緒論 教學(xué)單元 45課件講解

緒論教學(xué)單元1Contents目錄

1.1智能建造背景

1.2智能建造概念

1.3智能建造概況

1.4智能建造特點(diǎn)

1.5智能建造的意義

1.6智能建造體系學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，理解并認(rèn)識(shí)智能建造的背景、概念、概況、特點(diǎn)、意義以及體系；簡(jiǎn)單概括智能建造需要的BIM、CIS設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、裝配式、3D打印、智能機(jī)器人及大數(shù)據(jù)應(yīng)用管理技術(shù)；讓學(xué)生對(duì)智能建造專業(yè)有一個(gè)初步的了解，并熟悉掌握此項(xiàng)技術(shù)，最后分析智能建造為我們帶來(lái)發(fā)展前景；并解決目前工程項(xiàng)目中存在的問(wèn)題。學(xué)習(xí)目的（1）了解智能建造的背景，熟悉智能建造需要運(yùn)用的各項(xiàng)技術(shù)（2）認(rèn)識(shí)智能建造的概念，舉例已經(jīng)存在的實(shí)際項(xiàng)目（3）對(duì)比智能建造目前可以解決的問(wèn)題及真正投入使用會(huì)存在的問(wèn)題（4）熟悉智能建造的全套管理系統(tǒng)（5）了解智能建造對(duì)學(xué)校和企業(yè)的發(fā)展意義（6）掌握智能建造系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)及應(yīng)用1.4智能建造特點(diǎn)1.4智能建造特點(diǎn).1.4.1生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)車間“物聯(lián)網(wǎng)”工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的提出給“中國(guó)制造2025”、工業(yè)4.0提供了一個(gè)新的突破口。物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)各種信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程等各種需要的信息，其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)采用M2M(Machine

toMachine)的通信模式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與設(shè)備間的通信，而物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)ThingstoThings的通信方式實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備和系統(tǒng)三者之間的智能化、交互式無(wú)縫連接。（圖1.17）圖1.17智能化車間1.4智能建造特點(diǎn).1.4.1生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)車間“物聯(lián)網(wǎng)”在離散制造企業(yè)車間，數(shù)控車、銑、刨、磨、鑄、鍛、鉚、焊、加工中心等是主要的生產(chǎn)資源。在生產(chǎn)過(guò)程中，將所有的設(shè)備及工位統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理，使設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間能夠聯(lián)網(wǎng)通訊，設(shè)備與工位人員緊密關(guān)聯(lián)。如：數(shù)控編程人員可以在自己的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編程，將加工程序上傳至DNC服務(wù)器，設(shè)備操作人員可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)設(shè)備控制器下載所需要的程序，待加工任務(wù)完成后，再通過(guò)DNC網(wǎng)絡(luò)將數(shù)控程序回傳至服務(wù)器中，由程序管理員或工藝人員進(jìn)行比較或歸檔，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、追溯化管理。1.4智能建造特點(diǎn).1.4.2生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化，利用大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行生產(chǎn)決策“中國(guó)制造2025”提出以后，信息化與工業(yè)化快速融合，信息技術(shù)滲透到了離散制造企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，條形碼、二維碼、RFID、工業(yè)傳感器、工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術(shù)在離散制造企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，尤其是互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，離散制造企業(yè)也進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)的新的發(fā)展階段，所擁有的數(shù)據(jù)也日益豐富。離散制造企業(yè)生產(chǎn)線處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)，由生產(chǎn)設(shè)備所產(chǎn)生、采集和處理的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于企業(yè)中計(jì)算機(jī)和人工產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求也更高。（圖1.18）圖1.18智能系統(tǒng)分析流程1.4智能建造特點(diǎn).1.4.2生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化，利用大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行生產(chǎn)決策在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，每隔幾秒就收集一次數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)很多形式的分析，包括設(shè)備開(kāi)機(jī)率、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)率、主軸負(fù)載率、運(yùn)行率、故障率、生產(chǎn)率、設(shè)備綜合利用率(OEE)、零部件合格率、質(zhì)量百分比等。首先，在生產(chǎn)工藝改進(jìn)方面，在生產(chǎn)過(guò)程中使用這些大數(shù)據(jù)，就能分析整個(gè)生產(chǎn)流程，了解每個(gè)環(huán)節(jié)是如何執(zhí)行的。一旦有某個(gè)流程偏離了標(biāo)準(zhǔn)工藝，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)，能更快速地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或者瓶頸所在，也就能更容易解決問(wèn)題。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，還可以對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程建立虛擬模型，仿真并優(yōu)化生產(chǎn)流程，當(dāng)所有流程和績(jī)效數(shù)據(jù)都能在系統(tǒng)中重建時(shí)，這種透明度將有助于制造企業(yè)改進(jìn)其生產(chǎn)流程。再如，在能耗分析方面，在設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程，能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異?；蚍逯登樾?，由此便可在生產(chǎn)過(guò)程中優(yōu)化能源的消耗，對(duì)所有流程進(jìn)行分析將會(huì)大大降低能耗。1.4智能建造特點(diǎn).1.4.3生產(chǎn)文檔無(wú)紙化，實(shí)現(xiàn)高效、綠色制造構(gòu)建綠色制造體系，建設(shè)綠色工廠，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)潔凈化、廢物資源化、能源低碳化是中國(guó)制造2025實(shí)現(xiàn)“制造大國(guó)”走向“制造強(qiáng)國(guó)”的重要戰(zhàn)略之一。目前，在離散制造企業(yè)中產(chǎn)生繁多的紙質(zhì)文件，如工藝過(guò)程卡片、零件藍(lán)圖、三維數(shù)模、刀具清單、質(zhì)量文件、數(shù)控程序等等，這些紙質(zhì)文件大多分散管理，不便于快速查找、集中共享和實(shí)時(shí)追蹤，而且易產(chǎn)生大量的紙張浪費(fèi)、丟失等。生產(chǎn)文檔進(jìn)行無(wú)紙化管理后，工作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)即可快速查詢、瀏覽、下載所需要的生產(chǎn)信息，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的資料能夠即時(shí)進(jìn)行歸檔保存，大幅降低基于紙質(zhì)文檔的人工傳遞及流轉(zhuǎn)，從而杜絕了文件、數(shù)據(jù)丟失，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)準(zhǔn)備效率和生產(chǎn)作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)綠色、無(wú)紙化生產(chǎn)。1.4智能建造特點(diǎn).1.4.4生產(chǎn)過(guò)程透明化，智能工廠的“神經(jīng)”系統(tǒng)“中國(guó)制造2025”明確提出推進(jìn)制造過(guò)程智能化，通過(guò)建設(shè)智能工廠，促進(jìn)制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自適應(yīng)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的智能管控。在機(jī)械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造行業(yè)，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間，側(cè)重從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現(xiàn)價(jià)值增長(zhǎng)。因此其智能工廠建設(shè)模式為推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備(生產(chǎn)線)智能化，通過(guò)引進(jìn)各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備，建立基于制造執(zhí)行系統(tǒng)MES（圖1.19）的車間級(jí)智能生產(chǎn)單元，提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造、透明制造的能力。圖1.19MES分析圖1.4智能建造特點(diǎn).1.4.5生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化，真正做到“無(wú)人”工廠“中國(guó)制造2025”推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械手臂等智能設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使工廠無(wú)人化制造成為可能。在離散制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，數(shù)控加工中心、智能機(jī)器人和三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x及其他所有柔性化制造單元進(jìn)行自動(dòng)化排產(chǎn)調(diào)度，工件、物料、刀具進(jìn)行自動(dòng)化裝卸調(diào)度，可以達(dá)到無(wú)人值守的全自動(dòng)化生產(chǎn)模式(LightsOut