從數(shù)字化制造到智能制造課件

1、工業(yè)4.0：從數(shù)字化制造到 智能制造 報告人：路文文 2017.10北京精雕科技集團有限公司目錄- 1 -一、為什么要發(fā)展智能制造？二、智能制造與工業(yè)4.0 三、數(shù)字化制造及其研究進展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)4.0與智能制造 三、數(shù)字化制造及其研究進展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望2- 2 - 改革開放30多年來，科技進步在制造領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，“人口紅利”與“政策紅利”相輔相成，顯著提高了“中國制造”產(chǎn)品的市場競爭力。1.“中國制造”改變著整個世界- 3 -1.“中國制造”改變著整個世界中國制造日本制造1750180019002000185019502050

2、德國制造英國制造美國制造 中國已經(jīng)成為全球第二大經(jīng)濟體。中國極可能成為“第五個”世界制造中心。 伴隨世界制造業(yè)的發(fā)展，在不同的階段形成了四大世界級制造中心。 自1994 年人民幣匯率改革以來, 在中國保持對美商品出口快速增長的同時, 美國對中國產(chǎn)品反傾銷調(diào)查和反傾銷最終措施數(shù)量也有了大幅地增長。 歐美采取貿(mào)易保護反制- 4 -1.“中國制造”改變著整個世界- 5 -2.美國對“中國制造”的憂慮 美國奇點大學(xué)著名教授瓦德瓦2012年1月11日在華盛頓郵報認(rèn)為： 我們將人工智能、機器人和數(shù)字化制造相結(jié)合，使得美國企業(yè)家在本土建廠，生產(chǎn)出各種產(chǎn)品， 這是一場制造業(yè)的革命。中國還如何能與我們競爭？很快

3、就輪到中國擔(dān)憂了。 尋求技術(shù)跨越- 6 -3.目前德國制造業(yè)面臨的壓力老齡化社會帶來勞動力減少資源匱乏，能效仍需提升產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移帶來國內(nèi)制造業(yè)空心化發(fā)展中國家技術(shù)實力不斷增強經(jīng)濟全球化中，需要對市場做出快速響應(yīng)保持制造業(yè)國際領(lǐng)先地位所需的標(biāo)準(zhǔn)化需要根據(jù)消費者需求，實現(xiàn)差異化、個性化的生產(chǎn)制造業(yè)占據(jù)全國GDP的25%、出口總額的60%，影響極大12356784- 7 -4.“中國制造”亟待技術(shù)跨越 產(chǎn)品質(zhì)量有待提高在產(chǎn)業(yè)鏈的下游：核心技術(shù)亟待加強與歐美產(chǎn)品相比：質(zhì)量存在明顯差距- 8 - 從價格優(yōu)勢到技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)變成本上升（人力、土地、能源）用工荒（技術(shù)工人不足）國家出口退稅政策變化國內(nèi)：周邊國家新制

4、造工廠的興起越南印度國外：4.“中國制造”亟待技術(shù)跨越報告提綱- 9 -一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)4.0與智能制造三、數(shù)字化制造及其研究進展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望1.工業(yè)革命發(fā)展歷程- 10 -18世紀(jì)末20世紀(jì)初70年代初至今第一次工業(yè)革命機械化生產(chǎn)蒸汽驅(qū)動第二次工業(yè)革命批量流水線生產(chǎn)電力驅(qū)動第三次工業(yè)革命高自動化柔性生產(chǎn)計算機信息技術(shù)驅(qū)動第四次工業(yè)革命智能化工廠智能裝備及信息通信蒸汽機普通機床數(shù)控機床智能機床加工裝備+電動機=電氣化機床+電腦=按編程操作適應(yīng)能力低數(shù)控機床+智能控制=工藝優(yōu)化提升30%-3倍- 11 -1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)1.0：機械化工業(yè)2.0：電氣化工業(yè)

5、3.0：數(shù)字化工業(yè)4.0：智能化機械傳動+蒸汽驅(qū)動=機械化工業(yè) 1.0一、工業(yè)4.0的意義1.工業(yè)革命發(fā)展歷程- 12 -一、工業(yè)4.0的意義1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè) 2.0- 13 -1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè) 3.0- 14 -1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè) 4.0（人機對話）- 15 -2.數(shù)字化制造的特征鏜拉機床銑削機床 采用數(shù)字化仿真手段，對制造過程中制造裝備、制造工藝、制造系統(tǒng)以及產(chǎn)品性能進行定量描述，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- 16 - 數(shù)字化技術(shù)體系：產(chǎn)品表達數(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

6、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！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2.數(shù)字化制造的特征- 17 - 18 -2.數(shù)字化制造的特征汽車發(fā)動機上端蓋傳感檢測信息化、實時化裝備運行過程檢測制造質(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- 19 -3.智能化制造的特征報告提綱- 20 -一、為

7、什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)4.0與智能制造 三、數(shù)字化制造及其研究進展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 美國B777的應(yīng)用效果 開發(fā)周期：9年4.5年 成本降低：25 100整機數(shù)字化設(shè)計 世界壟斷與霸主地位 飛機數(shù)字化開發(fā)（B777)- 21 -產(chǎn)品生產(chǎn)控制中心1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 飛機數(shù)字化開發(fā)（B787)- 22 -采購管理人員質(zhì)量管控人員全球物流專家供應(yīng)商管理人員技術(shù)工程師視頻會議技術(shù)支持物流準(zhǔn)備環(huán)境預(yù)警生產(chǎn)監(jiān)控車間車間裝配現(xiàn)場生產(chǎn)、裝配現(xiàn)場全球供應(yīng)商工廠.高清視頻、生產(chǎn)信息、物流信息等技術(shù)支持質(zhì)量管理物流支持采購支持環(huán)境信息支持生產(chǎn)

8、管控人員1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 飛機數(shù)字化開發(fā)（B787)- 23 -數(shù)控織機，由原來3-4小時/毛衣，變?yōu)?0分鐘/毛衣，1個工人操作5-10臺機器手動式半自動全數(shù)控1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 數(shù)控紡織機械- 24 -機械長軸傳動最高速度： 160米/分電子長軸傳動以電子虛擬軸作為主導(dǎo)軸，機器各單元分散驅(qū)動；傳動由智能化驅(qū)動器高精度控制的電子長軸；最高印刷速度： 350米/分1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 數(shù)控印刷機械- 25 -2.高精度數(shù)字化制造主要研究范圍- 26 -3.超高精度、高性能平面、曲面制造2.高效精密切削磨削加工4.特殊功能結(jié)構(gòu)的特種加工

9、（電火花加工、激光加工、聲波加工）5.復(fù)雜機械系統(tǒng)裝配性能保障6.制造系統(tǒng)運行優(yōu)化 1.數(shù)字化設(shè)計-加工-測量一體化 報告提綱- 27 -一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)4.0與智能制造三、數(shù)字化制造及其研究進展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望28- 28 -1.智能化工廠實例- 29 -1.智能化工廠實例2.信息物理系統(tǒng)是智能制造的本質(zhì)信息物理系統(tǒng)（CPS）- 30 -物理信息2.信息物理系統(tǒng)是智能制造的本質(zhì)CPS系統(tǒng)通信信息計算物理控制- 31 -二、工業(yè)4.0時代的智能制造3.智能制造的運作- 32 -3.智能制造的運作- 33 -3.智能制造的運作- 34 - 35 - 將傳感器及智能決策

10、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.傳感檢測裝備運行監(jiān)控制造質(zhì)量檢測控制執(zhí)行裝備自動控制裝備柔性操作工藝設(shè)計工藝智能創(chuàng)成工藝實時規(guī)劃4.關(guān)鍵支撐技術(shù)- 36 -4.關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備1）智能機床閉環(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)- 37 -4.關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備1）智能機床信息塔(e-Tower) 機床信息化，具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實時反映機床工作狀態(tài)和加工進度。 操作權(quán)限指紋確認(rèn)。工件試切時，可在屏幕觀察加工過程。故障報警顯示

11、、在線幫助排除。操作權(quán)限指紋確認(rèn)加工任務(wù)完成情況和機床狀態(tài)可用手機查詢數(shù)碼相機- 38 -4.關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備39- 39 -4.關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備2）智能機器人- 40 -4.關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備3）增材制造（3D打?。?增材制造是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù), 被譽為有望產(chǎn)生“新一次工業(yè)革命”的代表性技術(shù)。3D打印全球市場規(guī)模（億美元）中國產(chǎn)3D打印裝備僅占3%3D打印技術(shù)有待充分成熟，主流市場有待進一步培育。從技術(shù)成熟到適應(yīng)市場需求還將需要510年的培育期。傳感器傳感器傳感器傳感器4.關(guān)鍵支撐技術(shù)智能傳感器1)基于智能傳感的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)- 42 -4.關(guān)鍵支撐技

12、術(shù)智能傳感器基于智能傳感的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)智能車身工藝設(shè)計系統(tǒng)零件公差裝配順序定位裝夾連接參數(shù)新工藝設(shè)計模型4.關(guān)鍵支撐技術(shù)智能制造工藝- 43 - 44 -5.智能制造應(yīng)用愿景中德簽署中德合作行動綱領(lǐng)2014年10月10日，中華人民共和國國務(wù)院總理李克強在訪問德國期間和德國總理默克爾，聯(lián)合發(fā)表了中德合作行動綱領(lǐng)，重點突出了雙方在制造業(yè)就“工業(yè)4.0”計劃的攜手合作。雙方將以中國擔(dān)任2015年德國漢諾威消費電子、信息及通信博覽會(CeBIT)合作伙伴國為契機，推進兩國在移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的合作。借鑒了德國的工業(yè)4.0計劃，我國也制定了中國制造2025計劃，目前初稿已經(jīng)完成，在部分地區(qū)已經(jīng)展開了試點工作