第二章 智能制造系统PPT文档格式.pptx

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本章将分别讲解这几个系统的内容。

2.1智能制造系统架构,智能制造系统的整体架构可分为五层。

上文所说的几种子系统，贯穿在这五层中，帮助企业实现各个层次的最优管理。

2.1智能制造系统架构,生产基础自动化系统层主要包括生产现场设备及其控制系统。

其中生产现场设备主要包括传感器、智能仪表、可编程逻辑控制器PLC、机器人、机床、检测设备、物流设备等。

控制系统主要包括适用于流程制造的过程控制系统、适用于离散制造的单元控制系统和适用于运动控制的数据采集与监控系统。

生产执行系统层包括不同的子系统功能模块（计算机软件模块），典型的子系统有制造数据管理系统、计划排程管理系统、生产调度管理系统、库存管理系统、质量管理系统、人力资源管理系统、设备管理系统、工具工装管理系统、采购管理系统、成本管理系统、项目看板管理系统、生产过程控制系统、底层数据集成分析系统、上层数据集成分解系统等。

产品全生命周期管理系统层主要分为研发设计、生产和服务三个环节。

研发设计环节主要包括产品设计、工艺仿真和生产仿真，应用仿真模拟现场形成效果反馈，促使产品改进设计，在研发设计环节产生的数字化产品原型是生产环节的输入要素之一；

生产环节涵盖了上述生产基础自动化系统层与生产执行系统层的内容；

服务环节主要通过网络进行实时监测、远程诊断和远程维护，并对监测数据进行大数据分析，形成和服务有关的决策、指导、诊断和维护工作。

2.1智能制造系统架构,企业管控与支撑系统层包括不同的子系统功能模块，典型的子系统有战略管理、投资管理、财务管理、人力资源管理、资产管理、物资管理、销售管理、健康安全与环保管理等。

企业计算与数据中心层包括网络、数据中心设备、数据存储和管理系统、应用软件等，提供企业实现智能制造所需的计算资源、数据服务及具体的应用功能，并具备可视化的应用界面。

企业为识别用户需求而建设的各类平台，包括面向用户的电子商务平台、产品研发设计平台、生产执行系统运行平台、服务平台等都需要以该层为基础，方能实现各类应用软件的有序交互工作，从而实现全体子系统信息共享。

2.2产品全生命周期管理系统,产品全生命周期管理系统（ProductLife-cycleManagement，PLM）是智能制造系统的一个重要组成部分。

它对产品从需求提出至被淘汰的整个过程进行严格的流程控制管理，是对产品生命周期中全部组织、管理行为的综合与优化，它以不断增加个体消费需求为导向，贯穿产品的设计、生产、发展、配送直到最后的回收环节，并包括所有相关服务。

主要功能包括产品需求管理、产品论证管理、产品绩效管理、产品关停并转管理、产品360度分析视图、流程引擎及工作台，如图2-2所示。

产品全生命周期管理系统的核心是数据，以及对数据进行可视化展示和建模仿真的技术。

2.2产品全生命周期管理系统,产品全生命周期管理的各项功能具体作用如下：

产品需求管理设计前期，做好对客户需求的存档归类分析，使产品设计更为合理。

产品论证管理上线测试产品设计，对于测试不通过的整改再设计，再行测试通过后方可运营。

同时按照规范，就资费方案的各个环节与各种变形进行多重叠加综合测试，及时反馈资费设计与实际结果的对比情况，发现设计问题，从而提高设计的准确性，降低市场风险，在整个过程中保证产品的资费准确。

产品绩效分析在运营后对产品进行跟踪，实时了解产品状态，预测产品趋势，定位产品所处生命阶段。

对于无效益产品可及时关停或合并，提高企业效益。

产品关停并转即产品下线，可以视为该产品的生命结束，但任何一个实例产品的生产运营数据都有其参考价值，可归档为以后的产品设计提供参考。

产品档案库保存所有已生产产品数据的档案，为后期其他产品的设计上线提供参考。

360度视图产品资费分析的一种，可以给用户提供最好的产品及资费解决方案，同时精准提供最合理的产品推荐，从而提高用户满意度。

流程引擎及工作台整个流程的开关系统，以上流程均需流程引擎来控制。

2.2.1三维可视化管理,三维可视化技术是指利用创建图形、图像或动画，实现信息的直观交流与沟通的技术和方法。

它能够以三维立体化的人机交互界面呈现工厂生产组织，并可随意按照人的意愿，改变其方向、位置、大小等，将整个工厂从里到外全部展示给操作人员（如图2-3所示）。

三维可视化既是一种解释工具，也是一种成果表达工具，它能够基于数据体的透明属性，采用“走进去”的方式快速完成分析,2.2.1三维可视化管理,利用可视化管理平台，可以将企业资产的三维模型以及信息属性有机地结合起来，通过基于网络的信息处理技术，实现资产运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能整合一体的监控管理，大幅提高企业的资产运营能力。

具体来说可以实现以下功能：

可视化企业资产布局全景三维可视化动态设备管理平台可以对企业智能工厂地形地貌、建筑、车间结构、设施设备等进行三维建模，直观、真实、精确地展示各种设施、设备形状及生产工艺的组织关系，设施、设备的分布和拓扑情况。

使用户在电脑上就可以浏览整个企业现场，如同身临其境。

同时，系统将装置模型与实时报告、档案信息等基础数据绑定在一起，实现设备在三维场景中的快速定位与基础信息查询。

可视化的安装管理三维可视化动态设备管理平台可以对在建工程、设备安装等进行三维建模，并把三维场景与计划及实际进度时间相结合，用不同颜色表现每一阶段的安装建设过程。

2.2.1三维可视化管理,可视化设备台账管理三维可视化动态设备管理平台可以建立设备台账及资产数据库，并和三维设备绑定，实现设备台账的可视化及模型和属性数据的互查、双向检索定位，从而实现三维可视化的资产管理，使用户能够快速找到相应的设备，以及查看设备对应的现场位置、所处环境、关联设备、设备参数等真实情况。

可视化智能维护管理三维可视化动态设备管理平台可以对企业重点设备或生产设施进行在线信息采集、报警、控制等管理。

还可以动态地收集和管理相应的数据，保证及时发现设施缺陷或安全隐患。

由此可见，三维可视化技术可以为产品的整个生命周期提供全程的三维可视化管理服务。

三维可视化管理可以通过产品生产流程中产生的数据、信息和知识进行可视化集中式管理，为生产运行及设备管理提供一个可视化、高效率的信息沟通和协同合作的环境，并为全生命周期的管理提供基础保障，使得新员工更加容易掌握该工作。

2.2.1三维可视化管理,三维可视化技术应用于项目全生命周期管理，拥有不可比拟的优势：

迅速快捷的信号传递；

能够将需要管理的对象及其位置一目了然的呈现出来；

能够很容易的得知问题所在；

可以在远处就能辨认是否存在异常；

操作简单、方便，可以形象、直观的将潜在问题呈现出来；

有助于维护作业环境的整洁，营造员工与客户满意的场所；

客观、公正、透明化，有助于统一认识。

2.2.2虚拟仿真技术,虚拟仿真技术又称虚拟现实技术或模拟技术，是用虚拟系统模仿真实系统的技术。

它是在多媒体技术、计算机仿真技术与网络通信技术等信息技术迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术。

在产品设计时运用虚拟仿真技术，可以给生产者提供三维模型，还可以在虚拟工厂中对自动化设计进行分析和优化。

这样不仅节约原材料和资源，还能节省大量时间成本。

不管什么样的原型机都可通过虚拟方式进行优化，而无需再实际制造一个，如图所示。

2.2.2虚拟仿真技术,虚拟仿真技术具有以下四个基本特性：

沉浸性（Immersion）虚拟仿真系统中，使用者可获得视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等多种知觉，从而获得身临其境的感受。

未来的虚拟仿真系统将具备提供人类所有感知信息的功能。

交互性（Interaction）虚拟仿真系统中，环境可以作用于人，人也可以对环境进行控制，且人是以近乎自然的行为（自身的语言、肢体的动作等）进行控制的。

虚拟环境还能够对人的操作予以实时的反应，例如当飞行员按动导弹发射按钮时，会看见虚拟的导弹发射出去并跟踪虚拟的目标，当导弹碰到目标时会发生爆炸，还能够看到爆炸的碎片和火光。

虚幻性（Imagination）即系统中的环境是虚幻的，是由人利用计算机等工具模拟出来的。

既可以模拟客观世界中以前存在过的、或是现在真实存在的环境，也可模拟出客观世界中当前没有但将来可能出现的环境，还可模拟客观世界中不会存在的、仅仅属于人们幻想的环境。

2.2.2虚拟仿真技术,4）逼真性（Reality）虚拟仿真系统的逼真性表现在两个方面：

首先，虚拟环境给人的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像，一切感觉都很逼真，如同在真实世界一样；

其次，当人以自然的行为作用于虚拟环境时，环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。

如当给虚幻物体一个作用力，该物体的运动就会符合力学定律，会沿着力的方向产生相应的加速度；

当它遇到障碍物时，会被阻挡。

虚拟仿真技术在工业中的应用很多，由于虚拟现实仿真平台具有强大的物理实时计算功能，能够真实模拟场景中各种力的特性，并提供了多种动力学交互手段，能支持多种高速运算的碰撞替代体。

因此虚拟仿真系统可以将许多之前仅停留于想法的创意方案完美的呈现于眼前。

2.2.3数据管理,智能制造系统需要管理的数据如下：

产品数据为实现产品全生命周期的管理，也为满足个性化的产品需求，产品的各种数据会被记录、传输、处理。

首先，内嵌入产品的传感器会获得更多的实时产品数据，使得产品管理能够贯穿产品的需求、设计、生产、营销、售后乃至淘汰报废的全部生命历程；

其次，企业和消费者的互动过程及交易行为也将产生大量数据，这些数据能帮助消费者参与到产品需求分析、产品设计以及柔性加工等创新活动中。

运营数据传感器的广泛应用，使工业生产过程中的传感、连接无所不在，因而产生大量数据，这些数据能够帮助企业在研发、生产、运营、营销和管理方式上开展创新。

首先，产生于生产线、生产设备的数据可用于对设备本身的实时监控；

其次，采集和分析采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据，能够为企业决策提供有效的指导，在大幅提升运营效率的同时降低运营成本；

最后，实时分析销售数据与供应链数据的变化，可以动态地调整优化生产节奏及库存规模。

2.2.3数据管理,价值链数据工业大数据技术的快速发展和广泛应用，使价值链上各环节的数据和信息得以被深入挖掘与分析，从而为企业管理者和参与者提供审视价值链的全新视角，让企业有机会将价值链上的更多环节转化为企业的战略优势。

外部数据大数据分析技术在宏观经济分析与行业市场调研中的应用越来越广泛，已成为企业提升管理决策以及市场应变能力的重要手段。

少数领先的企业已着手为各个层级员工提供相应信息、技能和工具，引导员工更好，更及时的出有效决策。

无论是产品数据、运营数据、价值链数据还是外部数据，如果只是将它们收集起来而不作任何分析，那么数据就失去了它的价值。

对实时数据进行精准分析，是智能制造时代的生产体系区别于传统工业生产体系的本质特征。

在智能制造