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1、智能制造技术术与数字化工厂应应用 一 智能制造产业产业 与技术术背景 二 智能制造基本内涵与关键键技术术 三 基于RFID的智能制造技术术与应应用 制造技术术 发发展趋势趋势 绿绿色化 制造需求 多品种多批量 高质质量低成本 柔性制造快速响应应 节节能减排环环境友好等 制造技术术的发发展需求与趋势趋势 产产品全生命周期 设计设计 制造 运 作等 满满足客户户个性化需求 全价值链值链 端到端系统统工程 个性化 提高能源利用效率 实现实现 工业业生产产 绿绿色环环保 绿绿色制造 柔性化生产线产线 实现实现 多品种产产品生产产的动态动态 配置资资源 定制化 1 能源和资资源利用效率 是竞竞争力的决定
2、性因素 更短的创创新周期 更为为复杂杂的产产品 更大的数据量 个性化大规规模生产产 快速变变化的市场场 更高的生产产效率 提升效率 制造业业核心竞竞争力正在发发生深刻变变化 提升竞竞争力 制造业变业变 化的速度比以往更快 3 2 缩缩短生产产周期提高柔性 制造业业成为为全球经济经济 持续发续发 展的发动发动 机 美国 再工业业化 国家制造技术创术创 新联联盟 使用本国页页岩气和石油 德国 保持工业领业领 先地位 持续创续创 新机制 高出口量 工业业4 0为为新的指导导原则则 中国 发发展高端技术实现产术实现产 品升级级 工资资上涨涨 质质量驱动驱动 的自动动化需求 节节能立法 2015年中国长
3、长三角地区的制造成本仅仅比美国低5 全球制造产业产业 正在发发生深刻变变化 400 200 成都 250 佛山东莞 惠州 深圳 常熟 昆山 上海 杭州 1992年 台湾 950 1988年 富士康下一步迁往何处处 410 秦皇岛 天津 大连 烟台 320 廊坊 晋城 90年代末 郑州 武汉汉 重庆 1290 2013年 贵贵阳 1030 200 印度尼西亚亚 最低 670 中国制造业业挑战战与机遇 哥本哈根中国减排目标标 产业产业 升级压级压 力 劳动劳动 力成本上升 能耗排放压压力 中国制造业业机遇 发发展先进进制造技术术 实现产业实现产业 升级级 低附加值值高附加值值 第一次浪潮 工业业革
4、命 机器和工厂出现现 推动规动规 模经济经济 和 经济领经济领 域扩扩展 第二次浪潮 互联联网革命 计计算机技术术和 分 布式信息网络络的 崛起 制造技术发术发 展 第三次浪潮 美国 第三次浪潮 工业业互联联网 基于机器的分析 物理分析 重点学 科的深厚专业专业 知识识 自动动化 预测预测 第一次工业业革命 蒸汽动动力机械 设备应设备应 用于生产产 第二次工业业革命 电电机发发明和电电能 使用 大规规模流 水线线生产产 第三次工业业革命 应应用IT技术术 PLC NC等 实实 现现自动动化生产产 制造技术发术发 展 第四次工业业革命 德国 第四次工业业革命 应应用信息 物理系 统统 CPS 实
5、现实现 智 能化生产产 制造技术发术发 展 智能制造 中国制造2025 智能制造科技发发展 十二五 专项规专项规 划 国家科技重大专项专项 02专项专项 极大规规模集成电电路制造装备备 及成套工艺艺 国家科技重大专项专项 04专项专项 高档数控机床数字化设计设计关键键技术术 与工具集研发发及典型产产品应应用 国家智能制造装备备重大专项专项 智能制造关键键技术术 数字化车间车间示范应应 用 智能制造系统统等 重点研究数字化设计设计制造集成技术术 做大做强数字制造装备备 促进进制造业业 智能化 精密化 绿绿色化发发展 国家中长长期科学和技术发术发 展 规规划纲纲要 2006 2020 十二五 国家
6、战战略性新兴产业兴产业 发发展规规划 二 智能制造基本内涵与关键键技术术 智能制造 应应用范围围 智能设备设备 智能系统统和智能决策代表着机器 设备组设备组 设设施和系统统网络络的 工业业世 界能够够更深入地与连连接 大数据和分析所代表的数字世界融合 智能制造 大数据循环环 安装仪器仪表 的工业机器 专有机器数据流的 提取和存储 工业数据系统 安全 云计算网络 基于机器的算法 和数据分析 大数据分析 与合适的人 和机器分享数据 可视化远程 和集中数据 数据流返回机器 实体和人际网络 智能制造 技术术目标标 通过过嵌入式互联联网技术术 离散的信息 物理系统统 CPS 进进行连连接交互 产产品制造
7、过过程中包含所有 必要信息 考虑虑全价值链进值链进 行生产设备产设备 整合 自组织组织 生产过产过 程中按照实际实际 工况 灵活决策 智能制造 技术术路线线 生 指 通过软 件和网络进 行产品开发 产和服务沟通 机器与产品实时进 行信息和 指令交互 自主控制和优化 2020 智能制造 发发展阶阶段 智能化 产品设计 制造过程中具有 感知 分析 决策 执行功 能 网络络化 利用自组织网络 动态配置 资源 实现研究 设计 生 产和销售各种资源重组 2015 数字化 CAD CAE CAPP CAM PDM ERP RE RP 2011 网络化生产企业间横向集成 产品开发产品生产产品服务 制造体系纵
8、向集成 ERP MES PCS 设计生产物流营销 客户需求 智能制造核心特征 产品全生命周期端到端集成 智能制造发发展方向 产产品智能化 自适应应工况 工况识别 感知 控制算法及策略 人机交互 多功能感知 智能Agent 语音识别 信息融合 自主决策 环境感知 路径规划 智能识别 自主决策 回收 信息 原材料 信息 设计 信息 制造 信息 物流 信息 销售 信息 产产品全生命周期个性化定制与服务务 无人机 无人驾驶汽车 智能家电 智能制造发发展方向 装备备智能化 制造技术变术变 革 将专家的知识和经验融入感知 决策 执行等制造 活动中 赋予产品制造在线学习和知识进化能力 实现实现 自学自律制造
9、 日本Mazak机床 热屏障 主动振动控制 智能装备备特点 瑞士米克朗机床 智能工艺规 划 大连机床 热补偿 功能 智能化 智能装备 2000 数字化 数控装备 1960 国际际 智能制造初露端倪 国内 该该生产产什么 质质量 管控 智能制造发发展方向 车间车间 智能化 全局生产产管控 What to produce Status of equipment 设备设备 状态态 Overall production monitoring and control Work instruction 作业业指导导 Production statistic 生产统计产统计 Quality control
10、物料准时时配送 JIT material delivering 生产产防错错系统统 Error proofing 产产品及时发时发 运 Product delivering 智能制造发发展方向 工厂智能化 智能化加工设备设备 DNC 智能化机械手 智能刀具管理 中央控制室现场现场 Andon现场监视现场监视 装置 智能加工中 心与生产线产线 智能化仓储仓储 运输输与物流 智能化生产执产执 行过过程管控 智能化生产产控制中心 智能化工厂 自动动化立体仓仓 库库 AGV智能小车车公共资资源定位系 统统 高级计级计 划排程 执执行过过程调调度 数字化物流管 控 数字化质质量检检 测测 大灯总成 动力
11、总成 悬架总成 底盘 轮胎 智能制造发发展方向 供应链应链 智能化 主机厂与供应应商 物理距离 与 信息距离 以江淮汽车为车为 例 零部件供应应巢建设项设项目现现已有澳大利亚亚和台湾 香港等7省区在内的260家企业签约业签约 入驻驻 目前江淮已实实施了物料拉动动平台 主要方向 以主机厂为为核心的全产业链质产业链质 量控制 仪表台总成 座椅 智能制造发发展方向 智能制造模式 37 11亿亿美元 突破10000亿亿 网络络改变变沟通 社交服务务平台 网络络改变变交易 电电子商务务平台 网络络改变变生产产 智能制造平台 物联网 服务网 高速通讯讯网络协议络协议 资资料共享技术术 信息安全技术术 智能
12、制造关键键技术术 数字化制造 数字化建模 虚拟设计拟设计 创创新设计设计 数字样样机设计设计 面向制造DFM 智能控制技术术 高速高精度驱动驱动 嵌入式数字制造 远远程诊诊断 智能维护维护 数字控制生产产管理 控制传传感技术术 实时实时 信息管理技术术 信息集成技术术 数字化车间车间 技术术 制造系统统建模 决策控制 2012年中国工业业机器人销销量为为2 7万台 我国达到世界水平时时 将有380亿亿工业业机器人本体市场场空间间 1140亿亿工业业机器人系统统 集成市场场空间间 焊焊接 装配 喷喷漆 码垛码垛 搬运 世界工业业机器人安装总总量 智能制造关键键技术术 机器人 全球年增长率9 中国
13、年增长率17 智能制造关键键技术术 3D打印 3D打印技术术 增材工艺艺 缩缩短生产产周期 减少对环对环 境的影响 提高原材 料和能源使用效率 智能制造关键键技术术 传传感器 三 基于RFID的智能制造技术术与应应用 条形码码接触卡 磁卡 IC卡 二维码维码RFID 主要 特点 只读 信息容量小 价格便宜 不能重复 使用 对污染敏感 可读写 价格便宜 数据 容量大 可重复使用 读 写距离近 只读 信息容量 大 对污染敏感 批量 远距离 非接触读 写 数据容量大且 可重 复使用 对污染不敏感 适应复杂工况 主要 应应用 商品流通 仓储标 证 信息服务等 个人信息管理 如银行卡 信用卡 民用 商用
14、为主各种恶劣的工业环境 内 部物流管理 供应链管理 RFID技术术 RFID RadioFrequencyIdentification 是一种非接触式的自动识别动识别 技术术 它 通过过射频频信号自动识别动识别 目标对标对 象并获获取相关数据 20世纪纪70年代20世纪纪90年代20世纪纪70年代20世纪纪90年代 RFID技术术特点与优势优势 适应应复杂杂工况 防雨水 抗污渍 抗油污 可喷涂 读读写方便快捷 可读可写 盲视 透视 扫描 批量操作 批量读 写 远距离读写 现场现场 即验验即写 对着实物直接写入信息 码物一一对应 读识读识 性能可靠 一次性 盲扫 识别可靠性达99 8 以上 30
15、 RFID频频段 低频 125 135KHz 高频 13 56MHz 超高频 860 960MHz 2 4G 微波 2 45GHz 通讯讯原理电感耦合电磁波耦合 芯片供电电被动被动被动 主动被动 主动 识别识别 距离 0 100cm0 120cmEU4m USA6m1m 20m 速度50张 s100张 s300张 s 500张 s 数据容量小 64 512bit 较小 160 2000bit 较小 512bit 中等 2kb RFID工作原理与分类类 标签标签 TAG 天线 ATENNA 1 读读写器通过过 天线发线发 出无线线射 频频能量信号 2 标签标签 通过过无线线射频频信号 获获得能量
16、 3 电电能对电对电 子标签标签 芯片供 电电 芯片将数据转换转换 成 电电磁波信号发发出 读读写器 READER 信息系统统 4 读读写器接收电电 磁波并转换为转换为 数据 31 RFID技术术在智能制造中应应用 RFID 技术术 智能家电电 车间车间物流 工程机械 物流园 供应链应链 智能维护维护 混流制造 辅辅具控制 32 托盘 RFID 产品 RFID 智能制造方案 数字化车间车间 辅辅具管控 辅具的可视化跟踪管理 辅具与主机自动信息交互 智能维护维护 设备 在线监测 设备 运行 状态评 估与风险预 警 设 备故障智能诊断与专家支 持 混流制造 单品级产 品智能识别 工艺推送和操作指导 进度监控与质量追溯 辅具寿命定量监控与预测 实现实现 多品种混流制造 提升生产产效率和质质量 33 运动过动过程快速识别识别 不影 响生产节产节 拍 工业现场恶业现场恶 劣工况高可靠 识别识别 生产线产线 路径 选择选择 M2M 通讯讯 机床加工程序 选择选择 零件加工质质量 信息记录记录 数字化车间车间 混流制造 基于RFID的混流制造解决方案 价值值 实现实现 多品种同时时高效制造 完全柔性
