智能制造与数字化工厂已做

智能制造与数字化工厂智慧工厂提纲一、两化融合下的数字化与智能化制造二、数字化工厂概述三、相关研究与案例大背景：信息化与工业化融合产品本身：信息技术（IT，InformationTechnology）的应用使机械产品本身向数字化转变，深刻改变了机械产品的内涵；生产活动：计算机辅助设计、工艺、制造、测试、管理等先进技术手段使企业生产的自动化、柔性化、智能化程度大大提高，全面提升了企业的能力；制造模式：信息技术向制造业的全面渗透，还产生了许多新的工业化理念，如“协同生产”、“敏捷制造”、“大规模客户化定制”等；未来发展：信息技术新的发展，如下一代互联网、云计算、无线传感、物联网等，将更加广泛而深刻地引起机械工业的变革。4德国法国英国西班牙机舱内装饰前后机身驾驶舱和中段机翼发动机机架垂直尾翼水平尾翼发动机工装美国其它供应商大背景：信息化与工业化融合18世纪末20世纪初70年代初至今第一次工业革命机械化生产蒸汽驱动第二次工业革命批量流水线生产电力驱动第三次工业革命高自动化柔性生产计算机信息技术驱动第四次工业革命智能化工厂智能装备及信息通信敏捷制造智能制造第四次工业革命：全面的智能化工厂蒸汽机、电动机曾给机械产品的发展带来革命数字化：信息化与工业化融合的重要手段智能化：装备和机械产品的发展趋势

蒸汽机的发明，机器动力的应用电动机的发明，电能的应用信息技术特别是数控技术的应用智能技术的应用，自适应、自我决策机械一代蒸汽机机械化智能一代数控一代电气一代普通机床电气化数控机床数字化智能机床智能化我国制造业发展的几个主要阶段使用数控织机，由原来3-4小时/毛衣，变为40分钟/毛衣，同时1个工人操作5-10台机器。手动式半自动全数控案例1：纺织机械案例1：纺织机械细纱机——纺纱过程中把半制品粗纱或条子经牵伸、加拈、卷绕成细纱管纱的纺纱机器。机械式细纱机数字式细纱机车头采用高精度油浴齿轮箱车尾配备同步牵伸传动机构带断线图像检测智能化细纱机采用单锭单电机，20000rpm配备细沙断头粗纱停喂装置，并与电锭运转联动整机数字化控制系统，监测纺纱张力变化案例2：印刷机械机械长轴传动最高速度：160米/分电子长轴传动以电子虚拟轴作为主导轴，机器各单元分散驱动；传动由智能化驱动器高精度控制的电子长轴；最高印刷速度：350米/分异型玻璃磨边机数控玻璃加工中心手工靠模加工平板玻璃的周边与斜边的磨削抛光异型内孔加工刀库智能管理全数字控制加工适用于不同厚度和尺寸的平板玻璃钻孔、铣形、写字、磨边及抛光案例3：玻璃加工机械伺服驱动系统数控技术的应应用引起机械械产品本身内内涵发生根本本性变化简化机械结构构缩短制造周期期提高制造精度度提升装备性能能齿轮箱动力源传动机构工作装置伺服驱动系统控制系统工作装置输入信息信息反馈传统机械产品数控机械产品制造装备智能能化的基础1、平台全数字字化现场总线、码码盘到伺服的的连接、驱动动单元等全数数字化高档系统普遍遍采用现场总总线方式2、高速、高精精、高可靠先进数控机床床加速度可达达10g，快移速度达达720m/min普通数控加工工精度5μm，精密级1μm，超精密0.01μm数控装置MTBF值达60000h以上，伺服系系统达30000h3、智能化、网网络化、复合合化加工参数自调调整、防碰撞撞、误差补偿偿、颤振预测测抑制等从单一的数据据传输向网络络监控、维护护与管理方向向发展同时完成复杂杂零件的主要要乃至全部加加工工序现场总线高速纳米插补补加工参数自动动调整制造装备智能能化的内涵Prof.ShuZhangInstituteonAdvancedManufacturingTechnology,TongjiUniversity操作权限指纹确认加工任务完成成情况和机床状态可用用手机查询数码相机信息塔(e-Tower)机床信息化，，具有语音、、文本和视像像等通讯功能能。与生产计计划调度系统统联网，实时时反映机床工工作状态和加加工进度操作权限指纹纹确认。工件件试切时，可可在屏幕上观观察加工过程程。故障报警警显示、在线线帮助排除。。智能化与自主主管理智能化制造装装备—国内外外进展知道本系统的的加工能力和和状态能够监控和自自主优化加工工过程能够自行度量量工作（输出出）的质量能够不断持续续学习和提高高自己的能力力智能化与自主主管理智能通讯单元智能化制造装装备—国内外进展制造业的服务务化趋势领先的制造企企业不再只关关注产品的生生产加工，而而是将市场拓拓展至产品的的整个生命周周期，包括产产品开发或改改进、生产加加工、销售、、售后服务、、产品报废、、产品解体或或回收整车租赁IT服务紧急救援售后维修汽车美容整车及零部件设计、研发整车装配车展工厂环保与节能IT服务信贷设备技术与维修检测技术与服务零部件及整车物流化学品管理旅行服务工具、设备管理供应链管理第三方采购交钥匙工程产品回收处理培训电子商务电子商务以汽车行业为为例：根据德勤在全全球80家大型制造业业公司中的调调研，服务收收入占总销售售收入的平均均值超过25%；有19%的制造业公司司的服务收入入超过总收入入的50%。全球制造业中中服务业务所所占比例*数据来自德勤勤公司研究报报告《基于全球服务务业和零件管管理调研》制造业的服务务化趋势根据AndyNeely对全球13000家家制造业上市市公司研究的的结果，发达达国家制造业业服务化的水水平明显高于于正处在工业业化进程中的的国家。美国制造与服服务融合型的的企业占制造造企业总数的的58%，而而中国制造业业的服务化进进程相对落后后，具备服务务型制造能力力的企业仅占占所有企业的的2.2％。。制造业的服务务化趋势IBM曾经仅是硬件件制造商，经经过十余年的的业务整合，，现已成功转转型为全球最最大的“提供供硬件、网络络和软件服务务的整体解决决方案供应商商”。在IBM全球的营收体体系中，目前前大约有55%的收入来自IT服务。ROLLS-ROYCE是著名的发动动机公司，是是波音、空客客等大型飞机机制造企业的的供货商。ROLLS-ROYCE并不直接向他他们出售发动动机，而以““租用服务时时间”的形式式出售，并承承诺在对方的的租用时间段段内，承担一一切保养、维维修和服务。。ROLLS-ROYCE通过改变运营营模式，扩展展发动机维护护、发动机租租赁和发动机机数据分析管管理等服务，，通过服务合合同绑定用户户，服务收入入达到公司总总收入的55%以上。制造产业服务务化的典型案案例提纲纲一、两化融合合下的数字化化与智能化制制造二、数字化工工厂概述三、相关研究究与案例什么是数字化化工厂数字化工厂以MES为核心，对工厂内的的制造资源、、计划、流程程等进行管控控数字化工厂与与产品设计层层有紧密关联联，是设计意意图的物化环环节通过系统集成成，数字化工工厂还与企业业层和设备控控制层实时交交换数据，形形成制造决策策、执行和控控制等信息流流的闭环数字化工厂的的工作范围WIP跟踪(工位/工序/部件)各工位关重件件安装匹配查查验生产报工与节节拍价值分析析各型号/各订单的完工工情况各工位/各关重件实作作工时安灯内容信息息采集与发布布设备运行状态态和运行参数数线边物料的消消耗与配送现场视频采集集与近景分析析现场环境(光/温/湿/尘/气)物流通道及设设备监控叉车/AGV/堆垛机运行情情况物流设备位置置数字地图显显示配送执行状态态跟踪及监控控仓库出入库/库存/缺料跟踪质量统计分析析报表及异常常报告质检现场数据据/质检设施数据据主机及关重件件流转过程监监控质量报表数据据/统计分析数据据现场质量事故故位置与性质质分析设备运行状态态和运行参数数刀具/量具/模具在库/在工位装运车辆的定定位/跟踪/调度关键岗位人员员的定位/呼叫资源的能力/效率跟踪分析析生产过程数字字化质量管控数字字化制造资源数字字化现场运行数字字化物料管控数字字化管控中心PCC生产质量物流ERPPDM设备数字化工厂的的核心内容数字化工厂的的分层管理数字化制造决决策与管控层层商业智能/制制造智能（BI/MI））：可针对质量量管理、生产产绩效、依从从性、产品总总谱和生命周周期管理等提提供业务分析析报告无缝缩放和信信息钻取：通过先进的可可定制可缩放放矢量图形技技术，使用者者可充分考虑虑本企业需求求及行业特点点，轻松创建建特定的数据据看板、图形形显示和报表表，可快速钻钻取至所需要要的信息实时制造信息息展示：无论在车间或或是公司办公公室、会议室室，通过掌上上电脑、PC机、大屏幕显显示器，用户户都可以随时时获得所需的的实时信息数字化工厂的的分层管理数字化制造执执行层先进排程与任任务分派：通过对车间生生产的先进排排程和对工作作任务的合理理分派，使制制造资源利用用率和人均产产能更高，有有效降低生产产成本质量控制：通过对质量信信息的采集、、检测和响应应，及时发现现并处理质量量问题，杜绝绝因质量缺陷陷流入下道工工序所带来的的风险准时化物料配配送：通过对生产计计划和物料需需求的提前预预估，确保在在正确的时间间将正确的物物料送达正确确的地点，在在降低库存的的同时减少生生产中的物料料短缺问题及时响应现场场异常：通过对生产状状态的实时掌掌控，快速处处理车间制造造过程中的生生产过程中常常见的延期交交货、物料短短缺、设备故故障、人员缺缺勤等各种异异常情形数字化化工厂厂的分分层管管理数字化制造装装备层（工位位层）实时硬件装备备集成：通过对数控设设备、工业机机器人和现场场检测设备的的集成，实时时获取制造装装备状态、生生产过程进度度以及质量参参数控制的第第一手信息，，并传递给执执行层与管控控层，实现车车间制造透明明化，为敏捷捷决策提供依依据多源异构数据据采集：采用了先进的的数据采集技技术，可以通通过各种易于于使用的车间间设备来收集集数据，同时时确保系统中中生产活动信信息传递的同同步化和有效效性生产指令传递递与反馈：支持向现场场工业计算机机、智能终端端及制造设备备下发过程控控制指令，正正确、及时地地传递设计及及工艺意图设备控制电子看板按灯智能料架条码扫描RFID数字化工厂的的典型应用场场景数字化工厂的的作用：以汽汽车工业为例例2010年，国务院发发展研究中心心《汽车产业蓝皮皮书》发布比较结果果：日本汽车车工业91.62分，中国汽车车工业54.33分自主品牌汽车工业发达达国家品种效率3.5分钟/辆（江淮商务车车）48秒/辆（日本本田轿轿车、商务车车共线）质量1000多种变型共线线4000多种变型共线线（2000年丰田Coronas装配线）224个PP100（每百辆新车车问题数）135个PP100（每百辆新车车问题数）——2010年J.D.Power亚太公司中国国新车质量研研究报告数字化工厂的的作用：以汽汽车工业为例例设备能力生产过程管控控与优化能力力要实现上述目目标，设备的智能化化水平和生产产过程管控与与优化的能力力缺一不可多品种高效率低成本高质量在设备能力逐逐步提升的情情况下，制造造环节的数字字化管控与优优化能力不足足更显突出，，已成为我国国汽车工业与与国外差距的的主要原因之之一。因上游车间供供应不足引起起的停线次数数减少26%因下游车间能能力不足引起起的停线次数数减少29%技术指标对比比：实际工程应用用前后对比上游供应不足足下游能力不足足物料短缺负荷超限设备故障次数实施数字化工工厂带来的收收益用于奇瑞、江江淮、一汽海海马等自主品品牌汽车生产产典型案例：汽汽车行业实施数字化工工厂带来的收收益实施数字化工工厂带来的收收益冲压在制品库库存降低30%商务车生产节节拍从3.5分钟缩短至2.5分钟，，轿车生产节节拍从96秒秒缩短至88秒基本消除了因因为物料短缺缺导致的非正正常停线典型案例：江江淮汽车典型案例：奇奇瑞汽车发动动机用于奇瑞汽车车4大系列20余种发动机混混流生产实施数字化工工厂带来的收收益实施数字化工工厂带来的收收益能为客户解决决的问题制造现场：使制造过程程透明化，敏敏捷响应制造造过程中的各各类异常，保保证生产有序序进行生产计划：合理安排生生产，减少瓶瓶颈问题，提提高整体生产产效率生产物流：减少物流瓶瓶颈，提高物物流配送精准准率，减少停停工待料问题题生产质量：更准确的预预测质量趋势势，更有效的的控制质量缺缺陷制造决策：使决策依据据更详实，决决策过程更直直观，决策结结果更合理协同管理：解决各环节节信息不对称称问题，减少少沟通成本，，支撑协同制制造部门协作实时化资源配置优化制造响应敏捷化计划制造物流分层的生产管控模式协同的生产管控模式实施数字化工厂后实施数字化工厂前车间生产透明化计划生产技术质保商务物流实施数字化工工厂带来的收收益提纲纲一、两化融合合下的数字化化与智能化制制造二、数字化工工厂概述三、相关研究究与案例数字化工厂的的典型基本组组成UniMaxPCTUniMaxMESUniMaxMMSUniMaxTLCUniMaxUIDUniMaxSmartNestUniMaxXplannerIntegraNet其他信息系统集成硬件接口焊装-涂装-总装车间流水型生产解决方案与应用冲压车间作业型生产发动机加工/装配车间混合型生产自主品牌汽车生产企业（江淮、奇瑞、海马、江铃、中国重汽、万山等）焊装-涂装-总装车间流水型生产多车间关联优优化工艺序列优先先的混合排程加工/装配物料配送送硬件装置与软件系统优化技术与算法在制品跟踪与与生产过程可可视化监控系系统车间信息采集集终端车身路由控制制器配色验证控制制器智能料架物料匹配装置置数字化工厂解解决方案：汽汽车工艺过程优化多车间生产排序涂胶工艺切换装置缸体工装快速切换装置生产数据采集车身识别缸盖3D扫描数据采集识别中央控制涂装路由控制PBS路由控制生产执行控制物料精准配送物料搬运物料匹配智能料架数字化工厂解解决方案：汽汽车支持多条生产产线：11条冲压线、3条焊装线、2条涂装线、3条总装线支持六大平台台八种车型：：瑞风（MPV）、瑞鹰（SUV）、宾悦、同同悦、和悦、、悦悦（轿车车）江淮汽车案例介绍：江江淮汽车案例介绍：江江淮汽车实施MES之之前存在的主主要问题主要工作之一一：建立了车车间实时信息息采集与处理理平台汽车整车生产四大工艺案例介绍：江江淮汽车12/13/202241主要工作之二二：生产运作优化化冲压焊接涂装总装效果：提高关键件相似度20%以上冲压车间高级排程涂装车间配色规划总装车间混流排序焊装-涂装-总装关联优化排序序案例介绍：江江淮汽车12/13/202242主要工作之三三：物流执行行优化冲压件考虑焊焊装需求拉动动和经济批量量，降低安全全库存发动机加工/装配协同，减减少在制品库库存和储运成成本总装车间物料料需求实时按按需发布，大大幅减少物料料短缺导致的的停线“焊装-涂装-总装”在制车车身自动路由由技术，减少少物流成本案例介绍：江江淮汽车主要工作之四四：集成已有有软硬件平台台，消除信息息孤岛实施前后的对对比案例介绍：江江淮汽车12/13/202244案例介绍：江江淮汽车实施前实施后实施效果冲压在制品库库存降低30%商务车生产节节拍从3.5分钟缩短至至2.5分钟钟，轿车生产产节拍从96秒缩短至88秒基本消除了因因为物料短缺缺导致的非正正常停线数字化工厂解解决方案：工工程机械行业业智能化加工设备DNC智能化机械手智能刀具管理中央控制室现场Andon现场监视装置置智能加工中心心与生产线智能化仓储/运输与物流智能化生产执执行过程管控控智能化生产控控制中心数字化工厂自动化立体仓仓库AGV智能小车公共资资源定定位系系统高级计计划排排程执行过过程调调度数字化化物流流管控控数字化化质量量检测测案例介介绍：：三一一重工工三一重重工为为打造造世界界一流流混凝凝土泵泵送机机械制制造基基地而而投资资兴建建建筑面面积：：10万平平方米米，是是亚洲洲最大大的生生产厂厂房应用对对象：：18#厂房十八号厂房一号厂房二号厂房三号厂房五号厂房七号厂房八号厂房六号厂房中心仓库钢材库胶管库现有制制造系系统存存在的的问题题现有物物流配配送模模式主主要为为推式式模式式，泵泵车每每天分分2次配送送、车车载泵泵每天天1次配送送、拖拖泵按按三台台套配配送，，线边边库存存占用用量大大配送提提前期期长，，导致致对现现场变变化响响应不不够敏敏捷；；物流过过程不不透明明，缺缺件不不能提提前预预警，，补件件效率率低，，影响响生产产线正正常运运转人工完完成配配送订订单的的二次次分配配，作作业难难度大大，错错误率率高制造设设备缺缺乏统统一管管理，，导致致设备备利用用率低低仓库众众多，，地点点分散散，难难以实实现集集中管管理，，资源源得不不到共共享案例介介绍：：三一一重工工案例介介绍：：三一一重工工已完成成车间间机加加设备备的研研发采采购与与安装装调试试，部部分完完成智智能上上料机机械手手、DNC实时时监控控装置置及刀刀具管管理系系统的的购置置和开开发主要构构成之之一：：智能加加工中中心与与生产产线主要构构成之之二：：智能化化仓储储与运运输配配送装装置已完成成自动动化立立体仓仓库软软硬件件系统统、配配套立立库托托盘、、AGV系统的的采购购和开开发案例介介绍：：三一一重工工案例介介绍：：三一一重工工已对泵泵送18号号厂房房环境境，业业务部部门需需求进进行初初步需需求调调研，，完成成了公公共制制造资资源规规划，，确定定了项项目范范围。。主要构构成之之三：：公共资资源定定位软软硬件件系统统主要构构成之之四：：数字化化加工工车间间计划划与执执行管管控软软硬件件系统统案例介介绍：：三一一重工工加速物物料流流动，，提高高转运运效率率，节节约物物流空空间；；实现台台套制制配送送，减减少装装配中中的物物料取取用时时间，，提高高生产产效率率；实现物物流小小批量量多频频次拉拉动模模式，，保证证物料料配送送准时时化，，促进进精益益生产产。通过精精益配配送模模式实实现配配送准准时化化发布时时间下架时时间工艺时时间生产循循环时时间消耗点点分拣时时间组盘时时间排队时时间装车时时间运输时时间卸货时时间安全时时间发布点点的选选择：：保证证生产产顺序序不变变精益存存储精益分分拣精益配配送精益生生产案例介介绍：：三一一重工工主要构构成之之五：：数字化化加工工车间间物流流执行行软硬硬件系系统案例介介绍：：三一一重工工54可视化化指令令发送送与业业务指指导现场生生产实实时数数据驱驱动三三维虚虚拟工工厂环环境展展示生产现现场的的历史史回放放可视化化环境境下的的跨部部门协协同工工作支支持主要构构成之之六：：生产控控制中中心（（PCC）中央央控制制软硬硬件系系统物流成成本降降低20%以上生产线线效率率提高高5%信息化化系统统自动动化程程度显显著提提高智能在在线拣拣货智能实实时跟跟踪按时、、按量量、优优化配配送MES物流模块智能化技术配合信息化手段物料标标签100%条码化化主机标标签100%RFID化案例介介绍：：三一一重工工实施效效果其他已已经或或正在在实施施的企企业奇瑞汽汽车中国自自主知知识产产权汽汽车的的典型型企业业合作内内容：：发动动机生生产系系统与与制造造过程程优化