智能制造导论 课件 第6、7章 离散型智能制造、-网络协同制造

第六章流程型智能制造流程型智能制造定义1流程型智能制造架构2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造发展趋势3流程型智能制造定义1流程型智能制造架构2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造发展趋势31、流程型智能制造定义1.1流程工业概述流程工业：也称过程工业（ProcessIndustry），是以资源和可回收资源为原料，通过物理变化和化学反应的连续复杂生产，为制造业提供原材料和能源的基础行业。典型的流程工业包括石油、化工、造纸、水泥、制药等行业。1、流程型智能制造定义1.1流程工业概述与离散制造等生产过程相比较，流程工业在以下方面具有行业的特点：产品结构：上、下级物料之间数量关系不固定；每个环节产出的不只是产品或中间产品，可能细分为主产品、副产品、协产品、回流物和废物等。工艺流程与生产设备：工艺流程相对固定；生产设备专用，设备维护特别重要，一旦发生故障，损失严重。物料存储：流程工业企业的原材料和产品通常是液体、气体、粉状等，通常采用罐、箱、柜、桶等进行存储。1、流程型智能制造定义1.1流程工业概述自动化水平：一般采用较大规模生产方式，生产工艺较成熟，自动化设备相对完善。生产计划管理：流程工业企业主要采用满负荷、大批量生产，订单往往跟生产无直接关联。1、流程型智能制造定义1.2流程型工业开展智能制造的必要性和紧迫性随着人类社会和新科学技术的发展，世界经济和产业格局进入了调整、变革和发展的新时期。德国基于制造业基础率先推出了“工业4.0”计划，向未来互联网融合推进.美国提出了“工业互联网”概念，向未来制造业演化，本质上是利用当今快速发展的信息技术，实现传统产业转型并开拓新兴产业，占领产业竞争制高点。1、流程型智能制造定义1.2流程型工业开展智能制造的必要性和紧迫性在此背景下，我国出台了一系列推进智能制造发展的重要文件，这是我国为实现从制造大国向制造强国转变的重大战略部署。流程型智能制造定义1流程型智能制造架构2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造发展趋势32.1流程型智能制造的总体架构和环节分析2、流程型智能制造架构自18世纪中叶以来，以化学工业为代表的流程工业经历了若干主要发展阶段2.1流程型智能制造的总体架构和环节分析2、流程型智能制造架构流程型智能制造体系架构示意图流程型智能制造体系架构对于流程工业，供应链的总体集成和优化是关注的重点，体现在以下几个方面：智能制造企业具有强学习能力，共同价值观、市场需求、可持续发展等可集成在一起；供应链为过程协作控制模式，而不是嵌入式离散控制；生产组织从“集中模式”逐步演化为“集成模式”；在商务过程、决策过程的综合智能帮助下，企业可以适应更严苛的环境。2.1流程型智能制造的总体架构和环节分析2、流程型智能制造架构基于CPS的流程型智能制造主要设想基于CPS的流程型智能制造技术架构示意图对工厂总体设计、工艺流程及布局等建立数字化模型建立数字化模型2.2流程型智能制造需要考虑的关键组成要素2、流程型智能制造架构对物流、物性、资产等全流程监控与高度集成，建立数据采集和监控系统建立数据采集和监控系统关键生产环节实现先进控制和在线优化采用先进控制系统实现生产模型化决策、过程量化管理、成本和质量动态跟踪以及从原材料到产成品的一体化协同优化建立制造执行系统2、流程型智能制造架构对于存在较高安全风险和污染排放的项目，对有毒有害物质排放和危险源进行严格的自动检测监控严格的自动检测监控实现各生产环节之间，以及数据采集和监控系统、制造执行系统与企业资源计划系统的高效协同建立互联互通网络架构具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力建立工业信息安全管理制度和技术防护体系2.2流程型智能制造需要考虑的关键组成要素2、流程型智能制造架构2.3流程型智能制造的若干关键技术分析八大技术流程型智能制造定义1流程型智能制造架构2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造发展趋势33.1某石化企业的智能工厂3、流程型智能制造案例分析该石化企业的智能工厂建设重点围绕“计划调度、安全环保、能源管理、装置操作、IT管控”五个领域，体现自动化、数字化、可视化、模型化、集成化等智能化制造特征。经智能化改造之后取得了比较突出的效果：不断提升本质安全水平；实现敏捷生产；提高经济效益；提升管理效率。3.1某石化企业的智能工厂3、流程型智能制造案例分析该石化企业智能工厂总体架构是一个三层结构，主要分为以ERP为核心的经营管理层（经营管理平台）、以MES为核心的生产执行层（生产营运平台）和IT基础设施的过程控制层（信息与运维平台）。某石化行业智能工厂总体架构3.1某石化企业的智能工厂3、流程型智能制造案例分析初步成效(1)构建智能工厂框架在现有三大平台基础上，进一步建成投用了集中集成平台、全流程（计划）优化平台、三维数字化平台和应急指挥平台，初步实现了“感知实时化、数据标准化、应用集成化、装置数字化、网络高速化、全厂互联化”。（2）建成生产管控中心生产管控中心应用多项IT及管控技术，实现优化经营、生产指挥、工艺操作、运行管理、专业支持、应急保障等“六位一体”功能定位。（3）集成和标准化业务数据集成业务系统各类数据，完成生产物料等40个标准模板和36类主数据收集。3.1某石化企业的智能工厂3、流程型智能制造案例分析初步成效（4）投用生产装置数字化平台三维数字化平台集成了实时数据和精细化管理和安全生产所需信息，如实时工艺参数、实时设备状态及信息等，实现了工艺管理、设备管理、操作培训、三维漫游、视频监控等多类深化应用。（5）运行全流程优化平台炼油全流程优化平台采用“中心交换式”集成模式，通过运营级数据仓库与原油评价、ERP等系统共享数据，提升了全流程优化的敏捷性和准确性。（6）上线HSE管理和应急指挥平台建立了集健康（Health）、安全（Safety）和环境（Environment）三位一体的HSE管理体系。HSE备案系统长期有效运行，集中管理和联动报警监控，实时在线监测环境信息。实现了实时化、可视化，及时响应、有效处置应急事件。流程型智能制造定义1流程型智能制造架构2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造发展趋势34.1流程型制造面临的机遇与挑战4、流程型智能制造发展趋势近年来，流程行业通过管理创新，淘汰落后产能，调整产业结构，向全流程、精细化的生产模式发展，取得了较好的发展态势。但与世界先进水平相比，我国流程行业仍面临能耗过大，智能化自决策性弱，关键技术水平待提高，安全环保保障等挑战。全球新一轮科技革命和产业变革加紧孕育兴起，与流程型制造转型升级形成历史性交汇，给流程行业带来了新的机遇，将推动流程行业形成新的生产方式、产业形态和商业模式。4.2流程型制造下一步发展趋势4、流程型智能制造发展趋势流程型智能制造是“工业4.0”、“中国制造2025”战略的重要组成部分，我们可以结合四大主题——智能工厂、智能生产、智能物流和智能服务来分析流程型智能制造下一步的发展趋势。

智能工厂侧重点在于企业的智能化生产系统、网络化分布式生产设施的建立、管理和应用智能生产侧重点在于企业的生产物流管理、制造过程人机协同等技术企业生产过程中的协同应用智能物流侧重点在于通过互联网、物联网，整合物流资源，充分发挥现有的资源效率智能服务侧重点在于通过（服）务联网结合智能产品为客户提供更好的服务，发挥企业的最大价值智能物流以客户为中心，促进资源优化配置；智能服务促进企业向服务型制造转型。智能工厂是传统流程型制造企业发展的必由阶段；智能生产是由用户参与实现“定人定制”的过程；4.2流程型制造下一步发展趋势4、流程型智能制造发展趋势

相信在不久的未来，工业社会将步入工业4.0的时代，实现由“自动化”向“智能化”的飞跃。通过不断研究和发展CPS网络，传统的流程型工业将实现人、装备和产品的实时连通、相互识别和有效交流，为消费者定制“个性化”的商品，并且提供及时、高效的服务。Thankyouforlistening!谢谢聆听!第七章网络协同制造定义1架构2案例分析3主要研究方向和未来发展趋势4

2015年以来，中国在互联网技术、产业、应用以及跨界融合等方面取得了积极进展，已具备加快推进“互联网+”发展的坚实基础。1、定义1.1网络协同制造概述

2.“互联网+”协同制造的几个相关概念“互联网+”协同制造网络化协同制造1.“互联网+”和协同制造产生的背景

2015年7月，我国国务院发布了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，其中的一项重要行动计划是“互联网+”协同制造。1、定义1.2网络协同制造的迫切需求分析传统工业企业互联网化转型明显加快；互联网企业借助新产品新服务融入工业基因；生产服务企业借助互联网拓展服务空间。互联网与制造业融合整体态势侧重消费服务的互联网暂难满足制造业生产性需求；核心技术仍是制约我国互联网与制造业融合创新发展的关键；制造业企业信息化水平参差不齐，很难形成通用的融合创新推广路径;互联网与制造业融合供需双方存在认识差异;支撑创新转型的旧体系改造和新产品推广的专业服务尚待完善。互联网与制造业融合面临的主要问题定义1架构2案例分析3主要研究方向和未来发展趋势42、架构2.1网络协同制造的总体架构三个层级的协同：制造企业内部各个部门或系统的协同;企业集团（联盟）内工厂之间的协同制造;基于供应链的协同制造。五方面价值体现：降低企业原料物料库存成本；更灵活地实现整个企业的制造敏捷性；更好地监控企业的制造过程；节约实施成本和流程维护与改善成本；降低企业系统维护资源消耗。（SCM:SupplyChainManagement,供应链管理;CRM:CustomerRelationshipManagement,客户关系管理;EIP:EnterpriseInformationPortal,企业信息门户）网络协同制造的并行工程示意图2、架构2.1网络协同制造的总体架构协同设计制造系统构成：协同系统管理模块；协同工作管理模块；分布式数据管理模块；安全控制模块；协同应用模块；决策支持模块；协同工具模块。（SCM:SupplyChainManagement,供应链管理;CRM:CustomerRelationshipManagement,客户关系管理;EIP:EnterpriseInformationPortal,企业信息门户）网络协同制造的并行工程示意图2、架构2.1网络协同制造的总体架构网络协同制造总体技术架构示例1：“典型区域性网络化产品协同设计制造平台系统方案”总体架构2、架构2.1网络协同制造的总体架构网络协同制造总体技术架构示例2：基于“企业动态联盟”的网络协同制造技术总体架构网络协同制造的核心环节在于借助网络平台围绕制造任务实现不同企业间的资源优化配置;协同制造的关键在于资源配置;资源共享是网络协同制造的前提。2、架构2.1网络协同制造的总体架构网络协同制造总体技术架构示例3：由资源共享服务平台和协同生产管理平台构成的网络协同制造系统技术架构资源共享服务平台支持下的网络化制造资源获取模型2、架构2.1网络协同制造的总体架构网络协同制造总体技术架构示例4：以降低协作风险为目标的网络协同制造系统架构实现协同制造并减低协作风险的措施：协同平台管理；合作伙伴关系建立；合作伙伴制造资源评价；协同生产计划分解；合作伙伴风险规避。2、架构2.1网络协同制造的总体架构网络协同制造总体技术架构示例5：基于社会化的网络协同智能制造体系架构从上到下的四个层级：实体资源层；智能资源层；社会协作层；协作应用层。2、架构2.2网络协同制造基本组成要素分析网络协同制造中网络是基础网络为协同制造的整个过程提供了平台支持。网络协同制造中资源共享是前提充分利用各个企业的优势资源，选择最合适的制造企业来实现整体制造方案的最优。网络协同制造中技术是支撑技术是保障协同过程顺利进行的支撑,主要用到的技术有基础技术、集成技术、应用实施技术等。网络协同制造中扁平透明度高的组织模式是保障该组织模式下，联盟内各企业以制造任务为中心，根据自身资源条件提供制造服务。网络协同制造中提高效率和效益是目标网络协同制造是市场驱动的结果，效率和效益的提升是引导企业走向网络协同制造的关键因素。定义1架构2案例分析3主要研究方向和未来发展趋势43、案例分析美国耐克公司该公司在世界各地征集其产品的生产商、经销商。波音公司其分支机构和日本多家公司曾围绕波音777喷气式客机建立了协同制造平台。戴尔公司该公司引入了企业协同制造运作机制。国内外企业引入网络协同制造模式的案例分析3、案例分析西门子公司2016年推出名为MindSphere工业制造云服务平台。富士康集团2017年开发了工业互联网平台BEACON。中国电信-CPS平台平台架构分为：通讯层、应用开发平台层和应用展现层。国内外企业引入网络协同制造模式的案例分析3、案例分析波音公司——777飞机设计制造的并行工程国内外企业引入网络协同制造模式的案例分析在波音777飞机研制最高峰时曾组织过238个DBT团队，总共成员有8000余人，其中工程师6000名。通过网络系统协调，实现计算机辅助无纸设计和无纸制造。在波音777的41舱段的DBT中就有重量、结构、绘图、有效载荷、计划、工装设计、推进系统、飞行控制、电气、分析、财务、飞行面板、环境控制、液压系统、CAD／DPA支持、用户服务和质量保证等部门人员组成。为用户提供数据分析、应用开发环境及应用开发工具负责将数据传输到云平台为用户提供集成行业经验和数据分析结果工业智能应用3、案例分析西门子公司——MindSphere平台国内外企业引入网络协同制造模式的案例分析Mind-ConnectMindCloundMind-Apps3、案例分析中国电信