智能制造2025

智能制造数字制造装备与技术国家重点实验室制造装备数字化国家工程中心智能制造华中科技大学朱海平教授2015/12/10——“中国制造2025”的主攻方向ENI经济和信息化网：“工业4.0”时代下的智造新思维智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663智能制造的提出背景目录2一二智能制造的内涵特征智能制造的推进实践三智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663近几年来，主要工业国家先后提出了新一代制造发展战略，最有名的是德国“工业4.0”，美国“再工业化”、“工业互联网”，以及“中国制造2025”。背景3“智能制造”已成为各国提振制造业的重要抓手智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663倡导以“智能制造”为主导的第四次工业革命：机械化电气化信息化智能化。德国“工业4.0”4以CPS（信息物理系统）为核心，实现智能产品、智能工厂、智能生产、智能物流智能制造朱海平，[e-mail]，138714006632012年，美国宣布实施“再工业化”战略，GE随即抛出“工业互联网”并牵头成立“工业互联网联盟”。所谓工业互联网革命，即通过工业互联网，将智能设备、人和数据连接起来，形成一个由机器、设备、集群和网络组成的庞大物理世界，并以智能的方式分析并利用所获取的大数据。美国“工业互联网革命”5关键词：智能机器智能系统智能分析智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663“中国制造2025”6针对多重挑战，以“智能化、服务化、生态化”为方向，促进中国制造业创新发展。“智能制造”是“中国制造2025”的主攻方向智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663如何实现制造业创新驱动、转型升级7数字化、网络化、智能化是实现制造业创新驱动、转型升级的关键技术智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663“数字化”指将物理世界信息转化为计算机能理解的信息，包括采集、建模、结构化、存储、分析、传递、控制等一系列过程。1）数字化制造技术8“数字化”是基础，没有数字化，网络化和智能化无从谈起智能制造朱海平，[e-mail]，138714006632）网络化制造技术9“网络化”指将数字化信息通过网络进行传递与共享，网络的终端可以是人（互联网），也可以是机器、产品、工具等物体（物联网），万物互联是趋势。产品设计过程的网络化：异地协同产品研发产品制造过程的网络化：物联网、云制造产品服务过程的网络化：远程监控、大数据分析“互联网+”协同制造通过“网络化”，缩短时空距离，为制造过程中“人-人”、“人-机”、“机-机”之间的信息共享和协同工作奠定基础2015年7月，《国务院关于积极推进“互联网＋”行动的指导意见》智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663“智能化”是指在数字化、网络化基础上，深度处理和利用信息，使目标对象具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通讯与协调控制能力，能动态适应环境的变化。3）智能化制造技术10通过互联网、物联网获得的大量制造相关数据人类专家的知识和经验智能化技术智能产品智能机器智能设计/制造/服务过程智能车间/工厂/企业联盟“智能化”是“数字化”、“网络化”发展的必然趋势智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663智能制造的提出背景目录11一二智能制造的内涵特征智能制造的推进实践三智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663智能制造的内涵12制造人工智能智能制造制造——有狭义与广义之分，狭义的制造特指“加工环节”，广义的制造包括“产品全生命周期”，一般是广义理解人工智能——系统具备如下一个或多个与人类似的能力感知能力：通过传感器自动感知环境状态变化（感官）计算分析能力：优化计算、分析、学习、推理（大脑）控制能力：控制执行机构按计算结果完成操作（神经）通过泛在感知技术获得大数据，并通过数据挖掘和科学计算得到知识规则或优化结果，进而实现辅助决策支持，是现阶段“制造智能”的主要体现智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663智能制造概念的产生与发展13信息与通信技术（ICT）的飞速发展，以及大数据（BigData）应用的兴起，是“智能制造”概念趋热的重要技术原因智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663面向产品的全生命周期，以新一代信息技术为基础，以制造系统为载体，在其关键环节或过程，具有一定自主性的感知、学习、分析、决策、通讯与协调控制能力，能动态地适应制造环境的变化，从而实现某些优化目标。智能制造的定义14——我们的定义智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663“智能制造”是制造企业实现创新升级和过程优化的重要手段之一通过基于大数据的智能分析方法，创新企业的研发、生产、运营、营销和管理过程将智能优化技术和产品设计、虚拟制造、精益生产、过程管控等技术方法相结合，提高产品研制和生产效率引入智能设备和传感器，并采用加工过程自适应控制技术，提高产品制造质量和效率通过能耗监控与智能调度，实现环境友好制造实施“智能制造”的意义15智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663实施“智能制造”的行业目标16创新设计，满足客户的个性化需求实现复杂零件的高品质制造保证高效率同时，实现可持续制造提升产品价值，拓展价值链家电、3C、服装等行业航空、航天、船舶、汽车等行业钢铁、石化、电力装备等行业工程机械、重型装备等行业高效率、高品质、客户满意、环境友好制造智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663智能制造的载体：智能制造系统17智能制造装备智能车间（工厂）智能企业智能供应链智能制造生态系统智能制造模式智能产品智能制造过程设计、工艺、生产、服务等过程智能制造系统的三部分构成不同层次的智能制造系统宏观微观智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663指深度嵌入了传感、通讯、控制等信息技术，在其制造、物流、使用和服务过程中，能够体现出自感知、自诊断、自适应、自决策等智能特征的产品。1）智能产品18智能家电工程机械远程监控能和设备“交流”的零件基本概念请握中间智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663愉悦用户，增强用户体验性，如智能手机、智能马桶代替或者辅助用户完成某些工作，如智能家居、机器人、无人驾驶汽车提供产品的电子身份，实现自动识别，比如ETC实现产品信息采集、状态监控、位置跟踪和追溯，为智能服务提供支持，比如航空发动机的运行监控1）智能产品19当前，“产品智能化”已成为产品创新的重要手段价值体现智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663指通过大数据智能分析手段精确获取设计需求，进而通过智能创成方法进行产品概念设计，通过智能仿真和优化策略实现产品高性能设计，并通过并行协同策略实现设计制造信息的有效反馈。2）智能产品设计过程20基本概念设计需求获取智能设计创成智能优化设计并行协同设计性能优先设计大数据分析、基于知识的创新设计、多学科设计优化、3D打印技术众创设计智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663通过大数据分析，准确掌握不同客户群体的设计需求运用人工智能方法实现基于知识的创新设计，通过众创手段实现基于群体智能的设计创新通过数字建模、多学科计算分析等科学手段优化设计结果3D打印技术的出现，形成“性能优先”的设计2）智能产品设计过程21价值体现智能制造朱海平，[e-mail]，138714006633）智能装备与工艺过程22数字化装备与工艺智能化装备与工艺数控机床按照预先给定的指令进行加工机床自动采集工况信息，根据实时状态优化调整加工参数，设备自律执行工业机器人在固定位置按照预先设定的程序自动进行重复式工作机器人和人协同工作，其位置不再固定，行为不再预设，能自适应环境变化制造工艺的验证基本在物理环境中完成在虚拟环境或者虚实结合环境中完成全部制造工艺的验证指在装备和工艺数字化基础上，制造装备能感知工况并自主优化执行，设备与人协同工作，虚拟或虚实制造。基本概念智能制造朱海平，[e-mail]，138714006631）实现高品质复杂零件的高效、高精制造。3）智能装备与工艺过程23价值体现智能装备机床自动采集工况信息，根据实时状态优化调整加工参数，设备自律执行智能制造朱海平，[e-mail]，138714006632）实现高度的人机协同：机器是人的体力、感官和脑力的延伸，但人依然是智能制造系统中的关键因素。3）智能装备与工艺过程24价值体现智能制造朱海平，[e-mail]，138714006633）实现虚拟物理融合制造3）智能装备与工艺过程25价值体现制造前：在计算机中（或与物理设施配合）完成100%工艺验证制造中：物理制造过程的同步虚拟可视化智能制造朱海平，[e-mail]，138714006634）智能生产过程26指针对制造工厂或车间，以MES为平台，引入智能技术和管理手段，实现生产资源最优化配置、生产任务和物流实时优化调度、生产过程精细化管理和智慧科学的管理决策。其智能特征体现为：制造车间具有自适应性，具有柔性、可重构能和自组织能力，从而高效地支持多品种、多批量、混流生产产品、设备、软件之间实现相互通信，具有基于实时反馈信息的智能动态调度能力具有自省性特征，可实现对未来的设备状态、产品质量变化、生产系统性能等的预测，从而提前主动采取应对策略基本概念智能制造朱海平，[e-mail]，138714006634）智能生产过程271、智能计划与调度提高生产效率和生产均衡性2、工艺参数优化3、智能物流管控4、产品质量分析与改善5、设备预防性维护6、生产成本分析与预测7、能耗监控与智能调度找到最佳工艺参数组合，提高综合效率实现物流全程跟踪，确保物料准时齐套预测质量风险，分析质量影响因素主动维护设备，降低设备故障损失量化分析成本构成，找出关键影响因素提高生产过程的能源利用效率8、车间综合性能分析评价发现生产瓶颈，预测车间综合性能价值体现智能手段价值回报智能制造朱海平，[e-mail]，138714006634）智能生产过程28产品全生命周期管理，三维信息贯穿于产品设计、工艺、制造等各个阶段，虚拟制造与物理制造融合生产线高度自动化且具有一定智能从立库到线边再到线上的全自动化物流通过RFID技术自动识别工件并引导生产自动装配防错机器视觉检测……典型案例：西门子智能制造朱海平，[e-mail]，138714006635）智能服务过程29指将物联网、大数据分析、远程诊断等智能技术应用于产品使用及服务保障过程，从而达到提升服务水平、创造服务价值、创新产品设计等目的。智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663智能制造手段是制造模式创新的技术支撑从大规模流水线生产转向定制化规模生产产业形态从生产型制造向生产服务型制造的转变“互联网+制造”模式，如众包设计、云制造、网络化制造等6）智能制造支持模式创新30通过人人创客，智能柔性生产过程等实现空调的个性化定制设计与制造通过工业互联网、大数据分析实现发动机远程监控和预防维护，创造新价值智能制造朱海平，[e-mail]，13871400663智能制造系统的基本特征31大系统全球分散化制造，任