数字化制造技术---智慧制造的主线

数字化制造技术---智慧制造的主线目录•1.美国先进制造及德国工业4.0•2.基于先进理念的制造模式•3.基于模型定义（MBD）的数字化制造技术•4.相关先进技术1.美国先进制造技术及德国工业4.0•美国先进制造技术•德国工业4.0•我国互联网+及工业20251992年竞选成功的美国总统克林顿，美国为迎接21世纪的挑战，争夺高新技术发展优势,上台伊始便提出了建设“信息高速公路”的大胆设想！正式名称是“国家信息基础设施”(NationalInformationInfrastructure,简称NII)美国产生了一些互联网大公司，推动和引领着世界互联网技术的发展布什于2001年担任美国总统，任内遭遇了2001年的9·11事件，随后于2001-2003年先后发动阿富汗战争、伊拉克战争等一系列反恐战争，巨大的军费开支拖累了美国经济发展，导致美国高科技制造业衰落，发生经济危机，制造业竞争力下降。•先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology，AMT)•再工业化所以提出：而欧洲在此期间：空客公司实现了三个跨越式发展:A320-A340-A380A380A340A320A330经验并且为与波音竞争：空客实现新的跨越:A380→A350A380创新技术美国的行动：ObamaManufacturingInnovation制造业是一个国家的经济基础！赢得未来的胜利！NationalNetworkforManufacturingInnovation•Vision–45Institutes“InmyStateoftheUnionAddress(国情咨文),IaskedCongresstobuildonasuccessfulpilot（领航）programandcreate15manufacturinginnovationinstitutesthatconnectbusinesses,universities,andfederalagenciestoturncommunitiesleftbehindbyglobalcompetitionintoglobalcentersofhigh-techjobs.“Today,I’maskingCongresstobuildonthebipartisansupportforthisideaandtriplethatnumberto45–creatinganetworkofthesehubsandguaranteeingthatthenextrevolutioninmanufacturingisMadeinAmerica.”(July30,2013)美国政府积极推动“先进制造”•简单地说:“先进制造企业”是指制造业对信息技术、自动化技术、计算技术、软件技术、传感技术和网络技术等加以综合应用。•为什么？美国制造业正面临巨大挑战。２０００年美国三分之一的制造业工作岗位流失海外！•美国奥巴马2014年国情咨文中宣称，美国有机会在下一波高技术制造业就业岗位的竞争中压倒其他国家。要花十亿美元打造制造业创新网络，包括15（45）个制造业创新研究所。奥巴马总统与先进制造技术2014年•奥巴马签署了“振兴美国制造业和创新法案”（RevitalizeAmericanManufacturingandInnovationAct(RAMI)）•为建立“制造业创新国家网络”（NationalNetworkforManufacturingInnovation(NNMI)）铺平道路•先进制造技术具有许多新特点,不仅是技术方面，还是管理范畴的一种新的制造哲学。制造业创新的目标TheStartofaNetworkofCentersforManufacturingInnovation混合动力敏捷制造JAN0715ObamaatFordPlantMAY082015ObamaatNikeWorldHeadquartersDMDIIGRANDOPENINGMAY22,2015•DMDIIincollaborationwithUILABSandCityWorksopeneditsdoorstodebuttheirstate-of-the-artdigitalmanufacturinglabandacutting-edgeworkspacehousedwithina94,000-square-footfacilityonGooseIslandinChicago.DigitalManufacturingandDesignInnovationInstitute(DMDII)“数字制造与设计创新机构”Thewords“innovation”and“research”wereonthelipsofnearlyeveryonewhoofferedremarks.TheDigitalThreadforSmartManufacturingtDMDII四个作用数字化实际枢纽作用一：DigitalManufacturingandDesignInnovationInstitute(DMDII)作用二参与美国工业革命DMDII作用三为美国培养未来人才DMDII作用四协同工业发展平台德国的深刻危机感!在信息化、互联网、大数据和云计算等技术上美国占有很大优势，而且美国互联网巨头们正在从“信息”领域加速进入“物理”业务领域，这对具有高技术制造业雄厚实力的德国是一大挑战。德国工业4.0工业4.0”战略计划在2013年4月被正式推出！德国工业4.0工业4.0战略计划中，有三大关键技术：物联网、服务互联网和信息物理系统（Cyber-PhysicalSystems，CPS）。在一个“智能、网络化的世界”里，物联网和服务网（theInternetofThingsandServices）将渗透到所有的关键领域。M1M5M3M0M7M9M11M13ProductideaestablishedM2ToplevelA/CSpecificationM4ConceptforproductselectedM6Authorizationtooffer(ATO)M8FirstMetalcutM10PoweronM12TypeCertificationM14EndDevelopmentforbasicAircraftOrderreleasedforProjectDefinitionofBasicConceptInstructiontoProceed(ITP)GoaheadBeginFinalAssemblyFirstFlightEntryintoService可行性分析概念设计详细定义研制生产系列化生产新飞机—3年AnalyzeMarketSituationAnalyzeMarketneedsIdentifybestA/CConceptOptimizeConceptatA/CLevelCreateA/CConfigBaselineFinaliseSpec/CommercialproposalQAIndustrialLaunchconditionInitiatePartsMfgMfgPartsAssembleTestFinalAssyProcessGroundTestPrep1stFlightAchieveTypeCertValidateStdSpecAchieveOperationReadinessCompleteBasicDevelopment改进型飞机—1年CPS:汽车-4年CPS:飞机–10~20年供应链农场制造工厂分销商客户服务网！物联网！赛博（信息）物理系统：CPS形成：Industry4.0智能制造InternetofService赛博系统得到验证各种传感器监控实际世界UniversalProductionWorlds：形成一个智能化环境发展：机械化》电气化》数字化》智能化如企业的各种数据！一个企业是一团“乱麻”！Cyber-PhysicalSystems(CPS)数据、设备和人员组成整体整体解决方案！智能制造装备的定义是，具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，而智能制造就不局限于此！各个环节组成有机的智能整体！整体解决方法Cyber-PhysicalSystems(CPS)Cyber-PhysicalSystems(CPS)TheDigitalThreadforSmartManufacturingLeanManufacturingRoomCC-LinkIE(IndustrialEthernet)工业互联网：企业内部的互联网为CPS服务的监控实际世界（制造企业）企业每天能生产小轿车1000辆每辆小轿车零件数量不到1万波音公司花了20年才生产1000架777客机每架波音777客机零件数量达300万正确理解德国工业4.0•全球工业4.0铺开后，中国工业有崩溃之虑？•德国工业4.0：既无具体目标，也无实际路线图，更无确切时间表！提出了一个很笼统的（国家层面）远景或设想。•可虑之处是西方（德国）的实体经济---高度发达的制造工业！•怎样接地气：（1）具体行业（汽车一天制造1000辆，飞机每天最多制造1.5架）差异性很大！（2）应充分考虑各自的制造行业？2.基于先进理念的制造模式“Ideaismoreimportantthantechnology”“理念比技术更重要”Prof.Miyamoto怎样由概念成为产品！2.1产品研制过程协同化-并行协同工程（协同制造）•并行工程（ConcurrentEngineering简称CE）亦称同步工程（SimultaneousEngineering），是目前国际上机械工程领域中重要的研究方向，引起了各国工程界和学术界的高度重视，发展极为迅速。并行工程是一种思想和系统方法，以集成的、并行的方式，设计产品及其相关过程，包括对制造过程、支持过程的设计。•这种方法的目的，是使产品开发人员从一开始的概念形成到投放市场的整个产品生命周期中，就要考虑到质量、成本、开发时间和用户需求等所有组成因素。并行协同工程的概念飞行器设计与综合飞行器制造空气动力学航电与飞控可靠性与人机环境信息与通信先进材料大型飞机研制（协同制造）AerospaceSheetMetalPartDesigntoManufacturing（工艺模型）（零件设计模型：三级数字样机）（工艺模型）（工艺模型）（工艺孔）Inthelast20yearsEconomicnecessitytoeffectivelyimplementConcurrentEngineering:Quality-Cost-LeadtimeTechnologicalpossibilitythankstonewinformationtechnologies:CAD/CAM,databases...ThetheoryofConcurrentEngineeringismorethan100yearsoldDesign-Industrializationlinks,takeintoaccountthelifecycle…HistoricalContextofConcurrentEngineering（并行工程的相关历史）Sequencesdesign（顺序设计）versesConcurrentdesign（并行设计）•Product&ServiceRequirements•FirmConcept•TechnologyDevelopment,Testing&Qualifications•FirmConfiguration•DesignforManufacturing&Supportability•DetailPartDesign&Analysis•DevelopmentalTest•PartnersDeliveringHighlyIntegratedEndItems•Delivery•FleetSupportAirframePartnersWorkingTogetherToDevelopThe7E7Boei