智能制造的关键支撑技术

智能制造（工业4.0）的关键支撑技术主讲讲师：董海滨讲师照片董海滨-原海尔软件副总经理/工业产品总监-海尔好品海智工业服务平台资深顾问-青岛工业互联网创新中心特聘专家-阿里巴巴集团旗下天下网商签约导师-清华大学、山东大学等总裁班特聘讲-无锡睿诚和创自动化有限公司合伙人/产品部总经理讲师简介

LECTURER

INTRODUCTION

01智能传感器02RFID技术033D打印技术04工业机器人05智能装备

目录 CONTENTS 06在线检测技术07数字孪生（仿真技术）08物联网（lot）与5G09工业软件与工业互联网

目录 CONTENTS 智能传感器01触摸屏距离传感器光线传感器陀螺仪传感器重力传感器加速度传感器方位传感器磁力传感器图像传感器

关键支撑技术--智能传感器激光测距传感器应用于测量固定或运动物体的距离和速度。在钢铁厂和轧钢厂用于过程监控；行车定位系统、装卸处理设备的定位系统；人力不能到达部位的测量，如洞内、管内、特殊容器等；车辆、船舶的定位监控系统。

关键支撑技术--智能传感器视觉听觉触觉嗅觉味觉光敏传感器声敏传感器热敏传感器气敏传感器味敏传感器物理效应化学效应生物效应黄岛冰箱生产线，11个数据采集点。其中检验点6个：发泡、检漏、座电、环检、弯道、终检。同时，门体上下线、总装上下线。（计件红外传感器）

关键支撑技术--智能传感器温度传感器、图像传感器压力传感器、运动传感器指纹传感器、液位传感器气体传感器、磁场传感器位置传感器、光传感器全球TOP

10传感器发展趋势：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。工业机器人涉及的几种重

要传感器包括：三维视觉

传感器、力扭矩传感器、碰撞检测传感器、安全传

感器、焊接缝追踪传感器、触觉传感器等。

关键支撑技术--智能传感器黄岛冰箱生产线，11个数据采集点。其中检验点6个：发泡、检漏、座电、环检、弯道、终检。同时，门体上下线、总装上下线。（计件红外传感器）

关键支撑技术--智能传感器排名厂家名称国家NO1Bosch博世德国NO2ST

意法半导体意大利+法国NO3Texas

Instruments

德州仪器美国NO4Avago

Technologies

安华高美国+新加坡NO5Hewlett

Packard

惠普美国NO6Qorvo美国NO7Knowles

Electroincs楼氏电子美国NO8Invensense

应美盛美国NO9Denso

电装日本NO10sony索尼日本全球前十大传感器厂商RFID技术02射频识别，RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，无需接触。RFID系统由电子标签、读写器、计算机通信网络三部分组成。

关键支撑技术--RFID

关键支撑技术--RFID Model

S

定制9种车身颜色车顶轮毂内饰RFID应用案例：特斯拉汽车定制RFID在汽车总装线上的应用汽车装配线上，RFID标签被放置在承载车身的托盘上，

并且可以随着托盘移动；根据需求和装配工艺在装配线相关位置安装读写器并完成汽车的装配，保证装配的准确性。3D打印技术033D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。工业级+桌面级3D打印机（塑料+金属+其他材料）

关键支撑技术--3D打印3D打印各大应用领域材料生产和配套企业3D打印装备生产企业3D打印行业产业链2013年11月，一支M1911版0.45英寸手枪的出现引起了各国政府的高度重视，因为这是世界上第一支采用3D打印技术生产的金属枪。

关键支撑技术--3D打印打印设备零部件和个性化产品

关键支撑技术--3D打印美国America

Makes为美国空军完善3D打印制作系统，降低美国空军在更换老旧飞行器上的部件时所消耗的成本。美国空军与美国海军计划将项目推广至旗下整个网络。西门子

3D打印的燃气轮机燃烧器无故障运行已超8,000小时。一体制造，寿命更长。通用汽车工厂利用3D打印生产模具和固定装置GE汽车工厂Lansing

Delta工厂大面积试用。3D打印机费用大概为3.5万美元，但是目前已经帮助公司节省了超过30万美元的模具成本。公司使用特制的固定装置来对齐车辆上的VIN牌照，如果从第三方解决服务商处购买每个成本为3000美元，但打印一个内部成本仅为3美元。MINI

汽车的个性化零部件3D打印宝马集团宣布，从2018年开始，MINI汽车将通过3D

打印技术，提供汽车零部件个性化定制服务。包括：3D打印的仪表盘、侧面指示灯、个人化的LED水坑灯。宝马斥资1000万欧元建造3D打印工厂宝马宣布打造新的3D打印工厂，投资1000万欧元，预计于2019年正式开放使用。新厂面积约为6000平方米，可容纳80名员工及30多个工业级塑料、金属加工系统，用于生产快速原型、定制生产和解决方案、测试新产品、提升设计师及

工程师的合作及培训水平。之前，宝马已经在慕尼黑建立了专门的增材制造中心，每年可用FDM以及金属3D打印工艺生产超过10

万个零部件。其产出范围包括原型，停产车型的零

部件以及小型塑料配件和高复杂度的金属底盘零件。3D打印 VS 模具制作3D打印 VS 新品研发3D打印 VS 设备维修3D打印 VS 个性定制工业机器人04焊接机器人喷涂机器人码垛机器人装配机器人工业机器人六轴机器人解析应用行业应用类型汽车产业弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、切割电子电器搬运、洁净装配、自动传输、打磨、真空封装、拾取化工纺织搬运、包装、码垛、称重、检测、切割、研磨、装配食品饮料普通包装、搬运、真空包装塑料轮胎上下料、去毛边冶金钢铁搬运、码垛、铸件去毛刺、浇口切割家具家电装配、搬运、打磨、喷漆、切割、雕刻海洋勘探维修、建造、拆卸工业机器人应用工业机器人组成世界四大机器人公司ABB瑞士KUKA德国Fanuc日本安川日本运动控制算法最优汽车老大本体最优精度最优工艺控制伺服和运动控制器销量冠军新松SCR5协作机器人3D视觉分拣新松DSCR3双臂协作机器人咖啡师新松机器人自动化股份有限公司隶属中国科学院，成立于2000年，本部位于沈阳，在上海设有国际总部、在北京设有投资总部，在沈阳、上海、杭州、青岛建有产业园区，现已在全国六大区域构建了立体化的研发及服务网络。新松机器人智能装备05一、高档数控机床二、

工业机器人三、智能装配与焊接装备四、智能检测与测试装备五、智能物流与仓储装备六、行业内特种智能装备六大智能装备

关键支撑技术--智能装备感知决策执行智能装备的三个特征在线检测技术06带钢针孔检测系统 带钢表面检测系统管线材表面检测系统在线检测装备-视觉技术在线质量管理平台炼铁炼钢热轧平整电镀酸洗 冷轧 退火前后工序信息传递推送P质量策划流程管理D过程监测动态控制C在线检测自动判定A成因分析预警预测持续改进剪切客户名称：合肥MMM（笔记本电脑生产企业）

；项目内容：产品老化设备升级，笔电定位与测试系统导入；3.实施周期:

2018.05

--

2018.06

；4.解决问题：老化测试：原老化测试架容量小，采用此方案后可以提升单位面积内笔电的数量

400%；笔电定位：可以根据笔电的SN、工单信息、机种信息、时间信息等对特定批次的笔电进行定位查找，并完成匹配的测试作业

；NO容量机台查找时间项目实施前老化架尺寸:

2m*1.45m*0.5m，单只架子容量：20台平均5分钟项目实施后单只尺寸:1.8m*1.65m*0.5m，单只架子容量：120台最多1分钟在线检测案例：笔记本电脑智能检测项目实施前项目实施后书架式老化测试架机构灯号控制每个Client

NB有4个状态,在Rack架上LED以不同的颜色表示

:PASS:

整个过程都已测试成功完成On

Going:

正在进行中Timeout:

某个步骤超时，可能已经出现异常Fail:

系统检测到具体的Error

CodeNo

Device:

该Location

没有放置机器书架式DL

架机台监控系统（所有位置信息）书架式老化测试架机台监控系统-单台查找信息数字孪生（仿真技术）07作为“工业4.0”最初的发起者和重要的构建者，西门子率先在市场上提出“数字孪生”模型概念，即基于模型的虚拟企业和基于自动化技术的现实企业——西门子形象地称之为“数字孪生”（Digital

Twins），包括：产品数字孪生；生产工艺流程数字孪生；设备数字孪生。“数字孪生”（Digital

Twins）京东仓库物流机器人数字仿真吉利汽车数字化仿真智能工厂吉利公司制造工程中心数字化工厂部部长张喆四个领域实现数字化：物流数字化生产技术数字化数据平台数字化智能制造数字化吉利公司的虚拟仿真与数字孪生应用物联网（lot）与5G08物联网（IoT）

Internet

of

things即“万物相连的互联网”。是互联网基础上的延伸和扩展的网络。将各种信息传感设备与互联网结合起来，形成一个巨大网

络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。5G远程操作挖掘机一、全面感知通过RFID、传感器、二维码、GPS卫星定位等相对成熟技术感知、采集、测量物体信息。二、可靠传输通过无线传感器网络、短距无线网络、移动通信网络等信息网络实现物体信息的分发和共享。三、智能处理通过分析和处理采集到的物体信息，针对具体应用提出新的服务模式，实现决策和控制智能。物联网-基本特征工信部长苗圩谈5G5G与4G对比传输速度：5G：1-10Gbps4G：40-80Mbps5G网络特征：高宽带；低延迟；广覆盖；高可靠；低功耗延迟（latency）：5G：低于1ms4G：20-80ms5G时代，每辆汽车都会连接起来，可

以判定相互的位置，即使速度行驶到150km/h，也能够有足够的响应速度。5G与4G对比低时延：人类的反应速度是140毫秒；无人驾驶汽车：140毫秒反应过来，走了2米，有危险。2G网络延时140毫秒；3G网络延迟100毫秒；4G是20-80毫秒；5G是1毫秒。根据国际电信联盟（ITU）统计，2014年，机器到机器（M2M）终端年出货量为2.5

亿部。到2020年，M2M

终端年出货量将达

24亿部。到

2025

年，M2M

终端年出货量将达

60

亿部。物联网-终端需求M2M（物联网）在交通领域的应用场景。M2M的应用场景工厂、办公室、商场、仓库、车站、机场、道路、小区、医院、家庭、运动场所、政

府办公部门、农田

……工业软件与工业互联网09研发部PDM市场部ERP财务部ERP质量部MES工厂ERP+MES采购部ERP技术部仿真

关键支撑技术--工业软件钢铁企业信息化的三层结构ERP过程控制系统(PCS)生产指令 生产实绩供应方MES供应需求业务计划系统(ERP)订单数据 生产数据交付方MES供应需求作业计划生产调度物料跟踪库存管理工艺管理设备维护质量管理MES数据库 热工具管理制

造

执

行

系

统(MES)数据分析数据管理钢铁企业MES的功能结构MES机械加工行业工业软件布局框架三种云服务模式：基础架构即服务（laaS）；平台即服务（PaaS）；软件即服（SaaS）。通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，打造人、机、物全面互联的新型网络基础设施，形成工业智能化发展的新兴业态和应用模式。工业互联网网络平台安全2018年是中国全面实施工业互联网建设的开局之年，工信部将统筹推进“323”行动，并实施工业互联网三年行动计划。“3”

：打造网络、平台、安全三大体系；“2”

：推进两类应用，大型企业集成创新，中小企业应用普及；“3”

：构建产业、生态和国际化三大支撑。工业互联网发展趋势如何推行工业互联网集成 应用创新 普及大企业中小企业Predix

最强大的地方是基于Digital

Twin的工业大数据分析，即将物理设备的各种原始状态通过数据采集和存储，反映在虚拟的信息空间中，通过构建设备的全息模型，实现对设备的掌控和预测。GE

Predix工业互联网平台用友精智工业互联网平台整体业务流程用友工业互联网平台的发展现状工业互联网应用路径和模式路径1：面对企业内部的生产效率提升-智能工厂打通工厂、车间、生产线和运营系统，获取数据、提质增效、决策优化。数据驱动的智能生产能力电子信息、家电、医药、汽车、石化、钢铁、航空航天等行业。路径2：面对企业外部的价值链延伸-智能产品/服务/协同打通企业内外部价值链，实现产品、生产和服务创新。数据驱动的业务创新能力家电、服装、家居、工程机械、汽车、航空航天等行业。路径3：面对开放生态的平台运营-工业互联网平台

汇聚协作企业、产品、用户等产业链资源，实现向平台运营的转变。数据驱动的生态运营能力装备、工程机械、家电、航天航空等行业。通过IAAS、PAAS、SAAS三层构建的云计算架构体系，系统将部署在一群计算机构成的弹性计算资源池上，各种硬件资源、软件资源、服务资源、数据资源以及应用资源可以自由调配，随需随用、自由扩展。在云计算架构及应用模式之下，政府网站群的架构、应用及服务模式也将发生深刻的变化，成本更节约、整合更便捷、服务更高效。2018年11月22日，工信部将72个项目核定为2018年工业互联网试点示范项目。72个试点示范项目包括：网络化改造集成创新应用试点示范17项；标识解析集成创新应用试点示范7项；工业互联网平台集成创新应用试点示范40项；安全集成创新应用试点示范项8项。工信部认定的工业互联网平台序号项目名称申报单位项目所在地1基于工业知识生态的先进设计与

增材智造工业互联网平台安世亚太科技股份有限公司北京市2Cloudiip

平台试点示范项目北京东方国信科技股份有限公司北京市3沃库工业网（VOCOOR.COM）智慧供

应链协同智能制造云服务平台北京向导科技有限公司北京市4石油和化工工业互联网平台

（ProMACE）试点示范石化盈科信息技术有限责任公司北京市5基于SYSWARE构建以工业APP为核

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