从数字化制造到智能制造进化的内生动力.ppt

1、工业工业4.04.0：从从数字化制造到数字化制造到智能智能制造制造报告提纲报告提纲-1-一一、为什么要发展智能制造？、为什么要发展智能制造？二二、智能制造与工业、智能制造与工业4.04.0 三、数字化制造及其研究进展三、数字化制造及其研究进展四、智能制造技术及应用展望四、智能制造技术及应用展望一一、为什么要发展智能制造？、为什么要发展智能制造？二二、工业、工业4.04.0与智能制造与智能制造 三、数字化制造及其研究进展三、数字化制造及其研究进展四、智能制造技术及应用展望四、智能制造技术及应用展望1-2-改革开放改革开放30多年来，多年来，科技进步在制造领域发挥科技进步在制造领域发挥了重要作用，

2、了重要作用，“人口红利人口红利”与与“政策红利政策红利”相辅相相辅相成，显著提高了成，显著提高了“中国制中国制造造”产品的市场竞争力。产品的市场竞争力。1.1.“中国制造中国制造”改变着整个世界改变着整个世界2-3-1.1.“中国制造中国制造”改变着整个世界改变着整个世界中国制造中国制造日本制造17501750180018001900190020002000185018501950195020502050德国制造英国制造美国制造 中国已经成为全球第二大经济体。中国中国已经成为全球第二大经济体。中国极可能成为极可能成为“第五个第五个”世界制造中心世界制造中心 伴随世界制造业的发伴随世界制造业的发

3、展，在不同的阶段形成形展，在不同的阶段形成形成了四大世界级制造中心。成了四大世界级制造中心。3 自自1994 1994 年人民币汇率改革以来年人民币汇率改革以来,在中国保持对美商品在中国保持对美商品出口快速增长的同时出口快速增长的同时,美国对中国产品反倾销调查和反倾销美国对中国产品反倾销调查和反倾销最终措施数量也有了大幅地增长。最终措施数量也有了大幅地增长。r 欧美采取贸易保护反制欧美采取贸易保护反制-4-1.1.“中国制造中国制造”改变着整个世界改变着整个世界4-5-2.2.美国对美国对“中国制造中国制造”的忧虑的忧虑美国奇点大学著名教授瓦德瓦美国奇点大学著名教授瓦德瓦2012年年1月月11

4、日在日在华盛顿邮华盛顿邮报报认为：认为：我们将我们将人工智能、机器人和人工智能、机器人和数字制造数字制造相结合，使得美国企相结合，使得美国企业家在本土建厂，生产出各种业家在本土建厂，生产出各种产品，产品，这是一场这是一场制造业的革命制造业的革命。中国还如何能与我们竞争？很中国还如何能与我们竞争？很快就轮到中国担忧了。快就轮到中国担忧了。r 寻求技术跨越寻求技术跨越-6-3.3.德国制造业面临的压力德国制造业面临的压力老龄化社会带来劳动力减少老龄化社会带来劳动力减少资源匮乏，能效仍需提升资源匮乏，能效仍需提升产业转移带来国内制造业空心化产业转移带来国内制造业空心化发展中国家技术实力不断增强发展中

5、国家技术实力不断增强经济全球化中，需要对市场做出快速响应经济全球化中，需要对市场做出快速响应保持制造业国际领先地位所需的标准化保持制造业国际领先地位所需的标准化需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产制造业占据全国制造业占据全国GDP的的25%、出口总额的、出口总额的60%，影响极大，影响极大123567846-7-4.4.“中国制造中国制造”亟待技术跨越亟待技术跨越r 产品质量有待提高产品质量有待提高在产业链的下游：核心技术亟待加强在产业链的下游：核心技术亟待加强与欧美产品相比：质量存在明显差距与欧美产品相比：质量存在明显差距-8-r 从价格优

6、势到技术优势转变从价格优势到技术优势转变成本上升成本上升（人力（人力、土、土地、地、能源）能源）用工用工荒荒（技（技术工人不足）术工人不足）国国家出口退税政策变家出口退税政策变化化国内国内：周边国家新制造工厂的兴起周边国家新制造工厂的兴起越南越南印度印度国外国外：4.4.“中国制造中国制造”亟待技术跨越亟待技术跨越8报告提纲报告提纲-9-一一、为什么要发展智能制造？、为什么要发展智能制造？二二、工业、工业4.04.0与智能制造与智能制造三、数字化制造及其研究进展三、数字化制造及其研究进展四、智能制造技术及应用展望四、智能制造技术及应用展望91.1.工业革命发展历程工业革命发展历程-10-181

7、8世纪末世纪末2020世纪初世纪初7070年代初年代初至今至今第一次工业革命第一次工业革命机械化生产机械化生产蒸汽驱动蒸汽驱动第二次工业革命第二次工业革命批量流水线生产批量流水线生产电力驱动电力驱动第三次工业革命第三次工业革命高自动化柔性生产高自动化柔性生产计算机信息技术驱动计算机信息技术驱动第四次工业革命第四次工业革命智能化工厂智能化工厂智能装备及信息通信智能装备及信息通信10蒸汽机普通机床数控机床智能机床加工装备加工装备+电动机电动机=电气化电气化机床机床+电脑电脑=按编程操作按编程操作适应能力低适应能力低数控机床数控机床+智能控制智能控制=工艺优化工艺优化提升提升30%-330%-3倍倍

8、-11-1.1.工业革命发展历程工业革命发展历程工业1.0：机械化工业2.0：电气化工业3.0：数字化工业4.0：智能化工业1.0p一、工业4.0的意义1.1.工业革命发展历程工业革命发展历程p一、工业4.0的意义1.1.工业革命发展历程工业革命发展历程工业2.01.1.工业革命发展历程工业革命发展历程工业3.02.2.数字化制造的特征数字化制造的特征镗拉机床镗拉机床铣削机床铣削机床 采用数学化仿真手段，对制造过程中制造装备、制采用数学化仿真手段，对制造过程中制造装备、制造系统以及产品性能进行定量描述，使工艺设计从基于造系统以及产品性能进行定量描述，使工艺设计从基于经验的试凑向基于科学推理转变

9、经验的试凑向基于科学推理转变。生产生产线系线系统统材料毛坯材料毛坯实物产品实物产品冲压机床冲压机床焊接装备焊接装备p16数字化技术体系：数字化技术体系：产品表达数字化、制造装备数字化、产品表达数字化、制造装备数字化、制造工艺数字化、制造系统数字化。制造工艺数字化、制造系统数字化。制造系统制造系统数字化数字化产品产品数字化数字化工艺工艺数字化数字化CAD:UG/Catia/PRO-ECAD:UG/Catia/PRO-ECAE:Nastran/AnsysCAE:Nastran/AnsysPDM:Team-CenterPDM:Team-CenterERP:SAPERP:SAP、EnoviaEnovi

10、a装备装备数字化数字化控制：控制：NC,CNC,DNCNC,CNC,DNC系统：系统：MC,FMC,FMSMC,FMC,FMS涉及装备与产品涉及装备与产品的几何、力学行的几何、力学行为的耦合！为的耦合！CAPPCAPP、DFXDFX？影响产品性能影响产品性能影响制造效率影响制造效率影响制造效率影响制造效率影响制造质量影响制造质量2.2.数字化制造的特征数字化制造的特征-17-2.2.数字化制造的特征数字化制造的特征p17传感检测传感检测信信息化、实时息化、实时化化装备运装备运行境检行境检测测制造质量的检制造质量的检测测工艺设计工艺设计智能化、知识化智能化、知识化制制造工艺的智能设造工艺的智能设

11、计计制造工艺的实时规制造工艺的实时规划划控制执行控制执行柔柔性性化、自化、自动动化化装装备自动控制备自动控制装装备柔性操作备柔性操作-18-3.3.智能化制造的特征智能化制造的特征报告提纲报告提纲-19-一一、为什么要发展智能制造？、为什么要发展智能制造？二、工业二、工业4.04.0与智能制造与智能制造 三、数字化制造及其研究进展三、数字化制造及其研究进展四、智能制造技术及应用展望四、智能制造技术及应用展望1.1.数字化手段有效地提升了产品开发质量数字化手段有效地提升了产品开发质量 美国美国B777B777的应用效果的应用效果 开发周期：开发周期：9 9年年4.54.5年年 成本降低：成本降低

12、：2525 100 100整机数字化设计整机数字化设计 世界垄断与霸主地位世界垄断与霸主地位r 飞机飞机数字化数字化开发开发（B777)B777)20Production Integration Center1.1.数字化手段有效地提升了产品开发质量数字化手段有效地提升了产品开发质量 r 飞机飞机数字化数字化开发开发（B787)B787)采购管理人员质量管控人员全球物流专家供应商管理人员技术工程师视频会议技术支持物流准备环境预警生产监控p车间p车间装配现场生产、装配现场全球供应商工厂.高清视频、生产信息、物流信息等技术支持质量管理物流支持采购支持环境信息支持生产管控人员1.1.数字化手段有效地

13、提升了产品开发质量数字化手段有效地提升了产品开发质量 r 飞机飞机数字化数字化开发开发（B787)B787)数控数控织机，由原来织机，由原来3-43-4小时小时/毛衣，变为毛衣，变为4040分钟分钟/毛衣毛衣，1 1个工人操作个工人操作5-105-10台台机器机器手动式手动式半自动半自动全数控全数控1.1.数字化手段有效地提升了产品开发质量数字化手段有效地提升了产品开发质量 r 数控纺织机械数控纺织机械机械长轴传动机械长轴传动最高速度：最高速度：160米米/分分电子长轴传动电子长轴传动p以电子虚拟轴作以电子虚拟轴作为主导轴，机器为主导轴，机器各单元分散驱动；各单元分散驱动；p传动由智能化驱传动

14、由智能化驱动器高精度控制动器高精度控制的电子长轴的电子长轴；p最高印刷速度：最高印刷速度：350米米/分分1.1.数字化手段有效地提升了产品开发质量数字化手段有效地提升了产品开发质量 r 数控印刷机械数控印刷机械通用公司应用状况通用公司应用状况 开发周期（开发周期（4848月月2424月月1212月）月）碰撞试验（碰撞试验（100100次次5050次）次）个性化定单个性化定单3 3小时小时 通过在线采购降低成本通过在线采购降低成本1010 产品概念设计产品概念设计产品详细设计产品详细设计1.1.数字化手段有效地提升了产品开发质量数字化手段有效地提升了产品开发质量 r 汽车数字化开发汽车数字化开

15、发宏观制造过程宏观制造过程微观制造过程微观制造过程n制造资源、环境的数字化制造资源、环境的数字化n经营、维修、使用数字化经营、维修、使用数字化n管理决策过程的数字化管理决策过程的数字化CAD/CAE/CAMCAPP/VA/DFX/加工过程仿真加工过程仿真NC/CNC/FMS/基于网络的制造基于网络的制造最最终终产产品品数字化制造的支撑技术：数字化制造的支撑技术：IGES STEP PDM MIS ERP2.2.产品数字化产品数字化制造的技术体系制造的技术体系r 汽车数字化开发汽车数字化开发-FORD C3P（CAD/CAE/CAM/PDM）以虚拟样机技术支持以虚拟样机技术支持自主车型整车开发全

16、过程自主车型整车开发全过程概念概念设计设计结构结构设计设计工艺工艺设计设计虚拟虚拟测试测试2.2.汽车数字化汽车数字化制造的技术体系制造的技术体系r 汽车数字化开发汽车数字化开发 虚拟样机虚拟样机2.2.汽车数字化汽车数字化制造的技术体系制造的技术体系汽车行业知识汽车行业知识/数据库数据库零部件企业零部件企业设备制造企业设备制造企业设计中心设计中心动态联盟关系动态联盟关系动态联盟关系动态联盟关系动态联盟关系动态联盟关系集团集团1开发平台开发平台动态联盟关系动态联盟关系研究院所研究院所钢厂钢厂集团集团2开发平台开发平台动态联盟关系动态联盟关系r 汽车数字化开发汽车数字化开发 协同开发协同开发2.2.汽车数字化汽车数字化制造的技术体系制造的技术体系形状形状匹配匹配功能功能3.3.关键技术关键技术-汽车数字化样机技术汽车数字化样机技术p31p几何模型几何模型p功能模型功能模型(零部件零部件,子系统）子系统）p样机样机模型模型数字化数字化样机样机底盘系统底盘系统 发动机发动机 悬架系统悬架系统 制动系统制动系统 r 数字化样机系统数字化样机系统3.3.关键技术关键技术-汽车数字化样机技术汽车数