仿真、多模型融合等技術(shù)，構(gòu)建裝備、產(chǎn)線、車間、工廠等不同層級的數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過物理世界和虛擬空間的實時映射，實現(xiàn)基于模型的數(shù)字化運行和維護。（16）工業(yè)技術(shù)軟件化應(yīng)用。應(yīng)用大數(shù)據(jù)、知識圖譜、知識自動化等技術(shù)，將工業(yè)技術(shù)、工藝經(jīng)驗、制造知識和方法沉淀為數(shù)據(jù)和機理模型，進行數(shù)據(jù)化顯性化，與先進制造裝備相結(jié)合，建設(shè)知識庫和模型庫，開發(fā)各類新型工業(yè)軟件，支撐業(yè)務(wù)創(chuàng)新。（17）數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施集成。部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、千兆光網(wǎng)等新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)工業(yè)數(shù)據(jù)中心、智能計算中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺以及網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、功能等各類安全系統(tǒng)，完善支撐數(shù)字業(yè)務(wù)運行的信息基礎(chǔ)設(shè)施。（18）數(shù)據(jù)治理與流通。應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)、隱私計算、區(qū)塊鏈等技術(shù)，構(gòu)建可信數(shù)據(jù)空間，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的有效治理和分析利用，推動企業(yè)間數(shù)據(jù)安全可信流通，充分釋放數(shù)據(jù)價值。計劃調(diào)度通過市場需求預(yù)測、產(chǎn)能分析、庫存分析、計劃排產(chǎn)和資源調(diào)度等，提高勞動生產(chǎn)率和訂單達(dá)成率，可參考但不限于以下場景：（19）生產(chǎn)計劃優(yōu)化。構(gòu)建企業(yè)資源管理系統(tǒng)，應(yīng)用約束理論、尋優(yōu)算法和專家系統(tǒng)等技術(shù)，實現(xiàn)基于采購提前期、安全庫存和市場需求的生產(chǎn)計劃優(yōu)化。（20）車間智能排產(chǎn)。應(yīng)用計劃排程系統(tǒng)，集成調(diào)度機理建模、尋優(yōu)算法等技術(shù)，實現(xiàn)基于多約束和動態(tài)擾動條件下的車間排產(chǎn)優(yōu)化。（21）資源動態(tài)配置。依托制造執(zhí)行系統(tǒng)，集成大數(shù)據(jù)、運籌優(yōu)化、專家系統(tǒng)等技術(shù)，開展基于資源匹配、績效優(yōu)化的精準(zhǔn)派工，實現(xiàn)人力、設(shè)備、物料等制造資源的動態(tài)配置。生產(chǎn)作業(yè)部署智能制造裝備，通過資源動態(tài)配置、工藝過程優(yōu)化、協(xié)同生產(chǎn)作業(yè)，提高勞動生產(chǎn)率、降低產(chǎn)值成本率，可參考但不限于以下場景：（22）產(chǎn)線柔性配置。部署智能制造裝備，應(yīng)用模塊化、成組和產(chǎn)線重構(gòu)等技術(shù)，搭建柔性可重構(gòu)產(chǎn)線，根據(jù)訂單、工況等變化實現(xiàn)產(chǎn)線的快速調(diào)整和按需配置，實現(xiàn)多種產(chǎn)品自動化混線生產(chǎn)。（23）精益生產(chǎn)管理。應(yīng)用六西格瑪、5S管理和定置管理等精益工具和方法，開展相關(guān)信息化系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的人、機、料等精確管控，提高效率，消除浪費。（24）工藝動態(tài)優(yōu)化。部署智能制造裝備，搭建生產(chǎn)過程全流程一體化管控平臺，應(yīng)用工藝機理分析、多尺度物性表征和流程建模、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)，動態(tài)優(yōu)化調(diào)整工藝流程/參數(shù)。（25）先進過程控制。部署智能制造裝備，依托先進過程控制系統(tǒng)，融合工藝機理分析、多尺度物性表征和建模、實時優(yōu)化和預(yù)測控制等技術(shù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)、實時和閉環(huán)的過程控制。（26）智能協(xié)同作業(yè)。部署智能制造裝備，基于5G、TSN、邊緣計算等技術(shù)建設(shè)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、檢測裝備、物流裝備等實時控制和高效協(xié)作。（27）人機協(xié)同制造。應(yīng)用人工智能、AR/VR、新型傳感等技術(shù)，提高高檔數(shù)控機床、工業(yè)機器人、行業(yè)成套裝備等智能制造裝備與人員的交互、協(xié)作能力，實現(xiàn)加工、裝配、分揀等生產(chǎn)作業(yè)的人、機自主協(xié)同。（28）網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造。建立網(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺，推動企業(yè)間設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等環(huán)節(jié)緊密連接，實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的跨企業(yè)、跨地域的業(yè)務(wù)并行協(xié)同和制造資源配置優(yōu)化。倉儲物流部署智能物流與倉儲裝備，通過配送計劃和調(diào)度優(yōu)化、自動化倉儲、配送管理，提高庫存周轉(zhuǎn)率，降低庫存成本，可參考但不限于以下場景：（29）智能倉儲。建設(shè)智能倉儲系統(tǒng)，應(yīng)用條碼、射頻識別、智能傳感等技術(shù)，依據(jù)實際生產(chǎn)作業(yè)計劃，實現(xiàn)物料自動入庫（進廠）、盤庫和出庫（出廠）。（30）精準(zhǔn)配送。集成智能倉儲系統(tǒng)和智能物流裝備，應(yīng)用實時定位、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實現(xiàn)原材料、在制品、產(chǎn)成品流轉(zhuǎn)全程跟蹤，以及物流動態(tài)調(diào)度、自動配送和路徑優(yōu)化。設(shè)備管理部署智能傳感與控制裝備，通過設(shè)備運行監(jiān)測、故障診斷和健康管理，提升設(shè)備綜合效率，降低運維成本，可參考但不限于以下場景：（31）在線運行監(jiān)測。集成智能傳感、5G、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，通過自動巡檢、在線運行監(jiān)測等方式，判定設(shè)備運行狀態(tài)，開展性能分析和異常報警，提高設(shè)備運行效率。（32）設(shè)備故障診斷與預(yù)測。綜合運用物聯(lián)網(wǎng)、機器學(xué)習(xí)、故障機理分析等技術(shù)，建立故障診斷和預(yù)測模型，預(yù)測故障失效模式，開展預(yù)測性維護，提高設(shè)備綜合利用率。（33）設(shè)備運行優(yōu)化。建設(shè)設(shè)備健康管理系統(tǒng)，基于模型對設(shè)備運行狀態(tài)、工作環(huán)境等進行綜合分析，調(diào)整優(yōu)化設(shè)備運行參數(shù)，提高運行效率，延長設(shè)備使用壽命。安全管控部署安全監(jiān)控和應(yīng)急裝備，通過安全風(fēng)險識別，應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動，提升本質(zhì)安全，降低損失工時事故率，可參考但不限于以下場景：（34）安全風(fēng)險實時監(jiān)測與應(yīng)急處置。依托感知裝置和安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，基于智能傳感、機器視覺、特征分析、專家系統(tǒng)等技術(shù)，動態(tài)感知、精準(zhǔn)識別?；?、危險環(huán)節(jié)等各類風(fēng)險，實現(xiàn)安全事件的快速響應(yīng)和智能處置。（35）危險作業(yè)自動化。部署智能制造裝備，集成智能傳感、機器視覺、特種機器人、5G等技術(shù)，打造面向危險作業(yè)的自動化產(chǎn)線，實現(xiàn)危險作業(yè)環(huán)節(jié)的少人化、無人化。能源管理部署能耗采集裝置，通過能耗實時采集、監(jiān)測，能耗數(shù)據(jù)分析與調(diào)度優(yōu)化，提高能源利用率，降低單位產(chǎn)值綜合能耗，可參考但不限于以下場景：（36）能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測?；谀茉垂芾硐到y(tǒng)，應(yīng)用智能傳感、大數(shù)據(jù)、5G等技術(shù)，開展全環(huán)節(jié)、全要素能耗數(shù)據(jù)采集、計量和可視化監(jiān)測。（37）能效平衡與優(yōu)化。應(yīng)用能效優(yōu)化機理分析、大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，優(yōu)化設(shè)備運行參數(shù)或工藝參數(shù)，實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵環(huán)節(jié)等能源綜合平衡與優(yōu)化調(diào)度。環(huán)保管控部署環(huán)保監(jiān)測裝置，通過排放采集與監(jiān)控，排放分析與優(yōu)化，降低污染物排放，減少單位產(chǎn)值碳排放量，可參考但不限于以下場景：（38）污染監(jiān)測與管控。搭建環(huán)保管理平臺，應(yīng)用機器視覺、智能傳感和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，開展排放實時監(jiān)測和污染源管理，實現(xiàn)全過程環(huán)保數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控與分析優(yōu)化。（39）碳資產(chǎn)與廢棄物管理。開發(fā)碳資產(chǎn)管理平臺、廢棄物料管理平臺和行業(yè)成套裝備，集成智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)，實現(xiàn)全流程的碳排放追蹤、分析、核算和交易以及廢棄物處置和循環(huán)再利用全過程的監(jiān)控、追溯。供應(yīng)鏈全環(huán)節(jié)供應(yīng)鏈計劃通過打通供應(yīng)鏈上下游生產(chǎn)、倉儲、物流等環(huán)節(jié)，開展供應(yīng)鏈計劃協(xié)同優(yōu)化，提高供應(yīng)商準(zhǔn)時交付率，可參考但不限于以下場景：（40）供應(yīng)鏈計劃協(xié)同優(yōu)化。應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，結(jié)合市場需求預(yù)測和倉儲、生產(chǎn)、物流等狀態(tài)分析，實現(xiàn)采購計劃、生產(chǎn)計劃、配送計劃的協(xié)同編制與同步更新。（41）產(chǎn)供銷一體化。通過人工智能、云計算等技術(shù)，打通銷售、生產(chǎn)和采購系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)銷售、生產(chǎn)和采購的協(xié)同優(yōu)化。供應(yīng)鏈采購與交付通過供應(yīng)鏈采購訂單和交付物流的實時監(jiān)控，提高供應(yīng)商交付率，降低采購成本，可參考但不限于以下場景：（42）供應(yīng)鏈采購動態(tài)優(yōu)化。建設(shè)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，集成尋優(yōu)算法、知識圖譜、5G等技術(shù)，實現(xiàn)采購訂單的精準(zhǔn)跟蹤、可視化監(jiān)控和采購方案動態(tài)優(yōu)化。（43）供應(yīng)鏈智能配送與動態(tài)優(yōu)化。依托運輸管理系統(tǒng)，應(yīng)用實時