智能制造系统与装备技术]发展现状与展望.pptx

智能制造系统与装备技术发展现状与展望 2 目 录 p 技术系统进化理论 p 智能制造内涵特征 p 智能制造实施途径 p 互联网+：模式创新、服务转型 3 技术系统进化理论 n 技术系统 由相互联系的元件与运作组成的实现某种功能或职能的事物的集合 n 技术系统进化法则 控制子系统 传动子系统动力子系统执行子系统能量 产品 功能 有结构，有时态，是一个不断变化的系统 S-曲线进化法则 提高理想度法则 向超系统 进化法则 增加系统完 备性法则 减少人工介 入法则 向微观级和场的 应用进化法则 流进化法则 增加协调性法则 增加可控性法则 动态性法则 子系统不均衡进 化法则 4 技术系统进化理论 n 技术系统进化法则 能量传递法则 能量传递必须畅通 进化沿着能使能量流 动路径缩短的方向 协调性法则 结构 各性能参数 工作节奏 动态性进化法则 提高柔性 提高可移动性 提高可控性 子系统不均衡进化法则 子系统沿各自S-曲线发展 子系统间会出现矛盾 发展最慢的决定进化速度 向超系统进化法则 单系统双系统多系统 极限时子系统从系统中剥 离至超系统 5 目 录 p 技术系统进化理论 p 智能制造内涵特征 p 智能制造实施途径 p 互联网+：模式创新、服务转型 6 智能制造典型特征 状态感知 准确感知市场、客户、输 入的实时运行状态 精准执行 执行决策，对外部需求、 企业运行状态、研发和生 产做出快速应对 实时分析 对获取的实时运行状态数 据进行快速、准确的分析 自主决策 按照设定的规则，根据数 据分析的结果，自主做出 判断和选择 智能制造 典型特征 7 赛博物理系统（CPS） n 定义 n 基本架构 计算机 软件 网络 信息技术 物理过程 系统的通信与控制 引导 嵌入式 系统 传感器 环境 作动器 计算 网络 赛博系统将数字系统与物理系统联系起来 p 赛博空间是除航空、太空外 ，标志国家主权和领土空域 的一个重要空间 8 从嵌入式系统到物联网和数据服务的转变 p 人机万物互联，由嵌入开始，由互联兴盛 网络嵌入式系统 案例：自主航空 赛博物理系统 案例：智能网络路口 物联网，数据和服务 案例：智慧城市 嵌入式系统 案例：安全气囊 来源: acatech，agendaCPS Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems，2012 9 目 录 p 技术系统进化理论 p 智能制造内涵特征 p 智能制造实施途径 p 互联网+：模式创新、服务转型 10 新“两化融合” 信息 化 工业 化 顶层战略 赛博空间 实体数 字化 数字实 体化 落地途径 新“两化融合 ” 技术路线 研发手段 数字化 产品本身 数字化 产品服务 数字化 纵向集成 （企业） 端到端集成 （产业） 横向集成 （生态） 数字模型下 集成研发 知识驱动 精益研发 智能研发 RFID （射频识别） 芯片 +PLC OS（开放式系统） +网络CPS 产品+服务 数字化 产品服务 产品免费 数字化服务 自动化工厂 数字化工厂 智能工厂 企业间协作 企业联盟 虚拟企业 企业主导的 产业链 统一标准 分配价值 转换标准 协商价值 全新业态 11 数字化根本BOM n 三个BOM是核心要素 n 系统工程思想指导下构建PLM管理流程 生成 EBOM（工程） 转化/发放 PBOM（工艺） 应用 MBOM（制造） CAD/CAECAPP/PDMERP/MES/NC 需求 分析 方案 设计 工程 设计 CAD 虚拟 样机 工程 测试 加工 制造 CAPP CAM 装配 调试 物理 样机 工程 测试 产品 交付 维护 管理 产品 退役 PDM数据管理 ERP企业资源管理 项目管理 SDM仿真数据管理 TDM试验数据管理 嵌入式软件的配置管理 MRO及供应链管理 产品集成研发平台 12 数字化根本BOM n 从基于模型的定义（MBD）到基于模型的制造（MBE） 2D图纸时代 2D图纸一统天下 3D实体模型 2D图纸为主 3D CAD模型辅助 基于模型的定义 3D CAD模型+图纸 2D图纸仅是例外 基于模型的企业 整个企业和供应链都 使用全3D CAD模型 MBD MBE 基于模型的支持（MBS） 基于模型的环境 （MBe） 核心和数据源头 重要过程之一 MBE获得效益最高的环节 支持MBE运行的结构基础 p 软件版本控制是质量管理的重要组成部分，数字化从软件版本管理开始 13 数字化车间 ERP MES （制造执行系统 ） DNC、MDC （分布式数控、 制造数据收集） 设备层 生产计划计划反馈 生产指令计划反馈 程序工艺加工信息 计划层 执行层 控制层 设备层 数字化车间的核心 计划排产 数据采集 作业管理 核心功能 收益 缩短生产周期，达45% 减少数据录入时间，达75%或更高 减少待处理工作，达24% 减少文档间传递，达61% 缩短订交货时间，达27% 减少纸面文档，达56% 减少产品缺陷，达18% 数字化车间的基础 网络传输 程序管理 编辑仿真 DNC 功能 MES将任务计划、程序、刀具、 设备准备传给DNC MDC将加工进度、设备情况传给 MES 数据来源:国际MESA协会 14 数字化车间 n 六维智能理论 六维 智能 智能 计划排产 智能 决策支持 智能 生产协同 智能 资源管理 智能 质量管控 智能 互联互通 n 数字化车间模块组成 展现集成部分 程序传输、对刀仪联网、数据自动采集、 3D车间、质量管理 数据采集部分 物料管理、工具管理、设备管理、程序管 理、程序编辑仿真、文档管理 资源管理部分 计划管理、高级排产、作业管理、协同制 造平台、现场信息管理 生产管理部分 15 数字化车间 n 加工程序集中式管理 n 实施注意事项 CAM软件生 成NC文件 NCBase数据 库编辑/仿真 试切 加工 OKOK NCBase数据 库定型/归档 批生产 编程主管技术主管 YesYes NoNo 更改 流程 过程 编程修改调试定型批生产 状态 可编辑但不可 向机床发送 可发送调试只读固化 强制上传功能：下载新程序前必须把机床内程序发回服务器，确保其永远保存最新版本程序 一把手工程：需要高层领导高度重视和参与 CAPP等上游数据规范，确保集成后上下游流畅运行 16 智能制造关键技术 智能数控机床 与工业机器人 工业互联网 3D打印 赛博物理系统 云计算 无线传感器 网络 RFID 射频识别 大数据人工智能 智能设备 先进数据分析工具 人机交互接口 三大要素 Google云计算平台 亚马逊弹性云计算 IBM蓝云计划 微软“云-端”策略 工业4.0核心 数据来源：条形码、 二维码、RFID、工业 传感器、工业自动控 制系统、物联网、ERP 、CAD、CAM、CAE 、CAI等 感知 通信（接口、协议） 计算（软件、硬件、算法 ） 关键技术 机器人 语言识别 图像识别 自然语言处理 专家系统 p 不要在落后的工艺基础上搞自动化 p 不要在落后的管理基础上搞信息化 p 不要在不具备网络化数字化基础时搞智能化 北航刘强教授三个“不要” 17 目 录 p 技术系统进化理论 p 智能制造内涵特征 p 智能制造实施途径 p 互联网+：模式创新、服务转型 18 市场和消费发展趋势 n 不同历史时代企业面临的挑战 产品经济时代 差异化，创新能力 靠设计赚钱 苹果、三星、斯沃琪 与众 不同 服务经济时代 从硬件到软件 靠服务赚钱 IBM、招行、万科 体验经济时代 麦当劳、星巴克、迪斯尼 从软件到感觉 靠体验赚钱 商品经济时代 高质量，低价格 靠加工赚钱 格兰仕、美的 物美 价廉 客户 满意 客户 愉悦 19 互联网+:转型 n 互联网催生C2B商业模式 消费者主导市场 中间商服务化 生产商柔性化 孤陋寡闻 分散孤立 消极被动 信息透明使原来靠信息不对称赚取差价的传统 中间商逐步让位于拥有更强信息能力的服务商 互联网上易产生信息冗余，创造信息增值的服 务商涌现 以规模效应和资金为主的竞争 见多识广 相互连接 积极参与 “关于信息的信息的价值 ”成为服务商利益基点 信息利用和灵活协同 聚集长尾需求 消费者需求实时反馈 柔性化生产 互联网为小生 产商赋能 互联网“无时 无刻地连接” 扭转产销格局 来源: 阿里巴巴集团研究院，“互联网+”中国经济新引擎 20 互联网+：产业互联网 n 产业互联网时代 个人 改变人 与人连 接方式 改变人 的消费 方式 改变信 息获取 方式 腾讯 阿里百度 企业 改变生 产研发 方式 改变物 流销售 方式 改变资 本获取 方式 与群族合谋 物流智能化 去中心化 互联网金融、 众筹 改变人的生活方式改变企业价值创造方式 21 互联网+未来：服务生态系统 n 产品设计知识服务 知识类型 多样、分 散，内容 滞后 跨地域知 识共享、 交流 知识获取 途径多样 化 集成异构 知识，有 效使用知 识服务 按照设计 需求主动 推送知识 服务 知识服务 的评价， 形成良好 互动机制 产品 设计