数字化工厂如何变成智能工厂培训讲义

智能制造技术与数字化工厂应用一、智能制造产业与技术背景二、智能制造基本内涵与关键技术三、基于RFID的智能制造技术与应用制造技术发展趋势绿色化制造需求：多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应、节能减排环境友好等制造技术的发展需求与趋势

产品全生命周期（设计、制造、运

作等）满足客户个性化需求

全价值链端到端系统工程

个性化提高能源利用效率，实现工业生产“绿色环保”绿色制造柔性化生产线实现多品种产品生产的动态配置资源

定制化1能源和资源利用效率是竞争力的决定性因素•••更短的创新周期更为复杂的产品更大的数据量•••个性化大规模生产快速变化的市场更高的生产效率提升效率制造业核心竞争力正在发生深刻变化

提升竞争力制造业变化的速度比以往更快32

缩短生产周期提高柔性制造业成为全球经济持续发展的发动机美国

“再工业化”

•国家制造技术创新联盟

•使用本国页岩气和石油德国

保持工业领先地位

•持续创新机制

•高出口量

•工业4.0为新的指导原则中国

发展高端技术实现产品升级

•工资上涨

•质量驱动的自动化需求

•节能立法2015年中国长三角地区的制造成本仅比美国低5%全球制造产业正在发生深刻变化￥400￥200成都

￥250佛山东莞

惠州

深圳

常熟

昆山

上海

杭州1992年

台湾

￥9501988年富士康下一步迁往何处？

￥410

秦皇岛

天津

大连

烟台

￥320

廊坊

晋城

90年代末

郑州

武汉

重庆

￥12902013年-

贵阳￥1030

￥200印度尼西亚最低￥670中国制造业挑战与机遇

哥本哈根中国减排目标产业升级压力

劳动力成本上升

能耗排放压力

中国制造业机遇：发展先进制造技术，实现产业升级低附加值高附加值第一次浪潮工业革命机器和工厂出现推动规模经济和经济领域扩展第二次浪潮互联网革命计算机技术和

分布式信息网络的崛起制造技术发展：第三次浪潮（美国）

第三次浪潮工业互联网基于机器的分析：物理分析、重点学科的深厚专业知识、自动化、预测第一次工业革命蒸汽动力机械设备应用于生产第二次工业革命电机发明和电能使用，大规模流水线生产第三次工业革命应用IT技术（PLC、NC等）实现自动化生产制造技术发展：第四次工业革命（德国）第四次工业革命应用信息-物理系统（CPS）实现智能化生产制造技术发展：智能制造（中国制造2025）智能制造科技发展“十二五”专项规划☆国家科技重大专项（02专项）极大规模集成电路制造装备及成套工艺☆国家科技重大专项（04专项）高档数控机床数字化设计关键技术与工具集研发及典型产品应用☆国家智能制造装备重大专项智能制造关键技术、数字化车间示范应用、智能制造系统等★重点研究数字化设计制造集成技术★做大做强数字制造装备，促进制造业智能化、精密化、绿色化发展国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)“十二五”国家战略性新兴产业发展规划二、智能制造基本内涵与关键技术智能制造：应用范围智能设备、智能系统和智能决策代表着机器、设备组、设施和系统网络的

工业世界能够更深入地与连接、大数据和分析所代表的数字世界融合智能制造：大数据循环安装仪器仪表的工业机器专有机器数据流的提取和存储

工业数据系统安全、云计算网络基于机器的算法和数据分析大数据分析与合适的人和机器分享数据

可视化远程

和集中数据

数据流返回机器实体和人际网络智能制造：技术目标通过嵌入式互联网技术，离散的信息-物理系统（CPS）进行连接交互•

产品制造过程中包含所有必要信息•

考虑全价值链进行生产设备整合、自组织•

生产过程中按照实际工况灵活决策智能制造：技术路线生指通过软件和网络进行产品开发、产和服务沟通机器与产品实时进行信息和指令交互自主控制和优化2020智能制造：发展阶段

智能化产品设计、制造过程中具有感知、分析、决策、执行功能

网络化

利用自组织网络，动态配置

资源，实现研究、设计、生

产和销售各种资源重组

2015

数字化

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM

/ERP/RE/RP2011网络化生产企业间横向集成产品开发产品生产产品服务制造体系纵向集成

ERPMESPCS设计生产物流营销客户需求智能制造核心特征

产品全生命周期端到端集成智能制造发展方向：产品智能化

自适应工况：

•工况识别感知

•控制算法及策略人机交互：•多功能感知•智能Agent•语音识别•信息融合自主决策：•环境感知•路径规划•智能识别•自主决策回收信息原材料

信息设计信息制造信息物流信息销售信息

产品全生命周期个性化定制与服务无人机

无人驾驶汽车

智能家电智能制造发展方向：装备智能化制造技术变革将专家的知识和经验融入感知、决策、执行等制造活动中赋予产品制造在线学习和知识进化能力实现自学自律制造

日本Mazak机床

热屏障

主动振动控制智能装备特点：瑞士米克朗机床智能工艺规划大连机床热补偿功能

智能化

智能装备2000—

数字化

数控装备1960—国际

智能制造初露端倪国内该生产什么质量管控智能制造发展方向：车间智能化

全局生产管控WhattoproduceStatusofequipment

设备状态OverallproductionmonitoringandcontrolWorkinstruction

作业指导Productionstatistic

生产统计Qualitycontrol

物料准时配送JITmaterialdelivering

生产防错系统Error-proofing

产品及时发运

Productdelivering智能制造发展方向：工厂智能化智能化加工设备DNC智能化机械手智能刀具管理中央控制室现场Andon现场监视装置智能加工中心与生产线智能化仓储/运输与物流智能化生产执

行过程管控智能化生产控制中心智能化工厂自动化立体仓

库AGV智能小车公共资源定位系

统高级计划排程执行过程调度数字化物流管

控数字化质量检

测大灯总成动力总成悬架总成底盘轮胎智能制造发展方向：供应链智能化

主机厂与供应商：物理距离与信息距离

–以江淮汽车为例：

•零部件供应巢建设项目现已有澳大利亚和台湾、香港等7省区在内的260家企业签约入驻

•目前江淮已实施了物料拉动平台

主要方向：以主机厂为核心的全产业链质量控制

仪表台总成

座椅智能制造发展方向：智能制造模式37.11亿美元突破10000亿网络改变沟通：社交服务平台网络改变交易：电子商务平台网络改变生产：智能制造平台物联网+服务网•

高速通讯网络协议•

资料共享技术•

信息安全技术智能制造关键技术：数字化制造•

数字化建模•

虚拟设计•

创新设计•

数字样机设计•

面向制造DFM•

智能控制技术•

高速高精度驱动•

嵌入式数字制造•

远程诊断•

智能维护数字控制生产管理•

控制传感技术•

实时信息管理技术

•

信息集成技术•

数字化车间技术•

制造系统建模•

决策控制2012年中国工业机器人销量为2.7万台；我国达到世界水平时将有380亿工业机器人本体市场空间，1140亿工业机器人系统集成市场空间焊接、装配、喷漆、码垛、搬运世界工业机器人安装总量智能制造关键技术：机器人

全球年增长率9%

中国年增长率17%智能制造关键技术：3D打印3D打印技术：增材工艺，缩短生产周期，减少对环境的影响，提高原材料和能源使用效率智能制造关键技术：传感器三、基于RFID的智能制造技术与应用条形码接触卡(磁卡、IC卡)二维码RFID主要特点只读，信息容量小，价格便宜，不能重复使用，对污染敏感可读写，价格便宜，数据容量大，可重复使用，读写距离近只读，信息容量大，对污染敏感批量、远距离、非接触读写，数据容量大且；可重复使用；对污染不敏感，适应复杂工况主要应用商品流通、仓储标证、信息服务等个人信息管理，如银行卡、信用卡民用/商用为主各种恶劣的工业环境；内部物流管理；供应链管理RFID技术RFID（RadioFrequencyIdentification）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。20世纪70年代20世纪90年代20世纪70年代20世纪90年代

RFID技术特点与优势：

适应复杂工况：防雨水、抗污渍、抗油污、可喷涂

读写方便快捷：可读可写，

“盲视”“透视”扫描

批量操作：批量读/写、远距离读写

现场即验即写：对着实物直接写入信息，码物一一对应

读识性能可靠：一次性“盲扫”，识别可靠性达99.8%以上30RFID频段低频125–135KHz高频13.56MHz超高频860-960MHz2.4G/微波2.45GHz通讯原理电感耦合电磁波耦合芯片供电被动被动被动/主动被动/主动识别距离0-100cm0-120cmEU4m/USA6m1m–20m速度50张/s100张/s300张/s>500张/s数据容量小(64-512bit)较小(160-2000bit)较小（512bit）中等（<2kb）RFID工作原理与分类

标签（TAG）天线(ATENNA)1、读写器通过天线发出无线射频能量信号2.标签通过无线射频信号

获得能量3.电能对电子标签芯片供

电、芯片将数据转换成

电磁波信号发出读写器(READER)信息系统4.读写器接收电

磁波并转换为

数据31RFID技术在智能制造中应用RFID

技术智能家电车间物流工程机械物流园

供应链智能维护

混流制造辅具控制32托盘RFID产品RFID智能制造方案：数字化车间

辅具管控

辅具的可视化跟踪管理

辅具与主机自动信息交互智能维护设备在线监测、设备运行状态评估与风险预警、设备故障智能诊断与专家支持

混流制造

单品级产品智能识别

工艺推送和操作指导

进度监控与质量追溯

辅具寿命定量监控与预测实现多品种混流制造提升生产效率和质量33运动过程快速识别，不影

响生产节拍工业现场恶劣工况高可靠

识别生产线路径

选择

M2M

通讯机床加工程序

选择零件加工质量

信息记录数字化车间：混流制造

基于RFID的混流制造解决方案价值：实现多品种同时高效制造，完全柔性化混流制造

34数字化车间：混流制造缸体缸盖加工生产线：30万件发动机缸体（缸盖）加工、100万台发动机缸体（缸盖）毛坯铸造生产能力，位居国内同行第一应用效果：实现6种以上缸体混流生产，提升缸体产能10%以上35数字化车间：混流制造三一重工18号厂房（

泵送车装配

）：亚洲最大的数字化、智能化厂房，精益制造模式，柔性流水线生产应用效果：流水化生产，节拍60分钟，产品，生产，质量信息自动反馈较高质量图片36数字化车间：辅具管控

对刀仪刀具仓库刀具参数将被自动储存在刀库系统中--刀具规划刀具寿命---刀具跟踪仓库清单质量管理刀具刀具磨削机床基于RFID的方案：辅具全生命周期信息交互过程

适应恶劣加工工况

刀具与加工机床/对刀仪M2M

刀具全生命周期管控

提升刀具利用率

提高机床使用率

提高加工零件质量价值37数字化车间：刀具全生命周期管控国家特高压、超高压及高压开关设备的研发和生产基地，为中国电力工业和世界各地用户提供大量高压开关设备应用效果：降低刀具库存20%，降低刀具成本10%，降低准备时间15%刀具库存和参数显示38数字化车间：电极全生命周期管控

专注于消费电子领域精密模具及精密机构件，产品供应三星、华

为、中兴、海尔、夏普、联想、OPPO等国际知名消费电子厂商电极坯料电极加工

电极放电

电极回收应用效果：设备效率提升10%，交期缩短10%，综合成本降低15%

39供应链智慧物流

物流园智能制造方案：

智慧物流

物料出库

物料分拣组盘

物料配送上线

车间物流

产品运输过程跟踪

运输车辆跟踪定位

产品快速出入库被动告知主动感知透明、安全、高效

车辆共享调度

园区中央监管

快速通行和盘点

物流货柜识别

批量货品分拣

40智能物流：车间物流应用效果：减少库存；提升配送效率和准确率；提高叉车、AGV利用率

零部件出库

物料转移物料出库自动配送

物料分拣组盘

组盘成台套物料托盘RFID识别物料配送上线

AGV调度

AGV智能调度41效率智能物流：车间物流

美的集团是全球第二大的白色家电企业，中国家电龙头企业

，2012年产值达1300亿元

应用效果：AGV实现自动化路径选择、配送物料实现自动识别、提升配送42智能物流：供应链价值：减少库存；提升自动化水平、减少仓库人员；提高叉车利用率；提高作业完成率JIT的供应链模式车辆进出自动识别物料批量识别

自动化叉车调度

智能化

厂区卸货

实时监控零部件备料透明化43识别，叉车物流资源任务智能调度；智能物流：供应链

美的集团是全球第二大的白色家电企业，中国家电龙头企业

，2012年产值达1300亿元

应用效果：实现送货车辆厂区进出自动识别和卸货资源分配，出入库自动44

智慧物流园批量货物分拣中央集群监管货品防盗和追

踪快速通行和盘

点物流车辆货柜

识别车辆地理位置

监控应用效果：实现物流透明化、货物的安全和及时；提高了物流车辆运转的效率和货物进出的效率智能物流：物流园

常平镇是东莞东部经济中心，广东省中心镇，珠三角地区最繁忙的货运

物流枢纽之一45解决方案机电产品智能化：家电产品智能化解决方案：智能板卡配合RFID技术，实现从设计、生产、销售、巡检、诊断维修-信息统计-报废全周期的信息管理、运行信息记录反馈、诊断与分析等功能。

方案价值：提升产品智能化形象，提高产品设计、生产、销售、售后、维修全程的质量和服务水平，实现产品全生命周期智能化。应用案例：美科智能冷柜

美科智能家电全生命周期解决方案研发制造销售

需求订单物流设计组装体验成品测试经销系统出厂售后

效益：家电产品智能化程度提高具有更好的用户体验，使生产制造诸多环节一

体化，实现跨越式的智能产品新价值。机床加工程序选择零件加工质量

信息记录数字化车间：混流制造

解决方案：在复杂零件和托盘上安装RFID标签，有效识别身份在加工设备和线体

上安装工业读写器，实现产品和设备的智能通讯，为MES等信息系统有效提供数据

采集和处理。

生产线路径

选择

M2M

通讯

方案价值：实现工艺指导可视化、柔性化，提升多品种批量化生产过程的生产

效率，减少人员，提高数据采集效率，实现制造过程可追溯性。应用案例：上汽通用五菱/美的家用空调产线

缸体缸盖加工生产线：30万件发动机缸体（缸盖）加工、100万台

发动机缸体（缸盖）毛坯铸造生产能力，位居国内同行第一家用空调装配混流制造：美的家用空调是全球第二大家用空调制造企业，占据17%市场份额；柔性加工机械手和产品交互加工设备和产品交互柔性装配线工序处装有读写器工板装有RIFD标签数字化车间：刀具管理

基于RFID的方案：

辅具全生命周期信息交互过程

适应恶劣加工工况

刀具与加工机床/对刀仪M2M

刀具全生命周期管控

提升刀具利用率

提高机床使用率

提高加工零件质量价值国家特高压、超高压及高压开关设备的研发和生产基地，为中国电力工业和世界各地用户提供大量高压开关设备应用案例：武汉某公司

武汉重型机床集团是国内生产重型、超重型机床规格最大、品种最全

的大型骨干企业刀具预调换刀处读写器机床HMI界面刀柄上的RFID刀库自动识别监控界面现场管理库存管理配置管理仓库CNC加工CMM测量

跟踪管理EDM放电CNC加工RFID系统电极坯料电极加工电极放电电极回收数字化车间：电极管

解决方案：对每个电极治具上安装RFID电子芯片，对电极的设计延伸到制造、测

量和使用的全过程中实现数据和制造无缝交互，实现全流程的自动化，无人化。

方案价值：打通模具从设计到制造的信息流和制造流，提高CNC加工效率，

减少仓库人员，减少测量人员，提高EDM稼动率20%以上；应用案例：东莞某公司

专注于消费电子领域精密模具及精密机构件，产品供应三星、华为、

等国际知名消费电子厂商

手持RFID管理电极出入库读取电极RFID参数、加工程序电极仓库中带RFID的电极

自动测量CMM车间配有管理系统的CNC加工车间

一键式无人值守EDM车间智慧物流：供应链车辆引导与卸货管理解决方案：通过RFID、智能交通技术，结合厂区物料供应需求，实现厂区供应商车辆预约、排队、身份识别，厂区卸货资源智能化分配；

方案价值：实现物料拉动式供应链模式，实现厂区物流资源疏导，实现对供应链车辆的入厂时间、卸货资源安排指引、时间控制，提高厂区物流资源利用率。智能车辆物流及卸货：美的微波炉马龙基地是亚洲最大的微波炉生产基地，年产量亚洲第一应用案例：美的某部门应用案例：三一重工车间物流

三一重工是全国第三大工程机械集团，本案例实施地在三一

重工18号厂房物料配送出口的

RFID读写器装配线边的RFID

领料装置码垛立库智能识

别折叠箱中空箱周转箱大周转箱点料室

投递口货台口

R1

R2货台口

收货口收货口

货台口

R3

R4货台口

车库海思库房RFID感应门应用案例：物料配送周转箱管理

南方工厂物流周转箱识别：120000件周转箱、覆盖华为整个终端

制造工厂；《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在此情形下，化妆品术语标准的制定就显得尤为重要。四、标准的制订原则1.合法性遵守《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》中关于化妆品的定义。2.协调性直接引用或修改采用的方式，与相关标准中的术语和定义相协调。3.科学性对于没有国标或定义不统一的术语，在定义时体现科学性的原则。4.实用性在标准体系中出现频率较高，与行业联系较紧密的术语优先选用。五、标准的起草经过

第一阶段：资料搜集

搜集国内外相关法规、标准、文献并对国外文献如美国21CFR进行翻译。第二阶段：2007年末形成初稿

初稿内容包括一般术语、卫生化学术语、毒理学术语、微生物术语、产品术语、人体安全和功效评价术语，常用英文成份术语等７部分。第三阶段：专家统稿1.2007年12月第一次专家统稿会（修订情况：1.在结构上增加原料功能术语、相关国际组织和科研机构等内容；2.在内容上增加一般术语、产品术语的种类，将化妆品行业的新产品类别纳入本标准；3.对于毒理学、卫生化学、微生物学术语进行修改；4.删除与化妆品联系不紧密、无存在必要的常用英文成分术语。2.2009年1月第二次专家统稿会会议意见：1.修改能引用国家标准的尽量引用国家标准；对存在歧义的个别用词进行修改。2.删除由于本标准中的“产品术语”一章和香化协会所制定的某个标准存在重复，因此删除“产品术语”一章的内容；对“原料功能术语”的内容进行梳理，删除了20余条内容。3.增加专家建议增加“化妆品限用物质”等若干项术语。第四阶段：征求意见2009年2月面向全国公开征求意见。第五阶段：征求意见的处理与形成送审稿。在征求意见的处理阶段再次征求了相关专家的意见。六、标准的内容依据1.《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》;2.《化妆品