智能制造

目錄1、智能制造的概述2、智能制造的發展現狀及趨勢3、智能制造關鍵技術4、智能制造應用案例1.智能制造概述

智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。1.智能制造概述

智能制造應當包含智能制造技術(intelligent

manufacturing

technology，IMT

)和智能制造系統(

intelligent

manufacturing

system

，IMS)

。智能制造技術智能制造技術是指利用計算機模擬制造專家的分析、判斷、推理、構思和決策等智能活動,

并將這些智能活動與智能機器有機地融合起來,

將其貫穿應用于整個制造企業的各個子系統(如經營決策、采購、產品設計、生產計劃、制造、裝配、質量保證和市場銷售等),

以實現整個制造企業經營運作的高度柔性化和集成化,

從而取代或延伸制造環境中專家的部分腦力勞動,

并對制造業專家的智能信息進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發展的一種極大地提高生產效率的先進制造技術。智能制造系統智能制造系統是指基于IMT,

利用計算機綜合應用人工智能技術(如人工神經網絡、遺傳算法等)

、智能制造機器、代理(agent)技術、材料技術、現代管理技術、制造技術、信息技術、自動化技術、并行工程、生命科學和系統工程理論與方法,

在國際標準化和互換性的基礎上,

使整個企業制造系統中的各個子系統分別智能化,

并使制造系統形成由網絡集成的、高度自動化的一種制造系統。

智能制造技術IMS

是智能技術集成應用的環境,

也是智能制造模式展現的載體。IMS

理念建立在自組織、分布自治和社會生態學機制上,

目的是通過設備柔性和計算機人工智能控制,

自動地完成設計、加工、控制管理過程,旨在解決適應高度變化的環境制造的有效性。2.智能制造的發展現狀及趨勢全球智能制造發展趨勢：

1．以3D打印為代表的“數字化”制造技術嶄露頭角。

2．智能制造技術創新及應用貫穿制造業全過程。3．世界范圍內智能制造國家戰略空前高漲。2.智能制造技術的發展現狀

日本于1989年提出智能制造系統，且于1994年啟動了先進制造國際合作研究項目，其中包括公司集成和全球制造、制造知識體系、分布智能系統控制、快速產品實現的分布智能系統技術等。美國于1992年執行新技術政策，大力支持包括信息技術和新的制造工藝，智能制造技術在內的關鍵重大技術。歐盟于1994年啟動新的研發項目，選擇了39項核心技術，其中信息技術、分子生物學和先進制造技術中均突出了智能制造技術的地位。國外發展現狀2.智能制造技術的發展現狀

2001年6月，美國正式啟動包括工業機器人在內的“先進制造伙伴計劃”；2012年2月，又出臺“先進制造業國家戰略計劃”，提出通過加強研究和試驗稅收減免、擴大和優化政府投資、建設“智能”制造技術平臺以加快智能制造的技術創新；2012年設立美國制造業創新網絡，并先后設立增才制造創新研究院和數字化制造與設計創新研究院。德國于2013年正式實施以智能制造為主體的“工業4.0”戰略，鞏固其制造業領先地位。國外發展現狀2011年1月2012年4~10月2014年4月2012年3月2013年4月工業4.0發展戰略發布；由VDMA、BITKOM、ZVEI組成秘書處，組建工業4.0平臺工業4.0平臺發布白皮書（實施計劃）2010年德國科學-產業經濟研究聯盟與德國國家科學與工程院（Acatech）共同制定工業4.0發展戰略《德國2020高技術戰略》行動計劃發布，11個“未來項目”縮減為10個（投資84億歐元）；“工業4.0”一詞首次出現（投資2億歐元）在德國科學-產業經濟研究聯盟（ForschungsunionWirtschaft-Wissenschaft）的倡導下，開始研究工業4.0

《德國2020高技術戰略》發布，并重點推出11個“未來項目”工業4.0的提出工業4.0概念什么是工業4.0

通過互聯網等通信網絡將工廠與工廠內外的事物和服務連接起來，創造前所未有的價值、構建新的商業模式的產官學一體的項目。“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。

主要是通過CPS（信息物理系統），總體掌控從消費需求到生產制造的所有過程，由此實現高效生產管理。

實現方式本質是基于“CPS”實現“智能工廠”核心是動態配置的生產方式實現“柔性生產”關鍵是信息技術應用實現生產力飛速發展愿景是解決能源消費等社會問題工業4.0的智能制造工業4.0的兩大主題智能工廠：智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現。智能生產：整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者。智能物流：主要通過互聯網、物聯網、務聯網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。工業4.0的三個重點、八大關鍵工業4.0的愿景工業3.0與工業4.0有哪些不同？大規模定制生產與大規模生產的比較

大規模生產大規模定制管理理念

以產品為中心，以低成本贏得市場

以顧客為中心，以快速響應贏得市場

驅動方式

根據市場預測安排生產，屬推動式的生產方式

根據客戶定點安排生產，屬拉動式生產方式

核心

通過穩定性和控制力取得高效率

通過靈活性和快速響應來實現多樣化和定制化

戰略

成本領先戰略：通過降低成本、提高生產效率獲取競爭優勢

差異化戰略：通過快速反應、提供個性化的產品獲取競爭優勢

目標

以低價格開發、生產、銷售、交付產品和服務

以多樣化和定制化開發、生產、銷售、交付顧客買得起的產品和服務

大規模定制的優勢成本低效率高交貨快品種多個性化大規模定制生產大規模生產品種單一標準化定制生產成本高效率低交貨慢中國制造2025戰略介紹制造強國建設三個十年“三步走”的戰略中國制造2025戰略介紹力爭用十年時間，邁入制造強國行列。第一個十年到2035年，我國制造業整體達到世界制造強國陣營中等水平。第二個十年新中國成立一百年時，制造業大國地位更加鞏固，綜合實力進入世界制造強國前列。第三個十年2025203520455項方針創新驅動質量為先綠色發展結構優化人才為本中國制造2025戰略介紹中國制造2025戰略介紹10大重點領域3452新一代信息通信技術產業1017896航空航天裝備先進軌道交通裝備電力裝備新材料高檔數控機床和機器人海洋工程裝備及高技術船舶節能與新能源汽車農機裝備生物醫藥及高性能醫療器械中國制造2025戰略介紹到2020年，制造業重點領域智能化水平顯著提升，試點示范項目運營成本降低30%，產品生產周期縮短30%，不良品率降低30%。到2025年，制造業重點領域全面實現智能化，試點示范項目運營成本降低50%，產品生產周期縮短50%，不良品率降低50%。緊密圍繞重點制造領域關鍵環節，開展新一代信息技術與制造裝備融合的集成創新和工程應用。支持政產學研用聯合攻關，開發智能產品和自主可控的智能裝置并實現產業化。依托優勢企業，緊扣關鍵工序智能化、關鍵崗位機器人替代、生產過程智能優化控制、供應鏈優化，建設重點領域智能工廠/數字化車間。在基礎條件好、需求迫切的重點地區、行業和企業中，分類實施流程制造、離散制造、智能裝備和產品、新業態新模式、智能化管理、智能化服務等試點示范及應用推廣。建立智能制造標準體系和信息安全保障系統，搭建智能制造網絡系統平臺。智能制造工程中國制造2025戰略介紹制造技術發展趨勢綠色化制造需求：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制造技術的發展需求與趨勢

產品全生命周期（設計、制造、運

作等）滿足客戶個性化需求

全價值鏈端到端系統工程

個性化提高能源利用效率，實現工業生產“綠色環保”綠色制造柔性化生產線實現多品種產品生產的動態配置資源

定制化1能源和資源利用效率是競爭力的決定性因素???更短的創新周期更為復雜的產品更大的數據量???個性化大規模生產快速變化的市場更高的生產效率提升效率制造業核心競爭力正在發生深刻變化

提升競爭力制造業變化的速度比以往更快32

縮短生產周期提高柔性智能制造發展方向：產品智能化

自適應工況：

?工況識別感知

?控制算法及策略人機交互：?多功能感知?智能Agent?語音識別?信息融合自主決策：?環境感知?路徑規劃?智能識別?自主決策回收信息原材料

信息設計信息制造信息物流信息銷售信息

產品全生命周期個性化定制與服務無人機

無人駕駛汽車

智能家電智能制造發展方向：裝備智能化制造技術變革將專家的知識和經驗融入感知、決策、執行等制造活動中賦予產品制造在線學習和知識進化能力實現自學自律制造

日本Mazak機床

熱屏障

主動振動控制智能裝備特點：瑞士米克朗機床智能工藝規劃大連機床熱補償功能

智能化

智能裝備2000—

數字化

數控裝備1960—國際

智能制造初露端倪國內該生產什么質量管控智能制造發展方向：車間智能化

全局生產管控WhattoproduceStatusofequipment

設備狀態OverallproductionmonitoringandcontrolWorkinstruction

作業指導Productionstatistic

生產統計Qualitycontrol

物料準時配送JITmaterialdelivering

生產防錯系統Error-proofing

產品及時發運

Productdelivering智能制造發展方向：工廠智能化智能化加工設

備DNC智能化機械手智能刀具管理中央控制室現場Andon現場監視裝置智能加工中心與生產線智能化倉儲/運輸與物流智能化生產執

行過程管控智能化生產控制中心智能化工廠自動化立體倉

庫AGV智能小車公共資源定位系

統高級計劃排程執行過程調度數字化物流管

控數字化質量檢

測大燈總成動力總成懸架總成底盤輪胎智能制造發展方向：供應鏈智能化

主機廠與供應商：物理距離與信息距離

–以江淮汽車為例：

?零部件供應巢建設項目現已有澳大利亞和臺灣、香港等7省區在內的260家企業簽約入駐

?目前江淮已實施了物料拉動平臺

主要方向：以主機廠為核心的全產業鏈質量控制

儀表臺總成

座椅3.智能制造關鍵技術縱觀當今社會，智能制造技術無疑是世界制造業未來發展的重要方向之一。所謂智能制造技術，是指在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執行技術，實現設計過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術和智能技術與裝備制造過程技術的深度融合與集成。智能制造關鍵技術：工業互聯網智能制造關鍵技術：云計算云計算是分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡）、熱備份冗余等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物。智能制造關鍵技術：工業大數據工業大數據的典型應用包括產品創新、產品故障診斷與預測、工業生產線物聯網分析、工業企業供應鏈優化和產品精準營銷等諸多方面。2012年中國工業機器人銷量為2.7萬臺；我國達到世界水平時將有380億工業機器人本體市場空間，1140億工業機器人系統集成市場空間焊接、裝配、噴漆、碼垛、搬運世界工業機器人安裝總量智能制造關鍵技術：機器人

全球年增長率9%

中國年增長率17%智能制造關鍵技術：傳感器智能制造關鍵技術：3D打印3D打印技術：增材工藝，縮短生產周期，減少對環境的影響，提高原材料和能源使用效率智能制造關鍵技術：虛擬現實虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它利用計算機生成一種模擬環境，通過多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真，使用戶沉浸到該環境中。?

高速通訊網絡協議?

資料共享技術?

信息安全技術智能制造關鍵技術：數字化制造?

數字化建模?

虛擬設計?

創新設計?

數字樣機設計?

面向制造DFM?

智能控制技術?

高速高精度驅動?

嵌入式數字制造?

遠程診斷?

智能維護數字控制生產管理?

控制傳感技術?

實時信息管理技術

?

信息集成技術?

數字化車間技術?

制造系統建模?

決策控制智能制造關鍵技術：人工智能人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。4.智能制造應用案例智能制造是依托于傳感器、工業軟件、網絡通信系統、新型人機交互方式，實現人、設備、產品等制造要素和資源的相互識別、實時聯通、有效交流，促進制造業研發、生產、管理、服務與互聯網緊密結合，推動生產方式的定制化、柔性化、綠色化、網絡化，從而不斷充實、提升、再造制造業競爭能力。包括五個方面：產品的智能化、裝備的智能化、生產的智能化、管理的智能化和服務的智能化。智能制造應用案例1飛鶴乳業作為民族乳企的標志性品牌，踐行國家兩化融合的號召，目前飛鶴乳業在食品安全追溯及信息化應用方面積累了豐富的經驗。多年來，通過大力推進工業化與信息化的深度融合，飛鶴已經實現了全自動化生產；通過數據倉庫，主數據等平臺建設實現數據集成；更通過營銷供應鏈管理系統保障專業服務等一系列推進兩化深度融合方面的舉措，助力飛鶴完成了企業的高效運作。飛鶴工廠智能化工程設計模型：飛鶴工藝流程布局模型：飛鶴數據采集系統結構圖：飛鶴乳業安全保障體系架構圖：飛鶴MES自動化制造執行系統架構圖：機床加工程序選擇零件加工質量

信息記錄數字化車間：混流制造

解決方案：在復雜零件和托盤上安裝RFID標簽，有效識別身份在加工設備和線體

上安裝工業讀寫器，實現產品和設備的智能通訊，為MES等信息系統有效提供數據

采集和處理。

生產線路徑

選擇

M2M

通訊

方案價值：實現工藝指導可視化、柔性化，提升多品種批量化生產過程的生產

效率，減少人員，提高數據采集效率，實現制造過程可追溯性。應用案例：上汽通用五菱/美的家用空調產線

缸體缸蓋加工生產線：30萬件發動機缸體（缸蓋）加工、100萬臺

發動機缸體（缸蓋）毛坯鑄造生產能力，位居國內同行第一家用空調裝配混流制造：美的家用空調是全球第二大家用空調制造企業，占據17%市場份額；柔性加工機械手和產品交互加工設備和產品交互柔性裝配線工序處裝有讀寫器工板裝有RIFD標簽智慧物流：供應鏈車輛引導與卸貨管理解決方案：通過RFID、智能交通技術，結合廠區物料供應需求，實現廠區供應商車輛預約、排隊、身份識別，廠區卸貨資源智能化分配；

方案價值：實現物料拉動式供應鏈模式，實現廠區物流資源疏導，實現對供應鏈車輛的入廠時間、卸貨資源安排指引、時間控制，提高廠區物流資源利用率。智能車輛物流及卸貨：美的微波爐馬龍基地是亞洲最大的微波爐生產基地，年產量亞洲第一應用案例：美的某部門應用案例：三一重工車間物流

三一重工是全國第三大工程機械集團，本案例實施地在三一

重工18號廠房物料配送出口的

RFID讀寫器裝配線邊的RFID

領料裝置碼垛立庫智能識

別折疊箱中空箱周轉箱大周轉箱點料室

投遞口貨臺口

R1

R2貨臺口

收貨口收貨口

貨臺口

R3

R4貨臺口

車庫海思庫房RFID感應門應用案例：物料配送周轉箱管理

南方工廠物流周轉箱識別：120000件周轉箱、覆蓋華為整個終端

制造工廠；2.智能制造技術的發展現狀

日本于1989年提出智能制造系統，且于1994年啟動了先進制造國際合作研究項目，其中包括公司集成和全球制造、制造知識體系、分布智能系統控制、快速產品實現的分布智能系統技術等。美國于1992年執行新技術政策，大力支持包括信息技術和新的制造工藝，智能制造技術在內的關鍵重大技術。歐盟于1994年啟動新的研發項目，選擇了39項核心技術，其中信息技術、分子生物學和先進制造技術中均突出了智能制造技術的地位。國外發展現狀工業4.0的愿景到2020年，制造業重點領域智能化水平顯著提升，試點示范項目運營成本降低30%，產品生產周期縮短30%