《智能集成制造系統(tǒng)》 課件第四章 智能制造系統(tǒng)的集成

第四章智能制造系統(tǒng)的集成1智能制造系統(tǒng)集成的類型智能制造系統(tǒng)集成是將智能制造過程中各個子系統(tǒng)和設備連接起來，實現(xiàn)信息共享、協(xié)同工作和智能決策的過程。智能制造系統(tǒng)的集成類型主要有三種。1）縱向集成：裝備和產(chǎn)品、生產(chǎn)車間、企業(yè)/工廠、行業(yè)等不同層級之間的集成，主要解決企業(yè)內(nèi)部信息孤島的問題。在智能工廠內(nèi)部，通過縱向集成，把傳感器、各層次智能機器、工業(yè)機器人、智能車間與產(chǎn)品有機的整合在一起，同時確保這些信息能夠傳輸?shù)紼RP系統(tǒng)中，對橫向集成、以及端到端的價值鏈集成提供支持。這種縱向集成構(gòu)成了工廠內(nèi)部的網(wǎng)絡化制造體系，這個網(wǎng)絡化制造體系有很多的模塊組成，這些模塊包括模型、數(shù)據(jù)、通信、算法等等所有必要的需求。在不通過的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，模塊化的網(wǎng)絡制造體系可以根據(jù)需要對模塊的拓撲結(jié)構(gòu)進行重組，從而可以很好地滿足個性化產(chǎn)品生產(chǎn)的需求。1智能制造系統(tǒng)集成的類型這個集成后的網(wǎng)絡化制造體系可以看成是一個巨大的智能機器系統(tǒng)，模塊可以看成他的程序單元，而改變拓撲結(jié)構(gòu)的過程就是重新編程的過程，只不過這所有活動全部是自動完成的。根據(jù)不同產(chǎn)品發(fā)出的指令，網(wǎng)絡化制造體系能夠根據(jù)需要來組織完成生產(chǎn)。縱向集成具有三種特點：確保不同層次的設備和傳感器的信號傳輸?shù)組ES、ERP層面，提供對橫向集成以及端到端集成的數(shù)據(jù)支持；為了滿足智能制造的可變性，開發(fā)模塊化和可重用性是很重要的；對智能系統(tǒng)進行功能性描述。縱向系統(tǒng)其實也就是智能工廠系統(tǒng)。1智能制造系統(tǒng)集成的類型按照國際模型，一個工廠的縱向系統(tǒng)由三層結(jié)構(gòu)組成：過程控制系統(tǒng)（SFC）、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、資源計劃系統(tǒng)（ERP）。智能工廠就是這三層的上下貫通，每一層模塊化，共同組成一個智能平臺；同時，建構(gòu)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心。這樣就可以實現(xiàn)智能產(chǎn)品核智能設備之間的數(shù)據(jù)流動，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、數(shù)據(jù)自動傳輸、數(shù)據(jù)自動決策、自動操作運行、自主故障處理等等。1智能制造系統(tǒng)集成的類型2）端到端集成：所謂端到端集成就是把所有該連接的端頭（點）都集成互聯(lián)起來，通過價值鏈上不同端口的整合，實現(xiàn)從產(chǎn)品設計、生產(chǎn)制造、物流配送、使用維護的產(chǎn)品全生命周期管理和服務。通過端到端集成，客戶的需求和反饋可以直接與研發(fā)設計端相連，形成以產(chǎn)品為核心的互聯(lián)互通的業(yè)務閉環(huán)流程。體現(xiàn)在各種不同信息終端和數(shù)字化的物理終端，實現(xiàn)制造資源、過程、產(chǎn)品、用戶信息的全面集成和互通。過去，產(chǎn)品交付到用戶手上以后，產(chǎn)品的使用狀況、維修管理等環(huán)節(jié)與生產(chǎn)制造是分離的，信息是不及時不透明的。3）橫向集成：通過產(chǎn)業(yè)鏈及社會化信息網(wǎng)絡實現(xiàn)資源整合，是智能制造社會網(wǎng)絡的集成。橫向集成是指將各種不同的制造階段的智能系統(tǒng)集成在一起，既包括一個公司內(nèi)部的材料、能源和信息的配置（如原材料、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品外出物料、市場營銷等等），也包括不同公司之間的價值網(wǎng)絡的配置。橫向集成與縱向集成、價值鏈集成整合起來構(gòu)成了智能制造網(wǎng)絡。1智能制造系統(tǒng)集成的類型橫向集成通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動通信等等全新技術(shù)手段，對分布式的智能生產(chǎn)資源進行高度的整合，從而構(gòu)建起在網(wǎng)絡基礎(chǔ)上的智能工廠間的集成。橫向集成也是實現(xiàn)價值鏈集成的基礎(chǔ)，沒有橫向集成，也就沒有價值鏈集成。如圖4-1所示：圖4-1系統(tǒng)集成2縱向集成2.1裝備和產(chǎn)品集成智能集成制造系統(tǒng)的基礎(chǔ),實現(xiàn)如工業(yè)機器人等裝備的互聯(lián)、集成和管控，實現(xiàn)軟硬件產(chǎn)品的集成。2縱向集成2.2車間集成車間集成是指將制造車間中的各種設備、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)等各種技術(shù)要素進行有機整合、融合和協(xié)同，以構(gòu)建數(shù)字化車間系統(tǒng)。這種集成旨在實現(xiàn)車間生產(chǎn)全過程的追蹤監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和信息管理等目的。車間集成具有以下幾個特點：1）涵蓋面廣：車間集成要求覆蓋制造車間的各個方面，包括設備管理、生產(chǎn)調(diào)度、品質(zhì)檢測、員工安全等多個方面。2）數(shù)據(jù)化程度高：車間集成要求將制造車間各類數(shù)據(jù)進行實時采集、存儲、分析和共享，以便實現(xiàn)全面的監(jiān)測和管理。3）智能化水平高：車間集成在數(shù)據(jù)采集和分析的基礎(chǔ)上，通過人工智能、機器學習等技術(shù)2縱向集成2.2車間集成手段實現(xiàn)車間生產(chǎn)的自適應調(diào)整和協(xié)同決策。通過車間集成，企業(yè)可以提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并增強企業(yè)的市場競爭力。同時，車間集成還可以幫助企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高企業(yè)的智能化水平，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持?；谲囬g級的運營中心，實現(xiàn)裝備與生產(chǎn)線、倉儲與物流、制造執(zhí)行管理、車間生產(chǎn)決策等環(huán)節(jié)的集成和統(tǒng)一管理，提高生產(chǎn)車間的生產(chǎn)效率和管理透明度。實現(xiàn)同行業(yè)內(nèi)各企業(yè)的設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、服務保障等資源的集成和優(yōu)化配置，實現(xiàn)行業(yè)知識、數(shù)據(jù)、信息等在一定規(guī)模上的共享。實現(xiàn)同行業(yè)內(nèi)各企業(yè)的設計研發(fā)、生產(chǎn)制造、服務保障等資源的集成和優(yōu)化配置，實現(xiàn)行業(yè)知識、數(shù)據(jù)、信息等在一定規(guī)模上的共享，如圖4-2。2縱向集成2.2車間集成圖4-2智能車間可視化2縱向集成2.3企業(yè)/工廠集成實現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)跨部門之間數(shù)據(jù)、業(yè)務、流程等之間的集成、共享和協(xié)同，使企業(yè)/工廠的數(shù)據(jù)、信息可以自上而下和自下而上的流動和有效利用。企業(yè)/工廠集成是指通過技術(shù)和管理手段，將企業(yè)內(nèi)部或工廠內(nèi)部的各個業(yè)務環(huán)節(jié)、流程、系統(tǒng)、設備等相互連接、協(xié)調(diào)和融合，實現(xiàn)信息的共享、資源的優(yōu)化配置和業(yè)務流程的自動化。這種集成旨在提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低運營成本、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、提升客戶滿意度，從而增強企業(yè)的市場競爭力。企業(yè)/工廠集成的應用場景非常廣泛，包括但不限于以下幾個方面：1）供應鏈集成：通過整合供應商、生產(chǎn)商、分銷商和零售商等供鏈各個環(huán)節(jié)的信息和資源，實現(xiàn)供應鏈的協(xié)同管理，提高供應鏈的效率和靈活性。2縱向集成2.3企業(yè)/工廠集成2）生產(chǎn)制造集成：將生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、設備控制、質(zhì)量檢測等生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)進行集成，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化和智能化管理，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。013）信息系統(tǒng)集成：將企業(yè)內(nèi)部的各種信息系統(tǒng)（如ERP、CRM、SCM等）進行集成，實現(xiàn)信息的共享和業(yè)務流程的自動化，提高企業(yè)的管理效率和決策能力。024）人力資源集成：將招聘、培訓、績效管理等人力資源業(yè)務進行集成，實現(xiàn)員工信息的數(shù)字化管理和人力資源的優(yōu)化配置，提高員工的工作效率和滿意度。035）數(shù)字化工廠/車間集成：通過數(shù)字化技術(shù)，將工廠的各個環(huán)節(jié)、設備和系統(tǒng)進行集成，042縱向集成2.3企業(yè)/工廠集成實現(xiàn)生產(chǎn)過程的可視化、可追溯和智能化管理，提高工廠的生產(chǎn)效率和靈活性。企業(yè)/工廠集成的實現(xiàn)需要依靠先進的技術(shù)手段和管理方法，如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等，同時也需要企業(yè)領(lǐng)導層的重視和支持，以及全體員工的積極參與和配合。通過企業(yè)/工廠集成，企業(yè)可以更加高效、靈活和智能地應對市場的變化和挑戰(zhàn)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，如圖4-3所示。②智能試驗部門云智能集成制造企業(yè)云平臺運營中心③智能保障部門云④智能管理部門云⑤智能生產(chǎn)部門云2縱向集成2.3企業(yè)/工廠集成圖4-3普朗克智能工廠3案例：航天電器美國國家標準和技術(shù)研究所（NIST）在其為智能制造集成系統(tǒng)（IMIS）建立的自動化制造實驗基地（AMRF）中，將IMIS確定為五層遞階控制體系（見圖4-4）其底層是加工設備和其它處理設置。在AMRF系統(tǒng)中共設置五個工作站，其中有三個機械加工工作站、一個清洗和去毛刺工作站、一個自動檢測工作站。每個工作站中都配備單獨的機器人和托盤站系統(tǒng)。系統(tǒng)中并有兩臺載有機器人的運輸小車在工作站間運送載有原材料或成品的托盤。工作站中的設備還包括自動編程機，用于脫線編程。單元控制機提供機床與物料儲運系統(tǒng)間的接口以及負責系統(tǒng)作業(yè)計劃編制的設備。車間層將多個單元集成起來并負責庫存計劃和管理。企業(yè)層在AMRF中稱基地層，負責主生產(chǎn)計劃和制造資源計劃的編制，例如訂購原材料、編制庫存計劃和分析經(jīng)營計劃等。3案例：航天電器圖4-4控制結(jié)構(gòu)3案例：航天電器3.1設備級在航天電器的生產(chǎn)過程中，設備級的集成程度對于提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等方面具有重要的作用。通過設備級的集成，可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化和智能化，減少人工干預，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時，設備級的集成還可以實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集和分析，為企業(yè)的決策提供數(shù)據(jù)支持。建設了工業(yè)網(wǎng)關(guān)、SCADA系統(tǒng)（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)），實現(xiàn)主控PLC（可編程邏輯控制器）對現(xiàn)場設備的控制，并接收設備執(zhí)行的反饋信息。同時將PLC與MOM系統(tǒng)（制造運營管理系統(tǒng)）進行業(yè)務集成和信息交互，通過MOM、SCADA等系統(tǒng)的綜合監(jiān)控功能，分別對工位、機器人操作、出入庫管理，上下料等裝配環(huán)節(jié)進行監(jiān)控和管理，實現(xiàn)了對制造過程設備運行和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時管理。通過設備級的集成，最終提高了設備運行效率10%，降低設備能耗5%以上。此外，航天電器的設備級還需要考慮設備的可靠性、安全性、精度等方面。因為航天電器是用于航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量和性能要求非常高，必須保證設備的可靠性和精度，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。3案例：航天電器3.2車間級航天電器的車間級是指航天電器制造過程中，專門負責特定產(chǎn)品或工藝環(huán)節(jié)的生產(chǎn)車間及其相關(guān)的組織結(jié)構(gòu)和管理模式。在航天電器的生產(chǎn)過程中，車間級是連接企業(yè)頂層管理與具體生產(chǎn)操作的重要環(huán)節(jié)，負責將企業(yè)的生產(chǎn)計劃、工藝要求、質(zhì)量標準等轉(zhuǎn)化為具體的生產(chǎn)行動。011）高度專業(yè)化：航天電器產(chǎn)品種類繁多，不同產(chǎn)品之間的生產(chǎn)工藝、設備要求、質(zhì)量標準等可能存在較大差異。因此，航天電器的車間級通常會根據(jù)產(chǎn)品特點和生產(chǎn)工藝要求，劃分為不同的專業(yè)車間，如繼電器車間、連接器車間、微特電機車間等，以實現(xiàn)高度的專業(yè)化生產(chǎn)。022）精細化管理：航天電器產(chǎn)品對質(zhì)量、精度、可靠性等方面的要求極高，因此車間級管理必須實現(xiàn)精細化管理。這包括制定詳細的工藝規(guī)程、操作規(guī)程、檢驗規(guī)程等，對生產(chǎn)過程進行嚴格的監(jiān)控和管理，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)標準和要求。033案例：航天電器3.2車間級3）自動化和智能化生產(chǎn)：隨著科技的發(fā)展，自動化和智能化生產(chǎn)已成為航天電器制造的重要趨勢。車間級需要引進先進的生產(chǎn)設備和自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。4）嚴格的質(zhì)量控制：航天電器產(chǎn)品對質(zhì)量的要求極高，因此車間級必須建立嚴格的質(zhì)量控制體系，對生產(chǎn)過程進行全程的質(zhì)量監(jiān)控和檢測。同時，還需要建立質(zhì)量追溯機制，確保產(chǎn)品的可追溯性和質(zhì)量可靠性。5）高效的協(xié)作與溝通：車間級是連接企業(yè)頂層管理與具體生產(chǎn)操作的重要環(huán)節(jié)，需要與其他部門進行高效的協(xié)作與溝通。車間級需要準確理解企業(yè)的生產(chǎn)計劃和工藝要求，及時反饋3案例：航天電器3.2車間級生產(chǎn)過程中的問題和困難，確保生產(chǎn)任務的順利完成。因此建設了網(wǎng)絡化的智能生產(chǎn)線，使用工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，將RFID（射頻識別技術(shù)）、機械臂、視覺檢測系統(tǒng)等異構(gòu)設備進行集成互聯(lián)和通信。在不同的網(wǎng)絡之間啟用VRRP（虛擬路由器冗余協(xié)議），實現(xiàn)生產(chǎn)設備與MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、WMS（倉庫管理系統(tǒng)）等系統(tǒng)的集成，從而實現(xiàn)車間的網(wǎng)絡化生產(chǎn)。建設MOM系統(tǒng)并與各系統(tǒng)進行集成和數(shù)據(jù)調(diào)度，對車間的運行情況進行監(jiān)控和透明化管理。通過車間級的集成建設，生產(chǎn)效率提升33%，產(chǎn)品一次性合格率提升32%，如圖4-5所示。3案例：航天電器3.2車間級圖4-5航天制造數(shù)字孿生車間組成3案例：航天電器3.3企業(yè)級在企業(yè)級層面，航天電器通常會制定一套完整的企業(yè)戰(zhàn)略和規(guī)劃，以指導企業(yè)的發(fā)展方向和目標。這包括明確企業(yè)的核心業(yè)務、市場定位、產(chǎn)品戰(zhàn)略、技術(shù)創(chuàng)新、人才管理等各個方面。同時，企業(yè)還需要建立一套完善的管理體系和運營機制，以確保企業(yè)的高效運轉(zhuǎn)和持續(xù)發(fā)展。在航天電器領(lǐng)域，企業(yè)級的表現(xiàn)尤為重要。由于航天電器產(chǎn)品的高精度、高可靠性要求，以及嚴格的質(zhì)量控制和測試標準，企業(yè)需要具備強大的研發(fā)能力、生產(chǎn)能力和質(zhì)量保證能力。因此，航天電器企業(yè)在企業(yè)級層面需要注重技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、質(zhì)量控制等方面的投入和管理。此外，隨著市場競爭的加劇和客戶需求的變化，航天電器企業(yè)還需要不斷調(diào)整和優(yōu)化企業(yè)戰(zhàn)略和業(yè)務模式，以適應市場的變化和滿足客戶的需求。這包括加強與國際先進企業(yè)的合作和交流，引進先進的技術(shù)和管理經(jīng)驗，以及加強自身的研發(fā)能力和創(chuàng)新能力等方面。1233案例：航天電器3.3企業(yè)級基于INDICS平臺將PLM（產(chǎn)品生命周期管理）、ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）、CRP（生產(chǎn)能力需求計劃）、PLC等異構(gòu)系統(tǒng)進行集成，通過統(tǒng)一應用門戶實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)不同業(yè)務系統(tǒng)之間的一次登錄，多系統(tǒng)協(xié)作應用，從而開展設計/生產(chǎn)一體化、有限產(chǎn)能排產(chǎn)、訂單驅(qū)動混線生產(chǎn)等應用，有效地均衡企業(yè)庫存、優(yōu)化企業(yè)的資源利用率，使企業(yè)資源利用達到50%以上，生產(chǎn)效率提升33%。圖4-6航天云網(wǎng)INDICS平臺4端到端集成所謂端到端就是圍繞產(chǎn)品全生命周期，流程從一個端頭到另外一個端頭，中間是連貫的，不會出現(xiàn)局部流程、片段流程，沒有斷點。從企業(yè)層面來看，ERP系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）、組織、設備、生產(chǎn)線、供應商、經(jīng)銷商、用戶、產(chǎn)品使用現(xiàn)場（汽車、工程機械使用現(xiàn)場）等圍繞整個產(chǎn)品生命周期的價值鏈上管理和服務都是整個CPS（智能物理系統(tǒng)）信息物理網(wǎng)絡需要連接的端頭。端到端集成就是把所有該連接的端頭都集成互聯(lián)起來，通過價值鏈上不同企業(yè)資源的整合，實現(xiàn)從產(chǎn)品設計、生產(chǎn)制造、物流配送、使用維護的產(chǎn)品全生命周期的管理和服務。端對端集成貫穿整個價值鏈的工程化數(shù)字集成，是在所有終端數(shù)字化的前提下實現(xiàn)的基于價值鏈與不同公司之間的一種整合，這將最大限度地實現(xiàn)個性化定制，從某種意義上來講，端到端的集成是一個新理念，各界對于端到端集成有不同的理解。4端到端集成由于整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈中的每一個端頭所講的語言（通訊協(xié)議）都不一樣，數(shù)據(jù)采集格式、采集頻率也不一樣，要讓這些異構(gòu)的端頭都連接起來，實現(xiàn)互聯(lián)互通、相互感知，因此就需要一個能夠做到“同聲翻譯”的平臺，這個同聲翻譯平臺就是企業(yè)服務總線，在這樣一個平臺上實現(xiàn)書同文、車同軌。這樣就解決的集成的最大障礙，實現(xiàn)互聯(lián)互通就容易了。01圍繞特定產(chǎn)品，從供給端到用戶端，覆蓋整個產(chǎn)品全生命周期各個環(huán)節(jié)乃至各個終端的系統(tǒng)集成，即智能集成制造系統(tǒng)的端到端集成。體現(xiàn)在各種不同信息終端和數(shù)字化的物理終端聯(lián)通，打破信息孤島，實現(xiàn)制造資源、過程、產(chǎn)品、用戶信息基于云平臺的全面集成和互通。02端到端集成有別于橫向集成和縱向集成，主要是從智能制造集成系統(tǒng)組成要素信息交互的角度出發(fā)，考慮各類終端的信息對稱與銜接，將用戶需求、反饋與產(chǎn)品全生命周期融合，實現(xiàn)整個價值鏈端到端的數(shù)字化集成，支撐實現(xiàn)個性化、智能化的產(chǎn)品定制，如圖4-7所示。034端到端集成圖4-7端到端集成流程4端到端集成4.1案例：X-35飛機端到端集成圖4-8X-35戰(zhàn)斗機X-35飛機的研制是一項國際合作研制項目，由美國主干企業(yè)牽頭，英國、荷蘭、丹麥、挪威、加拿大、意大利、新加坡、土耳其和以色列等多國企業(yè)參與。在該項目的研制過程中，深入應用集成制造系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)概念樣機、產(chǎn)品設計、生產(chǎn)裝配、運行保障等環(huán)節(jié)的有效集成，在全生命周期管理、降低研制成本、提高飛機質(zhì)量等方面取得了顯著的成績。4端到端集成4.1案例：X-35飛機端到端集成X-35項目的合作伙伴是諾斯羅普格魯門公司和英國宇航公司。選擇它們不單是因為業(yè)務能力，而且還因為其技術(shù)和經(jīng)驗。諾斯羅普公司在材料技術(shù)、部件制造和工裝方面擁有豐富的經(jīng)驗。通過研制B-2轟炸機，它在隱身技術(shù)方面具備了很強的能力。格魯門公司在飛機的艦上適應性和艦上使用方面同樣具有經(jīng)驗，該公司機載設備分部過去屬于威斯汀豪斯公司，在系統(tǒng)集成方面擁有淵博的知識。英國宇航公司不但有先進材料制造經(jīng)驗，而且有系統(tǒng)集成方面的學問。特別是在研制維護STOVL戰(zhàn)斗機方面，該公司的經(jīng)驗無人可比。洛馬公司的目標是在2001年使全部的研制和改進項目能夠用于JSF工程制造和發(fā)展階段。4端到端集成概念樣機研發(fā)X-35概念機是洛克希德馬丁公司為參與美國軍方的“聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機”（JSF）項目而研制的驗證機。該項目的目標是開發(fā)一種多用途戰(zhàn)斗機，以滿足美國空軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊以及英國皇家空軍和皇家海軍的需求。01X-35的研發(fā)始于1990年代末，當時洛克希德馬丁公司聯(lián)合諾斯羅普格魯門公司和英國宇航公司共同參與了JSF項目的競標。在項目的“概念探索”（CE）階段，洛克希德馬丁公司提出了X-35方案，而波音公司則提出了X-32方案。02經(jīng)過一系列的對比試飛和評估，美國軍方最終選擇了X-35方案作為JSF項目的獲勝者，并將其命名為F-35“閃電II”戰(zhàn)斗機。F-35戰(zhàn)斗機是目前世界上最先進的第五代戰(zhàn)斗機之一，具有隱身能力、超音速巡航、高度機動性和先進的航電系統(tǒng)等特點。034端到端集成概念樣機研發(fā)在X-35的研發(fā)過程中，洛克希德馬丁公司采用了許多創(chuàng)新技術(shù)和設計理念。其中，X-35采用了升力風扇系統(tǒng)來實現(xiàn)垂直起降，這使得F-35戰(zhàn)斗機可以在短距離內(nèi)起飛和降落，適應各種作戰(zhàn)環(huán)境。此外，X-35還采用了先進的隱身技術(shù)和材料，使其具有較低的雷達反射截面積，提高了生存能力。在X-35飛機概念樣機設計過程中，集成設計、仿真、多學科概念設計、分析知識工程、計算機輔助工程、數(shù)據(jù)管理等多款應用軟件工具，構(gòu)建虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，覆蓋X-35飛機全生命周期的每一個環(huán)節(jié)，模擬飛機設計、保障和制造，并在硬件制造之前對設計方案進行工藝驗證。同時，虛擬開發(fā)環(huán)境將各產(chǎn)品設計公司及供應商的設計數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)進行異地的實時數(shù)據(jù)集成，確保對X-35飛機研制進行實時評審，減少設計更改，降低研發(fā)成本。4端到端集成產(chǎn)品聯(lián)合設計X-35飛機研制項目組有多個國家約4000名研究人員，采用并行工作的方式進行全球化異地聯(lián)合設計。首先用CATIA系統(tǒng)完成三維實體建模，然后進行虛擬設計和數(shù)字化模擬組裝，再和其他承包商合作完成裝配制造，實現(xiàn)異地并行的聯(lián)合設計，充分發(fā)揮每位設計師的特長，利用合作伙伴之間的時差進行全天24小時的連續(xù)工作，極大地提高了產(chǎn)品的設計效率。在產(chǎn)品設計和模擬組裝過程中，當發(fā)現(xiàn)問題時，設計師修改數(shù)字化方案并發(fā)送至裝配工程師，24小時內(nèi)實現(xiàn)裝配方案的調(diào)整，工作效率得到顯著提高，出錯率減少80%。4端到端集成精益裝配制造為了降低成本，實現(xiàn)經(jīng)濟可承受性，在產(chǎn)品實體模型進行真正裝配前對其進行數(shù)字化預裝配，改進裝配步驟，提高飛機產(chǎn)品的裝配效率。在進入實體裝配時，在總裝生產(chǎn)車間，工程師通過計算機讀取飛機的設計說明書，并通過視頻系統(tǒng)與各地的同行進行面對面交流，并通過虛擬投影技術(shù)實現(xiàn)零部件裝配步驟的可視化顯示，大大地節(jié)省了裝配時間，人員工時和工裝數(shù)量減少50%，總的制造和裝配成本降低30%~40%，工裝調(diào)整時間和制造時間分別減少90%和66%。4端到端集成全生命周期數(shù)字化管理建立產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)庫，集成各地的設計數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)，簡化飛機整個研制過程的工作流程，保證各項工作的準確性。例如，機身的各種部件與機翼、尾翼等零部件都是基于同一數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行設計和制造的，在生產(chǎn)部門進行產(chǎn)品加工時，直接調(diào)用有關(guān)零件的數(shù)字定義，然后在一臺數(shù)控機床上進行一次加工，將發(fā)布零件設計到完成零件加工時間從5周縮短到5天，制造部件數(shù)量減少50%，制造成本減少50%以上。5橫向集成企業(yè)之間通過產(chǎn)業(yè)鏈及社會化網(wǎng)絡實現(xiàn)資源整合。在產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流通、集成融合，實現(xiàn)企業(yè)間不同人-信息-物理系統(tǒng)（HCPS）的集成，在企業(yè)不同制造階段和產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)中構(gòu)建一個互聯(lián)的信息網(wǎng)絡，加強企業(yè)與企業(yè)之間的協(xié)作。橫向集成以價值鏈為主線，強調(diào)產(chǎn)品制造的價值流集成，旨在解決企業(yè)之間不同制造環(huán)節(jié)中的信息共享、資源整合、流程協(xié)同和社會化協(xié)作等問題，消除企業(yè)各環(huán)節(jié)或者產(chǎn)業(yè)鏈上各企業(yè)之間交互的冗余和非增值過程。提高產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間，包括需求定義、產(chǎn)品設計、加工生產(chǎn)、訓練使用、售后維護、報廢等各環(huán)節(jié)的合作效率，進而構(gòu)建不同企業(yè)之間的社會網(wǎng)絡，實現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與產(chǎn)品之間的生態(tài)化協(xié)作，在社會范圍內(nèi)實現(xiàn)人流、技術(shù)流、管理流、數(shù)據(jù)流、物流、資金流的共享集成和優(yōu)化應用。1235橫向集成5.1案例：航天科工專有云基于航天專有云網(wǎng)的集團企業(yè)云制造應用案例“航天科工專有云”：面向航天科工集團自身裝備制造轉(zhuǎn)型升級戰(zhàn)略需求，基于航天科工集團專網(wǎng)，開發(fā)并成功運營的面向航天復雜產(chǎn)品的集團公司智慧云制造服務平臺/系統(tǒng)。該平臺是首個央企集團級云制造服務平臺/系統(tǒng)。它服務于航天科工集團各類制造企業(yè)和產(chǎn)品用戶的全要素資源共享以及制造全過程活動能力的深度協(xié)同。航天科工專有云于2015年7月1日正式上線，其系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖4-9所示。5橫向集成5.1案例：航天科工專有云圖4-9系統(tǒng)基礎(chǔ)支撐體系目前，航天科工專有云整合了分散在各主體單位中的數(shù)百萬億次的高性能計算資源（以峰值計算能力計）；數(shù)百TB的存儲資源；數(shù)十種、數(shù)百套機械、電子、控制等多學科大型設計分析軟件及其許可證資源；總裝聯(lián)調(diào)廠等多個廠所的高端數(shù)控加工設備及企業(yè)單元制造系統(tǒng)；航天復雜產(chǎn)品制造過程各階段的專業(yè)能力（如設計能力、生產(chǎn)能力、實（試）驗能力等）。在實際共享的過程中，航天科工專有云提供了多主體（租戶）獨立完成某階段制造、多主體（租戶）協(xié)同完成某階段制造、多主體（租戶）協(xié)同完成跨階段制造、多主體（租戶）按需獲得制造能力四類應用模式。該企業(yè)以協(xié)作配套為主，隨著產(chǎn)業(yè)鏈的延長，該企業(yè)面臨制造模式和制造手段等方面的許多問題。5橫向集成5.1案例：航天科工專有云1）高端液壓氣動元件和管路屬于產(chǎn)品最底端配套件，需要與總裝總成單位建立緊密協(xié)同機制，目前企業(yè)生產(chǎn)主要采用線下傳統(tǒng)的協(xié)作方式，協(xié)作效率低下，協(xié)同性較差；同時由于產(chǎn)品質(zhì)量要求高，工藝流程復雜，交付周期短，需要與外協(xié)外購單位建立資源能力協(xié)同機制。2）當前企業(yè)的生產(chǎn)計劃管理和執(zhí)行都是通過人工和紙質(zhì)化手段來完成，效率低下，生產(chǎn)管理方式的落后導致大量高端設備資源的閑置，以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的不互通，造成資源大量浪費。3）企業(yè)的生產(chǎn)模式屬于多品種單件小批量生產(chǎn)模式，需要建立快速敏捷的智能柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，目前企業(yè)主要以按單生產(chǎn)的方式組織生產(chǎn)，缺少智能化的加工、物流配送等手段.無法滿足個性化定制和柔性生產(chǎn)的需求。專有云平臺面向集團企業(yè)，實現(xiàn)集團內(nèi)和集團外資源共享與業(yè)務協(xié)同管理，具體實現(xiàn)如下應用:5橫向集成5.1案例：航天科工專有云①跨產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同②跨企業(yè)的多學科產(chǎn)品協(xié)同設計和仿真③跨企業(yè)生產(chǎn)運維保障一體化5橫向集成跨產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同提供專有云的統(tǒng)一門戶，基于INDICS平臺，匯聚了產(chǎn)品研制和生產(chǎn)的上下游供應商、服務商，生成云端訂單，并實現(xiàn)交易管理、合同管理等協(xié)作配套應用。利用專有云平臺的協(xié)同設計、協(xié)同試驗、協(xié)同保障、排產(chǎn)計算等功能，進行云端訂單的生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)排產(chǎn)等應用和管理?；趯Ｓ性破脚_的大數(shù)據(jù)，對業(yè)務運營狀態(tài)、過程進行監(jiān)控和預警，建立決策模型為集團管理者、項目總師等提供決策分析，合理調(diào)度任務。通過與集團客戶和配套外協(xié)供應商的集成，專有云將產(chǎn)品訂單、論證、設計,生產(chǎn)、保障、管理等業(yè)務流程實現(xiàn)云化管理，打造需求訂單-資源協(xié)同-協(xié)同研發(fā)-智能生產(chǎn)-智能保障全過程的業(yè)務鏈條，實現(xiàn)了跨地域、跨單位之間的產(chǎn)品協(xié)同設計和協(xié)同生產(chǎn)。匯集航天科工500多家所屬企事業(yè)單位，累計匯總設計、生產(chǎn)、加工等協(xié)作配套和業(yè)務集成3000余項。5橫向集成跨企業(yè)的多學科產(chǎn)品協(xié)同設計和仿真決策任務下達后，集團總部、院廠所管控部門將計劃任務下達到各個廠所單位，各廠所的總師/設計師利用專有云的三維標準件模型庫、知識庫以及云化.虛擬化的工具資源、軟硬件資源等，開展數(shù)字化協(xié)同設計任務，并將設計任務下達到各分系統(tǒng)企業(yè)。01各分系統(tǒng)企業(yè)設計師基于總體設計模型，參考模型庫/知識庫中相關(guān)知識,并利用虛擬樣機仿真工具和模型進行產(chǎn)品多學科虛擬樣機仿真，并將設計的三維模型下發(fā)至總裝廠，進行產(chǎn)品的生產(chǎn)。02依托智慧企業(yè)平臺和專有云平臺，將大量業(yè)務協(xié)作從線下、單點轉(zhuǎn)移至平臺統(tǒng)一集成，使科研項目實施周期平均縮短20%，資源共享和協(xié)同效率提升了30%，資源流轉(zhuǎn)率提升了15%，有效地提升了企業(yè)生產(chǎn)效率。035橫向集成跨企業(yè)生產(chǎn)運維保障一體化在產(chǎn)品的生產(chǎn)設計階段，總裝廠接收產(chǎn)品設計的三維模型，基于產(chǎn)品BOM,建立結(jié)構(gòu)化的三維工藝模型，進行工藝規(guī)劃和工藝仿真，并進行配套物料需求的規(guī)劃，生產(chǎn)設備生產(chǎn)和物料采購和庫存等計劃。在生產(chǎn)過程中，通過專有云平臺，總裝廠將生產(chǎn)進度、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品數(shù)據(jù)等信息反饋至總體部、分系統(tǒng)設計單位等，進行產(chǎn)品生產(chǎn)的跨企業(yè)協(xié)同管理。在生產(chǎn)以及保障過程中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立一套工業(yè)設備臺賬，使得所有相關(guān)方可以共享到設備手冊、維修說明、維修檔案、運行記錄等信息，同時開展設備運行健康狀況預測、故障預警、預防性的維護服務，及時快速的處理設備的異常問題，降低宕機帶來的高運維成本，提高客戶服務滿意度。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑智能集成制造系統(tǒng)的體系架構(gòu)、技術(shù)體系等都隨著時代需求及技術(shù)的發(fā)展在不斷的演進。本節(jié)所講的是智能集成制造系統(tǒng)數(shù)字化網(wǎng)絡化智能化階段（IIMS2.0）所涉及內(nèi)容，涵蓋和發(fā)展了前兩個發(fā)展階段的內(nèi)容，如圖4.5所示。智能集成制造系統(tǒng)（IIMS2.0）是新一代數(shù)字化網(wǎng)絡化智能化技術(shù)引領(lǐng)下的“人、信息（賽博）空間與物理空間”相融合的“新智能制造資源/能力/產(chǎn)品”智能互聯(lián)與協(xié)同服務的智能制造系統(tǒng)（云）。智能集成制造系統(tǒng)更突出“智能引領(lǐng)”的特點。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.1智能集成制造系統(tǒng)（IIMS2.0）的體系架構(gòu)智能集成制造系統(tǒng)（IIMS2.0）實現(xiàn)了智能制造系統(tǒng)的縱向集成、橫向集成以及端對端集成。在縱向集成方面，智能集成制造系統(tǒng)的體系架構(gòu)適用于從智能設備云、智能車間云、智能中小微/集團型企業(yè)云到智能制造行業(yè)云的不同層次的縱向集成;在橫向集成方面，智能集成制造系統(tǒng)的體系架構(gòu)適用于全產(chǎn)業(yè)鏈中協(xié)同企業(yè)之間的橫向集成，借助支撐智能制造系統(tǒng)的社會化網(wǎng)絡及平臺，解決企業(yè)間內(nèi)外資源的共享、整合與流通、設計優(yōu)化、流程協(xié)同、供應鏈協(xié)同、社會化協(xié)作等，進而實現(xiàn)智能制造設計、生產(chǎn)、試驗、管理及服務等全生命周期的橫向集成。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.1智能集成制造系統(tǒng)（IIMS2.0）的體系架構(gòu)智能集成制造系統(tǒng)的該體系架構(gòu)也適用于端對端集成，圍繞特定產(chǎn)品，從供給端到用戶端，覆蓋整個產(chǎn)品全生命周期各環(huán)節(jié)、各終端，通過各終端之間的互聯(lián)互通，滿足跨越不同學科的個性化定制產(chǎn)品的需求，以保障產(chǎn)品個性化定制模式的創(chuàng)新和重構(gòu)，為實現(xiàn)以產(chǎn)品為核心的價值鏈的拓展和提升提供端對端支撐。智能集成制造系統(tǒng)的體系架構(gòu)為實現(xiàn)智能集成制造系統(tǒng)的縱向集成、橫向集成以及端到端集成提供了關(guān)鍵支撐和實現(xiàn)架構(gòu)。該體系架構(gòu)包括：1)新智能資源/能力/產(chǎn)品層2)新智能感知/接入/通訊層3)新智能邊緣處理平臺層6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.1智能集成制造系統(tǒng)（IIMS2.0）的體系架構(gòu)4)新云端服務平臺層5)新云端服務應用層6)新人/組織層各層具有適用于本層的新標準規(guī)范及新安全管理要求。值得指出，各層的“新”意指融入了“智能引領(lǐng)”下的新內(nèi)涵與新內(nèi)容。該體系架構(gòu)的特色：邊緣/云端協(xié)同新架構(gòu)；各層具有智能引領(lǐng)的“新”內(nèi)涵及內(nèi)容；用戶為中的新資源/新產(chǎn)品/新能力共享服務，如圖4-10所示。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.1智能集成制造系統(tǒng)（IIMS2.0）的體系架構(gòu)圖4-10智能集成制造系統(tǒng)體系架構(gòu)6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.2總體規(guī)劃、分步實施、重點突破、全面推進智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑中的“總體規(guī)劃、分步實施、重點突破、全面推進”是一種系統(tǒng)性的策略，旨在確保智能制造系統(tǒng)集成的順利實施和持續(xù)優(yōu)化。1）總體規(guī)劃：在智能制造系統(tǒng)集成的過程中，首先需要進行總體規(guī)劃。這包括明確集成的目標、范圍、時間表和預期效果，以及確定所需的技術(shù)、設備和資源?？傮w規(guī)劃應該考慮企業(yè)的整體戰(zhàn)略、生產(chǎn)流程、設備現(xiàn)狀以及市場需求等因素，確保集成的方向與企業(yè)的發(fā)展目標相一致。2）分步實施：智能制造系統(tǒng)集成是一個復雜的過程，不可能一蹴而就。因此，需要采用分步實施的方法，將整個過程劃分為若干個階段或模塊，逐步進行集成。在每個階段或模塊中，需要明確具體的任務、目標和時間節(jié)點，確保集成工作的有序進行。通過分步實施，可以降低集成的難度和風險，提高集成的成功率。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.2總體規(guī)劃、分步實施、重點突破、全面推進3）重點突破：在智能制造系統(tǒng)集成的過程中，可能會遇到一些關(guān)鍵的技術(shù)難題或瓶頸。為了確保集成的順利進行，需要針對這些難題或瓶頸進行重點突破。這包括采用先進的技術(shù)手段、引進專業(yè)的技術(shù)人才或團隊、加強與其他企業(yè)或機構(gòu)的合作等。通過重點突破，可以解決集成過程中的關(guān)鍵問題，推動集成的深入進行。4）全面推進：在智能制造系統(tǒng)集成的過程中，需要全面推進各項工作。這包括加強與其他部門的溝通和協(xié)作、確保各項任務的按時完成、及時解決集成過程中出現(xiàn)的問題等。通過全面推進，可以確保集成的順利進行，并達到預期的效果。同時，還需要建立完善的監(jiān)測和6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.2總體規(guī)劃、分步實施、重點突破、全面推進評估機制，對集成的效果進行定期評估和調(diào)整，確保集成的持續(xù)優(yōu)化和改進。以系統(tǒng)工程理論為總指導，系統(tǒng)科學地開展智能集成制造系統(tǒng)的規(guī)劃與設計;以核心業(yè)務環(huán)節(jié)為重點，對現(xiàn)狀進行分析和評估，制定總體技術(shù)路徑和階段建設步驟和目標；在已確定方案的指導下，以企業(yè)核心需求為重點，進行詳細設計和實施；以重點需求和業(yè)務為示范，再逐步推廣至智能制造全過程、全流程的應用和集成，實現(xiàn)智能集成制造系統(tǒng)的總體建設。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.3基于數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)中心的集成基于數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)中心的集成為企業(yè)的各個業(yè)務系統(tǒng)提供統(tǒng)一、標準的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)不同應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和集成共享。該集成方式對企業(yè)的業(yè)務需求進行梳理，形成主數(shù)據(jù)標準規(guī)范、數(shù)據(jù)交換標準規(guī)范和業(yè)務主體數(shù)據(jù)庫標準規(guī)范，建成統(tǒng)一的主數(shù)據(jù)服務、數(shù)據(jù)交換服務，從而實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部各應用系統(tǒng)以及本企業(yè)與上級企業(yè)主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)對接，并在此基礎(chǔ)上進行業(yè)務系統(tǒng)的擴展，滿足企業(yè)智能集成制造系統(tǒng)的應用需要，如圖4-11所示。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.3基于數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)中心的集成圖4-11智能工廠一個工廠通常由多個車間組成，大型企業(yè)有多個工廠。作為智能工廠，不僅生產(chǎn)過程應實現(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)物流也應當與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成。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（客戶關(guān)系管理）、SCM（供應鏈管理）和MES五大核心系統(tǒng)。大型企業(yè)的智能工廠需要應用BRP（商業(yè)彈性規(guī)劃）系統(tǒng)制定多個車間的生產(chǎn)計劃（ProductionPlanning)，并由MES根據(jù)各個車間的生產(chǎn)計劃進行詳細排產(chǎn)（ProductionScheduling）。MES排產(chǎn)的粒度是天、小時，甚至分鐘。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.3基于數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)中心的集成維MES本質(zhì)上重在“制造執(zhí)行”，精準化、精細化、協(xié)同化是MES的主要目標，那種通過憑經(jīng)驗、靠感覺進行計劃制訂、現(xiàn)場管理的信息化系統(tǒng)只是完成了簡單的紙質(zhì)表單或Excel表格替代。一定程度上還不能算是真正意義上的MES。一方面，MES應通過接口集成真正從ERP系統(tǒng)接收生產(chǎn)計劃并根據(jù)車間實際資源負荷情況，以生產(chǎn)物料和生產(chǎn)設備為對象進行工序級和工位級精準排程和派工，以精細執(zhí)行為導向，實現(xiàn)透明化管理；另一方面，在車間內(nèi)部形成計劃排產(chǎn)、作業(yè)執(zhí)行、實績反饋、數(shù)據(jù)采集、看板管理、庫存管理、質(zhì)量管理等全閉環(huán)管理，環(huán)環(huán)緊扣，而非一個簡單的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.4基于人-流程-信息的業(yè)務過程集成基于人、流程、信息的業(yè)務過程集成是一種管理策略，它旨在通過優(yōu)化人力資源、業(yè)務流程和信息技術(shù)三方面的協(xié)同作用，提升企業(yè)的運營效率和市場競爭力。具體來說，這種集成模式包括以下幾個方面的要素：011）人力資源集成：在業(yè)務過程中，人力資源是不可或缺的一環(huán)。通過集成，企業(yè)可以確保員工具備完成工作任務所需的技能和知識，并促進員工之間的協(xié)作和溝通。此外，集成還可以幫助企業(yè)更好地管理員工績效，提高員工滿意度和忠誠度。022）業(yè)務流程集成：業(yè)務流程是企業(yè)實現(xiàn)價值創(chuàng)造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過集成，企業(yè)可以優(yōu)化業(yè)務流程，消除冗余和低效的環(huán)節(jié)，提高工作效率和質(zhì)量。同時，集成還可以幫助企業(yè)實現(xiàn)業(yè)務流程的透明化和可視化，便于管理層對業(yè)務過程進行監(jiān)控和管理。036智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.4基于人-流程-信息的業(yè)務過程集成3）信息技術(shù)集成：信息技術(shù)是支持業(yè)務過程集成的重要工具。通過集成，企業(yè)可以實現(xiàn)信息的高效共享和傳遞，減少信息孤島和信息冗余。此外，信息技術(shù)還可以幫助企業(yè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和決策支持，為管理層提供科學的決策依據(jù)。在基于人、流程、信息的業(yè)務過程集成中，企業(yè)需要關(guān)注以下幾個方面的關(guān)鍵點：1）明確集成目標：企業(yè)需要明確業(yè)務過程集成的目標，包括提高運營效率、降低成本、提升客戶滿意度等。這有助于企業(yè)確定集成的方向和重點。2）制定集成計劃：企業(yè)需要制定詳細的集成計劃，包括集成的時間表、責任人、資源需求等。這有助于確保集成的順利進行。3）加強溝通和協(xié)作：在集成過程中，企業(yè)需要加強各部門之間的溝通和協(xié)作，確保集成的順利進行。同時，企業(yè)還需要與供應商、客戶等外部利益相關(guān)者保持密切的合作關(guān)系。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.4基于人-流程-信息的業(yè)務過程集成4）持續(xù)優(yōu)化和改進：集成是一個持續(xù)的過程，企業(yè)需要不斷優(yōu)化和改進集成的效果。這包括定期評估集成的成果、收集反饋意見、調(diào)整集成策略等。此種集成方式的目的是將整個產(chǎn)業(yè)鏈中涉及的不同業(yè)務角色、業(yè)務職能、業(yè)務活動和業(yè)務環(huán)境有效地集成和管理起來，實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)品全生命周期上的人、機、物、系統(tǒng)、流程的協(xié)同?；谌?流程-信息的業(yè)務過程集成體現(xiàn)了本書前文所述的Human-Cyber-Physical的協(xié)同理念，如圖4-12所示。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.4基于人-流程-信息的業(yè)務過程集成圖4-12人-流程-信息業(yè)務過程流程圖6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.5基于RTI/數(shù)字孿生的虛擬樣機集成數(shù)字李生的虛擬樣機仿真是智能集成制造系統(tǒng)中必不可少的重要組成部分。數(shù)字李生的虛擬樣機仿真系統(tǒng)需要建立智能集成制造系統(tǒng)關(guān)鍵要素的數(shù)字李生的虛擬樣機模型，并驅(qū)動模型進行協(xié)同運行?；赗TI/數(shù)字李生的虛擬樣機集成能夠?qū)崿F(xiàn)智能集成制造系統(tǒng)虛擬樣機仿真過程中的各類信息、知識、數(shù)據(jù)的集成管理和優(yōu)化運行，使得傳統(tǒng)的線下分布式并行工作模式向基于模型的智能制造集成系統(tǒng)虛擬樣機協(xié)同設計仿真方向轉(zhuǎn)變。1）實時基礎(chǔ)設施（RTI）：RTI是一個支持分布式仿真系統(tǒng)實時通信的框架。在虛擬樣機集成中，RTI確保不同仿真組件之間的實時數(shù)據(jù)交換，從而支持協(xié)同仿真和分布式仿真。這使得工程師能夠同時在不同地點和平臺上進行工作，共享仿真數(shù)據(jù)，并實時觀察仿真結(jié)果。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.5基于RTI/數(shù)字孿生的虛擬樣機集成2）數(shù)字孿生：數(shù)字孿生是物理實體的虛擬表示，它集成了物理模型、傳感器數(shù)據(jù)、運行歷史等信息，以反映實體的全生命周期過程。在虛擬樣機集成中，數(shù)字孿生為工程師提供了一個與實際系統(tǒng)緊密對應的虛擬環(huán)境，使工程師能夠在虛擬空間中模擬和分析實際系統(tǒng)的行為和性能。3）虛擬樣機：虛擬樣機是基于計算機技術(shù)的原型系統(tǒng)或子系統(tǒng)模型，它可以在計算機上模擬實際產(chǎn)品的各種特性和行為。通過虛擬樣機，工程師可以在產(chǎn)品制造之前進行各種測試和驗證，從而大大減少物理樣機的數(shù)量和時間，降低開發(fā)成本?；赗TI/數(shù)字孿生的虛擬樣機集成將這三種技術(shù)結(jié)合在一起，具有以下優(yōu)勢：實時性：通過RTI支持的實時通信，不同仿真組件之間可以實現(xiàn)快速、準確的數(shù)據(jù)交換，確保仿真結(jié)果的實時性。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.5基于RTI/數(shù)字孿生的虛擬樣機集成高度仿真：數(shù)字孿生為虛擬樣機提供了高度真實的物理實體虛擬表示，使得虛擬樣機的行為更加接近實際產(chǎn)品。協(xié)同設計：工程師可以在同一虛擬環(huán)境中進行協(xié)同設計，共享數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果，提高設計效率和質(zhì)量。降低風險：通過虛擬樣機進行仿真測試，可以在產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，降低產(chǎn)品失敗的風險。這種集成方法可以在多個領(lǐng)域得到應用，如航空航天、汽車制造、船舶設計等。在這些領(lǐng)域中，基于RTI/數(shù)字孿生的虛擬樣機集成可以幫助工程師更加高效地設計、驗證和優(yōu)化復雜系統(tǒng)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，如圖4.13所示。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.5基于RTI/數(shù)字孿生的虛擬樣機集成圖4-13數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.6面向人-業(yè)務協(xié)同的微服務集成微服務架構(gòu)的集成方式能夠?qū)⒅悄芗芍圃煜到y(tǒng)按照基礎(chǔ)功能模塊進行獨立部署，根據(jù)業(yè)務需求以“搭積木”的方式將業(yè)務系統(tǒng)搭建起來。如此，智能集成制造系統(tǒng)可以分解為不同層級、不同模塊的子系統(tǒng)進行建設，具有更好的重用性，同時新增業(yè)務系統(tǒng)或功能與原有系統(tǒng)進行松耦合的集成，為用戶提供靈活的業(yè)務場景配置功能，便于系統(tǒng)的維護和擴充。在面向人-業(yè)務協(xié)同的微服務集成中，主要關(guān)注以下幾個方面：1）業(yè)務拆分與微服務定義：根據(jù)業(yè)務需求和人-業(yè)務協(xié)同的特點，將復雜的業(yè)務邏輯拆分成多個獨立的、職責單一的微服務。每個微服務都圍繞一個特定的業(yè)務功能或業(yè)務領(lǐng)域進行設計，并具備獨立的開發(fā)、測試、部署和運維能力。2）服務接口與通信：定義清晰的服務接口和通信協(xié)議，確保微服務之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)作能夠順利進行。服務接口應該遵循開放、標準、易于理解和使用的原則，以便不同團隊和人員能夠方便地進行集成和協(xié)作。6智能制造系統(tǒng)集成技術(shù)路徑6.6面向人-業(yè)務協(xié)同的微服務集成3）服務治理與監(jiān)控：建立完善的服務治理和監(jiān)控機制，確保微服務的穩(wěn)定性、可用性和性能。通過服務注冊、發(fā)現(xiàn)、負載均衡、容錯處理等手段，實現(xiàn)服務的自動化管理和監(jiān)控。同時，通過日志收集、分析和告警系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)和解決服務運行中的問題。125）業(yè)務流程優(yōu)化：基于微服務架構(gòu)的靈活性，對業(yè)務流程進行優(yōu)化和重構(gòu)。通過微服務的獨立部署和升級能力，實現(xiàn)對業(yè)務流程的快速響應和靈活調(diào)整。同時，通過引入業(yè)務流程管理系統(tǒng)（BPM）等工具，對業(yè)務流程進