智能制造与数字化工厂.pdf

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1、广西自治区2014年两化融合干部高级培训班智能制造与数字化工厂张国军博士、长江学者特聘教授2014年9月提纲一、智能制造的背景、特征与关键技术二、RFID在智能制造中的应用模式三、智能制造解决方案及应用案例四、数字化工厂及应用案例五、相关工作基础制造技术的发展需求和趋势满足客户个性化需求全价值链端到端系统工程个性化实现多品种产品生产的动态制造技术提高能源利用效率，实现配置资源发展趋势工业生产“绿色环保”绿色制造定制化绿色化制造需求：多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应、节能减排环境友好等3

2、制造业核心竞争力正在发生深刻变化提升竞争力1提升效率2缩短生产周期3提高柔性•更短的创新周期•个性化大规模生产能源和资源利用效率•更为复杂的产品•快速变化的市场是竞争力的决定性因素•更大的数据量•更高的生产效率制造业变化的速度比以往更快4制造业成为全球经济发展的发动机美国德国中国“再工业化”保持工业领先地位发展高端技术实现产品升级•国家制造技术创新联盟•持续创新机制•工资上涨•使用本国页岩气和石油•高出口量•质量驱动的自动化需求•工业4.0为新的指导原则•节能立法5中国的制造业在发生巨大变革201

3、5年中国长三角地区的制造成本仅比美国低5%6中国的挑战和机遇低附加值高附加值哥本哈根中国减排目标产业升级压力劳动力成本上升能耗排放压力中国制造业机遇：发展先进制造技术，实现产业升级7制造业发展的几个主要阶段蒸汽机、电动机曾给机械产品的发展带来革命数字化：信息化与工业化融合的重要手段智能化：装备和机械产品的发展趋势机械化电气化数字化智能化蒸汽机普通机床数控机床智能机床机械一代电气一代数控一代智能一代蒸汽机的发明，电动机的发明，•信息技术特别是智能技术的应用，机器动力的应用电能的应用数控技术的应

4、用自适应、自我决策第四次工业革命：智能制造第四次工业革命第三次工业革命第二次工业革命第一次工业革命实现智能制造电机发明和电能应用IT技术实现自蒸汽动力机械使用，大规模流动化生产设备应用于生产水线生产什么叫智能制造智能制造通过工况在线感知（看）、智能决策与控制（想）、装备自律执行（做）大闭环过程，不断提升装备性能、增强自适应能力，是高品质复杂零件制造的必然选择。高品质制造几何精度智能制造微观组织性能表面完整性残余应力分布品质一致性……国家对智能制造的重视国家中长期科技术发展规划纲要对

5、“数字化国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)智能化制造技术”提出了迫切需求：★重点研究数字化设计制造集成技术国家科技部发布《智能制造科技发展“十“十二五”国家战略性新兴产业发展规划★二五”重点专项规划》，重点突破智能化做大做强数字制造装备，促进制造业智能化、精密化、绿色化发展的高端装备☆国家科技重大专项（02专项）极大规模集成电路制造装备国家工信部发布了《智能制造装备产业及成套工艺☆国家科技重大专项（04专项）“十二五”发展规划》，并启动了智能制高档数控机床数字化设计关键技术

6、与工具集研发及典型产品应用☆国家智能制造装备重大专项造装备重大专项智能制造关键技术、数字化车间示范应用、智能制造系统等大飞机、发动机等重大科技专项中，2/3的重大专项急需智能制造装备与技术国际对智能制造的重视智能制造作为先进的制造科学与技术手段，已成为各国抢占制造科技制高点的重点研究领域：奥巴马总统2011年启动“高端制造合作伙伴（AMP）计划”，企业/高校共同实施，将智能制造确定为美国夺回制造业霸主的三大重点领域之一(美国科技委员会制造研发报告)美欧日等发达国家：将智能制造列为支撑未来可

7、持续制造的重要科学技术(IMS2020Roadmap)InitsreportEnsuringAmericanLeadershipinAdvancedManufacturing,inJune2011智能制造的基本特征1)信息驱动采集产品制造的各类数据、知识、图形、图像等信息，实现生产过程系统的预报、评价、调度、控制、监控、诊断、决策和优化等。2)自治能力采用分层或分级的自治单元，通过协调机制对其自身的操作行为做出规划，对意外事件（如制造资源变化、制造任务货物要求变化等）做出反应，实现行为可控。131

8、3智能制造的基本特征3)人机协同实现人和系统的协同交互，辅助人类进行分析、判断、决策；人机之间平等共事、相互“理解”、相互协作。4)自组织与柔性根据获取的市场、设计和过程信息，制造单元和系统自行组成一种最佳结构的智能制造系统，以高效可靠的方式运行，完成给定的制造任务。1414智能制造的基本特征5)自学习能力以专家知识为基础，不断完善、优化、更新系统的知识库；通过感知环境状态来学习动态系统的最优行为策略，实现环境自适应、在线学习等能力。6)自维护能力对系统的故障进行诊断、预测和自修复