智能制造实施策略

1、版权所有：e-works 2013-2017 智能制造前沿趋势与实施策略 e e- -worksworks数字化企业网总编数字化企业网总编 黄培黄培 博士博士 20172017年年1212月月2222日日 郑州郑州 智能制造(Smart Manufacturing)的目标是实现整个制造业价值链的智能化，涵 盖研发、工艺规划、生产制造、采购、仓储、营销、服务等各个环节。 推进智能制造是一个长期的、渐进的、持续改善的系统工程。 推进智能制造是为了更好地满足客户不断变化的需求。 智能制造系统强调柔性、集成、协同、高效、精益、绿色，以人为本。 推进智能制造，需要充分结合行业特质、产品和工艺特点。 推进智能制造要构建一个健康和谐的生态系统。 何谓智能制造？ 智能制造包含的范畴 智能制造的基石 信息与通信技术信息与通信技术 自动化技术自动化技术 先进制造技术先进制造技术 人工智能技术人工智能技术 现代企业管理现代企业管理 智能制造核心技术之一：智能产品 自主决策 关键技术： 多功能感知 智能Agent 语音识别 信息融合 关键技术： 工况识别感知 控制算法及策略 自适应工况 人机交互 关键技术：

2、环境感知 路径规划 智能识别 自主决策 无人机 智能驾驶汽车 智能家电 产品的进化过程 来源: Michael Porter, Jim Heppelmann: 智能互联产品如何改变竞争格局，哈佛商业评论 基于物联网的智能垃圾箱 BigBelly 垃圾桶集太阳能、物联网、高效压缩机为一体，垃圾快倒满 时，压缩机会在40秒内将垃圾的体积压缩至原来的五分之一，垃圾箱快满 时自动联网发送垃圾桶已满及地理位置等信息至垃圾处理中心。处理中心 的系统根据各个垃圾桶发回的数据分析，规划最佳回收路线和时间。该产 品还提供WIFI热点。 KSS（百利得）主动安全驾驶系统 智能制造关键技术之二：智能服务 基于传感器和物联网（IoT），可以感知产品的状态， 从而进行预测性维修维护，及时帮助客户更换备品备 件，甚至可以通过了解产品运行的状态，帮助客户带 来商业机会。 通过采集产品运营的大数据，辅助企业进行市场营销 的决策。 通过开发面向客户服务的APP，可以针对企业购买的 产品提供有针对性的服务，从而锁定用户。 Flowserve的智能服务 VR/MR在电梯维护中的应用 基于Digital twin实现设备智能

3、运维服务 AR技术用于操作培训 智能制造关键技术之三：智能装备 增材制造技术的应用 精细网格结构高效散热 内空结构减轻零件重量 内部冷却流道提高使用寿命 3D打印义齿 3D打印口腔修复体 3D打印人体膝 关节金属修复体 3D打印金属 颅骨修复体 金属增材制造的主流技术 增材制造 系统提供商 材料 服务提供商 软件提供商 逆向工程 增材制造技术的生态链 DMG：增材制造与传统制造融合 DMG MORI公司的混合式（增材制造与传统制造结合）加工解决方案将 铣削加工技术与激光金属沉积加工工艺结合在一起，应用于一台具有完整铣削 功能的LASERTEC 65 3D 型激光熔覆加工机床上。 EOS：工业级金属增材制造装备 增材制造技术的进化趋势 来源：EOS 创成设计+增材制造 来源：Autodesk RAMLAB混合制造的螺旋桨 增材制造与减材制造集成的制造单元 来源：EOS 优傲协作机器人-人机协作 并联机器人与机器视觉集成 在生产和装配的过程中，能够通过传感器或RFID自动进行数据采集， 并通过电子看板显示实时的生产状态； 能够通过机器视觉和多种传感器进行质量检测，自动剔除不合格品，并 对采

4、集的质量数据进行SPC分析，找出质量问题的成因； 支持多种相似产品的混线生产和装配，灵活调整工艺，适应小批量、多 品种的生产模式； 具有柔性，如果生产线上有设备出现故障，能够调整到其他设备生产； 针对人工操作的工位，能够给予智能的提示。 智能制造关键技术之四：智能产线 三菱电机名古屋制作所：从自动化到智能化产线 二十年前的一条电磁阀全自动生产线 人机结合的新型机器人装配产线，应用了三菱电机e-factory解决方案的智能产线 三菱电机名古屋制作所：从自动化到智能化产线 新老两条生产线的对比 三菱电机名古屋制作所：从自动化到智能化产线 智能制造关键技术之五：智能车间 该生产什么 设备状态 质量 管控 物料准时配送 产品及时发运 全局生产管控 生产防错系统 作业指导 生产统计 What to produce Status of equipment Overall production monitoring and control Work instruction Production statistic Quality control Error-proofing JIT material

5、 delivering Product delivering 海尔：车间的虚实融合应用 来源：天河智能 智能制造关键技术之六：智能工厂 智能化加工设备 DNC 智能化机械手 智能刀具管理 中央控制室 现场Andon 现场监视装置 智能加工中 心与生产线 智能化仓储/运输与物流 智能化生产执 行过程管控 智能化生产控制中心 智能化工厂 自动化立体仓库 AGV智能小车 公共资源定位系统 高级计划排程 执行过程调度 数字化物流管控 数字化质量检测 智能工厂的架构 美的：生产指挥系统 美的：生产指挥系统 FANUC的智能工厂 用机器人组装、每条生产线配备立体仓库，标准化、系列化产品，加工和装配可实现720小时无人值守 智能制造关键技术之七：智能研发 数据管理数据管理 项目启动项目启动 客户服务客户服务 设计开发设计开发 设计验证设计验证 工艺规划工艺规划 试制试验试制试验 投产认可投产认可 样件认可样件认可 设计制造一体化平台设计制造一体化平台 R&D Process planning 用户权限与数据安全控制用户权限与数据安全控制 统一流程管理统一流程管理 图文档管理图文档管理 质量管理质量管

6、理 技术状态管理技术状态管理 变更管理变更管理 版本管理版本管理 设计工具设计工具 二维二维CAD CAM工具工具 CAE工具工具 系统扩展性系统扩展性 集成接口集成接口 接口定义接口定义 平台扩展平台扩展 零部件库零部件库 BOM管理管理 变更管理变更管理 软件代码 EBOM 二维图 三维模型 原理图 三维标注 多学科仿真 合规性分析 工艺规程 工艺路线 三维工装 工艺流程 试验数据 装配仿真 加工仿真 MBOM 三维三维CAD 变更执行管理 变更通知管理 变更需求管理 SPC MSA PPAP APQP FMEA QFD 数 字 化 协 同 全三维数字化设计 基于三维数据源及单一架构下的设计、工艺、制造协同环境及数据源支持环境。 分析 三维零件工艺/仿真 三维工装 三维装配工艺/仿 真 三维现场编程/仿真 MES/DNC应用 设计 统一数模 设计制造单一数据源集 成协同管理 统一数模 统一数模 统一数模 统一数模 统一数模 仿真验证 设计验证 数字化价值链 700 700 part part ManufacturersManufacturers 15 000 Companies 1

7、5 000 Companies 零部件企业提供产品的数字模型 零部件企业提供产品的数字模型 电气设计软件开放数据模型，提升创新效率 智能制造关键技术之八：智能管理 核心运营系统包括ERP、HCM、CRM、SRM、SCM、MDM、EAM、 企业门户等。实现智能管理的基础是核心系统无缝集成。 智能管理主要体现在与移动应用、云计算和电子商务结合。 移动版的CRM系统可以自动根据位置服务确定销售人员是否按计划拜 访了特定客户； 主流电梯制造企业纷纷研发了销售配置器软件系统，销售人员可以根据 客户的需求灵活地进行产品配置，快速报价。 业务流程管理（BPM）软件可以实现业务流程建模，实现业务流程的可 视化、模拟与优化。 汽车定制：基于互联网和模块化设计 智能制造关键技术之九：智能物流与供应链 以江淮汽车为例： 零部件供应巢建设项目现已有澳大利亚和台湾、香港等7省区在内的260家企业签约入驻 目前江淮已实施了物料拉动平台 大灯总成 动力总成 悬架总成 底盘 轮胎 座椅 仪表台总成 主机厂与供应商：物理距离 与 信息距离 主要方向：以主机厂为核心的全产业链质量控制 自动化立体仓库 AGV 智能物流装备

8、 自动识别技术 智能堆垛机 自动辊道系统 智能分拣机器人 MAN工厂的AGV应用 业务智能(BI)、业务分析(BA)与企业绩效管理(EPM)： 智能制造关键技术之十：智能决策 智能决策平台 支持HTML5，可以自适应多种终端。基于领导的不同管 理职能，将决策信息推送到领导的终端上。 研发大数据、生产大数据、质量大数据、能耗大数据、运营大数据 三一重工的挖掘机指数 产品运营大数据分析 故障和用户行为分析 开工与回款数据相关分析 技术创新: 通过物联网对生产过程、设备工 况、工艺参数等信息进行实时采 集；对产品质量、缺陷进行检测 和统计 在离线状态下，利用机器学习技 术挖掘产品缺陷与物联网历史数 据之间的关系，形成控制规则 在在线状态下，通过增强学习技 术和实时反馈，控制生产过程减 少产品缺陷 集成专家经验，改进学习结果 适应领域：钢铁制造、 半导体晶元制造、轮胎、 酒瓶生产等 基于物联网的质量分析 全球物联网应用开发平台的市场格局 物联网平台应用实践 推进智能制造的基本原则 智能制造不是目的，其目的为提升产品竞争力与质量 智能制造不可能一蹴而就，需要企业长期的努力与变革 智能制造不是自动

9、化改造，其根本是运营模式的变化 多品种、小批量企业不要盲目推进“无人工厂” 数字化是智能制造的基础与核心 智能制造成熟度评估体系 智能制造成熟度评估体系 智能制造规划“四步曲“ 1 2 3 现状评估 业务改进与需 求分析 智能制造架构 整体规划 4 智能制造 规划实施落地 提出管理改进建议与 目标 识别智能制造关键系 统支撑点与需求 企业智能制造业务模 式确定与需求分析 明确业务需求 构建完整的智能制造规 划蓝图 明确智能制造战略目标 信息化蓝图设计 自动化蓝图设计 构建智能制造运行基础 的技术架构与保障体系 确定项目，明确详细的 实施计划 三年一滚动，一年一调 整 建立完善的智能制造管 理制度与体系 关键项目论证与系统监 理体制保证系统成功 企业管理诊断与分析 智能制造架构分析 企业智能化制造的信 息化与自动化现状、 应用能力评估 智能制造现状评估范例 智能制造的整体框架范例 e-works十五年专注制造业,服务智能制造 e-works创始人：李培根院士 e-works门户、社区 e-works论坛、沙龙 e-works咨询、评测、监理 e-works培训 e-works Research e-works 制造业CIO俱乐部 专业专业 对智能制造技术、市场、产业和应用趋 势有深刻理解。 专注专注 作为中立第三方，专注于智能制造服务， 不与任何厂商结盟。 影响力影响力 权威的智能制造网络媒体和服务平台。 资源资源 超过73万会员，微信订阅超过47万人， 集聚6万家制造企业负责人。 经验经验 丰富的智能制造知识传播、专业会议、 培训和咨询服务经验。 e-works，专注制造业,服务智能制造 e-works咨询：智能制造第三方咨询服务 咨询项目包括： 集团管控+数字化工厂规划（万向钱潮等） 智能制造规划及标准研究（西电集团等） 信息化整体规划（中车株洲电机、温州冠盛、惠州华阳电子等） 大型企业项目监理（中山大洋电机，航天科技集团长征机械厂等） MES需求分析（美的厨电、北京印钞等） 两化融合管理体系贯标咨询（长飞光纤、凯隆化工等） 两化融合保驾护航（康尼机电、沪光电器等） 两化融合深度

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