智能制造典型場景參考指引（2024年版）

1（2024年版）智能制造典型場景是智能工廠的基本組成單元，面向產品全生命周期、生產制造全過程和供應鏈全環(huán)節(jié)核心問題，通過新一代信息技術與先進制造技術的深度融合，部署智能制造裝備、工業(yè)軟件和系統(tǒng)，實現(xiàn)具備協(xié)同和自治特征、具有特定功能和實際價值的應用。根據十余年來我國智能制造探索實踐，結合技術創(chuàng)新和融合應用發(fā)展趨勢，凝練總結了15個環(huán)節(jié)的40個智能制造典型場景，作為智能工廠梯度培育、智能制造系統(tǒng)解決方案“揭榜掛帥”、智能制造標準體系建設等工作的參考指引。一、工廠建設1.工廠數字化設計與交付面向工廠規(guī)劃、工藝布局、產線設計、物流規(guī)劃等業(yè)務活動，針對工廠設計建設周期長、布局不合理等問題，搭建工廠數字化設計與交付平臺，應用建筑信息模型、物流和動線仿真、生產系統(tǒng)建模等技術，開展工廠數字化設計實現(xiàn)工廠數字化交付，縮短工廠建設周期。2.數字孿生工廠運營優(yōu)化面向基礎設施運維、運營管理等業(yè)務活動，針對信息孤2島難打通、集成管控難度大等問題，應用建模仿真、異構模型融合等技術，構建設備、產線、車間、工廠等不同層級的數字孿生系統(tǒng)，通過物理世界和虛擬空間的實時映射和交互，實現(xiàn)工廠運營持續(xù)優(yōu)化。二、產品設計3.產品數字化研發(fā)設計面向需求分析、概念設計、產品設計等業(yè)務活動，針對產品研發(fā)周期長、設計質量控制難等問題，基于數字化設計仿真工具和知識/模型庫，應用多學科聯(lián)合建模、物性表征與分析等技術，開展產品結構、性能、配方等設計與驗證，大幅縮短產品研制周期，提高設計質量。4.虛擬驗證與中試面向產品驗證、中試等業(yè)務活動，針對新產品驗證周期長、熟化成本高等問題，搭建虛實融合的試驗驗證環(huán)境，應用多物理場仿真、可靠性分析、AR/VR等技術，通過全虛擬或半虛擬的試驗驗證，降低驗證與中試成本，加速產品熟化。三、工藝設計5.工藝數字化設計面向工藝規(guī)劃、產線設計等業(yè)務活動，針對工藝設計效率低、驗證成本高等問題，基于工藝設計仿真工具、工藝知識庫和行業(yè)工藝包等，應用工藝機理建模、流程實現(xiàn)工藝設計快速迭代優(yōu)化，縮短工藝定型周期。36.可制造性設計面向工藝審查、可制造性改進等業(yè)務活動，針對產品試制周期長、加工裝配效率低等問題，打通產品研發(fā)、工藝設計、生產作業(yè)等環(huán)節(jié)數據，基于產品物理特征與制造能力關聯(lián)分析，全面評價與及時改進產品和工藝設計的可加工性、可裝配性和可維護性。四、計劃調度7.生產計劃優(yōu)化面向銷售訂單預測、生產計劃制定等業(yè)務活動，針對訂單需求預測難、交付周期長等問題，構建生產計劃系統(tǒng)，打通采購、生產和倉儲物流等管控系統(tǒng)，應用多目標多約束求解、產能動態(tài)規(guī)劃等技術，實現(xiàn)生產計劃優(yōu)化和動態(tài)調整，縮短訂單交付周期。8.智能排產調度面向作業(yè)排程、資源調度、生產準備等業(yè)務活動，針對資源利用率低、交付不及時等問題，建設智能排產調度系統(tǒng)，多擾動情況下排產優(yōu)化與資源動態(tài)調度，縮短產品生產周期，提升資源利用效率。五、生產作業(yè)9.產線柔性配置面向產線建設、產線改造等業(yè)務活動，針對個性化需求4響應慢、產線換線時間長等問題，部署智能制造應用產線模塊化重構、柔性物流運輸等技術，根據訂單、工況、庫存等變化，實現(xiàn)產線快速調整和按需配置。10.人機協(xié)同作業(yè)面向復雜產品加工、裝配等業(yè)務活動，針對傳統(tǒng)生產方式協(xié)同效率低、作業(yè)安全風險高等問題，部署工業(yè)機器人等智能制造裝備，構建人機協(xié)同作業(yè)單元和管控系統(tǒng)，應用智能交互、自主規(guī)劃、風險感知和安全防護等技術，實現(xiàn)加工、裝配、分揀、物流等過程人機高效協(xié)同。面向離散行業(yè)工藝控制、工藝參數調優(yōu)等業(yè)務活動，針對工藝/設備參數動態(tài)調優(yōu)難等問題，建設智能產線和工藝在線優(yōu)化系統(tǒng)，應用設備機理與數據混合建模、多設備聯(lián)合尋優(yōu)等技術，實現(xiàn)工藝過程和設備參數在線優(yōu)化，提高產品質量一致性。12.先進過程控制面向流程行業(yè)生產過程控制、工藝參數優(yōu)化等業(yè)務活動，針對復雜工藝過程參數波動大、控制效果差等問題，基于先進過程控制、實時優(yōu)化等系統(tǒng)，應用模型預測控制、多目標尋優(yōu)等技術，實現(xiàn)精準、實時和閉環(huán)的工藝流程控制優(yōu)化，穩(wěn)定產品質量，提高產出率。513.數智精益管理面向生產現(xiàn)場管理、成本質量管理、供應鏈管理等業(yè)務活動，針對資源利用率不高、管理效率低等問題，應用六西格瑪、6S等精益方法，將精益管理理念與大數據、云計算、人工智能等數智技術深度融合，實現(xiàn)基于數據的人、機、料、法、環(huán)等生產要素精準、高效管理，提升整體運營效率。六、質量管控14.在線智能檢測面向質量數據采集、分析、判定等業(yè)務活動，針對人工檢測效率低、一致性差等問題，構建在線智能檢測系統(tǒng)，應用物性成分分析、機器視覺檢測等技術，實現(xiàn)產品缺陷在線識別和質量自動判定，提升質量檢測效率和準確性。15.質量追溯與分析改進面向質量數據管理、質量問題追溯、質量優(yōu)化等業(yè)務活動，針對質量數據不完整、追溯難度大等問題，構建質量管理系統(tǒng)，應用條碼、二維碼、RFID、5G、標識解析、區(qū)塊鏈等技術，集成分析原料、設計、生產、使用等質量相關數據，實現(xiàn)產品全生命周期的質量精準追溯和優(yōu)化改進。七、設備管理16.設備運行監(jiān)控面向設備運行數據采集、狀態(tài)分析等業(yè)務活動，針對設備數據全面采集難、統(tǒng)一管理難等問題，部署設備運行監(jiān)控6系統(tǒng)，集成智能傳感、5G、多模態(tài)數據融合等技術，實現(xiàn)設備數據實時采集、狀態(tài)分析和異常報警，提高設備運行效率。17.設備智能運維面向設備故障分析、健康管理等業(yè)務活動，針對設備運維成本高、非計劃停機頻次高等問題，部署智能傳感與控制設備，建立設備運維管理平臺，應用設備故障知識圖譜、故障機理分析、預測性維護等技術，實現(xiàn)設備智能運維，降低運維成本，保障連續(xù)生產。八、倉儲物流面向物料出入庫、庫存管理等業(yè)務活動，針對出入庫效率低、庫存成本高等問題，建設立體倉庫和智能倉儲管理系統(tǒng)，應用條碼、二維碼、射頻識別、倉儲策略優(yōu)化、多形態(tài)混存揀選等技術，實現(xiàn)物料出入庫、存儲、揀選的智能化，提高庫存周轉率和土地利用率。19.精準配送面向廠內物流配送等業(yè)務活動，針對物料配送不及時、不精準等問題，部署智能物流設備和管理系統(tǒng)，應用室內高精度定位導航、物流路徑動態(tài)規(guī)劃、物流設備集群控制等技術，實現(xiàn)廠內物料配送快速響應和動態(tài)調度，提升物流配送效率。7九、安全管控20.危險作業(yè)自動化面向危險作業(yè)操作、過程管理等業(yè)務活動，針對危險作業(yè)安全風險高、自動化水平低等問題，建設智能作業(yè)單元和管控系統(tǒng)，應用環(huán)境感知與識別、作業(yè)風險控制等技術，實現(xiàn)危險作業(yè)環(huán)節(jié)的少人化、無人化，提高生產作業(yè)安全水平。21.安全一體化管控面向安全風險識別、安全應急響應等業(yè)務活動，針對安全風險實時監(jiān)控難、處置效率低等問題，搭建生產安全管控和應急處置系統(tǒng)，應用生產運行風險動態(tài)監(jiān)控、安全預警等技術，提高安全防護水平和安全事故快速處置能力，降低事故發(fā)生率和損失。十、能碳管理22.能源智能管控面向能耗監(jiān)測、能源調度等業(yè)務活動，針對能耗全面監(jiān)控難、精細化管控成本高等問題，部署能耗采集設備和管控系統(tǒng)，應用多能源介質感知、能耗綜合建模仿真、能源平衡調度等技術，實現(xiàn)工廠能源在線監(jiān)測、綜合管控和能效優(yōu)化，降低單位產值綜合能耗。23.碳資產全生命周期管理面向碳排放數據采集、碳足跡追蹤和碳資產核算等業(yè)務活動，針對碳排放計量難、碳足跡追蹤效率低等問題，建立8數字化碳管理系統(tǒng)，應用碳排放精細化檢測、碳排放指標自動核算等技術，實現(xiàn)產品全生命周期碳排放追蹤、分析、核算和交易，降低單位產值碳排放量。十一、環(huán)保管理24.污染在線管控面向污染排放監(jiān)測、污染物收集處理等業(yè)務活動，針對污染排放計量難、污染管理粗放等問題，部署污染排放在線采集設備和管控平臺，應用污染監(jiān)測與控制、污染源追溯等技術，實現(xiàn)污染全過程動態(tài)監(jiān)測、精確追溯、風險預警和高效處理，降低污染排放水平。十二、營銷與售后25.智慧營銷管理面向市場營銷、銷售管理等業(yè)務活動，針對客戶需求信息獲取不及時、營銷策略不合理等問題，建立銷售管應用用戶畫像、需求預測等技術，實現(xiàn)基于客戶需求洞察的營銷策略優(yōu)化和供需精準匹配，提升營銷精準性和銷售量。26.產品智能運維響應不及時等問題，構建產品遠程運維系統(tǒng)，集成5G、AR/VR、預測性維護等技術，實現(xiàn)基于運行數據的產品遠程監(jiān)控、故障診斷和增值服務創(chuàng)新，提高產品附加值。927.智能客戶服務面向投訴處理與反饋、客戶關系維護等業(yè)務活動，針對客戶響應不及時、服務體驗感差等問題，建立客戶服務管理系統(tǒng)，應用5G、AR/VR、自然語言處理、知識圖譜、大數據分析等技術，實現(xiàn)主動式客戶服務響應，提高客戶滿意度。十三、供應鏈管理28.供應鏈計劃協(xié)同優(yōu)化面向采購計劃制定、協(xié)同、優(yōu)化等業(yè)務活動，針對采購計劃不精準、交付不及時等問題，建設供應鏈管理系統(tǒng)，應用集成建模、多目標尋優(yōu)、數據跨域控制等技術，實現(xiàn)基于市場、采購、庫存、生產等數據的供應鏈計劃協(xié)同優(yōu)化。29.供應商數智化管理面向供應商入庫、供應商評價、物料采購等業(yè)務活動，針對供應商比選難、議價能力弱、斷供風險響應不及時等問題，建立供應商管理系統(tǒng)，應用供應商風險評估、供應鏈溯源等技術，實現(xiàn)供應商精準畫像，開展基于數據分析的供應商評價、分級分類、尋源和優(yōu)選推薦。30.供應鏈物流智能配送面向配送路線規(guī)劃、運輸過程監(jiān)控等業(yè)務活動，針對物流運輸過程監(jiān)控難、配送周期長等問題，建設供應鏈物流管理系統(tǒng)，應用5G、多模態(tài)感知、實時定位導航、智能駕駛等技術，實現(xiàn)廠外物流全程跟蹤、異常預警和高效處理，降低供應鏈物流成本，提升準時交付率。十四、信息基礎設施31.先進工業(yè)網絡應用面向工廠網絡設計、建設、運營等業(yè)務活動，針對工廠網絡需求多樣、結構復雜、帶寬不足等問題，部署5G工業(yè)專網、TSN、工業(yè)全光網絡等新型網絡基礎設施，應用異構網絡融合、遠距離高帶寬實時通信等技術，建設滿足智能制造需求的低時延、高可靠、大帶寬工業(yè)網絡。32.工業(yè)信息安全管控面向網絡安全、數據安全等要求，針對企業(yè)網絡與數據安全風險高、防護能力弱等問題，實施工業(yè)互聯(lián)網安全和數據分類分級管理，部署工業(yè)控制系統(tǒng)網絡安全防護設備，建設數據安全風險監(jiān)測和應急處置能力，應用安全態(tài)勢感知、多層次縱深防御等技術，實現(xiàn)全方位全流程安全漏洞監(jiān)測、風險防控、快速處置，提升網絡安全和數據安全防護水平。33.工廠數據資源管理面向數據采集存儲、數據分析應用等業(yè)務活動，針對數據格式不統(tǒng)一、價值釋放不充分等問題，建設數據中心、工業(yè)互聯(lián)網平臺等基礎設施，融合數據跨域控制、數字合約、隱私計算等技術，開展數據治理，實現(xiàn)企業(yè)內或跨企業(yè)的數據安全可信流通和挖掘應用，推動數據價值化。十五、多環(huán)節(jié)模式創(chuàng)新34.數據驅動產品研發(fā)面向產品快速研發(fā)、復雜結構設計、用戶個性化設計等需求，集成市場、設計、生產、使用等多維數據，探索創(chuàng)成式設計，基于數據驅動的產品形態(tài)、功能和性能的研發(fā)設計和持續(xù)優(yōu)化，縮短產品研發(fā)周期，加速產品創(chuàng)新。35.大規(guī)模個性化定制面向產品個性化、多樣化、小批量等需求，通過網絡化手段收集多元化市場需求，采用模塊化設計、平臺化架構、柔性化系統(tǒng)等手段，以規(guī)?；a的低成本、高質量和高效率，提供個性化、定制化的產品和服務。建立網絡協(xié)同制造平臺，推動多環(huán)節(jié)、多工廠或多企業(yè)間設計、生產、管理、服務等環(huán)節(jié)緊密連接，實現(xiàn)跨企業(yè)跨地域的業(yè)務協(xié)同和制造資源配置優(yōu)化，助力打造全球生產網絡。37.研產供銷服深度集成面向市場快速響應、資源高效配置、客戶體驗優(yōu)化等需求，推動研發(fā)、生產、供應、銷售和服務等環(huán)節(jié)的業(yè)務流、數據流深度集成，形成一個高效協(xié)同的運營體系，實現(xiàn)產品全生命周期協(xié)同優(yōu)化，全面提升企業(yè)的市場競爭力。38.彈性供應鏈面向供應鏈穩(wěn)定性提升、供應鏈快速調整等需求，建立供應鏈風險預警與彈性管控系統(tǒng)，集成應用供應鏈風險識別和動態(tài)響應模型，實現(xiàn)供應鏈風險在線監(jiān)控、精準識別、提前預警和快速處置，提升產