智能装备中信息技术体系与思维

1、智能装备中的信息技术体系智能装备中的信息技术体系 应用与模式应用与模式 714所蓝波今朝 张祖国 消费者 消费制造 装备制造 传统装备制造业传统装备制造业 制造业包括装备制造业和最终消费品制造业。 装备制造业是为国民经济进行简单再生产和扩大再生产提 供生产技术装备的工业的总称，即“生产机器的机器制造 业”。 装备制造业的特征装备制造业的特征 特征 技术密集 资本密集 劳动密集 成套设备 基础件 基础设 备 装备：制造业的重要基础装备：制造业的重要基础 技术融合 产业融合 管理融合 复杂化 精细化 智能化 生态化 覆盖区域：智能化无处不在覆盖区域：智能化无处不在 设计环节 供应链环节 制造环节 营销环节 物流环节 运维环节 决策环节 更扁平的客户末端与大数据收集 互联网与移动互联网的运营思维 平台整合构造生态系统趋势 传感器为代表的深度技术应用与集 成 国际：他们走得更快！国际：他们走得更快！ 美国：美国国家制造业创新中心网络(NNMI)， “再工业化”的回归不是简单的工厂回归 德国：德国工业4.0，互联工厂。 日本：第三代，第四代工业机器人 思科:“万物互联”IOT（Internet

2、of Things) IBM:“智慧地球” GE：工业互联网 航空 15年中能节省 300亿美元支出 电厂 600亿美元能源 损耗 医疗 630亿美元 工业互联网工业互联网 是工业生产中设备、数据和人的有机结合，突破智慧和机器 边缘，搭载互联网与工业联接，被誉为“第四次工业革命” 目标：机器和先进的传感器、控制和软件应用相连接，以提 高生产效率、减少资源消耗 “工业互联网将实体工业与虚拟网络结合，在未来将 “工业互联网将实体工业与虚拟网络结合，在未来将 以革命性的方式极大促进生产力的提高。 -GE CEO,杰夫.伊梅尔特 1% 工业互联网主要元素工业互联网主要元素 2030年，工业互联网将可能为中国经济带来累计3万亿美元 的GDP增量 2025年，工业互联网将创造82万亿美元的经济价值(约为全 球经济总量的二分之一)。 智能机器 工作人 员 高级分 析 GEGE对工业互联网的实践对工业互联网的实践 GE发动机嵌入传感器与其他高级设备，海 量数据的收集与分析，从而改善机器性能与 系统及连接网络的效率。数据本身甚至也会 变得“智能化”。 目前有2万架商用飞机， 它们配备有4.3万台喷气 发

3、动机。每台喷气发动 机由诸多旋转设备组成。 针对这些旋转设备，进 行单独监控 GEGE的思维！的思维！ GE未来商业模式 GE不是软件公司和咨询公司，GE也不是装备公司， GE是以资产为出发点，是一家服务公司，优势是结合 材料和分析带来实在的结果 GE未来除了卖设备还会卖服务，但非搭着设备卖服务， 而是智能机器的运营和数据服务 数据将会成为GE未来的产品 德国工业德国工业4.04.0 工业4.0是德国政府高技术战略2020确定的十大未来项目之一，并 已上升为国家战略 西门子公司已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。 充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统信息物理系统（Cyber- Physical System) 相结合的手段，将制造业向智能化转型。基于CPS实 现智慧制造。 机器系统通过网 络实时获得相关 信息 机器系统通过网 络实时获得相关 信息 自主切换生产材 料，生产方式， 形成最佳配置 自主切换生产材 料，生产方式， 形成最佳配置 根据不同客户不 同产品动态配置 根据不同客户不 同产品动态配置 模块化生产线、 模块化工厂 模块化生产线、 模块化工厂 动态配 置

4、工厂内部作业与 生产线标准化 工厂内部作业与 生产线标准化 智能工厂生态链 各环节标准化 智能工厂生态链 各环节标准化 交换信息标准化 交换信息标准化 标准化 工业工业4.0 4.0 的八大关键领域的八大关键领域 开发出一套单一的共同标准，合作伙伴关系才可能形成。 需要一个参考架构为标准提供技术说明 标准化 与参考架构 建立适应日益复杂系统的交互模型。 开发这些模型所需的方法和工具 管理复杂系统的模型 及相应方法 可靠、全面和高质量的通信网络 基础设施 在通用安全标准下适应工业生产过程及产品数据信息的安 全体系 安全和保障 智能工厂中员工的参与性工作设计及学习模型 工作流程、工作环境的重构 工作的组织和设计 数字化学习计划及相关技术 培训和持续的专业发展 企业数据、责任问题、处理个人数据以及贸易限制等法规 的适应性变化 监管框架 有必要计算在智能工厂中投入的额外资源与产生的节约潜 力之间的平衡 资源利用效率 工业工业4.04.0核心目标核心目标 动态、实时优化和自我组织的价值 链 垂直集成和网 络化制造系统 贯穿整个价值 链的端到端工 程数字化集成 通过价值网络 实现的横向集 成 两种

5、集成方向两种集成方向 横向集成是指将不同制造阶段和商业 计划的IT系统集成在一起，既包括公 司内部的材料、能源和信息的配置 （例如，原材料物流，生产过程，产 品外出物流，市场营销），也包括不 同公司间的配置（价值网络） 垂直集成是指将不同层面的IT系统集 成在一起（例如，执行器和传感器， 控制，生产管理，制造和执行及企业 计划等各种不同层面) 实现整个模式的转变， 值将是一个关键。 实现整个模式的转变，作为一个长期的项目来实施，并将是 一个渐进的过程。在整个过程里，保留现有制造业体系的核心价 值将是一个关键。 业务闭环 业务闭环 CPSCPS参考模型参考模型 自控系统 物联网 智慧工厂 服务网 CPS平台 内部：自动配置的生产方式内部：自动配置的生产方式 高度静态配置 动态配置：不 配 动态配置：不 同型号产品的 混装并确保匹 配 基于服务和实时保障的基于服务和实时保障的CPSCPS平台平台 CPS平台： 适应具有协作性特点的商业化进程和连接智能工厂和智能产品的 全生命周期各方面的整个商业网络 提供迅速和简单流程的服务和应用； 在App Store模式链下实现商业进程中的调配和部署；

6、提供综合性强、安全可信的全商业进程支持； 保障从传感器到客户交流所有环节的安全和可靠系统； 支持移动端设备； 支持商业网络中互相协助的生产、服务、分析和预测 新的模式和机会新的模式和机会 制造领域的所有因素和资源间形成全新的社会技术互动水平。它将使生产资源形成一个 循环网络 智能产品具有独特的可识别性 有特殊产品特性需求的客户直接参与到产品的设计、构造、预订、计划、生产、运作和 回收各个阶段。允许临时变更。支撑小批量产品的获利。 企业员工可以根据形势和环境敏感的目标来控制、调节和配置智能制造资源网络和生产 步骤 逆袭的可能性 长尾理论与 利基市场 二八定律 智能制造使得小批量、不畅销、智能制造使得小批量、不畅销、 定制化的产品获利成为可能。 装备装备/ /制造智能化的技术走向制造智能化的技术走向 T字形的技术融合 保持传统制造的核心价值，集成异构制造业务管理系统 ERP、PDM、CAD、CAPP、CAE、CAM、DNC、MES等 生产环节充分使用MEMS以实现车间精细化管控 产品中充分使用MEMS实现设备运行的状态监控 构建基于云平台的生态系统，黏合供应商和客户 云服务 大数据 采纳互

7、联网和移动互联网思想，构建客户社区，加快产品升级提升产品体验 SNS 自组织，去中心化 微信、微博、微网站等自媒体 移动APP 无线技术的广泛应用 3G/4G WIFI包含蓝牙、紫蜂等 装备装备/ /制造智能化的技术走向制造智能化的技术走向 机器人必将成为智能制造中生产线的主角 大量的MEMS（微机电系统）、传感器将成为工厂智能化的重 要部分。他们是物联网的基石。 在保障安全的基础上，内外系统将通过基于WEBSERVICE等 的业务中间件链接在一起。系统整合的需求将急剧上升，云系 统将作为一个生态而存在，神经末端将延伸到伙伴和客户。竞 争不仅是产品上的更是生态上的。 移动应用与配套终端将大量的数据通过整个系统而收集上来， 知识管理与数据分析不可避免。 产品的更新将比传统模式更容易也更迅速。产品的运维成为产 品竞争的重要维度。 物联网、云、大数据、移动应用等信息技术将是智能制造的支 撑基础。 T T字形的内涵与外延字形的内涵与外延 产品不断向客户贴近 不断与供应商贴近 构成战略性生态 精密 精细 精确 精致 产品设计、工艺、制造、工艺等管理不断向纵深发展 系统重在融合和集成系统重在融合和

8、集成 CAD/CAPP/CAE/ 其他各类专业工具 PDM/ERP/CRM/S CM等业务工具 OA/PM/DSS等决 策工具 MES/DNC/刀具管 理等制造执行系统 机器人/MEMS 外网门户 客户电话/呼叫中心 /售后运维系统 微博/微信公用号/微博/微信公用号/ 百度应用/移动APP 等自媒体工具 智能制造的基础单元：智慧工厂智能制造的基础单元：智慧工厂 全覆盖的无线网络与传感器（WIFI、蓝牙、ZIGBEE、NFC、UWB、北 斗、LTE/4G） 节点通过光纤连接 虚拟化存储、备份系统等IT基础设施、企业私有IAAS云 基础大数据与分布式文件系统 可重用的模块化应用 组件 研发与创新 设计与工艺 生产与制造 物流与供应链 管理决策 运维客服 关键智慧应用中心 扩展应用 企业数据交换引擎 社 会 化 应 用 接 口 社 会 化 应 用 接 口 供应供应 商 研发 伙伴 社 会 化 应 用 接 口 社 会 化 应 用 接 口 制造 协作 伙伴 营销 渠道 伙伴 消费 者 员工与管理者 柔性生产自定义工 作流 系统准入、 身份认证、 数据安全 及资源租 用机制 基于互联网或者企业私

9、有云、行业联盟私有云 研究 创新 设计 工艺 制造 管理 运营 维护 客服 营销 系统准入、 身份认证、 数据安全 及资源租 用机制 基于大数据 的知识管理与 研发管理 3维CAD云 3维CAM云； 测试云 试验数据管 理云 M-CPS； 数控机床资源协 作系统 生产安全平台 能耗管理平台 AGV与动态可配 置柔性生产线； 现场可视化管理 装备通用MRO 船舶管线诊断 船舶动力系统 远程维护 户外安全与支 援 自媒体营销 与社区平台 智慧工厂数据总线 智慧工厂数据总线 MEMSMEMS：微机电系统：微机电系统 CIMS的演进与MEMS的融合 Micro-Electronic Mechanical System CIM 计算机集成制造 现代集成制造 研究领域，涉及电子工程、材料工程、 MEMS：微机电系统是微电路和微 机械按功能要求在芯片上的集成，尺 寸通常在毫米或微米级 微机电系统是当前交叉学科的重要 研究领域，涉及电子工程、材料工程、 机械工程、信息工程 可以把不同功能、不同敏感方向或 致动方向的多个传感器或执行器集成 于一体，或形成微传感器阵列、微执 行器阵列，甚至把多种功能的器件集 成在一起，形成复杂的微系统 通过微型化、集成化来可以完成大 尺寸机电系统所不能完成的任务，也 可嵌入大尺寸系统中，把自动化、智 能化和可靠性水平提高到一个新的水 平。 MEMSMEMS：使得生产线上以及 装备产品中使用大量传感器 成为可能。 目前MEMS传感器中关于压 力、加速度、角速度、微流 量、气敏、流体密度、力平 衡、已经有大量商业应用。 MEMS：机械装备与数字化 时代的桥梁。 MROMRO：不仅仅是售后的运维：不仅仅是售后的运维 MRO: Maintenance维护、Repair维修、Operation运行 (MRO) MRO已经成为一种服务模式，通过MRO的专业化，保证产品交付后 客户满意度与增值服务。 内部MRO 外部MRO MRO，企业 对其生产和 工作设施、 设备进

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