智能制造概论课件共5单元项目二-智能制造系统

项目二智能制造系统智能制造概论项目导读

智能制造系统是由若干复杂相关子系统集合而成的一个整体，包括产品全生命周期管理系统、制造执行系统、企业资源计划系统和信息物理系统等。智能制造系统能使企业按不同的信息化要求将相关数据进行系统的整合利用，从而提高企业的信息化和智能化水平。项目目标1.掌握产品全生命周期管理系统的概念和功能模块2.掌握制造执行系统的概念和功能模块3.掌握企业资源计划系统的概念和功能模块4.掌握信息物理系统的概念和功能模块5.了解产品全生命周期系统、制造执行系统、企业资源计划系统和信息物理系统的应用和软件1产品全生命周期管理（PLM）系统2制造执行系统（MES）3企业资源计划（ERP）系统目录CONTENTS信息物理系统（CPS）4

第一部分

产品全生命周期管理（PLM）系统PART0101汽车工业是一个技术高度密集的成熟产业，是当今许多新技术的载体。汽车新产品的研发是汽车工业的核心，是汽车企业的核心竞争力。汽车新产品的研发不是汽车研发部门独立完成的，而是需要在各部门的密切配合下完成。但各部门往往从自身利益出发，容易造成信息流集成不畅、工作流出现很多障碍。所以企业迫切需要一个进行信息交流的平台来提供强大的工作流管理功能，而PLM系统恰好能满足企业的需求。那么，什么是PLM系统呢导入

汽车工业是一个技术高度密集的成熟产业，是当今许多新技术的载体。汽车新产品的研发是汽车工业的核心，是汽车企业的核心竞争力。汽车新产品的研发不是汽车研发部门独立完成的，而是需要在各部门的密切配合下完成。但各部门往往从自身利益出发，容易造成信息流集成不畅、工作流出现很多障碍。所以企业迫切需要一个进行信息交流的平台来提供强大的工作流管理功能，而PLM系统恰好能满足企业的需求。那么，什么是PLM系统呢？产品全生命周期管理（PLM）系统的概念01产品全生命周期管理（PLM）系统产品全生命周期是指从人们对产品的需求开始，到产品淘汰报废的全部生命历程。PLM系统则能在经济、知识、市场和制造全球化环境下，对产品全生命周期的产品数据信息进行管理，从而将企业的扩展、经营和管理与产品全生命周期紧密联系在一起。数据管理模块配置管理模块协同管理模块产品行为管理模块质量管理模块产品全生命周期管理（PLM）系统的功能模块02项目管理模块数据管理模块产品全生命周期管理（PLM）系统的功能模块02数据管理模块是PLM系统实现其核心功能的基础。其以企业应用集成技术作为异构系统集成框架，分别应用封装、构件和中间接口等形式完成PLM与Office、CAX、ERP、CRM、SCM系统的集成，从而实现异构系统间数据流的共享。项目管理模块项目管理模块涉及从项目立项到产品的需求分析、设计、制造、销售及回收等各个环节，项目管理模块主要包括任务管理、多层项目计划编制、可行性分析、项目执行过程跟踪控制、项目资源管理、多项目管理等功能。产品全生命周期管理（PLM）系统的功能模块02配置管理模块是PLM系统的基础，具有识别和确定系统配置项，控制、纪实和变更配置状态，检验配置项正确性和完整性等功能。质量管理模块质量管理模块能够提供PLM系统多环节的质量协同方案，并通过质量规划、质量控制和质量完善，使企业在正确的时间得到质量合格的产品。配置管理模块产品全生命周期管理（PLM）系统的功能模块02协同管理模块是在系统集成技术的基础上，对整个PLM系统进行协同化管理。它在系统的每个环节都要考虑其他各环节的因素，从而实现系统内项目管理的动态协同和配置管理的静态协同。产品行为管理模块产品行为管理模块是在企业运行规则和相关标准的基础上，实现系统环境、信息安全和产品回收的一致性管理，从而为PLM系统的运行提供可靠保障。协同管理模块产品全生命周期管理（PLM）系统的应用03PLM系统架构产品全生命周期管理（PLM）系统的应用03转换工具建模工具通用信息对象集成接口管理工具MDA工具产品全生命周期管理（PLM）系统的应用03转换工具建模工具通用信息对象集成接口管理工具MDA工具产品全生命周期管理（PLM）系统的应用03转换工具PLM系统能够使用和积累很多模型，而这些模型是以XML文档的形式进行保存的。所以需要转换工具把相应的图形化模型转换成对应的XML文档，并记录其相应的数据，以方便对这些图形文件进行管理。建模工具主要用来建立各种模型，包括例图、各种集成供应链模型、系统动态交互模型等。建模工具产品全生命周期管理（PLM）系统的应用03PLM系统的一个关键功能是与企业其他应用系统的集成，而通用信息对象集成接口是PLM系统与企业其他应用系统集成的通道。管理工具主要对不同版本的集成供应链模型进行管理，以保证模型版本的正确性。管理工具通用信息对象集成接口MDA工具能用来描述系统静态模型、动态模型、显示界面，以及与数据库交互的操作模型等。MDA工具产品全生命周期管理（PLM）系统软件04专业软件PLM技术的实施需要靠专业的软件来支撑，PLM系统软件是连接企业各个业务部门的信息平台与纽带，它能为企业不同的应用系统提供统一的基础信息符号和操作标准，并提供所有设计数据的共享服务。PLM系统软件需要实现在异构网络环境下基于容器的构件化设计，并需要具有跨平台能力。多数PLM系统软件采用J2EE（java2platformenterpriseedition）平台作为技术支持平台。1432客户层包括客户接口和工具。表示逻辑层是用户和业务之间的纽带。业务逻辑层用来实现企业的业务逻辑。企业信息层用来存储和扩展企业信息。产品全生命周期管理（PLM）系统软件04产品全生命周期管理（PLM）系统软件04西门子PLM系统软件的主要功能模块设计管理模块、文档管理模块、BOM管理模块、流程管理模块、需求管理模块、服务管理模块、制造工艺管理模块、供应链管理模块、质量管理模块、成本管理模块、持续性管理模块、系统工程管理模块等0102030405产品全生命周期管理（PLM）系统软件04设计模块文档管理模块BOM管理模块流程模块制造工艺模块任务实施-行动起来05①将全班学生分为5组，每组选择一种要调查的产品。②每组通过走访商店或上网查阅资料等方式，调查此产品从上市到现在的销量。③以时间为横轴、销量为纵轴，制作产品的销量曲线。④各组派代表展示并讲解产品的销量曲线。

第二部分

PART0202制造执行系统(MES)导入20世纪80年代后期，全球市场竞争激烈，计划的适应性问题越来越突出，计划越来越跟不上变化。面对客户对交货期的苛刻要求，面对更多产品的改型和订单的不断调整，企业的决策者逐渐认识到，计划的制订和执行要依赖市场和实际的生产执行状态，而不能单纯以物料和库存来控制生产。因此，改善生产计划的适应性，增加底层生产过程的信息流动，并提高计划的实时性和灵活性对于企业的生存和发展至关重要。这时，研究人员便提出了“制造执行系统”的概念。那么，什么是制造执行系统？它具有哪些功能？01MES以整个车间制造过程为优化对象。02MES能实时采集生产过程中的数据并进行精准分析和处理。03MES是计划层和控制层信息交互的关键纽带制造执行系统（MES）的概念01MES是构建软硬件一体化系统的重要环节，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。制造执行系统（MES）的功能模块02

MES的功能模块制造执行系统（MES）的功能模块02生产单元分配理模块是通过生产订单、批量订单及工作订单等形式来管理和控制生产单元中的物料流和信息流人力资源管理模块能够提供实时更新的员工状态信息数据，并结合设备的资源管理来决定最终的优化分配。现场数据采集模块负责采集生产现场中各种必要的实时更新的数据信息工序调度模块负责生成工序级详细生产计划，并基于指定的生产单元，提供相关的优先级、属性、特征、方法等的生产排序制造执行系统（MES）的功能模块02资源分配与状态管理模块是对资源状态及分配信息进行管理产品跟踪模块能通过监视产品在任意时刻的位置和工艺状态，来获取每个产品的历史记录，以方便追溯。过程管理模块在监控生产过程的同时，可自动修正生产中的错误，提高加工效率和质量质量管理模块能对生产现场收集到的数据进行实时分析，以便控制产品质量和确定生产中需要注意的问题。制造执行系统（MES）的功能模块02性能分析模块能提供实时更新的关于实际制造过程的结果报告为保证制造过程的顺利进行，设备维护管理模块将跟踪和指导企业进行生产设备的维护文档管理模块能够管理与生产单元相关的记录或单据，并对存储的生产历史数据进行维护。制造执行系统（MES）的应用031．MES的应用领域通过不断地发展，MES的研究与开发技术都取得了长足的进展，其应用领域也在不断扩大，目前主要应用于流程工业和离散工业。流程工业最突出的特点是生产线自动化程度高，生产过程的信息易于取得，所以流程工业具备信息数据基础和MES的实施条件。01离散工业的产品在生产过程中通常被分解成多个并不连续的加工任务来完成。典型的离散工业有汽车制造、机械制造等。02制造执行系统（MES）的应用03冶金工业MES软件的功能制造执行系统（MES）的应用03德国西门子股份有限公司旗下的安贝格工厂是先进的数字化工厂，其主要生产与可编程控制器相关的产品，其生产车间如图所示。MES的应用案例制造执行系统（MES）软件04MES软件即制造企业生产过程执行管理软件，它是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统软件。作为车间管理系统的核心，MES可以为企业其他各种应用系统提供现场的数据信息。制造执行系统（MES）软件04美国通用电气公司作为软件行业坚持创新的知名企业，也研发出了自己的MES软件，即GEProficyMES，其业务包括企业连接器、生产调度、工单下达、工单协调、物料平衡、生产管理、设备管理和效率、能源管理、质量过程控制和生产报表，其业务流程如图所示。任务实施-表格汇总05①把全班学生分为6组，3组查找国内MES软件产品相关资料，3组查找国外MES软件产品相关资料。②将查找结果汇总并填入下表中。③完成查询任务后，各小组选派代表展示汇总结果。序号软件名称研发公司应用领域优点缺点应用案例1

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第三部分PART0303企业资源管理(ERP)系统导入20世纪60年代，计算机技术发展迅速，为解决制订计划时计算量大、过程烦琐等问题，研究人员开发了在计算机系统上可对装配产品进行生产过程控制的物料需求计划（materialrequirementsplanning，MRP）系统。而随着市场竞争的加剧，到20世纪90年代，MRP系统已经不能满足更加开放的市场竞争环境的要求，而这时企业资源计划（ERP）系统应运而生。那么，什么是企业资源计划（ERP）系统？它具有哪些功能呢？企业资源计划（ERP）系统的概念01ERP系统是在信息技术的基础上，通过科学、精准及系统化的管理方法，为企业员工及决策层提供决策手段的管理平台。它是在论证了各类制造业在信息时代管理信息系统的发展趋势和变革方向之后，在MRP系统的基础上被开发出来的。企业资源计划（ERP）系统的功能模块02产品开发模块采购管理模块生产计划模块车间管理模块人力资源管理模块仓库管理模块财务管理模块销售管理模块企业资源计划（ERP）系统的功能模块02企业资源计划（ERP）系统的应用03ERP系统的前身为MRP系统。MRP系统最初是作为一种信息化管理软件进入我国，主要应用于国有大型工业企业。而如今ERP系统已被广泛应用于生产制造、贸易流通、金融保险、电信服务、能源和交通等行业。企业资源计划（ERP）系统软件04企业资源计划(ERP)系统软件的分类成品套装的ERP系统软件在开发平台上研发的ERP系统软件在应用设计平台上研发的ERP系统软件企业资源计划（ERP）系统软件04常用的ERP系统软件案例随着ERP系统软件的广泛应用，很多公司都投入到ERP系统软件的开发中。著名的ERP系统软件品牌有美国的Sage、Oracle、Infor，德国的SAP，中国的用友、管家婆、金蝶等。用友ERP总体架构任务实施-自学成才05①将全班学生分为10组，各小组上网查找排名前十的ERP软件，并确定要展示的ERP软件，各小组不要重复。②各小组查找本组要展示ERP软件的总体架构及主要特点，并进行PPT制作。③各小组派代表进行展示。

第四部分PART0404信息物理系统(CPS)系统导入在现代化城市中，交通拥堵现象十分普遍。要想在现存的交通基础设施上改善交通拥堵状况，提高道路的运行效率是行之有效的方法。这时专家学者想到可以结合计算技术和网络技术，应用信息物理系统（CPS）的理论和设计方法研究出新一代交通系统。与现有交通系统相比，新一代交通系统具有更大的运输能力，更少的交通拥挤、油料消耗和废气排放，且更安全可靠。那么，什么是信息物理系统（CPS）呢？信息物理系统（CPS）的概念01CPS是一种基于嵌入式技术与人工智能技术的智能化信息管理系统，它能将物理空间里面的物理规律以信息的方式表达出来，即将物理设备连接到互联网上，从而让整个世界互联起来。本质上CPS又称人-机-物融合系统，旨在实现人、机、物的有机融合，进而在时间、空间等方面延伸人的控制。1微观上2宏观上3CPS通过在物理系统中嵌入计算与通信内核，实现了计算进程与物理系统的一体化。信息物理系统（CPS）的概念01CPS是由运行在不同时间和空间范围的、分布式的、异构的系统组成的动态混合系统信息物理系统（CPS）的结构层次02

CPS的5C技术体系架构信息物理系统（CPS）的结构层次021．智能连接层智能连接层的核心在于按照活动目标和信息分析的需求进行数据采集，但采集的数据要有选择性和有所侧重。智能连接层的工作流程信息物理系统（CPS）的结构层次0202智能分析层可以将来自不同资源的数据转换成可用于实际应用程序的信息，其核心是记忆与分析，并形成自记忆能力。03智能网络层智能网络层的实