1、從數(shù)字化制造到智能制造 (2)第一頁，共48頁。目錄目錄- 2 -一、為什么要發(fā)展智能制造？一、為什么要發(fā)展智能制造？二、智能制造與工業(yè)二、智能制造與工業(yè)4.04.0 三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望一、為什么要發(fā)展智能制造？一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)二、工業(yè)4.04.0與智能制造與智能制造 三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望第二頁，共48頁。- 3 - 改革開放改革開放30多年來，科技多年來，科技進(jìn)步在制造領(lǐng)域發(fā)揮了重要進(jìn)步在制造領(lǐng)域發(fā)揮了重要

2、作用，作用，“人口紅利人口紅利”與與“政政策紅利策紅利”相輔相成，顯著提高相輔相成，顯著提高了了“中國制造中國制造”產(chǎn)品的市場競產(chǎn)品的市場競爭力。爭力。1.1.“中國制造中國制造”改變著整個世界改變著整個世界第三頁，共48頁。- 4 -1.1.“中國制造中國制造”改變著整個世界改變著整個世界中國制造中國制造日本制造1750180019002000185019502050德國制造英國制造美國制造 中國已經(jīng)成為全球第二大經(jīng)濟體。中國極可能中國已經(jīng)成為全球第二大經(jīng)濟體。中國極可能成為成為“第五個第五個”世界制造中心。世界制造中心。 伴隨世界制造業(yè)的發(fā)展，在不伴隨世界制造業(yè)的發(fā)展，在不同的階段形成了四

3、大世界級制造中同的階段形成了四大世界級制造中心。心。第四頁，共48頁。 自自1994 1994 年人民幣匯率改革以來年人民幣匯率改革以來, , 在中國保持對美商品出口快速在中國保持對美商品出口快速增長的同時增長的同時, , 美國對中國產(chǎn)品美國對中國產(chǎn)品反傾銷調(diào)查反傾銷調(diào)查和和反傾銷最終措施反傾銷最終措施數(shù)量也有數(shù)量也有了了大幅地增長大幅地增長。p 歐美采取貿(mào)易保護(hù)反制歐美采取貿(mào)易保護(hù)反制- 5 -1.1.“中國制造中國制造”改變著整個世界改變著整個世界第五頁，共48頁。- 6 -2.2.美國對美國對“中國制造中國制造”的憂慮的憂慮 美國奇點大學(xué)著名教授瓦德瓦美國奇點大學(xué)著名教授瓦德瓦2012年

4、年1月月11日在日在華盛頓郵報華盛頓郵報認(rèn)認(rèn)為：為： 我們將我們將人工智能、機器人和數(shù)字人工智能、機器人和數(shù)字化制造化制造相結(jié)合，使得美國企業(yè)家在相結(jié)合，使得美國企業(yè)家在本土建廠，生產(chǎn)出各種產(chǎn)品，本土建廠，生產(chǎn)出各種產(chǎn)品， 這是這是一場一場制造業(yè)的革命制造業(yè)的革命。中國還如何能。中國還如何能與我們競爭？很快就輪到中國擔(dān)與我們競爭？很快就輪到中國擔(dān)憂了。憂了。p 尋求技術(shù)跨越尋求技術(shù)跨越第六頁，共48頁。- 7 -3.3.目前目前德國德國制造業(yè)面臨的壓力制造業(yè)面臨的壓力老齡化社會帶來勞動力減少資源匱乏，能效仍需提升產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移帶來國內(nèi)制造業(yè)空心化發(fā)展中國家技術(shù)實力不斷增強經(jīng)濟全球化中，需要對市場做出

5、快速響應(yīng)保持制造業(yè)國際領(lǐng)先地位所需的標(biāo)準(zhǔn)化需要根據(jù)消費者需求，實現(xiàn)差異化、個性化的生產(chǎn)制造業(yè)占據(jù)全國GDP的25%、出口總額的60%，影響極大12356784第七頁，共48頁。- 8 -4.4.“中國制造中國制造”亟待技術(shù)跨越亟待技術(shù)跨越p 產(chǎn)品質(zhì)量有待提高產(chǎn)品質(zhì)量有待提高p在產(chǎn)業(yè)鏈的下游：在產(chǎn)業(yè)鏈的下游：核心技術(shù)核心技術(shù)亟待加強亟待加強p與歐美產(chǎn)品相比：與歐美產(chǎn)品相比：質(zhì)量質(zhì)量存在明顯存在明顯差距差距第八頁，共48頁。- 9 -p 從從價格優(yōu)勢價格優(yōu)勢到到技術(shù)優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變p 成本上升（人力、土地、能源）成本上升（人力、土地、能源）p 用工荒（技術(shù)工人不足）用工荒（技術(shù)工人不足） 國家

6、出口退稅政策變化國家出口退稅政策變化國內(nèi)國內(nèi)：p周邊國家新制造工廠的興起周邊國家新制造工廠的興起越南越南印度印度國外國外：4.4.“中國制造中國制造”亟待技術(shù)跨越亟待技術(shù)跨越第九頁，共48頁。報告提綱報告提綱- 10 -一、為什么要發(fā)展智能制造？一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)二、工業(yè)4.04.0與智能制造與智能制造三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望第十頁，共48頁。1.1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)革命發(fā)展歷程- 11 -1818世紀(jì)末世紀(jì)末2020世紀(jì)初世紀(jì)初7070年代初年代初至今至今第一次工業(yè)革命機械化機械化生產(chǎn)生產(chǎn)蒸汽

7、驅(qū)動蒸汽驅(qū)動第二次工業(yè)革命批量批量流水線流水線生產(chǎn)生產(chǎn)電力驅(qū)動電力驅(qū)動第三次工業(yè)革命高自動化柔性高自動化柔性生產(chǎn)生產(chǎn)計算機信息技術(shù)驅(qū)動計算機信息技術(shù)驅(qū)動第四次工業(yè)革命智能化智能化工廠工廠智能裝備及信息通信智能裝備及信息通信第十一頁，共48頁。蒸汽機普通機床數(shù)控機床智能機床加工裝備加工裝備+ +電動機電動機= =電氣化電氣化機床機床+ +電腦電腦= =按編程操作按編程操作適應(yīng)能力低適應(yīng)能力低數(shù)控機床數(shù)控機床+ +智能控制智能控制= =工藝優(yōu)化工藝優(yōu)化提升提升30%-330%-3倍倍- 12 -1.1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)1.0：機械化工業(yè)2.0：電氣化工業(yè)3.0：數(shù)字化工業(yè)4.0

8、：智能化機械傳動機械傳動+ +蒸汽驅(qū)動蒸汽驅(qū)動= =機械化機械化第十二頁，共48頁。工業(yè) 1.0p一、工業(yè)4.0的意義1.1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)革命發(fā)展歷程- 13 -第十三頁，共48頁。p一、工業(yè)4.0的意義1.1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè) 2.0- 14 -第十四頁，共48頁。1.1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè) 3.0- 15 -第十五頁，共48頁。1.1.工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè)革命發(fā)展歷程工業(yè) 4.0（人機對話）- 16 -第十六頁，共48頁。2.2.數(shù)字化制造的特征數(shù)字化制造的特征鏜拉機床鏜拉機床銑削機床銑削機床 采用數(shù)字化仿真手段，對制造過程中采用數(shù)字化仿真手段

9、，對制造過程中制造裝備、制造工藝制造裝備、制造工藝、制造系統(tǒng)、制造系統(tǒng)以及以及產(chǎn)品性能產(chǎn)品性能進(jìn)行定量描述，使工藝設(shè)計從基于進(jìn)行定量描述，使工藝設(shè)計從基于經(jīng)驗的試湊向基于科學(xué)推理轉(zhuǎn)變經(jīng)驗的試湊向基于科學(xué)推理轉(zhuǎn)變。 生產(chǎn)生產(chǎn)線系線系統(tǒng)統(tǒng)材料毛坯材料毛坯實物產(chǎn)品實物產(chǎn)品沖壓機床沖壓機床焊接裝備焊接裝備- 17 -第十七頁，共48頁。 數(shù)字化技術(shù)體系：數(shù)字化技術(shù)體系：產(chǎn)品表達(dá)數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、產(chǎn)品表達(dá)數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、制造工藝數(shù)字化、制造系統(tǒng)數(shù)字化。制造工藝數(shù)字化、制造系統(tǒng)數(shù)字化。制造系統(tǒng)制造系統(tǒng)數(shù)字化數(shù)字化產(chǎn)品產(chǎn)品數(shù)字化數(shù)字化工藝工藝數(shù)字化數(shù)字化CAD:UG/Catia/PRO-ECA

10、D:UG/Catia/PRO-ECAE:Nastran/AnsysCAE:Nastran/AnsysPDM: Team-CenterPDM: Team-CenterERP: SAPERP: SAP、EnoviaEnovia裝備裝備數(shù)字化數(shù)字化控制：控制：NCNC、CNC,DNCCNC,DNC系統(tǒng)：系統(tǒng)：MC,FMC,FMSMC,FMC,FMS涉及裝備與產(chǎn)品涉及裝備與產(chǎn)品的幾何、力學(xué)行的幾何、力學(xué)行為的耦合！為的耦合！影響產(chǎn)品性能影響產(chǎn)品性能影響制造效率影響制造效率影響制造效率影響制造效率影響制造質(zhì)量影響制造質(zhì)量2.2.數(shù)字化制造的特征數(shù)字化制造的特征- 18 -第十八頁，共48頁。- 19 -

11、2.2.數(shù)字化制造的特征數(shù)字化制造的特征汽車發(fā)動機上端蓋汽車發(fā)動機上端蓋第十九頁，共48頁。傳感檢測信息化、實時化p裝備運行過程檢測p制造質(zhì)量的檢測工藝設(shè)計智能化、知識化p制造工藝的智能設(shè)計p制造工藝的實時規(guī)劃控制執(zhí)行柔性化、自動化p裝備自動控制p裝備柔性操作- 20 -3.3.智能化制造的特征智能化制造的特征第二十頁，共48頁。報告提綱報告提綱- 21 -一、為什么要發(fā)展智能制造？一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)二、工業(yè)4.04.0與智能制造與智能制造 三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望第二十一頁，共48頁。1.1.數(shù)字

12、化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 美國美國B777B777的應(yīng)用效果的應(yīng)用效果p 開發(fā)周期：開發(fā)周期：9 9年年4.54.5年年p 成本降低：成本降低：2525p 100 100整機數(shù)字化設(shè)計整機數(shù)字化設(shè)計p 世界壟斷與霸主地位世界壟斷與霸主地位p 飛機數(shù)字化開發(fā)飛機數(shù)字化開發(fā)（B777)B777)- 22 -第二十二頁，共48頁。產(chǎn)品生產(chǎn)控制中心產(chǎn)品生產(chǎn)控制中心1.1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 p 飛機數(shù)字化開發(fā)飛機數(shù)字化開發(fā)（B787)B787)- 23 -第二十三頁，共48頁。采購管理人員質(zhì)量管控人員全球物流專家

13、供應(yīng)商管理人員技術(shù)工程師視頻會議技術(shù)支持物流準(zhǔn)備環(huán)境預(yù)警生產(chǎn)監(jiān)控p車間p車間裝配現(xiàn)場生產(chǎn)、裝配現(xiàn)場全球供應(yīng)商工廠.高清視頻、生產(chǎn)信息、物流信息等技術(shù)支持質(zhì)量管理物流支持采購支持環(huán)境信息支持生產(chǎn)管控人員1.1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 p 飛機數(shù)字化開發(fā)飛機數(shù)字化開發(fā)（B787)B787)- 24 -第二十四頁，共48頁。數(shù)控織機，由原來3-4小時/毛衣，變?yōu)?0分鐘/毛衣，1個工人操作5-10臺機器手動式半自動全數(shù)控1.1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 p 數(shù)控紡織機械數(shù)控紡織機械- 25 -第二十五頁，共48

14、頁。機械長軸傳動最高速度： 160米/分電子長軸傳動p以電子虛擬軸作為主導(dǎo)軸，機器各單元分散驅(qū)動；p傳動由智能化驅(qū)動器高精度控制的電子長軸；p最高印刷速度： 350米/分1.1.數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量數(shù)字化手段有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量 p 數(shù)控印刷機械數(shù)控印刷機械- 26 -第二十六頁，共48頁。2.2.高精度數(shù)字化制造主要研究范圍高精度數(shù)字化制造主要研究范圍- 27 -p3.超高精度、高性能平面、曲面制造超高精度、高性能平面、曲面制造p2.高效精密切削磨削加工高效精密切削磨削加工p4.特殊功能結(jié)構(gòu)的特種加工特殊功能結(jié)構(gòu)的特種加工（電火花加工、激光加工、聲波加工）p5.復(fù)雜機械系統(tǒng)

15、裝配性能保障復(fù)雜機械系統(tǒng)裝配性能保障p6.制造系統(tǒng)運行優(yōu)化制造系統(tǒng)運行優(yōu)化 p1.數(shù)字化設(shè)計數(shù)字化設(shè)計-加工加工-測量一體化測量一體化 第二十七頁，共48頁。報告提綱報告提綱- 28 -一、為什么要發(fā)展智能制造？一、為什么要發(fā)展智能制造？二、工業(yè)二、工業(yè)4.04.0與智能制造與智能制造三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展三、數(shù)字化制造及其研究進(jìn)展四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望四、智能制造技術(shù)及應(yīng)用展望第二十八頁，共48頁。- 29 -1.1.智能化工廠實例智能化工廠實例第二十九頁，共48頁。- 30 -1.1.智能化工廠實例智能化工廠實例第三十頁，共48頁。2.2.信息物理系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)是智能制造的本質(zhì)是

16、智能制造的本質(zhì)信息物理系統(tǒng)（CPS）- 31 -第三十一頁，共48頁。物理信息2.2.信息物理系統(tǒng)是智能制造的本質(zhì)信息物理系統(tǒng)是智能制造的本質(zhì)CPS系統(tǒng)通信信息計算物理控制- 32 -第三十二頁，共48頁。二、工業(yè)4.0時代的智能制造3.3.智能制造的運作智能制造的運作- 33 -第三十三頁，共48頁。3.3.智能制造的運作智能制造的運作- 34 -第三十四頁，共48頁。3.3.智能制造的運作智能制造的運作- 35 -第三十五頁，共48頁。- 36 - 將將傳感器及智能決策軟件傳感器及智能決策軟件與裝備集成，實現(xiàn)感知、分析、推與裝備集成，實現(xiàn)感知、分析、推理、決策、控制功能，使理、決策、控制功

17、能，使工藝能適應(yīng)制造環(huán)境變化工藝能適應(yīng)制造環(huán)境變化. .傳感檢測傳感檢測p裝備運行監(jiān)控裝備運行監(jiān)控p制造質(zhì)量檢測制造質(zhì)量檢測控制執(zhí)行控制執(zhí)行p裝備自動控制裝備自動控制p裝備柔性操作裝備柔性操作工藝設(shè)計工藝設(shè)計p工藝智能創(chuàng)成工藝智能創(chuàng)成p工藝實時規(guī)劃工藝實時規(guī)劃4.4.關(guān)鍵支撐技術(shù)關(guān)鍵支撐技術(shù)第三十六頁，共48頁。- 37 -4.4.關(guān)鍵支撐技術(shù)關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備智能加工裝備1）智能機床第三十七頁，共48頁。閉環(huán)智能加工系統(tǒng)性能評價性能數(shù)據(jù)誤差模型零件誤差補償加工過程中傳感器數(shù)據(jù)加工過程間的檢驗數(shù)據(jù)加工完畢后的檢驗數(shù)據(jù)- 38 -4.4.關(guān)鍵支撐技術(shù)關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備智能加工裝備1）

18、智能機床第三十八頁，共48頁。信息塔(e-Tower) 機床信息化，具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實時反映機床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度。 操作權(quán)限指紋確認(rèn)。工件試切時，可在屏幕觀察加工過程。故障報警顯示、在線幫助排除。操作權(quán)限指紋確認(rèn)加工任務(wù)完成情況和機床狀態(tài)可用手機查詢數(shù)碼相機- 39 -4.4.關(guān)鍵支撐技術(shù)關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備智能加工裝備第三十九頁，共48頁。- 40 -4.4.關(guān)鍵支撐技術(shù)關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備智能加工裝備2 2）智能機器人第四十頁，共48頁。- 41 -4.4.關(guān)鍵支撐技術(shù)關(guān)鍵支撐技術(shù)智能加工裝備智能加工裝備3 3）增材制造（3D3D打?。┐蛴。?增材制造是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù), 被譽為有望產(chǎn)生“新一新一次次工業(yè)革命”的代表性技術(shù)。3D打印全球市場規(guī)模（億美元）中國產(chǎn)3D打印裝備僅占3%3D打印技術(shù)有待充分成熟，主流市場有待進(jìn)一步培育。從技術(shù)成熟到適應(yīng)市場需求還將需要510年的培育期。第四十一頁，共48頁。傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器4.4.關(guān)鍵支撐技術(shù)關(guān)鍵支撐技術(shù)智能傳感器智能傳感器1)基于智能傳感的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)第四十二頁，共48頁。- 43 -4.4.關(guān)鍵支撐技術(shù)關(guān)鍵支撐技術(shù)智能傳感器智能傳感器基于智能傳感的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)第四十三頁，共48頁。智能車身工藝設(shè)計系統(tǒng)零件公差零件