智能制造技术与数字化工厂应用 一、智能制造产业与技术背景 二、智能制造基本内涵与关键技术 三、基于RFID的智能制造技术与应用 制造技术 发展趋势 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 制造技术的发展需求与趋势 产品全生命周期（设计、制造、运 作等）满足客户个性化需求 全价值链端到端系统工程 个性化 提高能源利用效率，实现 工业生产“绿色环保” 绿色制造 柔性化生产线 实现多品种产品生产的动态 配置资源 定制化 1 能源和资源利用效率 是竞争力的决定性因素 ? ? ? 更短的创新周期 更为复杂的产品 更大的数据量 ? ? ? 个性化大规模生产 快速变化的市场 更高的生产效率 提升效率 制造业核心竞争力正在发生深刻变化 提升竞争力 制造业变化的速度比以往更快 3 2 缩短生产周期 提高柔性 制造业成为全球经济持续发展的发动机 美国 “再工业化” ?国家制造技术创新联盟 ?使用本国页岩气和石油 德国 保持工业领先地位 ?持续创新机制 ?高出口量 ?工业4.0为新的指导原则 中国 发展高端技术实现产品升级 ?工资上涨 ?质量驱动的自动化需求 ?节能立法 2015年中国长三角地区的制造成本仅比美国低5% 全球制造产业正在发生深刻变化 ￥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？ ￥410 秦皇岛 天津 大连 烟台 ￥320 廊坊 晋城 90年代末 郑州 武汉 重庆 ￥1290 2013年- 贵阳 ￥1030 ￥200 印度尼西亚 最低￥670 中国制造业挑战与机遇 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 低附加值 高附加值 第一次浪潮 工业革命 机器和工厂出现 推动规模经济和 经济领域扩展 第二次浪潮 互联网革命 计算机技术和 分 布式信息网络的 崛起 制造技术发展：第三次浪潮（美国） 第三次浪潮 工业互联网 基于机器的分析： 物理分析、重点学 科的深厚专业知识 、自动化、预测 第一次工业革命 蒸汽动力机械 设备应用于生产 第二次工业革命 电机发明和电能 使用，大规模流 水线生产 第三次工业革命 应用IT技术（ PLC、NC等）实 现自动化生产 制造技术发展：第四次工业革命（德国） 第四次工业革命 应用信息-物理系 统（CPS）实现智 能化生产 制造技术发展：智能制造（中国制造2025） 智能制造科技发展“十二五”专项规划 ☆国家科技重大专项（02专项） 极大规模集成电路制造装备 及成套工艺 ☆国家科技重大专项（04专项） 高档数控机床数字化设计关键技术 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 智能制造关键技术、数字化车间示范应 用、智能制造系统等 ★ 重点研究数字化设计制造集成技术 ★ 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 国家中长期科学和技术发展 规划纲要(2006-2020) “十二五”国家战略性新兴产业 发展规划 二、智能制造基本内涵与关键技术 智能制造：应用范围 智能设备、智能系统和智能决策代表着机器、设备组、设施和系统网络的 工业世 界能够更深入地与连接、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 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：技术目标 通过嵌入式互联网技术，离散的信息-物理系统（CPS）进行连接交互 ? 产品制造过程中包含所有 必要信息 ? 考虑全价值链进行生产设备 整合、自组织 ? 生产过程中按照实际工况 灵活决策 智能制造：技术路线 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：发展阶段 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 智能制造发展方向：产品智能化 自适应工况： ?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 产品全生命周期个性化定制与服务 无人机 无人驾驶汽车 智能家电