智能制造導論 課件 第6、7章 離散型智能制造、-網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造

第六章流程型智能制造流程型智能制造定義1流程型智能制造架構(gòu)2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造發(fā)展趨勢3流程型智能制造定義1流程型智能制造架構(gòu)2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造發(fā)展趨勢31、流程型智能制造定義1.1流程工業(yè)概述流程工業(yè)：也稱過程工業(yè)（ProcessIndustry），是以資源和可回收資源為原料，通過物理變化和化學反應的連續(xù)復雜生產(chǎn)，為制造業(yè)提供原材料和能源的基礎(chǔ)行業(yè)。典型的流程工業(yè)包括石油、化工、造紙、水泥、制藥等行業(yè)。1、流程型智能制造定義1.1流程工業(yè)概述與離散制造等生產(chǎn)過程相比較，流程工業(yè)在以下方面具有行業(yè)的特點：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：上、下級物料之間數(shù)量關(guān)系不固定；每個環(huán)節(jié)產(chǎn)出的不只是產(chǎn)品或中間產(chǎn)品，可能細分為主產(chǎn)品、副產(chǎn)品、協(xié)產(chǎn)品、回流物和廢物等。工藝流程與生產(chǎn)設(shè)備：工藝流程相對固定；生產(chǎn)設(shè)備專用，設(shè)備維護特別重要，一旦發(fā)生故障，損失嚴重。物料存儲：流程工業(yè)企業(yè)的原材料和產(chǎn)品通常是液體、氣體、粉狀等，通常采用罐、箱、柜、桶等進行存儲。1、流程型智能制造定義1.1流程工業(yè)概述自動化水平：一般采用較大規(guī)模生產(chǎn)方式，生產(chǎn)工藝較成熟，自動化設(shè)備相對完善。生產(chǎn)計劃管理：流程工業(yè)企業(yè)主要采用滿負荷、大批量生產(chǎn)，訂單往往跟生產(chǎn)無直接關(guān)聯(lián)。1、流程型智能制造定義1.2流程型工業(yè)開展智能制造的必要性和緊迫性隨著人類社會和新科學技術(shù)的發(fā)展，世界經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)格局進入了調(diào)整、變革和發(fā)展的新時期。德國基于制造業(yè)基礎(chǔ)率先推出了“工業(yè)4.0”計劃，向未來互聯(lián)網(wǎng)融合推進.美國提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，向未來制造業(yè)演化，本質(zhì)上是利用當今快速發(fā)展的信息技術(shù)，實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型并開拓新興產(chǎn)業(yè)，占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)競爭制高點。1、流程型智能制造定義1.2流程型工業(yè)開展智能制造的必要性和緊迫性在此背景下，我國出臺了一系列推進智能制造發(fā)展的重要文件，這是我國為實現(xiàn)從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的重大戰(zhàn)略部署。流程型智能制造定義1流程型智能制造架構(gòu)2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造發(fā)展趨勢32.1流程型智能制造的總體架構(gòu)和環(huán)節(jié)分析2、流程型智能制造架構(gòu)自18世紀中葉以來，以化學工業(yè)為代表的流程工業(yè)經(jīng)歷了若干主要發(fā)展階段2.1流程型智能制造的總體架構(gòu)和環(huán)節(jié)分析2、流程型智能制造架構(gòu)流程型智能制造體系架構(gòu)示意圖流程型智能制造體系架構(gòu)對于流程工業(yè)，供應鏈的總體集成和優(yōu)化是關(guān)注的重點，體現(xiàn)在以下幾個方面：智能制造企業(yè)具有強學習能力，共同價值觀、市場需求、可持續(xù)發(fā)展等可集成在一起；供應鏈為過程協(xié)作控制模式，而不是嵌入式離散控制；生產(chǎn)組織從“集中模式”逐步演化為“集成模式”；在商務過程、決策過程的綜合智能幫助下，企業(yè)可以適應更嚴苛的環(huán)境。2.1流程型智能制造的總體架構(gòu)和環(huán)節(jié)分析2、流程型智能制造架構(gòu)基于CPS的流程型智能制造主要設(shè)想基于CPS的流程型智能制造技術(shù)架構(gòu)示意圖對工廠總體設(shè)計、工藝流程及布局等建立數(shù)字化模型建立數(shù)字化模型2.2流程型智能制造需要考慮的關(guān)鍵組成要素2、流程型智能制造架構(gòu)對物流、物性、資產(chǎn)等全流程監(jiān)控與高度集成，建立數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)先進控制和在線優(yōu)化采用先進控制系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)模型化決策、過程量化管理、成本和質(zhì)量動態(tài)跟蹤以及從原材料到產(chǎn)成品的一體化協(xié)同優(yōu)化建立制造執(zhí)行系統(tǒng)2、流程型智能制造架構(gòu)對于存在較高安全風險和污染排放的項目，對有毒有害物質(zhì)排放和危險源進行嚴格的自動檢測監(jiān)控嚴格的自動檢測監(jiān)控實現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間，以及數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)與企業(yè)資源計劃系統(tǒng)的高效協(xié)同建立互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具備網(wǎng)絡(luò)防護、應急響應等信息安全保障能力建立工業(yè)信息安全管理制度和技術(shù)防護體系2.2流程型智能制造需要考慮的關(guān)鍵組成要素2、流程型智能制造架構(gòu)2.3流程型智能制造的若干關(guān)鍵技術(shù)分析八大技術(shù)流程型智能制造定義1流程型智能制造架構(gòu)2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造發(fā)展趨勢33.1某石化企業(yè)的智能工廠3、流程型智能制造案例分析該石化企業(yè)的智能工廠建設(shè)重點圍繞“計劃調(diào)度、安全環(huán)保、能源管理、裝置操作、IT管控”五個領(lǐng)域，體現(xiàn)自動化、數(shù)字化、可視化、模型化、集成化等智能化制造特征。經(jīng)智能化改造之后取得了比較突出的效果：不斷提升本質(zhì)安全水平；實現(xiàn)敏捷生產(chǎn)；提高經(jīng)濟效益；提升管理效率。3.1某石化企業(yè)的智能工廠3、流程型智能制造案例分析該石化企業(yè)智能工廠總體架構(gòu)是一個三層結(jié)構(gòu)，主要分為以ERP為核心的經(jīng)營管理層（經(jīng)營管理平臺）、以MES為核心的生產(chǎn)執(zhí)行層（生產(chǎn)營運平臺）和IT基礎(chǔ)設(shè)施的過程控制層（信息與運維平臺）。某石化行業(yè)智能工廠總體架構(gòu)3.1某石化企業(yè)的智能工廠3、流程型智能制造案例分析初步成效(1)構(gòu)建智能工廠框架在現(xiàn)有三大平臺基礎(chǔ)上，進一步建成投用了集中集成平臺、全流程（計劃）優(yōu)化平臺、三維數(shù)字化平臺和應急指揮平臺，初步實現(xiàn)了“感知實時化、數(shù)據(jù)標準化、應用集成化、裝置數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)高速化、全廠互聯(lián)化”。（2）建成生產(chǎn)管控中心生產(chǎn)管控中心應用多項IT及管控技術(shù)，實現(xiàn)優(yōu)化經(jīng)營、生產(chǎn)指揮、工藝操作、運行管理、專業(yè)支持、應急保障等“六位一體”功能定位。（3）集成和標準化業(yè)務數(shù)據(jù)集成業(yè)務系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)，完成生產(chǎn)物料等40個標準模板和36類主數(shù)據(jù)收集。3.1某石化企業(yè)的智能工廠3、流程型智能制造案例分析初步成效（4）投用生產(chǎn)裝置數(shù)字化平臺三維數(shù)字化平臺集成了實時數(shù)據(jù)和精細化管理和安全生產(chǎn)所需信息，如實時工藝參數(shù)、實時設(shè)備狀態(tài)及信息等，實現(xiàn)了工藝管理、設(shè)備管理、操作培訓、三維漫游、視頻監(jiān)控等多類深化應用。（5）運行全流程優(yōu)化平臺煉油全流程優(yōu)化平臺采用“中心交換式”集成模式，通過運營級數(shù)據(jù)倉庫與原油評價、ERP等系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，提升了全流程優(yōu)化的敏捷性和準確性。（6）上線HSE管理和應急指揮平臺建立了集健康（Health）、安全（Safety）和環(huán)境（Environment）三位一體的HSE管理體系。HSE備案系統(tǒng)長期有效運行，集中管理和聯(lián)動報警監(jiān)控，實時在線監(jiān)測環(huán)境信息。實現(xiàn)了實時化、可視化，及時響應、有效處置應急事件。流程型智能制造定義1流程型智能制造架構(gòu)2流程型智能制造案例分析3流程型智能制造發(fā)展趨勢34.1流程型制造面臨的機遇與挑戰(zhàn)4、流程型智能制造發(fā)展趨勢近年來，流程行業(yè)通過管理創(chuàng)新，淘汰落后產(chǎn)能，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，向全流程、精細化的生產(chǎn)模式發(fā)展，取得了較好的發(fā)展態(tài)勢。但與世界先進水平相比，我國流程行業(yè)仍面臨能耗過大，智能化自決策性弱，關(guān)鍵技術(shù)水平待提高，安全環(huán)保保障等挑戰(zhàn)。全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加緊孕育興起，與流程型制造轉(zhuǎn)型升級形成歷史性交匯，給流程行業(yè)帶來了新的機遇，將推動流程行業(yè)形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式。4.2流程型制造下一步發(fā)展趨勢4、流程型智能制造發(fā)展趨勢流程型智能制造是“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”戰(zhàn)略的重要組成部分，我們可以結(jié)合四大主題——智能工廠、智能生產(chǎn)、智能物流和智能服務來分析流程型智能制造下一步的發(fā)展趨勢。

智能工廠側(cè)重點在于企業(yè)的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的建立、管理和應用智能生產(chǎn)側(cè)重點在于企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、制造過程人機協(xié)同等技術(shù)企業(yè)生產(chǎn)過程中的協(xié)同應用智能物流側(cè)重點在于通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有的資源效率智能服務側(cè)重點在于通過（服）務聯(lián)網(wǎng)結(jié)合智能產(chǎn)品為客戶提供更好的服務，發(fā)揮企業(yè)的最大價值智能物流以客戶為中心，促進資源優(yōu)化配置；智能服務促進企業(yè)向服務型制造轉(zhuǎn)型。智能工廠是傳統(tǒng)流程型制造企業(yè)發(fā)展的必由階段；智能生產(chǎn)是由用戶參與實現(xiàn)“定人定制”的過程；4.2流程型制造下一步發(fā)展趨勢4、流程型智能制造發(fā)展趨勢

相信在不久的未來，工業(yè)社會將步入工業(yè)4.0的時代，實現(xiàn)由“自動化”向“智能化”的飛躍。通過不斷研究和發(fā)展CPS網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)的流程型工業(yè)將實現(xiàn)人、裝備和產(chǎn)品的實時連通、相互識別和有效交流，為消費者定制“個性化”的商品，并且提供及時、高效的服務。Thankyouforlistening!謝謝聆聽!第七章網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造定義1架構(gòu)2案例分析3主要研究方向和未來發(fā)展趨勢4

2015年以來，中國在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應用以及跨界融合等方面取得了積極進展，已具備加快推進“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展的堅實基礎(chǔ)。1、定義1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造概述

2.“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造的幾個相關(guān)概念“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造1.“互聯(lián)網(wǎng)+”和協(xié)同制造產(chǎn)生的背景

2015年7月，我國國務院發(fā)布了《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》，其中的一項重要行動計劃是“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造。1、定義1.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的迫切需求分析傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化轉(zhuǎn)型明顯加快；互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)借助新產(chǎn)品新服務融入工業(yè)基因；生產(chǎn)服務企業(yè)借助互聯(lián)網(wǎng)拓展服務空間?；ヂ?lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合整體態(tài)勢側(cè)重消費服務的互聯(lián)網(wǎng)暫難滿足制造業(yè)生產(chǎn)性需求；核心技術(shù)仍是制約我國互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵；制造業(yè)企業(yè)信息化水平參差不齊，很難形成通用的融合創(chuàng)新推廣路徑;互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合供需雙方存在認識差異;支撐創(chuàng)新轉(zhuǎn)型的舊體系改造和新產(chǎn)品推廣的專業(yè)服務尚待完善。互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合面臨的主要問題定義1架構(gòu)2案例分析3主要研究方向和未來發(fā)展趨勢42、架構(gòu)2.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的總體架構(gòu)三個層級的協(xié)同：制造企業(yè)內(nèi)部各個部門或系統(tǒng)的協(xié)同;企業(yè)集團（聯(lián)盟）內(nèi)工廠之間的協(xié)同制造;基于供應鏈的協(xié)同制造。五方面價值體現(xiàn)：降低企業(yè)原料物料庫存成本；更靈活地實現(xiàn)整個企業(yè)的制造敏捷性；更好地監(jiān)控企業(yè)的制造過程；節(jié)約實施成本和流程維護與改善成本；降低企業(yè)系統(tǒng)維護資源消耗。（SCM:SupplyChainManagement,供應鏈管理;CRM:CustomerRelationshipManagement,客戶關(guān)系管理;EIP:EnterpriseInformationPortal,企業(yè)信息門戶）網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的并行工程示意圖2、架構(gòu)2.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的總體架構(gòu)協(xié)同設(shè)計制造系統(tǒng)構(gòu)成：協(xié)同系統(tǒng)管理模塊；協(xié)同工作管理模塊；分布式數(shù)據(jù)管理模塊；安全控制模塊；協(xié)同應用模塊；決策支持模塊；協(xié)同工具模塊。（SCM:SupplyChainManagement,供應鏈管理;CRM:CustomerRelationshipManagement,客戶關(guān)系管理;EIP:EnterpriseInformationPortal,企業(yè)信息門戶）網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的并行工程示意圖2、架構(gòu)2.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的總體架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造總體技術(shù)架構(gòu)示例1：“典型區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計制造平臺系統(tǒng)方案”總體架構(gòu)2、架構(gòu)2.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的總體架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造總體技術(shù)架構(gòu)示例2：基于“企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟”的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造技術(shù)總體架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的核心環(huán)節(jié)在于借助網(wǎng)絡(luò)平臺圍繞制造任務實現(xiàn)不同企業(yè)間的資源優(yōu)化配置;協(xié)同制造的關(guān)鍵在于資源配置;資源共享是網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的前提。2、架構(gòu)2.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的總體架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造總體技術(shù)架構(gòu)示例3：由資源共享服務平臺和協(xié)同生產(chǎn)管理平臺構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)資源共享服務平臺支持下的網(wǎng)絡(luò)化制造資源獲取模型2、架構(gòu)2.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的總體架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造總體技術(shù)架構(gòu)示例4：以降低協(xié)作風險為目標的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)協(xié)同制造并減低協(xié)作風險的措施：協(xié)同平臺管理；合作伙伴關(guān)系建立；合作伙伴制造資源評價；協(xié)同生產(chǎn)計劃分解；合作伙伴風險規(guī)避。2、架構(gòu)2.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的總體架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造總體技術(shù)架構(gòu)示例5：基于社會化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同智能制造體系架構(gòu)從上到下的四個層級：實體資源層；智能資源層；社會協(xié)作層；協(xié)作應用層。2、架構(gòu)2.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造基本組成要素分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造中網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)為協(xié)同制造的整個過程提供了平臺支持。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造中資源共享是前提充分利用各個企業(yè)的優(yōu)勢資源，選擇最合適的制造企業(yè)來實現(xiàn)整體制造方案的最優(yōu)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造中技術(shù)是支撐技術(shù)是保障協(xié)同過程順利進行的支撐,主要用到的技術(shù)有基礎(chǔ)技術(shù)、集成技術(shù)、應用實施技術(shù)等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造中扁平透明度高的組織模式是保障該組織模式下，聯(lián)盟內(nèi)各企業(yè)以制造任務為中心，根據(jù)自身資源條件提供制造服務。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造中提高效率和效益是目標網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造是市場驅(qū)動的結(jié)果，效率和效益的提升是引導企業(yè)走向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的關(guān)鍵因素。定義1架構(gòu)2案例分析3主要研究方向和未來發(fā)展趨勢43、案例分析美國耐克公司該公司在世界各地征集其產(chǎn)品的生產(chǎn)商、經(jīng)銷商。波音公司其分支機構(gòu)和日本多家公司曾圍繞波音777噴氣式客機建立了協(xié)同制造平臺。戴爾公司該公司引入了企業(yè)協(xié)同制造運作機制。國內(nèi)外企業(yè)引入網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式的案例分析3、案例分析西門子公司2016年推出名為MindSphere工業(yè)制造云服務平臺。富士康集團2017年開發(fā)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺BEACON。中國電信-CPS平臺平臺架構(gòu)分為：通訊層、應用開發(fā)平臺層和應用展現(xiàn)層。國內(nèi)外企業(yè)引入網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式的案例分析3、案例分析波音公司——777飛機設(shè)計制造的并行工程國內(nèi)外企業(yè)引入網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式的案例分析在波音777飛機研制最高峰時曾組織過238個DBT團隊，總共成員有8000余人，其中工程師6000名。通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)協(xié)調(diào)，實現(xiàn)計算機輔助無紙設(shè)計和無紙制造。在波音777的41艙段的DBT中就有重量、結(jié)構(gòu)、繪圖、有效載荷、計劃、工裝設(shè)計、推進系統(tǒng)、飛行控制、電氣、分析、財務、飛行面板、環(huán)境控制、液壓系統(tǒng)、CAD／DPA支持、用戶服務和質(zhì)量保證等部門人員組成。為用戶提供數(shù)據(jù)分析、應用開發(fā)環(huán)境及應用開發(fā)工具負責將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_為用戶提供集成行業(yè)經(jīng)驗和數(shù)據(jù)分析結(jié)果工業(yè)智能應用3、案例分析西門子公司——MindSphere平臺國內(nèi)外企業(yè)引入網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式的案例分析Mind-ConnectMindCloundMind-Apps3、案例分析中國電信