对智能制造工程的认识总结.doc

对智能制造工程的认识总结在智能工厂中，借助于各种生产管理工具/软件/系统和智能设备， 打通企业从设计、生产到销售、维护的各个环节，实现产品仿真设计、 生产自动排程、信息上传下达、生产过程监控、质量监测、物料 自动配送等智能化生产下面介绍几个智能工厂中的典型“智能”生 产场景场景 1：设计/制造一体化在智能化较好的航空航天制造领域， 采用基于模型定义（MBD ）技术实现产品开发，用一个集成的三维实 体模型完整地表达产品的设计信息和制造信息（产品结构、三维尺寸、 BOM等），所有的生产过程包括产品设计、工艺设计、工装设计、产品 制造、检验检测等都基于该模型实现，这打破了设计与制造之间的壁 垒，有效解决了产品设计与制造一致性问题制造过程某些环节，甚 至全部环节都可以在全国或全世界进行代工，使制造过程性价比最优 化，实现协同制造场景 2：供应链及库存管理企业要生产的产品种类、数量等信 息通过订单确认，这使得生产变得精确例如：使用ERP或WMS （仓 库管理系统）进行原材料库存管理，包括各种原材料及供应商信息 当客户订单下达时，ERP自动计算所需的原材料，并且根据供应商信 息即时计算原材料的采购时间，确保在满足交货时间的同时使得库存 成本最低甚至为零。

场景3：质量控制车间内使用的传感器、设备和仪器能够自动 采集质量控制所需的关键数据；生产管理系统基于实时采集的数 据，提供质量判异和过程判稳等质量监测和预警方法，及时有效 发现产品质量问题此外，产品具有唯一标识（条形码、二维码、电 子标签），可以以文字、图片和视频等方式追溯产品质量所涉及的数 据，如用料批次、供应商、作业人员、作业地点、加工工艺、加工设 备信息、作业时间、质量检测及判定、不良处理过程等场景 4：能效优化采集关键制造装备、生产过程、能源供给等 环节的能效相关数据，使用MES系统或EMS系统（能源管理系统）对 能效相关数据进行管理和分析，及时发现能效的波动和异常，在保证 正常生产的前提下，相应地对生产过程、设备、能源供给及人员等进 行调整，实现生产过程的能效提高因此，智能工厂的建立可大幅改 善劳动条件，减少生产线人工干预，提高生产过程可控性，最重要的 是借助于信息化技术打通企业的各个流程，实现从设计、生产到销售 各个环节的互联互通，并在此基础上实现资源的整合优化和提高，从 而进一步提高企业的生产效率和产品质量如何实现制造环节智能化互联网技术的普及使得企业与个体客 户间的即时交流成为现实，促使制造业实现从需求端到研发端、服务 端的拉动式生产，以及从“生产型”向“服务型”模式转变。

因此， 企业领先于竞争对手完成数字化、网络化与智能化的转型升级，实现 大规模定制化生产来满足个性化需求并提供智能服务，方能在瞬息万 变的市场上立于不败之地看得见的是个性化定制和智能服务，看不见的是生产制造各环节 的数字化、网络化与智能化实现智能制造，网络化是基础，数字化 是工具，智能化则是目标网络化是指使用相同或不同的网络将工厂/ 车间中的各种计算机管理软件、智能装备连接起来，以实现设备与设 备之间、设备与人之间的信息互通和良好交互将生产现场的智能装 备连接起来的网络被称为工业控制网络,包括现场总线（如PROFIBUS、 CC-Link、Modbus 等）、工业以太网（如 PROFINET、CC-Link IE、 Ethernet/lP、EtherCAT、POWERLINK、EPA 等）、工业无线网（如 WIA- PA、WIA-FA、WirelessHART、ISA 100.11a 等）,对于控制要求不高的 应用还可使用移动网络（如2G、3G、4G以及未来5G网络）车间/工 厂的生产管理系统则可以直接使用以太网连接对于智能制造,往往 还要求工厂网络与互联网连接,通过大数据应用和工业云服务实现价 值链企业协同制造,产品远程诊断和维护等智能服务。

为了防止窃密, 在工厂网络与互联网连接中要设防火墙,特别防止木马、病毒攻击企 业网络,注意网络信息安全与功能安全数字化是指借助于各种计算机工具,一方面在虚拟环境中对产品 物体特征、生产工艺甚至工厂布局进行辅助设计和仿真验证,例如使 用CAD （计算机辅助设计）进行产品二维、三维设计并生成数控程序 G代码，使用CAE （计算机辅助工程）对工程和产品进行性能与安全 可靠性分析与验证，使用CAPP（计算机辅助工艺设计）通过数值计算、 逻辑判断和推理等功能来制定和仿真零部件机械加工工艺过程，使用 CAM （计算机辅助制造）进行生产设备管理控制和操作过程，使用CAT （计算机辅助测试）实现集成试验台与各种试验参数的仿真与测试等 另一方面，对生产过程进行数字化管理，例如、使用CDD （通用数据 字典）建立产品全生命周期数据集成和共享平台，使用PDM管理产品 相关信息（包括零件、结构、配置、文档、CAD文件等），使用PLM进 行产品全生命周期管理（产品全生命周期的信息创建、管理、分发和 应用的一系列应用解决方案）等智能化可分为两个阶权，支持多品 种小批量生产模式，通过使用智能化的生产管理系统与智能装备，实 现产品全生命周期的智能管理，未来则是实现状态自感知、实时分析、 自主决策、自我配置、精准执行的自组织生产。

这就要求首先实现生 产数据的透明化管理，各个制造环节产生的数据能够被实时监测和分 析，从而做出智能决策，并且智能化系统要能接受企业最高领导层的 决策（Bl），及有突发情况要能接受人工干预；其次要求生产线具有 高度的柔性，能够进行模块化组合，以满足生产不同产品的需求此 外，还应提升产品本身的智能化，如提供友好的人机交互、语言识别、 数据分析等智能功能，并且生产过程中的每个产品和零部件是可标识 可跟踪的，甚至产品了解自己被制造的细节以及将被如何使用数字化、网络化、智能化是保证智能制造实现“两提升、三降低”经济目标的有效手段数字化确保产品从设 计到制造的一致性，并且在制样前对产品的结构、功能、性能乃至生 产工艺都进行仿真验证，极大地节约开发成本和缩短开发周期网络 化通过信息横纵向集成实现研究、设计、生产和销售各种资源的动态 配置以及产品全程跟踪检测，实现个性化定制与柔性生产的同时可提 高产品的质量智能化将人工智能融入设计、感知、决策、执行、服 务等产品全生命周期，能有效提高生产效率和产品核心竞争力如何实现网络互联互通智能制造的首要任务是信息的处理与优化，工厂/车间内各种网 络的互联互通则是基础与前提。

没有互联互通和数据采集与交互，工 业云、工业大数据都将成为无源之水智能工厂/数字化车间中的生 产管理系统（IT系统）和智能装备（自动化系统）互联互通形成了企 业的综合网络按照所执行功能不同，企业综合网络划分为不同的层 次，自下而上包括现场层、控制层、执行层和计划层图2给出了符 合该层次模型的一个智能工厂/数字化车间互联网络的典型结构随 着技术的发展，该结构呈现扁平化发展趋势，以适应协同高效的智能 制造需求什么是端到端数据流智能制造要求通过不同层次网络集成和互操作，打破原有的业务 流程与过程控制流程相脱节的局面，分布于各生产制造环节的系统不 再是“信息孤岛”，数据/信息交换要求从底层现场层向上贯穿至执行 层甚至计划层网络，使得工厂/车间能够实时监视现场的生产状况与 设备信息，并根据获取的信息来优化生产调度与资源配置也要涉及 到协同制造单位（如上游零部件供应商、下游用户）的信息改变，这 就需要用互联网实现企业与企业数据流动/数字化车间网络结构，我国制造业现状和首要任务我国制造业现状是：“2.0 补课， 3.0 普及，4.0 示范”，其中工业2.0、3.0、4.0 对应的含义如下：2.0实现“电气化、半自动化”：使用电气化和机械化制造装备， 但各生产环节和制造装备都是“信息孤岛”，生产管理系统与自动化 系统信息不贯通，甚至企业尚未使用 ERP 或 MES 系统进行生产信息化 管理。

我国也有许多中小企业都处于此阶段；3.0 实现“高度自动化、数字化、网络化”：使用网络化的生产 制造装备，制造装备具有一定智能功能（如标识与维护、诊断与报警 等），采用 ERP 和 MES 系统进行生产信息化管理，初步实现了企业内 部的横向集成与纵向集成；4.0 实现“数字化、网络化、智能化”：适应多品种、小批量生 产需求，实现个性化定制和柔性化生产，使用高档数控机床、工业机 器人、智能测控装置、3D打印机、智能仓库和智能物流等智能装备， 借助各种计算机辅助工具实现虚拟生产，利用互联网、云计算、大数 据实现实现价值链企业协同生产、产品远程维护智能服务等我国实现智能制造必须2.0、3.0、4.0 并行发展，既要在改造传 统制造方面“补课”，又要在绿色制造、智能升级方面“加课”对 于制造企业而言，应着手于完成传统生产装备网络化和智能化的升级 改造，以及生产制造工艺数字化和生产过程信息化的升级改造对于 装备供应商和系统集成商，应加快实现安全可控的智能装备与工业软 件的开发和应用，以及提供智能制造顶层设计与全系统集成服务小结必须牢记，企业不是为了“智能制造”而智能制造，应以智能、 协同、绿色、安全发展为突破口，以“两提升、三降低”为目标，本 着长远规划、逐步实施、重点突破原则，对整个制造业进行逐步升级 改造。