1、1目目 錄錄一、智能制造的背景、特征與關鍵技術一、智能制造的背景、特征與關鍵技術二、二、RFIDRFID在智能制造中的應用模式在智能制造中的應用模式三、智能制造解決方案及應用案例三、智能制造解決方案及應用案例四、數字化工廠及應用案例四、數字化工廠及應用案例23制造技術制造技術發展趨勢發展趨勢綠色化綠色化制造需求：制造需求：多品種多批量、高質量低成本、柔性制造快速多品種多批量、高質量低成本、柔性制造快速響應、節能減排環境友好等響應、節能減排環境友好等提高能源利用效率，實現提高能源利用效率，實現工業生產工業生產“綠色環保綠色環保”綠色制造綠色制造實現多品種產品生產的動態實現多品種產品生產的動態配置

2、資源配置資源定制化定制化制造技術的發展需求和趨勢制造技術的發展需求和趨勢滿足客戶個性化需求滿足客戶個性化需求全價值鏈端到端系統工程全價值鏈端到端系統工程個性化個性化31能源和資源利用效率能源和資源利用效率是競爭力的決定性因素是競爭力的決定性因素更短的創新周期更短的創新周期更為復雜的產品更為復雜的產品更大的數據量更大的數據量個性化大規模生產個性化大規模生產快速變化的市場快速變化的市場更高的生產效率更高的生產效率提升效率提升效率制造業變化的速度比以往更快制造業變化的速度比以往更快42 縮短生產周期縮短生產周期3 提高柔性提高柔性制造業核心競爭力正在發生深刻變化制造業核心競爭力正在發生深刻變化提升競

3、爭力提升競爭力45美國美國“再工業化再工業化” 國家制造技術創新聯盟國家制造技術創新聯盟 使用本國頁巖氣和石油使用本國頁巖氣和石油德國德國保持工業領先地位保持工業領先地位 持續創新機制持續創新機制 高出口量高出口量 工業工業4.0為新的指導原則為新的指導原則中國中國發展高端技術實現產品升級發展高端技術實現產品升級 工資上漲工資上漲 質量驅動的自動化需求質量驅動的自動化需求 節能立法節能立法制造業成為全球經濟發展的發動機制造業成為全球經濟發展的發動機562015年中國長三角地區的制造成本僅比美國低年中國長三角地區的制造成本僅比美國低5%中國的制造業在發生巨大變革中國的制造業在發生巨大變革6哥本哈

4、根中國減排目標哥本哈根中國減排目標產業升級壓力產業升級壓力勞動力成本上升勞動力成本上升能耗排放壓力能耗排放壓力中國制造業機遇：發展先進制造技術，實現產業升級中國制造業機遇：發展先進制造技術，實現產業升級7低附加值低附加值高附加值高附加值中國的挑戰和機遇中國的挑戰和機遇7蒸汽機的發明，機器動力的應用電動機的發明，電能的應用信息技術特別是數控技術的應用智能技術的應用，自適應、自我決策機械化蒸汽機機械一代電氣化普通機床電氣一代數字化數控機床數控一代智能化智能機床智能一代制造業發展的幾個主要階段制造業發展的幾個主要階段 蒸汽機、電動機曾給機械產品的發展帶來革命 數字化：信息化與工業化融合的重要手段 智

5、能化：裝備和機械產品的發展趨勢8第四次工業革命：智能制造第四次工業革命：智能制造第一次工業革命第一次工業革命蒸汽動力機械蒸汽動力機械設備應用于生產設備應用于生產第二次工業革命第二次工業革命電機發明和電能電機發明和電能使用，大規模流使用，大規模流水線生產水線生產第三次工業革命第三次工業革命應用應用IT技術實現自技術實現自動化生產動化生產第四次工業革命第四次工業革命實現智能制造實現智能制造9智能制造幾何精度微觀組織性能表面完整性殘余應力分布品質一致性什么叫智能制造什么叫智能制造 智能制造通過智能制造通過工況在線感知工況在線感知（看）（看）、智能決策與控制智能決策與控制（想）（想） 、裝裝備自律執行

6、備自律執行（做）（做）大閉環過程，不斷提升裝備性能、增強自適應能大閉環過程，不斷提升裝備性能、增強自適應能力，是高品質復雜零件制造的必然選擇。力，是高品質復雜零件制造的必然選擇。高品質制造10國家對智能制造的重視國家對智能制造的重視 國家中長期科技術發展規劃綱要對國家中長期科技術發展規劃綱要對“數字化數字化智能化制造技術智能化制造技術”提出了迫切需求：提出了迫切需求： 國家科技部發布智能制造科技發展國家科技部發布智能制造科技發展“十十二五二五”重點專項規劃，重點突破智能化重點專項規劃，重點突破智能化的高端裝備的高端裝備 國家工信部發布了智能制造裝備產業國家工信部發布了智能制造裝備產業“十二五十

7、二五”發展規劃，并啟動了智能制發展規劃，并啟動了智能制造裝備重大專項造裝備重大專項 大飛機、發動機等重大科技專項中，大飛機、發動機等重大科技專項中，2/3的重大專項急需智能制造裝備與技術的重大專項急需智能制造裝備與技術國家中長期科學和技術發展國家中長期科學和技術發展規劃綱要規劃綱要(2006-2020)重點研究數字化設計制造集成技術重點研究數字化設計制造集成技術“十二五十二五”國家戰略性新興產業國家戰略性新興產業發展規劃發展規劃做大做強數字制造裝備，促進制造業做大做強數字制造裝備，促進制造業智能化、精密化、綠色化發展智能化、精密化、綠色化發展國家科技重大專項（國家科技重大專項（02專項）專項）

8、極大規模集成電路制造裝備極大規模集成電路制造裝備及成套工藝及成套工藝國家科技重大專項（國家科技重大專項（04專項）專項）高檔數控機床數字化設計關鍵技術高檔數控機床數字化設計關鍵技術與工具集研發及典型產品應用與工具集研發及典型產品應用國家智能制造裝備重大專項國家智能制造裝備重大專項智能制造關鍵技術、數字化車間示智能制造關鍵技術、數字化車間示范應用、智能制造系統等范應用、智能制造系統等11In its report EnsuringAmericanLeadership inAdvancedManufacturing, in June 2011國際對智能制造的重視國際對智能制造的重視 智能制造作為先

9、進的制造科學與技術手段，已成為各國搶占制造智能制造作為先進的制造科學與技術手段，已成為各國搶占制造科技制高點的重點研究領域：科技制高點的重點研究領域： 奧巴馬總統奧巴馬總統2011年啟動年啟動“高端制造合作伙伴（高端制造合作伙伴（AMP）計劃）計劃”，企業企業/高校共同實施，將智能制造確定為美國奪回制造業霸主高校共同實施，將智能制造確定為美國奪回制造業霸主的三大重點領域之一的三大重點領域之一 (美國科技委員會制造研發報告美國科技委員會制造研發報告) 美歐日等發達國家：將智能制造列為支撐未來可持續制造的重美歐日等發達國家：將智能制造列為支撐未來可持續制造的重要科學技術要科學技術 (IMS2020

10、 Roadmap)1213智能制造的基本特征智能制造的基本特征1)1) 信息驅動信息驅動采集產品制造的各類數據、知識、圖形、圖像等信息，實現生產過程系統的預報、評價、調度、控制、監控、診斷、決策和優化等。2)2) 自治能力自治能力采用分層或分級的自治單元，通過協調機制對其自身的操作行為做出規劃，對意外事件（如制造資源變化、制造任務貨物要求變化等）做出反應，實現行為可控。1314智能制造的基本特征智能制造的基本特征3)3)人機協同人機協同實現人和系統的協同交互，輔助人類進行分析、判斷、決策；人機之間平等共事、相互“理解”、相互協作。4)4) 自組織與柔性自組織與柔性根據獲取的市場、設計和過程信息

11、，制造單元和系統自行組成一種最佳結構的智能制造系統，以高效可靠的方式運行，完成給定的制造任務。1415智能制造的基本特征智能制造的基本特征5)5) 自學習能力自學習能力以專家知識為基礎，不斷完善、優化、更新系統的知識庫；通過感知環境狀態來學習動態系統的最優行為策略，實現環境自適應、在線學習等能力。6)6) 自維護能力自維護能力對系統的故障進行診斷、預測和自修復，自動更新系統知識庫、維護單元設備；對系統的整體運行狀況進行評估，及時發現并解決問題。1516智能制造關鍵技術智能制造關鍵技術綜合利用智能傳感技術、計算機網絡技術、自動控制技術、人工智能技術、現代管理技術，實現工廠生產自動化、網絡化、數字

12、化和智能化，其關鍵技術有： 智能傳感與智能制造網絡技術 分布制造智能與系統建模技術 信息管理、集成與數據挖掘技術 智能決策、規劃、調度與企業管理技術 現代制造服務技術16造裝備/工藝生產管理服CAD/CAE/CAMPDM/ERP/SCM銷售/維護/報廢智能裝備 感知 自主/半自主智能制造體系結構智能制造體系結構企業制造 系統結構可重構 系統運行自組織、自適應、自協作智能制造系統 客戶信息感知與管理 客戶需求智能分析與個性化服務智能制造服務決策規劃 智能控制制造智能17統數控技術的應用引起機械產品本身內涵發生根本性變化伺服驅動系簡化機械結構縮短制造周期提高制造精度提升裝備性能齒輪箱傳動機構工作裝

13、置伺服驅動系統控制系統工作裝置輸入信息信息反饋傳統機械產品動力源數控機械產品制造裝備智能化的基礎制造裝備智能化的基礎182 2、高速、高精、高可靠、高速、高精、高可靠現場總線 先進數控機床加速度可達10g，快移速度達720m/min 普通數控加工精度5m，精密級1m，超精密0.01m 數控裝置MTBF值達60000h以上，伺服系統達30000h高速納米插補3 3、智能化、網絡化、復合化、智能化、網絡化、復合化 加工參數自調整、防碰撞、誤差補償、顫振預測抑制等 從單一的數據傳輸向網絡監控、維護與管理方向發展 同時完成復雜零件的主要乃至全部加工工序加工參數自動調整制造裝備智能化的內涵制造裝備智能化

14、的內涵1 1、平臺全數字化、平臺全數字化 現場總線、碼盤到伺服的連接、驅動單元等全數字化 高檔系統普遍采用現場總線方式19Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University操作權限指紋確認數碼相機加工任務完成情況和機床狀態可用手機查詢信息塔(e-Tower)機床信息化，具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產計劃調度系統聯網，實時反映機床工作狀態和加工進度操作權限指紋確認。工件試切時，可在屏幕上觀察加工過程。故障報警顯示、在線幫助排除。Prof. Shu Zhang智能化制造裝備智能化制造裝備國內外進展國內外進展智能

15、化與自主管理智能化與自主管理20 知道本系統的加工能力和狀態能夠監控和自主優化加工過程能夠自行度量工作（輸出）的質量能夠不斷持續學習和提高自己的能力智能通訊單元智能化制造裝備智能化制造裝備國內外進展國內外進展智能化與自主管理智能化與自主管理21目目 錄錄一、智能制造的背景、特征與關鍵技術一、智能制造的背景、特征與關鍵技術二、二、RFIDRFID在智能制造中的應用模式在智能制造中的應用模式三、智能制造解決方案及應用案例三、智能制造解決方案及應用案例四、數字化工廠及應用案例四、數字化工廠及應用案例22 適應復雜工況適應復雜工況：防雨水、抗污漬、抗油污、可噴涂 讀寫方便快捷讀寫方便快捷：可讀可寫，

16、“盲視”“透視”掃描 批量操作批量操作：批量讀/寫、遠距離讀寫讀識性能可靠讀識性能可靠：一次性“盲掃”，識別可靠性達99.8%以上RFID系統組成系統組成RFID工作原理工作原理RFIDRFID在智能制造中的應用模式在智能制造中的應用模式RFID（Radio Frequency Identification）是一種非接觸式非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。電子標簽讀寫器讀寫器天線讀寫器天線射頻信號RFID中間件企業業務應用擴展企業網絡23RFIDRFID在智能制造中的應用模式在智能制造中的應用模式托盤夾具 ID容器RFID標簽工裝板加工零件刀具 TAG24智

17、能制造在智能制造在AGVAGV搬運機器人上的應用搬運機器人上的應用應用說明：在AGV小車需要判別轉向信息的部分設置RFID感應標簽。AGV搬運機器人底部安裝RFID讀寫設備，通過識別AGV車路徑上的RFID標簽，獲取不同路徑轉向點的轉向和報站信息通過RFID系統和AGV車載控制系統以及驅動系統實現AGV小車更加智能化的運行 應用效果： 實現AGV小車路徑柔性化，提高運轉效率，更具備路徑適應性和制造流程適應性，能與MES、ERP系統無縫對接。25智能制造在碼垛機器人上的應用智能制造在碼垛機器人上的應用應用說明：在自動立庫的出入口、碼垛機器人、轉向機構等位置部署RFID讀寫器在自動立庫中的托盤（載

18、具）上固定RFID電子標簽在運轉過程中通過識別RFID標簽的信息，加載產品或物料信息將RFID信息傳遞給碼垛機器人實現全自動出庫、入庫、分配位置等動作 應用效果：實現自動化立庫的自識別功能，能夠實現隨機快速分配倉位，實現自由調倉等功能，提高自動化立庫的運轉效率，降低出錯率26智能制造在煙草業中的應用智能制造在煙草業中的應用 作為煙草生產管理信息系統的一部分，SYGOLE-RFID用于在自動化倉庫和管理系統中追蹤和管理生產，質量信息。目標是實現質量和物料的控制。煙棒過濾嘴自動倉庫的RFID倉庫容器傳送機堆垛機Sygole27智能制造在數控加工中心輔助機器人應用智能制造在數控加工中心輔助機器人應用

19、應用說明：給每一個工件安裝一個RFID標簽，需具備抗金屬、抗油污、高防護等級性能；通過機器人自動抓取，實現在工件倉庫、機床環節之間的自動加工和流轉；機器人安裝RFID讀寫設備，通過讀取工件的RFID標簽，識別不同工件的加工工藝和位置參數等信息。 應用效果： 通過七軸關節機器人，配備一個擁有數百個托盤位的自動化電極倉庫，將放電加工、高速銑削等多個加工流程可靠連接起來，提高數控設備稼動率30%以上28智能制造在線測量機器人的應用智能制造在線測量機器人的應用應用說明：在電極夾具上裝載RFID標簽，讓每一個夾具都有唯一標識在測量設備上安裝讀寫裝置，讓每臺設備具有智能感知功能設備讀取標簽信息后，能夠自動

20、進行誤差測量、型面測量并形成檢測報告 應用效果：（1）提高了測量的效率20%（2）實現了測量目標體和測量指標的自識別，提高設備利用率18%（3）減少人工錯誤，提高準確率10%29電極數據庫讀寫器讀取電極標簽編碼QC測量電極偏移量X、Y值傳遞至上位機軟件標簽編碼傳遞至上位機軟件向標簽內寫入X、Y偏移量值向數據庫寫入X、Y偏移量值29汽車噴涂中的智能制造技術汽車噴涂中的智能制造技術SYGOLE在汽車車身裝RFID遠距離電子標簽在汽車車身側邊或頂部部署RFID讀寫器，同時將讀寫器和噴涂機器人實現聯動通訊汽車通過時，RFID將識別的信息傳輸給機器人，機器人通過對信息的識別加載不同的噴涂參數，實現自動化

21、混流噴涂 應用效果：通過對機器人識別技術的改造，使得汽車噴涂具備混流自動化的特征，提高了噴涂效率，提高了整車生產效率。30發動機裝配混流中智能制造發動機裝配混流中智能制造應用說明發動機組裝過程在主體盤上裝RFID電子標簽，并將發動機型號信息寫入標簽在發動機組裝過程中，在發動機組裝流水線線邊裝讀寫裝置，識別發動機信息RFID設備讀取到信息后，將信息RFID標簽sygole讀寫裝置傳遞給PLC以及現場機器人，通過機器人的不同動作實現混流裝配。 應用效果：實現了發動機組裝全過程的混流裝配，全程追溯發動機裝配信息，使得發動機的質量穩定性大大提升。31物流快速批量識別和物流快速批量識別和AGVAGV集成

22、應用集成應用 應用說明物流載具、托盤、叉車RFID電子標簽，并將物品信息寫入標簽在物流運輸及出入庫過程中，關鍵物流節點處安裝讀寫裝置，快速批量識別通過的物品信息RFID設備讀取到信息后，將信息傳遞給后臺設備、系統以及AGV機器人，通過AGV機器人將物品搬運到相應位置。 應用效果：實現了物流過程批量識別全自動化過程，AGV實現了自動搬運和輸送32一、智能制造的背景、特征與關鍵技術一、智能制造的背景、特征與關鍵技術二、二、RFIDRFID在智能制造中的應用模式在智能制造中的應用模式三、智能制造解決方案及應用案例三、智能制造解決方案及應用案例四、數字化工廠及應用案例四、數字化工廠及應用案例目目 錄錄

23、33智能制造應用解決方案智能制造應用解決方案智能智能制造制造智能家電智能家電車間物流車間物流工程機械工程機械物流園物流園供應鏈供應鏈智能維護智能維護混流制造混流制造輔具控制輔具控制34產品制造產品制造研發設計反饋生產過程跟蹤出廠測試記錄銷售管控銷售管控商業模式轉變以租代售銷售信息匯總廠商信息同步售后維護售后維護數據分析記錄壽命預測故障診斷客戶體驗客戶體驗個性化交互故障智能提醒自適應控制節能高效智能制造方案：智能制造方案： 機電產品智能化機電產品智能化應用領域應用領域 產品制造產品制造產品服務產品服務 全面提升產品附加值全面提升產品附加值全生命周期全生命周期35產品智能化：工程機械產品智能化產品

24、智能化：工程機械產品智能化車載智能中控系統車載智能中控系統裝備使用狀態GPS衛星定位后臺服務支撐系統設備業主監控設備狀況信息上報、狀態定位監控、廠商業主指令遠程下達、現場服務支持設備狀況信息上報、狀態定位監控、廠商業主指令遠程下達、現場服務支持36刀具管理刀具管理基于基于RFID的方案：的方案：輔具全生命周期信息交互過程輔具全生命周期信息交互過程 適應惡劣加工工況適應惡劣加工工況 刀具與加工機床刀具與加工機床/對刀儀對刀儀M2M 刀具全生命周期管控刀具全生命周期管控 提升刀具利用率提升刀具利用率 提高機床使用率提高機床使用率 提高加工零件質量提高加工零件質量價值價值37智能維護智能維護方案價值

25、方案價值1維修體制優化，合理分配預維修體制優化，合理分配預知性檢修、定期檢修及故障知性檢修、定期檢修及故障檢修，檢修， 實現設備可靠性和實現設備可靠性和經濟性的優化平衡；經濟性的優化平衡；2構建以可靠性為中心的狀構建以可靠性為中心的狀態檢修體系，實現設備健態檢修體系，實現設備健康狀態的全方位監控，保康狀態的全方位監控，保障設備安全運行；障設備安全運行；3開發全流程智能維護系統，開發全流程智能維護系統，實現監測實現監測-診斷診斷-評估評估-決策決策-維修的信息化管理，保障維修的信息化管理，保障智能維護的完整實施。智能維護的完整實施。38一、智能制造的背景、特征與關鍵技術一、智能制造的背景、特征與

26、關鍵技術二、二、RFIDRFID在智能制造中的應用模式在智能制造中的應用模式三、智能制造解決方案及應用案例三、智能制造解決方案及應用案例四、數字化工廠及應用案例四、數字化工廠及應用案例目目 錄錄39數字化工廠的作用：以汽車工業為例數字化工廠的作用：以汽車工業為例 2010年，國務院發展研究中心汽車產業藍皮書發布比較結果：日本汽車工業91.62分，中國汽車工業54.33分自主品牌汽車工業發達國家品種效率質量1000多種變型共線3.5分鐘/輛（江淮商務車）224個PP100（每百輛新車問題數）4000多種變型共線（2000年豐田Coronas裝配線）48秒/輛（日本本田轎車、商務車共線）135個P

27、P100（每百輛新車問題數）2010年J.D. Power亞太公司中國新車質量研究報告40數字化工廠的作用：以汽車工業為例數字化工廠的作用：以汽車工業為例設備能力生產過程管控與優化能力要實現上述目標，設備的智能化水平和生產過程管控與優化的能力缺一不可多品種高效率低成本高質量在設備能力逐步提升的情況下，制造環節的數字化管控與優化能力不足更顯突出，已成為我國汽車工業與國外差距的主要原因之一。41什么是數字化工廠什么是數字化工廠 數字化工廠以MES為核心，對工廠內的制造資源、計劃、流程等進行管控 數字化工廠與產品設計層有緊密關聯，是設計意圖的物化環節 通過系統集成，數字化工廠還與企業層和設備控制層實

28、時交換數據，形成制造決策、執行和控制等信息流的閉環42物流通道及設備監控叉車/AGV/堆垛機運行情況物流設備位置數字地圖顯示配送執行狀態跟蹤及監控倉庫出入庫/庫存/缺料跟蹤生產過程數字化生產過程數字化WIP跟蹤(工位/工序/部件)各工位關重件安裝匹配查驗生產報工與節拍價值分析各型號/各訂單的完工情況各工位/各關重件實作工時質量管控數字化質量管控數字化質量統計分析報表及異常報告質檢現場數據/質檢設施數據主機及關重件流轉過程監控質量報表數據/統計分析數據現場質量事故位置與性質分析制造資源數字化制造資源數字化設備運行狀態和運行參數刀具/量具/模具在庫/在工位裝運車輛的定位/跟蹤/調度關鍵崗位人員的定

29、位/呼叫資源的能力/效率跟蹤分析現場運行數字化現場運行數字化安燈內容信息采集與發布設備運行狀態和運行參數線邊物料的消耗與配送現場視頻采集與近景分析現場環境(光/溫/濕/塵/氣)物料管控數字化物料管控數字化管控中心PCC生產質量ERPPDM物流設備數字化工廠的核心內容數字化工廠的核心內容43數字化工廠的分層管理數字化工廠的分層管理數字化制造決策與管控層商業智能/制造智能（BI/MI）：可針對質量管理、生產績效、依從性、產品總譜和生命周期管理等提供業務分析報告無縫縮放和信息鉆取：通過先進的可定制可縮放矢量圖形技術，使用者可充分考慮本企業需求及行業特點，輕松創建特定的數據看板、圖形顯示和報表，可快速

30、鉆取至所需要的信息實時制造信息展示：無論在車間或是公司辦公室、會議室，通過掌上電腦、PC機、大屏幕顯示器，用戶都可以隨時獲得所需的實時信息44數字化工廠的分層管理數字化工廠的分層管理數字化制造執行層先進排程與任務分派：通過對車間生產的先進排程和對工作任務的合理分派，使制造資源利用率和人均產能更高，有效降低生產成本質量控制：通過對質量信息的采集、檢測和響應，及時發現并處理質量問題，杜絕因質量缺陷流入下道工序所帶來的風險準時化物料配送：通過對生產計劃和物料需求的提前預估，確保在正確的時間將正確的物料送達正確的地點，在降低庫存的同時減少生產中的物料短缺問題及時響應現場異常：通過對生產狀態的實時掌控，快速處理車間制造過程中的生產過程中常見的延期交貨、物料短缺、設備故障、人員缺勤等各種異常情形45數字化工廠的分層管理數字化工廠的分層管理數字化制造裝備層（工位層）實時硬件裝備集成：通過對數控設備、工業機器人和現場檢測設備的集成，實時獲取制造裝備狀態、生產過程進度以及質量參數控制的第一手信息，并傳遞給執行層與管控層，實現車間制造透明化，為敏捷決策提供依據多源異構數據采集：采用了先進的數據采集技術，可以通過各種易于使用的車間設備來收集數據，同時確保系統中生產活動信息傳遞的同步化和有效性生產指令傳遞與反饋：支持向現場工