智能制造技术与应用.ppt
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￥9501988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￥12902013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/RP2011,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,智能制造发展方向：装备智能化,制造技术变革,将专家的知识和经验融入感知、决策、执行等制造活动中赋予产品制造在线学习和知识进化能力,实现自学自律制造,日本Mazak机床热屏障主动振动控制智能装备特点：,瑞士米克朗机床智能工艺规划,大连机床热补偿功能,智能化智能装备2000,数字化数控装备1960国际,智能制造初露端倪国内,该生产什么,质量管控,智能制造发展方向：车间智能化全局生产管控,Whattoproduce,Statusofequipment设备状态,Overallproductionmonitoringandcontrol,Workinstruction作业指导,Productionstatistic生产统计,Qualitycontrol,物料准时配送JITmaterialdelivering,生产防错系统Error-proofing产品及时发运Productdelivering,智能制造发展方向：工厂智能化,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,大灯总成,动力总成,悬架总成,底盘,轮胎,智能制造发展方向：供应链智能化主机厂与供应商：物理距离 与 信息距离 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主要方向：以主机厂为核心的全产业链质量控制仪表台总成座椅,智能制造发展方向：智能制造模式,37.11亿美元,突破10000亿,网络改变沟通：社交服务平台,网络改变交易：电子商务平台,网络改变生产：智能制造平台,物联网+服务网,高速通讯网络协议,资料共享技术,信息安全技术,智能制造关键技术：数字化制造,数字化建模 虚拟设计 创新设计 数字样机设计 面向制造DFM,智能控制技术 高速高精度驱动 嵌入式数字制造 远程诊断 智能维护,数字控制,生产管理,控制传感技术 实时信息管理技术 信息集成技术 数字化车间技术 制造系统建模 决策控制,2012年中国工业机器人销量为2.7万台；我国达到世界水平时将有380亿工业机器人本体市场空间，1140亿工业机器人系统集成市场空间,焊接、装配、喷漆、码垛、搬运,世界工业机器人安装总量,智能制造关键技术：机器人全球年增长率9%中国年增长率17%,智能制造关键技术：3D打印,3D打印技术：增材工艺，缩短生产周期，减少对环境的影响，提高原材,料和能源使用效率,智能制造关键技术：传感器,三、基于RFID的智能制造技术与应用,RFID技术RFID（RadioFrequencyIdentification）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。,20世纪70年代,20世纪90年代,20世纪70年代,20世纪90年代,RFID技术特点与优势：适应复杂工况：防雨水、抗污渍、抗油污、可喷涂 读写方便快捷：可读可写，“盲视”“透视”扫描 批量操作：批量读/写、远距离读写 现场即验即写：对着实物直接写入信息，码物一一对应,读识性能可靠：一次性“盲扫”，识别可靠性达99.8%以上,30,RFID工作原理与分类,标签（TAG）,天线(ATENNA),1、读写器通过天线发出无线射频能量信号,2.标签通过无线射频信号获得能量3.电能对电子标签芯片供电、芯片将数据转换成电磁波信号发出,读写器(READER),信息系统,4.读写器接收电磁波并转换为数据,31,RFID技术在智能制造中应用,RFID技术,智能家电,车间物流,工程机械,物流园供应链,智能维护,混流制造辅具控制,32,托盘RFID,产品RFID,智能制造方案：数字化车间辅具管控 辅具的可视化跟踪管理 辅具与主机自动信息交互,智能维护设备在线监测、设备运行,状态评估与风险预警、设备故障智能诊断与专家支持混流制造 单品级产品智能识别,工艺推送和操作指导 进度监控与质量追溯,辅具寿命定量监控与预测实现多品种混流制造提升生产效率和质量,33,运动过程快速识别，不影响生产节拍,工业现场恶劣工况高可靠识别,生产线路径选择M2M通讯,机床加工程序选择,零件加工质量信息记录,数字化车间：混流制造基于RFID的混流制造解决方案,价值：实现多品种同时高效制造，完全柔性化混流制造34,数字化车间：混流制造,缸体缸盖加工生产线：30万件发动机缸体（缸盖）加工、100万台发动机缸体（缸盖）毛坯铸造生产能力，位居国内同行第一,应用效果：实现6种以上缸体混流生产，提升缸体产能10%以上,35,数字化车间：混流制造,三一重工18号厂房（泵送车装配）：亚洲最大的数字化、智能化厂房，精益制造模式，柔性流水线生产,应用效果：流水化生产，节拍60分钟，产品，生产，质量信息自动反馈,较高质量图片,36,数字化车间：辅具管控对刀仪,刀具仓库刀具参数将被自动储存在刀库系统中,-,刀具规划刀具寿命,-,刀具跟踪仓库清单质量管理,刀具,刀具磨削,机床,基于RFID的方案：辅具全生命周期信息交互过程,适应恶劣加工工况,刀具与加工机床/对刀仪M2M 刀具全生命周期管控,提升刀具利用率,提高机床使用率 提高加工零件质量,价值,37,数字化车间：刀具全生命周期管控,国家特高压、超高压及高压开关设备的研发和生产基地，为中国电力工业和世界各地用户提供大量高压开关设备,应用效果：降低刀具库存20%，降低刀具成本10%，降低准备时间15%,刀具库存和参数显示,38,数字化车间：电极全生命周期管控专注于消费电子领域精密模具及精密机构件，产品供应三星、华为、中兴、海尔、夏普、联想、OPPO等国际知名消费电子厂商,电极坯料,电极加工,电极放电电极回收应用效果：设备效率提升10%，交期缩短10%，综合成本降低15%39,供应链,智慧物流物流园,智能制造方案：智慧物流 物料出库 物料分拣组盘 物料配送上线车间物流,产品运输过程跟踪 运输车辆跟踪定位 产品快速出入库,被动告知主动感知透明、安全、高效,车辆共享调度 园区中央监管 快速通行和盘点 物流货柜识别 批量货品分拣40,智能物流：车间物流,应用效果：减少库存；提升配送效率和准确率；提高叉车、AGV利用率,零部件出库物料转移物料出库自动配送,物料分拣组盘组盘成台套物料托盘RFID识别,物料配送上线AGV调度AGV智能调度,41,效率,智能物流：车间物流美的集团是全球第二大的白色家电企业，中国家电龙头企业，2012年产值达1300亿元应用效果：AGV实现自动化路径选择、配送物料实现自动识别、提升配送,42,智能物流：供应链,价值：减少库存；提升自动化水平、减少仓库人员；提高叉车利用率；提,高作业完成率,JIT的供应链模式,车辆进出自动识别,物料批量识别自动化,叉车调度智能化,厂区卸货实时监控零部件备料透明化,43,识别，叉车物流资源任务智能调度；,智能物流：供应链美的集团是全球第二大的白色家电企业，中国家电龙头企业，2012年产值达1300亿元应用效果：实现送货车辆厂区进出自动识别和卸货资源分配，出入库自动,44,智慧物流园,批量货物分拣,中央集群监管,货品防盗和追踪,快速通行和盘点,物流车辆货柜识别,车辆地理位置监控,应用效果：实现物流透明化、货物的安全和及时；提高了物流车辆运转的,效率和货物进出的效率,智能物流：物流园常平镇是东莞东部经济中心，广东省中心镇，珠三角地区最繁忙的货运物流枢纽之一,45,解决方案,机电产品智能化：家电产品智能化,解决方案：智能板卡配合RFID技术，实现从设计、生产、销售、巡检、诊断维修-信息统计-报废全周期的信息管理、运行信息记录反馈、诊断与分析等功能。,方案价值：提升产品智能化形象，提高产品设计、生产、销售、售后、维修,全程的质量和服务水平，实现产品全生命周期智能化。,应用案例：美科智能冷柜美科智能家电全生命周期解决方案,研发制造销售,需求订单物流,设计组装体验,成品测试经销,系统出厂售后,效益：家电产品智能化程度提高具有更好的用户体验，使生产制造诸多环节一体化，实现跨越式的智能产品新价值。,机床加工程序选择,零件加工质量信息记录,数字化车间：混流制造解决方案：在复杂零件和托盘上安装RFID标签，有效识别身份在加工设备和线体上安装工业读写器，实现产品和设备的智能通讯，为MES等信息系统有效提供数据采集和处理。生产线路径选择M2M通讯,方案价值：实现工艺指导可视化、柔性化，提升多品种批量化生产过程的生产效率，减少人员，提高数据采集效率，实现制造过程可追溯性。,应用案例：上汽通用五菱/美的家用空调产线缸体缸盖加工生产线：30万件发动机缸体（缸盖）加工、100万台发动机缸体（缸盖）毛坯铸造生产能力，位居国内同行第一,家用空调装配混流制造：美的家用空调是全球第二大家用空调制造企业，占据17%市场份额；,柔性加工,机械手和产品交互,加工设备和产品交互,柔性装配线,工序处装有读写器,工板装有RIFD标签,数字化车间：刀具管理基于RFID的方案：辅具全生命周期信息交互过程,适应恶劣加工工况,刀具与加工机床/对刀仪M2M 刀具全生命周期管控,提升刀具利用率,提高机床使用率 提高加工零件质量,价值,国家特高压、超高压及高压开关设备的研发和生产基地，为中国电力工业和世界各地用户提供大量高压开关设备,应用案例：武汉某公司武汉重型机床集团是国内生产重型、超重型机床规格最大、品种最全的大型骨干企业,刀具预调,换刀处读写器,机床HMI界面,刀柄上的RFID,刀库自动识别,监控界面,现场管理,库存管理,配置管理,仓库,CNC加工,CMM测量,跟踪管理EDM放电,CNC加工,RFID系统,电极坯料,电极加工,电极放电,电极回收,数字化车间：电极管解决方案：对每个电极治具上安装RFID电子芯片，对电极的设计延伸到制造、测量和使用的全过程中实现数据和制造无缝交互，实现全流程的自动化，无人化。,方案价值：打通模具从设计到制造的信息流和制造流，提高CNC加工效率，减少仓库人员，减少测量人员，提高EDM稼动率20%以上；,应用案例：东莞某公司专注于消费电子领域精密模具及精密机构件，产品供应三星、华为、等国际知名消费电子厂商,手持RFID管理电极出入库读取电极RFID参数、加工程序,电极仓库中带RFID的电极自动测量CMM车间,配有管理系统的CNC加工车间一键式无人值守EDM车间,智慧物流：供应链车辆引导与卸货管理,解决方案：通过RFID、智能交通技术，结合厂区物料供应需求，实现厂区供应商车辆预约、排队、身份识别，厂区卸货资源智能化分配；,方案价值：实现物料拉动式供应链模式，实现厂区物流资源疏导，实现对供应链,车辆的入厂时间、卸货资源安排指引、时间控制，提高厂区物流资源利用率。,智能车辆物流及卸货：美的微波炉马龙基地是亚洲最大的微波炉生产基地，年产量亚洲第一,应用案例：美的某部门,应用案例：三一重工车间物流三一重工是全国第三大工程机械集团，本案例实施地在三一重工18号厂房,物料配送出口的RFID读写器,装配线边的RFID领料装置,码垛立库智能识别,折叠箱,中空箱,周转箱,大周转箱,点料室,投递口货台口R1,R2货台口收货口,收货口货台口R3,R4货台口车库,海思库房,RFID感应门,应用案例：物料配送周转箱管理南方工厂物流周转箱识别：120000件周转箱、覆盖华为整个终端制造工厂；,
