智能制造概论教学课件第一章-智能制造及发展

《智能制造概论》2第一章智能制造及发展一、制造及先进制造技术二、智能制造内涵三、全球制造业的发展与变革四、中国制造2025五、美国、德国和中国制造业发展战略比较3一、制造及先进制造技术—几个概念

制造

狭义制造指的是机械加工和装配。广义制造指的是机电产品寿命周期的各个环节，涉及制造业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。人类通过制造，将材料、能源、设备、工具、技术、信息、资金和人力等各类资源，转化为可供人类使用和利用的各种工业品和生活消耗品。4一、制造及先进制造技术-几个概念制造技术

是指根据人们所需的产品，运用知识和技能，利用工具将原材料转化为产品过程中所需的一切技术手段的总和；是将研发、发明与发现等成果转化为实际应用的接口和桥梁，是提高企业产品竞争力的根本保证。制造技术已逐渐朝着精密化、柔性化、集成化、绿色化、网络化、智能化的方向发展5一、制造及先进制造技术-几个概念制造系统

制造系统是在制造过程中所涉及的硬件以及软件所组成的具有特定功能的有机整体。硬件包括人员、生产设备、工具和材料、能源及各种辅助装置；软件包括制造理论、制造工艺和方法、各种制造信息等。制造系统具有设计、生产、发运和销售的一体化功能6一、制造及先进制造技术-制造业的发展制造业内涵

制造业定义：是指制造资源（物料、能源、设备、工具、信息、资金、人力等）利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。制造业分类：装备制造业，加工制造业。装备制造业是为国民经济和国家安全提供技术装备的制造业的总称；加工制造业是自行采购原材料（或按委托人提供的材料）进行大批量、标准化、生产线式的加工。7一、制造及先进制造技术-制造业的发展制造业发展阶段

机器代替手工，从作坊形成工厂；从单件生产方式发展成大量生产方式；柔性化、集成化、网络化和智能化的现代制造技术。制造技术的生产模式沿着“手工-机械化-单机自动化-刚性流水自动化-柔性自动化-智能自动化”的方向发展8一、制造及先进制造技术-先进制造技术先进制造技术是在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料和现代管理科学等方面的成果，并将其综合应用于制造业中产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称，也是取得理想经济技术综合效果的制造技术的总称。先进制造技术朝着集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向发展9二、智能制造内涵

定义

按照国家制造强国建设战略咨询委员会、中国工程院战略咨询中心编著的《智能制造》一书，对智能制造的定义如下：面向产品的全生命周期，以新一代信息技术为基础，以制造系统为载体，在其关键环节或过程，具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通信与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，从而实现某些优化目标。10二、智能制造内涵

目标

1.满足客户的个性化定制需求在家电、3C（计算机、通信和消费类电子产品）等行业，产品的个性化来源于客户多样化与动态变化的定制需求，企业必须具备提供个性化产品的能力，才能在激烈的市场竞争中生存下来。智能制造技术可以从多方面为个性化产品的快速推出提供支持，例如通过智能设计缩短产品的研制周期，通过智能制造装备提高生产的柔性，满足客户的个性化定制。11二、智能制造内涵

目标

2.实现复杂零件的高品质制造在航空航天、船舶、汽车等行业，存在许多结构复杂、加工质量要求非常高的零件。采用传统方法加工，在加工变形、质量一致性等方面难以控制和保证，通过采用智能制造技术，实时掌握工况、及时决策和调整，使制造装备自我调整运行，可以显著提升零部件的制造质量。12二、智能制造内涵

目标

3.保证高效率的同时，实现可持续制造制造业能耗占全球能耗的33%、CO2排放的38%，因此可持续制造首要考虑的是能源及原材料的消耗。采用智能制造技术能够有力的支持可持续制造与发展。通过传感器等手段可实时掌握能源使用情况；通过能耗和效率的指标比对和优化处理，可获得生产方案内工艺及设备的优化、调整和调度，提高能源的利用效率；通过改善和优化制造生态环境实现节能降耗。13二、智能制造内涵

目标

4.创造产品新价值，拓展价值链产品的价值体现在产品全生命周期的每一个环节。其中，研发与服务阶段升值空间较大。采用智能制造技术，有助于企业拓展价值空间。通过产品智能设计技术和产品智能化升级，实现产品创新，提升产品价值；通过产品个性化定制、远程故障诊断及产品信息跟踪记录等智能服务手段，创造产品新价值，拓展价值链。14三、全球制造业的发展与变革

美国工业互联网

产生背景1）美国制造业内部空心化、全球市场份额丢失。2）2011年美国通用电气公司（GE）总裁伊梅尔特提出了工业互联网的概念。3）2012年美国国家科学和技术委员会发布了《先进制造业国家战略计划》报告，包含两条主线，一是调整和提升传统制造业结构及竞争力；二是发展高新技术产业。15三、全球制造业的发展与变革

美国工业互联网

2.美国工业互联网内容三大要素：智能机器、高级分析、工作人员智能机器是现实世界中的机器、设备、设施、系统及网络，通过连接、集成构成系统；高级分析是使用基于物理的分析法、预测算法、关键学科积累的专业知识来理解机器和大型系统运作方式的一种方法；并通过建立各种工作场所人员之间的实时连接，为更加智能的设计、操作、维护以及高质量的服务提供支持与安全保障。16三、全球制造业的发展与变革

德国工业4.0

产生背景1）巩固其全球领先地位，在2011年的汉诺威工业博览会上正式提出了“工业4.0”战略。2）在2013年汉诺威工业博览会上，由德国机械设备制造业联合会(VDMA)、德国电气和电子工业联合会(ZVEI)以及德国信息技术、通讯、新媒体协会(BITKOM)三个专业协会共同建立的工业4.0平台正式成立。17三、全球制造业的发展与变革

德国工业4.0

2.工业4.0内容建设1个网络、研究2大主题、实现3项集成和实施8项计划1个网络，是指建设信息物理系统网络（CPS），是实现工业4.0的基础。将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。18三、全球制造业的发展与变革

德国工业4.0

2.工业4.0内容建设1个网络、研究2大主题、实现3项集成和实施8项计划研究2大主题，研究智能工厂和智能生产。智能工厂重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现，是智能基础设施的关键组成部分；智能生产研究将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链，是实现工业4.0的关键。19三、全球制造业的发展与变革

德国工业4.0

2.工业4.0内容实现3项集成，纵向集成、端对端集成及横向集成。1）纵向集成，针对生产中的机器，关注产品的生产过程，力求在智能工厂内实现联网，为智能工厂中网络化制造、个性化定制、数字化生产提供支撑。2）端对端集成，针对物联网终端，关注产品整个生命周期的不同阶段，包括研发、生产、服务等产品全生命周期的所有工程活动，将全价值链上的、为客户需求而协作的不同公司等进行集成，实现各个不同阶段之间的信息共享。20三、全球制造业的发展与变革

德国工业4.0

2.工业4.0内容实现3项集成，纵向集成、端对端集成及横向集成。3）横向集成，针对各类应用软件，将各种处于不同制造阶段和进行不同商业计划的信息技术系统集成在一起，以供应链为主线，将企业间的物流、能源流、信息流结合在一起，以实现社会化的协同生产。21三、全球制造业的发展与变革

德国工业4.0

2.工业4.0内容实施8项计划，包括：实现技术标准化和开放标准的参考体系、建立模型来管理复杂的系统、提供一套综合的工业宽带基础设施、建立安全保障机制、创新工作的组织和设计方式、注重培训和持续的职业发展、健全规章制度和提升资源效率。22三、全球制造业的发展与变革

德国工业4.0

3.工业4.0战略核心通过CPS网络实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流，从而构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。在这种模式下，生产由集中向分散转变、产品由趋同向个性转变、用户由部分参与向全程参与转变。23四、中国制造2025

指导思想

全面贯彻党的十八大和十八届二中、三中、四中全会精神，坚持走中国特色新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备的需求为目标，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次多类型人才培养体系，促进产业转型升级，培育有中国特色的制造文化，实现制造业由大变强的历史跨越。24四、中国制造2025

战略内容

一个目标、两化融合、三步走战略、四项基本原则、五大指导方针、五大工程、九大任务和十大重点发展领域25四、中国制造2025

三步走战略

1）第一步：力争用十年时间，迈入制造强国行列。2）第二步：到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。3）第三步：新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。26五、美国、德国和中国制造业发展战略比较

从本质上和目标上都是注重CPS技术在未来工业发展中的核心地位，借助互联