第2章 智能制造引发的工业生产新模式

——建设方案《智能制造应用基础》高等教育出版社第2章智能制造引发的工业生产新模式

2.12.22.3制造业与技术的融合发展柔性智能制造系统方案合作共享云平台在智能制造中的应用2.1节制造业与技术的融合发展第2章

智能制造引发的工业生产新模式2.1制造业与技术的融合发展智能制造的定义智能制造是将人、设备、系统三要素连接起来，形成新的系统价值链，从经验模式转变为事实模式，并不断优化。智能制造的关键要素工业智能制造可以用三物（人、物、系统）、三网（互联网、物联网、工业互联网）、四种手段（人工智能、数据通信技术、CPS、工业大数据）来描述。智能制造的未来趋势未来商业模式将发生巨大变化，制造业服务成为价值动力，制造业与技术融合创造高价值产品。2.1制造业与技术的融合发展-产品信息的交流平台二十一世纪是中国制造业的转型升级黄金时代，供给侧结构性改革推动行业资源整合与战略整合。中国制造业的转型升级未来中国企业将分为三个层次，一等企业做平台与理念，建标准，赢未来。未来中国企业的层次划分产业互联网推动不同行业互相渗透、联合、兼并整合，形成新的平台型商业生态系统。平台型商业生态系统的形成2.1制造业与技术的融合发展-产品信息的交流平台数字化转型的必要性数字化转型是企业将传统生产、管理和销售等环节与互联网、云计算和大数据结合，实现数字化管理，适应市场变革。我国制造业企业数字化转型现状我国制造业企业数字化转型起步较晚，深度有待提高，不同行业侧重点不同，云平台和工业互联网平台是关键。推进制造业数字化转型发展的途径政府注重顶层设计和政策支持，产业注重全链条改造和网络化协同，企业注重理念革新和能力建设。2.1制造业与技术的融合发展-产品信息的交流平台数字经济在二十一世纪成为各国竞争关键。新冠疫情与地缘政治冲突使全球经济发展复杂严峻，各国加快政策调整，加大科技创新与数字基础设施投入，数字经济成国家间经济竞争战略高地，如美国、德国、英国等多国纷纷出台相关战略。数字经济成竞争焦点制造业是数字经济发展的重中之重，是中国经济命脉与强国基石。制造业企业数字化转型升级是“中国制造”走向“中国智造”的关键，也是数字经济与实体经济融合的突破口，推动两者创新融合发展。制造业数字化转型我国制造业企业数字化转型的必要性2.1制造业与技术的融合发展-产品信息的交流平台我国制造业企业数字化转型现状众多民营中小型企业缺乏足够的数字化转型动力，因此我国制造业全行业数字化转型程度仍有待提高。据不完全统计，我国超过一半的制造业企业数字化转型尚处于初级基础阶段。转型起步较晚，深度有待提高不同行业在数字化转型的过程中，根据行业本身的特点，侧重点和实施路径也有所不同。如钢铁工业为代表的装备制造业重点是智能生产系统；机械行业为代表的装备制造业，重点是实现产品智能化、服务智能化的转型。不同行业转型的侧重点不同2.1制造业与技术的融合发展-产品信息的交流平台我国制造业企业数字化转型现状云平台使企业及行业资源合理利用，加快企业内部业务整合，促进企业间数据协同共享，优化资源配置，为信息化奠定基础。企业对云服务需求因特点多样化，公有云、私有云、混合云发挥关键作用，行业云呼声增大，云平台成行业新模式、新业态技术支撑。转型关键技术契合点——云平台工业互联网平台以网络智能技术为支撑，连接企业各关键环节，构建云平台服务系统，实现资源有效利用、灵活供给与高效配置。工业互联网平台是全球产业变革风向标，我国制造业应加快其发展，促进与各行业融合，使其成为转型升级驱动力。转型利器——工业互联网平台2.1制造业与技术的融合发展-产品信息的交流平台我国制造业企业数字化转型的途径政府针对性地制定出台推进措施，科学精准施策，协同推动转型发展，加强整体布局和规划，推动政策落地与实施，提升工业互联网基础设施和数据资源管理能力，优化数字化转型的发展环境。政府层面，注重顶层设计和政策支持01加快生产线、车间和工厂层面的数字化和智能化改造，以生产全过程数字化改造提升智能制造能力。推动产业链上下游企业加快数字化转型。构建协同、高效、创新的产业空间网络体系，打造产业行业生态圈。产业层面，注重全链条改造和网络化协同02以企业发展战略为根本，以企业痛点为突破点，以数据要素为核心，以数字管理为保障，将数字化转型融入到发展理念、组织方式等全方位的变革，是与时俱进、变革创新、持续推进的动态过程。企业层面，注重理念革新和能力建设032.1制造业与技术的融合发展-产品知识的管理平台产品平台及其知识管理

产品平台的本质是产品设计中可重用资源的集合，对这些资源按照设计的逻辑进行组织，即可形成设计知识，但这些知识需要有效的管理方法才能得到有效的利用。基于产品平台的知识管理系统构建过程2.2节柔性智能制造系统方案第2章

智能制造引发的工业生产新模式2.2柔性智能制造系统方案-基于5G边云协同的柔性智能制造技术方案工业PON融合无源光纤通信技术与工厂自动化生产系统，构建新型网络平台，解决异构网络互连问题。5G/F5G工业PON固移融合网络按协同层级分为端边协同、边云协同、云上协同，分别提升生产效能、优化模型、提升整体产能。工业端边云协同架构5G赋能柔性智能制造5G技术具备eMBB、URLLC、mMTC三大典型场景特征，填补生产系统对移动网络需求的空白。2.2柔性智能制造系统方案-基于5G和IMS技术的智能制造系统解决方案

基于5G和IMS技术的智能制造系统，是一套基于5G传输技术的智能制造系统，以智能制造单元为载体，加入5G技术，用于设备间的数据传输，有效解决了数据传输和实际布线的问题；通过IMS技术，有效解决了销售、设计、生产、组装等生产链的有效衔接。智能制造系统加工运行流程图2.2柔性智能制造系统方案-基于5G和IMS技术的智能制造系统解决方案“IMS系统”通过智能控制器控制运动过程，具有一定的自诊断能力，提高可靠性和安全性，支持系统集成和扩展。采用C语言对生产控制系统进行编程、开发和使用，对所需要的数据进行数据库管理，实现了生产制造过程智能化控制。智能制造系统技术路线图2.2柔性智能制造系统方案-数字孪生与人工智能在智能制造中的应用数字孪生技术的核心价值数字孪生连接物理世界与数字世界，实现产品全生命周期闭环管理和智能仿真决策。数字孪生与人工智能的融合汇聚多维异构数据，通过大数据与人工智能技术提取规律知识，支撑智能决策和精准执行。融合应用的智能制造系统特点具有全域感知、数据驱动智能决策、智能操控等特点，实现制造系统透明化和智能化。0102032.3节合作共享云平台在智能制造中的应用第2章

智能制造引发的工业生产新模式2.3合作共享云平台在智能制造中的应用-合作共享云平台的结构组成与主流程010203云平台的结构组成云平台主流程制造共享的实现多中心智能制造共享云平台由智能制造云平台和供应链云平台组成，分别实现智能制造和供应链管理功能。主流程包括云商户采购下单、智能制造云平台支持生产、云制造企业采购下单等步骤。若存在其他云制造企业销售接单，实现制造外包，返回智能制造云平台支持生产步骤。2.3合作共享云平台在智能制造中的应用-合作共享云平台的结构组成与主流程多中心智能制造共享云平台结构

为了最大化地提高云平台的使用效率、降低使用成本，多中心智能制造共享云平台由智能制造云平台和供应链云平台组成，且独立运行。2.3合作共享云平台在智能制造中的应用-合作共享云平台的结构组成与主流程共享云平台主流程云平台主流程分为4个步骤，允许流程内部迭代：（1）云商户采购下单与云制造企业销售接单。（2）智能制造云平台支持云制造企业智能制造过程。（3）云制造企业采购下单与云供应商或其他云制造企业销售接单。（4）如果存在其他云制造企业销售接单的情况，即制造外包，实现制造共享，则返回步骤2。2.3合作共享云平台在智能制造中的应用-智能制造合作共享云平台使用前提条件

制造企业使用云平台的前提条件是在企业中实现数字化设计。数字化设计的功能有：（1）数字设计，即运用专业的设计工具，产品快速3D建模；（2）基于标准化的参数设计，即通过修改尺寸参数改变物体形状，并能定义尺寸参数的关系，

修改材质和风格参数，改变物体的材质和风格；（3）拆单功能，即快速生成零部件图纸；（4）生成CNC加工程序，并能模拟加工过程；（5）CNC加工程序与设备无缝对接；（6）BOM表构建功能；（7）制定产品的生产工艺；（8）快速渲染功能；（9）快速报价功能。2.3合作共享云平台在智能制造中的应用-智能制造共享云平台的特质01“三位一体”智能制造运行模式ERP与MES的融合便携式的数据采集手段智能化管理功能“三位一体”即数字化设计、管理系统（ERP和MES系统）和设备一体化，实现无缝对接和数据驱动业务。融合减少系统