離散型制造智能工廠 課件 CH1 概述

智能工廠規(guī)劃CH1概述目錄/Contents01引言02智能工廠建設(shè)的背景03智能制造與智能工廠04工業(yè)4.0與中國制造202501引言工廠的組成工廠由哪些部分的組成？案例案例案例小節(jié)典型的工廠組成總經(jīng)理銷售中心市場/銷售售后/客服…制造中心研發(fā)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計實驗室試制/中試…技術(shù)工藝質(zhì)量…制造計劃車間一班組一班組二…車間二班組一班組二…倉庫/物流采購保障設(shè)備動力…信息中心財務(wù)中心行政中心辦公室HR后勤……02離散型制造與流程型制造離散型制造與流程型制造03智能工廠的內(nèi)涵問題什么樣的工廠可以稱為智能工廠？總結(jié)：自動化智能裝備數(shù)字化互聯(lián)互通大數(shù)據(jù)……智能知識智力智能智能的基礎(chǔ)獲取和運用知識求解的能力何謂智能？智能制造“智能制造系統(tǒng)IMS”日本，1989國際合作研究計劃6個試點項目清潔制造快速產(chǎn)品開發(fā)全球并行工程全球人21合弄制造系統(tǒng)知識系統(tǒng)化智能制造智能

制造何謂智能制造？定義所謂智能制造，就是面向產(chǎn)品全生命周期，實現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計過程、制造過程和制造裝備智能化，是信息技術(shù)、智能技術(shù)與裝備制造技術(shù)的深度融合與集成。 ——/item/智能制造系統(tǒng)智能制造是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。 ——智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）智能工廠的四個特征智能工廠自動化網(wǎng)絡(luò)化智能化數(shù)字化自動化鏜拉機床銑削機床

采用數(shù)學(xué)化仿真手段，對制造過程中制造裝備、制造系統(tǒng)以及產(chǎn)品性能進(jìn)行定量描述，使工藝設(shè)計從基于經(jīng)驗的試湊向基于科學(xué)推理轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)線系統(tǒng)材料毛坯實物產(chǎn)品沖壓機床焊接裝備數(shù)字化數(shù)字化數(shù)字化技術(shù)體系：產(chǎn)品表達(dá)數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、制造工藝數(shù)字化、制造系統(tǒng)數(shù)字化。制造系統(tǒng)數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)字化工藝數(shù)字化CAD:UG/Catia/PRO-ECAE:Nastran/AnsysPDM:Team-CenterERP:SAP、Enovia裝備數(shù)字化控制：NC,CNC,DNC系統(tǒng)：MC,FMC,FMS涉及裝備與產(chǎn)品的幾何、力學(xué)行為的耦合！CAPP、DFX？影響產(chǎn)品性能影響制造效率影響制造效率影響制造質(zhì)量汽車數(shù)字化開發(fā)--FORDC3P（CAD/CAE/CAM/PDM）以虛擬樣機技術(shù)支持自主車型整車開發(fā)全過程概念設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝設(shè)計虛擬測試數(shù)字化

汽車數(shù)字化開發(fā)–虛擬樣機數(shù)字化工藝過程優(yōu)化多車間生產(chǎn)排序涂膠工藝切換裝置缸體工裝快速切換裝置生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集車身識別缸蓋3D掃描數(shù)據(jù)采集識別中央控制涂裝路由控制PBS路由控制生產(chǎn)執(zhí)行控制物料精準(zhǔn)配送物料搬運物料匹配物料貨架數(shù)字化制造信息集成技術(shù)WIP跟蹤(工位/工序/部件)各工位關(guān)重件安裝匹配查驗生產(chǎn)報工與節(jié)拍價值分析各型號/各訂單的完工情況各工位/各關(guān)重件實作工時安燈內(nèi)容信息采集與發(fā)布設(shè)備運行狀態(tài)和運行參數(shù)線邊物料的消耗與配送現(xiàn)場視頻采集與近景分析現(xiàn)場環(huán)境(光/溫/濕/塵/氣)物流通道及設(shè)備監(jiān)控叉車/AGV/堆垛機運行情況物流設(shè)備位置數(shù)字地圖顯示配送執(zhí)行狀態(tài)跟蹤及監(jiān)控倉庫出入庫/庫存/缺料跟蹤質(zhì)量統(tǒng)計分析報表及異常報告質(zhì)檢現(xiàn)場數(shù)據(jù)/質(zhì)檢設(shè)施數(shù)據(jù)主機及關(guān)重件流轉(zhuǎn)過程監(jiān)控質(zhì)量報表數(shù)據(jù)/統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)現(xiàn)場質(zhì)量事故位置與性質(zhì)分析設(shè)備運行狀態(tài)和運行參數(shù)刀具/量具/模具在庫/在工位裝運車輛的定位/跟蹤/調(diào)度關(guān)鍵崗位人員的定位/呼叫資源的能力/效率跟蹤分析生產(chǎn)過程數(shù)字化質(zhì)量管控數(shù)字化制造資源數(shù)字化現(xiàn)場運行數(shù)字化物料管控數(shù)字化管控中心PCC生產(chǎn)質(zhì)量物流ERPPDM設(shè)備數(shù)字化工廠的核心內(nèi)容數(shù)字化工廠場景傳感檢測信息化、實時化裝備運行境檢測制造質(zhì)量的檢測工藝設(shè)計智能化、知識化制造工藝的智能設(shè)計制造工藝的實時規(guī)劃控制執(zhí)行柔性化、自動化裝備自動控制裝備柔性操作智能化

將傳感器及智能決策軟件與裝備集成，實現(xiàn)感知、分析、推理、決策、控制功能，使工藝能適應(yīng)制造環(huán)境變化閉環(huán)智能加工系統(tǒng)性能評價性能數(shù)據(jù)誤差模型零件誤差補償加工過程中傳感器數(shù)據(jù)加工過程間的檢驗數(shù)據(jù)加工完畢后的檢驗數(shù)據(jù)智能化智能機床多模式交互語音圖形/視覺手勢眼球跟蹤面部表情身體語言肢體動作智能化智能工廠與智能生產(chǎn)中的多模式交互基于上下文的自適應(yīng)故障診斷輔助工具基于肢體動作的物理輔助移動式個性化自適應(yīng)的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)多模式的人機交互基于位置的維護(hù)和規(guī)劃輔助工具基于虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實的復(fù)雜工作流程輔助管理工具智能化以人為中心的基于信息物理系統(tǒng)的智能工廠輔助系統(tǒng)智能化機器人與人的協(xié)同工作傳感器傳感器傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò)化基于智能傳感的工廠/車間物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基于智能傳感的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)化智能制造的本質(zhì)是信息物理系統(tǒng)（CPS）網(wǎng)絡(luò)化智能制造與相關(guān)概念的關(guān)系智能制造是一個大概念包括數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造三種基本范式。ZhouJi,LiPeigen,ZhouYanhong,WangBaicun,ZangJiyuan,MengLiu.TowardNew-GenerationIntelligentManufacturing.Engineering，2018,4(1):11-20智能化網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化智能化智能化數(shù)字化數(shù)字化數(shù)字化制造數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)制造新一代智能制造智能升級范式演進(jìn)智能制造與相關(guān)概念的關(guān)系第一代智能制造=制造+計算機數(shù)字化制造數(shù)字技術(shù)廣泛應(yīng)用（CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/ERP）數(shù)字化設(shè)計建模仿真、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）企業(yè)生產(chǎn)與管理的集成與協(xié)同提高企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和制造質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期、降低成本和提高能效數(shù)字化工廠的定義是：數(shù)字化工廠是在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式，是現(xiàn)代數(shù)字制造技術(shù)與計算機仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要作為溝通產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的橋梁。從定義中可以得出一個結(jié)論，數(shù)字化工廠的本質(zhì)是實現(xiàn)信息的集成。數(shù)字化工廠智能制造與相關(guān)概念的關(guān)系第二代智能制造=制造+計算機+互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用制造各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，橫向縱向端到端集成企業(yè)供應(yīng)鏈實現(xiàn)集成和協(xié)同(研究、設(shè)計、加工、銷售)，企業(yè)與用戶交互實現(xiàn)制造服務(wù)化企業(yè)內(nèi)外資源共享與集成，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化，快速、高質(zhì)量、低成本地為市場提供所需的產(chǎn)品和服務(wù)智能制造與相關(guān)概念的關(guān)系新一代智能制造=制造+計算機+互聯(lián)網(wǎng)+新一代人工智能數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造新一代人工智能技術(shù)的突破和應(yīng)用制造系統(tǒng)具備學(xué)習(xí)能力，制造知識的產(chǎn)生、應(yīng)用、傳承發(fā)生根本性變革制造系統(tǒng)具備復(fù)雜系統(tǒng)分析能力(感知、分析、決策、執(zhí)行)，尤其是應(yīng)對不確定性的能力大大提升制造產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈實現(xiàn)高度的集成、優(yōu)化、共享、協(xié)作，制造業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)融合持續(xù)加速，制造系統(tǒng)與社會系統(tǒng)實現(xiàn)有機融合智能工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強信息管理服務(wù)。智能制造系統(tǒng)在制造過程中能進(jìn)行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作，去擴(kuò)大、延伸和部分地取代技術(shù)專家在制造過程中的腦力勞動。智能制造系統(tǒng)不只是“人工智能系統(tǒng)，而是人機一體化智能系統(tǒng)，是混合智能。系統(tǒng)可獨立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)，突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位，同時在智能機器配合下，更好發(fā)揮人的潛能。機器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。本質(zhì)是人機一體化。智能工廠04智能工廠整體框架05智能工廠規(guī)劃的內(nèi)容精益布局生產(chǎn)綱領(lǐng)設(shè)計。一切工廠規(guī)劃的起點源自對工廠生產(chǎn)綱領(lǐng)的清晰界定。生產(chǎn)綱領(lǐng)作為智能工廠建設(shè)的指南針，不僅決定了設(shè)施規(guī)劃的基本方向，而且確保布局設(shè)計與企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)品需求精準(zhǔn)匹配。需要在布局初期就要深入分析市場趨勢、產(chǎn)品特性、技術(shù)發(fā)展趨勢以及產(chǎn)能需求，為后續(xù)的設(shè)施配置和工藝流程設(shè)計奠定堅實基礎(chǔ)。工廠整體設(shè)施布置。在生產(chǎn)綱領(lǐng)的指導(dǎo)下，工廠的整體設(shè)施布置需綜合考慮空間利用率、物流動線、環(huán)境安全與員工舒適度等因素。這包括合理規(guī)劃行政辦公區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、倉儲區(qū)、質(zhì)量檢驗區(qū)等功能區(qū)域的位置，確保各區(qū)域間協(xié)同高效，同時留有適當(dāng)?shù)目臻g以適應(yīng)未來擴(kuò)張或流程調(diào)整。精益布局工藝/產(chǎn)線布置。深入到生產(chǎn)核心，工藝/產(chǎn)線布局聚焦于實現(xiàn)生產(chǎn)效率最大化。通過細(xì)致分析產(chǎn)品制造的每一步驟，優(yōu)化設(shè)備布局以促進(jìn)物料的順暢流動和減少在制品庫存，實現(xiàn)單件流生產(chǎn)或小批量快速轉(zhuǎn)換的精益目標(biāo)。產(chǎn)線設(shè)計強調(diào)靈活性與模塊化，便于根據(jù)不同生產(chǎn)需求快速調(diào)整產(chǎn)線配置，同時利用自動化和信息化技術(shù)（如自動化裝配線、智能監(jiān)測系統(tǒng)）提升生產(chǎn)精度和響應(yīng)速度。流程優(yōu)化設(shè)計。在智能工廠規(guī)劃中，大量新裝備、新一代信息技術(shù)的引入，必將導(dǎo)致生產(chǎn)、物流等工作運行的業(yè)務(wù)邏輯發(fā)生重大變化。因此，必須對相關(guān)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行重新梳理，在新一代信息技術(shù)的支持下，識別流程中的增值環(huán)節(jié)，按照系統(tǒng)整體優(yōu)化的原則，基于精益的思想指導(dǎo)業(yè)務(wù)流程的同步設(shè)計。智能設(shè)計基于數(shù)字技術(shù)和智能技術(shù),對產(chǎn)品和工藝進(jìn)行設(shè)計,用數(shù)字模型和文檔描述和傳遞設(shè)計輸出智能設(shè)計關(guān)鍵要素產(chǎn)品設(shè)計與仿真產(chǎn)品的功能/性能定義造型設(shè)計功能設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝設(shè)計與仿真制造工藝設(shè)計檢驗檢測工藝設(shè)計試驗設(shè)計與仿真產(chǎn)品試驗仿真試驗測試工藝設(shè)計智能設(shè)計智能設(shè)計示意圖智能生產(chǎn)基于信息化、自動化、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)和管理手段,實現(xiàn)柔性化,網(wǎng)絡(luò)化、智能化、可預(yù)測﹑協(xié)同生產(chǎn)模式,對產(chǎn)品質(zhì)量、成本、能效、交期等進(jìn)行閉環(huán)、持續(xù)的優(yōu)化提升。智能生產(chǎn)關(guān)鍵要素生產(chǎn)計劃計劃仿真多級計劃協(xié)同可視化排產(chǎn)動態(tài)計劃優(yōu)化調(diào)度生產(chǎn)執(zhí)行生產(chǎn)準(zhǔn)備作業(yè)調(diào)度協(xié)同生產(chǎn)質(zhì)量管控質(zhì)量數(shù)據(jù)采集質(zhì)量檔案和追溯分析與改進(jìn)設(shè)備管理設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備運行分析設(shè)備運行維護(hù)設(shè)備故障管理智能生產(chǎn)智能生產(chǎn)示意圖智能物流智能制造環(huán)境下廠內(nèi)物流的智能倉儲和智能配送。智能物流關(guān)鍵要素智能倉儲智能倉儲系統(tǒng)WMS系統(tǒng)優(yōu)化倉儲布局和策略智能配送自動化技術(shù)路徑優(yōu)化方法物料智能分揀系統(tǒng)配送路徑規(guī)劃配送狀態(tài)跟蹤等提升物料配送效率智能物流技術(shù)要求智能倉儲利用RFID、二維碼，標(biāo)簽等技術(shù)實現(xiàn)對原材料、半成品、成品的數(shù)字化標(biāo)識，并在WMS中存儲物料基礎(chǔ)信息，如物料的編碼、名稱、規(guī)格型號、儲存位置，存儲安全信息等；能與生產(chǎn)調(diào)度實時交互物料信息，及時響應(yīng)智能生產(chǎn)的物料需求，并反饋物料配送信息；以物料為核心，采集物料的全生命周期信息，實現(xiàn)全過程信息可追溯；通過與智能管理與智能生產(chǎn)等業(yè)務(wù)的集成，分析與優(yōu)化現(xiàn)有庫存，實現(xiàn)庫存低位、高位預(yù)警。智能物流技術(shù)要求智能配送應(yīng)用自動化配送設(shè)備，如AGV，懸掛鏈、傳輸帶等實現(xiàn)物料配送自動化；通過與智能管理與智能生產(chǎn)等業(yè)務(wù)的集成優(yōu)化,根據(jù)生產(chǎn)計劃實現(xiàn)智能配送,降低工位庫存；能結(jié)合生產(chǎn)線布局和物料需求，對物流配送路徑和運輸模式進(jìn)行精益化規(guī)劃，實現(xiàn)物流配送路徑與裝載優(yōu)化；能實時監(jiān)控物料和運輸工具，利用傳感器獲取貨物數(shù)據(jù)，實時定位和追蹤原材料、半成品、成品、運輸工具的位置與動向。智能物流技術(shù)要求廠級物流協(xié)同工廠內(nèi)各個車間之間應(yīng)建立智能化物料調(diào)配體系；原材料，配件，外購零部件等物料在工廠的各級倉庫(工廠大庫房、車間的原材料庫、半成品、成品庫等)里登記，檢驗、退貨、入庫、備料、發(fā)料、完工退庫、銷賬、移庫、包裝、發(fā)貨等。建立智能工廠工作物流協(xié)同中心，遵從生產(chǎn)需求拉動的原則，并以精益化、零庫存為目標(biāo)，實現(xiàn)工廠-倉庫-車