智能制作导论教育辅导 目录结构 智能制作泛论11 智能制作的年代背景 111 制作业展开 112 全球制作业转型现状 12 智能制作概述 121 智能制作的概念 122 智能制作标准化参阅模型 123 智能制作标准体系架构 13 智能制作技能特征 131 主动化制作 132 智能化制作—工业机器人 133 网络化制作—物联网 134 协同制作—工业互联网 135 猜测型制作—工业大数据 14 我国智能制作之路 141 技能立异 142 精益出产办理 143 体系变革 智能制作体系21 智能制作体系架构 22 产品全生命周期办理体系 221 三维可视化办理 222 虚拟仿线31 出产履行体系概述 232 出产履行体系运用 233 端到端工程 234 高度集成化 235 实时剖析 233 数据运营 24 物理信息体系（CPS） 241 界说 242 结构体系 243 特征 244 机会与应战 245 CPS与智能制作 25 西门子的智能制作体系 251 制作中的主动化 252 制作中的仿线 制作中的出产履行体系 254 制作中的物流体系 目录结构 智能制作配备与服务31 智能制作配备 311 智能制作配备的界说 312 商场需求与工业远景 32 智能制作配备技能 321 配备运转与环境感知、辨认技能 322 功用猜测与智能保护技能 323 智能工艺规划与编程技能 324 智能数控技能 33 智能制作服务 331 智能制作服务的界说 332 智能制作服务的未来展开 34 智能制作服务技能 341 服务状况感知技能 342 信息安全技能 343 协同服务技能 智能制作中心技能41 智能硬件 411 工业机器人 412 智能传感器 413 智能终端 42 工业辨认 421 机器视觉技能 422 射频辨认技能 423 工厂物联网 43 信息技能 431 工业大数据 431云核算技能 432虚拟制作技能 433 制作信息体系 目录结构 智能制作的工业办法51 商业思想的推翻 511 营销办法的改动 512 个性化需求和出产 513 猜测型制作 52 新式价值体系 521 新式价值体系的特征 522 价值网络的整合 523 智能出产 524 服务型制作 53 智能制作的工业远景 531 人机协作 533 高端配备 532 工业晋级 532 跨界交融 智能制作的运用和展望61 机器人年代 611 我国机器人工业现状 612 事例：浙江样板查询 62 智能工厂 621 智能工厂的概念 622 事例：江淮轿车制作工厂 623 事例：云制作渠道“亿能云联” 63 我国智造的使命 631 下风与应战 632 举动纲要 633 转型战略 第一章智能制作泛论 本章方针 了解智能制作的年代背景 了解制作业的转型进程 把握智能制作的概念 把握智能制作的理论根底和体系结构 了解智能制作的技能特色 了解智能制作与物联网、机器人、大数据等之间的联络 了解我国制作的技能、办理、准则的立异 第一章智能制作泛论 11 智能制作的年代背景 展开阶段 年份 里程碑 首要效果 机械化 1760~1860 水力和蒸汽机 机器出产替代手工劳动，社会经济根底从农业向以机 械制作为主的工业搬运 电气化 1861~1950 电力和电动机 选用电力驱动的大规划出产，产品零部件出产与设备 环节的成功别离，创始了产品批量出产的新办法 主动化 1951~2010 电子技能和计 算机 电子核算机与信息技能的广泛运用，使得机器逐渐能 够替代人类作业 智能化 2011~至今 网路和智能化 完结制作的智能化与个性化，集成化 表1-1 制作业展开进程 12 智能制作的发生 80 年代以来，传统制作技能得到了不同程度的展开，但日益先进的核算机操控技能 和制作技能，使得传统的规划和办理办法已无法有用处理现代制作体系中存在的很多问 题。这促进研讨人员、规划人员和办理人员不断学习、把握并研讨全新的产品、工艺和 体系，然后运用各学科最新研讨效果，凭借现代的东西和办法，在传统制作技能、核算 机技能与科学以及人工智能等技能进一步交融的根底上，开发一种新式的制作技能与系 统，便是智能制作技能（IMT）与智能制作体系（IMS）。 13 我国制作业的困局 曩昔，我国制作业运用低价的劳动力本钱、丰厚的原材料供给等优势，成为了“世 界工厂”。经过 30 多年的展开，我国制作业的产能得到了空前的前进，我国也成为制作 大国。可是近年来，由于工人工资水平上涨、人民币增值等要素的影响，我国制作的成 本优势却在不断损失。 与此一起，跟着我国经济的展开，我国进入物质充足的年代，人们开端更为注重商 品的质量、功用或品牌而非价格。产品的定价不再取决于本钱，而取决于顾客心理上 对其价值的认同。以下降产品质量、用户领会和服务水准来交换价格优势的做法，越来 越没有生存空间。不只如此，在高端产品方面，我国制作仍以代工、加工为主，实在拥 有中心技能与自主常识产权的产品不多，处于价值链的底端，利润率较低。 综上所述，我国制作业亟需一场革新性的转型晋级。 14 全球制作业转型现状 在欧洲，2012年年头，德国提出了工业40即第四次工业革新战略， 如图1-2所示。德国政府认为，当今国际正处于“信息网络国际与物 理国际的结合”时期，应要点环绕“才智工厂”和“智能出产”两大 方向，稳固和前进本国在制作业的抢先优势。为此，德国政府将工业 40作为德国的国家战略，并树立专项资金支撑该方案的施行。 在2013年的德国汉诺威工业饱览会上，西门子展现了怎么运用其国际 抢先的科技立异效果，协助制作业应对当今应战，打造未来制作业发 展的新办法。一起展现了交融规划、工程和出产工艺以及相关机电系 统于一体的工业40全面处理方案。德国电子电气工业协会猜测，工 业40将使现有企业工业出产功率前进30%。 14 全球制作业转型现状 法国一些企业高层办理人员也认为，尽管法国政府没有提出清晰方案， 但新一轮的工业革新已然正在进行，并将推动人类的明显前进。据猜测， 未来几年工业信息技能与软件商场的规划将以年均8%的速度添加，这一 速度将是西门子在工业事务范畴相关商场整体规划的两倍。 与此一起，阅历了次贷危机的美国也在经过各种办法，推动先进制作业 展开。2009年头，美国开端调整经济展开战略，并于同年12月发布了 《重振美国制作业结构》，2011年6月和2012年2月，又相继启动了《先 进制作业同伴方案》、《先进制作业国家战略方案》，推广“再工业化” 和“制作业回归”。 14 全球制作业转型现状 在亚洲，日本也非常注重高端制作业的展开，2014年，经济工业省持续把 3D打印机列为优先方针扶持方针，方案当年出资45亿日元，施行名为“以3D 打印造型技能为中心的产品制作革新”的大规划研讨开发项目，加大企业开 发3D打印技能等智能制作技能的财政投入。 2015年5月19日，国务院印发《我国制作2025》，布置全面施行制作强国 战略。提出要以智能制作作为主攻方向，强化工业根底才干，前进概括集成 水平，促进工业转型晋级。 15 智能制作的概念 智能制作Intelligent Manufacturing, IM 简称智造，源 于人工智能的研讨效果，是一种由智能机器和人类专家共 同组成的人机一体化智能体系。该体系在制作进程中能够 进行比如剖析、推理、判别、构思和决议方案等智能活动，同 时依据人与智能机器的协作，扩展、延伸并部分地替代人 类专家在制作进程中的脑力劳动。智能制作更新了主动化 制作的概念，使其向柔性化、智能化和高度集成化扩展。 智能制作包含智能制作技能Intelligent Manufacturing Technology, IMT与智能制作体系Intelligent Manufacturing System，IMS。 16 智能制作技能 智能制作技能是指一种运用核算机仿照制作专家的剖析、 判别、推理、构思和决议方案等智能活动，并将这些智能活动 与智能机器有机交融，使其贯穿运用于制作企业的各个子 体系如运营决议方案、收买、产品规划、出产方案、制作、 设备、质量确保和商场出售等的先进制作技能。该技能 能够完结整个制作企业运营运作的高度柔性化和集成化， 替代或延伸制作环境中专家的部分脑力劳动，并对制作业 专家的智能信息进行搜集、存储、完善、同享、承继和发 展，然后极大地前进出产功率。 17 智能制作体系 智能制作体系是一种由部分或悉数具有必定自主性和协作性的智能制 造单元组成的、在制作活动全进程中体现出适当智能行为的制作体系。 其最首要的特征在于作业进程中对常识的获取、表达与运用。依据其 常识来历，智能制作体系可分为两类： 以专家体系为代表的非自主式制作体系。该类体系的常识是由人类的制作常识总结概括而来。 树立在体系自学习、自进化与自安排根底上的自主型制作体系。该类体系能够在作业进程中不断自主学习、完善与进化自有的知 识，因此具有强壮的习惯性以及高度敞开的立异才干。跟着以神 经网络、遗传算法与遗传编程为代表的核算机智能技能的展开， 智能制作体系正逐渐从非自主式的向具有自学习、自进化与自组 织的具有持续展开才干的自主式智能制作体系过渡展开。 18 智能制作标准化参阅模型 智能制作的实质是完结贯穿三个维度的全方位集成，包 括企业设备层、操控层、办理层等不同层面的纵向集成，跨企 业价值网络的横向集成，以及从产品全生命周期的端到端集成。 标准化是确保完结全方位集成的要害途径，结合智能制作的技 术架构和工业结构，能够从体系架构、价值链和产品生命周期 等三个维度构建智能制作标准化参阅模型，协助咱们知道和理 解智能制作标准化的方针、鸿沟、各部分的层级联络和内涵联 智能制作对制作业的影响首要体现在三个方面，别离是智能制作体系、智能制作配备和智能制作服务，包含了产品从生 产加工，到操作操控，再到客户服务的整个进程。 18 智能制作标准化参阅模型 18 智能制作标准化参阅模型 1，生命周期 生命周期是由规划、出产、物流、出售、服务等一系列彼此联 系的价值发明活动组成的链式调集。生命周期中各项活动彼此 相关、彼此影响。不同职业的生命周期构成不尽相同。 18 智能制作标准化参阅模型 2，体系层级 体系层级自下而上共五层，别离为设备层、操控层、车间层、企业层和 协同层。智能制作的体系层级体现了配备的智能化和互联网协议（IP） 化，以及网络的扁平化趋势。详细包含： 设备层级包含传感器、仪器仪表、条码、射频辨认、机器、机械和设备等，是企业进行出产活动的物质技能根底。 操控层级包含可编程逻辑操控器（PLC）、数据搜集与监督操控体系（SCADA）、散布式操控体系（DCS）和现场总线操控体系（FCS）等。 企业层级完结面向企业的运营办理，包含企业资源方案体系（ERP）、产品生命周期办理（PLM）、供给链办理体系（SCM）和客户联络办理 体系（CRM）等。 协同层级由工业链上不同企业经过互联网络同享信息完结协同研制、智能出产、精准物流和智能服务等。 18 智能制作标准化参阅模型 3，智能功用 智能功用包含资源要素、体系集成、互联互通、信息交融和新式业态等 资源要素包含规划施工图纸、产品工艺文件、原材料、制作设备、出产车间和工厂等物理实体，也包含电力、燃气等动力。此外人员也可 视为资源的一个组成部分。 体系集成是指经过二维码、射频辨认、软件等信息技能集成原材料、零部件、动力、设备等各种制作资源。由小到大完结从智能配备到智能 出产单元、智能出产线、数字化车间、智能工厂，甚至智能制作体系的 集成。 互联互通是指经过有线、无线等通讯技能,完结机器之间、机器与操控体系之间、企业之间的互联互通。 信息交融是指在体系集成和通讯的根底上，运用云核算、大数据等新一代信息技能，在确保信息安全的前提下，完结信息协同同享。 新式业态包含个性化定制、长途运维和工业云等服务型制作办法。19 智能制作标准体系结构 智能制作标准体系结构包含“A根底共性”、“B要害技能”、 “C要点职业”三个部分，首要反映标准体系各部分的组成联络。 19 智能制作标准体系结构 A根底共性标准包含根底、安全、办理、检测点评和牢靠性等五大类，位 于智能制作标准体系结构图的最底层，其研制的根底共性标准支撑着标 准体系结构图上层虚线框内B要害技能标准和C要点职业标准；BA智能装 备标准坐落智能制作标准体系结构图的B要害技能标准的最底层，与智能 制作实践出产联络最为严密；在BA智能配备标准之上是BB智能工厂标准， 是对智能制作配备、软件、数据的概括集成，该标准范畴在智能制作标 准体系结构图中起着承上启下的效果；BC智能服务标准坐落B要害技能标 准的顶层，涉及到对智能制作新办法和新业态的标准研讨；BD工业软件 和大数据标准与BE工业互联网标准别离坐落智能制作标准体系结构图的B 要害技能标准的最左边和最右侧，贯穿B要害技能标准的其它3个范畴 （BA、BB、BC），打通物理国际和信息国际，推动出产型制作向服务型 制作转型；C要点职业标准坐落智能制作标准体系结构图的最顶层，面向 职业详细需求，对A根底共性标准和B要害技能标准进行细化和落地，指 导各职业推动智能制作。 110 智能制作技能特征 由智能制作标准体系结构能够看出，智能制作经过把产品、 机器、资源和人有机联络在一起，推动各环节数据同享，然后实 现产品的全生命周期办理。因此，智能制作是在制作业主动化、 智能化、信息化和网络化根底上树立的，是智能硬件（嵌入式技 术）、物联网、工业互联网、工业云、大数据和信息网络技能等 重要技能在工业出产进程中的运用。 主动化制作主动化制作包含刚性制作和柔性制作。 “刚性”是指该出产线只出产一种或工艺附近的一类产品，刚 性制作包含刚性半主动化单机、刚性主动化单机、刚性主动化生 产线）刚性半主动化单机 刚性半主动化单机是指除上下料以外，能够主动完结单个工艺过 程加工循环的机床。这种机床一般是机械或电液复合操控式的组 合机床或专用机床，能够进行多面、多轴、多刀一起加工，加工 设备按工件的加工工艺次序顺次摆放；切削刀具由人工设备、调 整，施行守时强制换刀，假如出现刀具破损、折断，可进行应急 换刀；适用于产种类类改动规模和出产批量都较大的制作体系。 缺点是调整作业量大，加工质量较差，工人的劳动强度也大。 主动化制作2）刚性主动化单机 刚性主动化单机是在刚性半主动化单机的根底上，添加主动上、 下料等辅佐设备而构成的主动化机床，相同能够完结单个工艺过 程的悉数加工循环。辅佐设备包含主动工件运送、上料，下料、 主动夹具、升降设备和转位设备等；切屑处理一般由刮板器和螺 旋传送设备完结。这种机床往往需求定做或改装，常用于种类变 化很小，但出产批量特别大的场合。首要特色是出资少、见效快， 是很多出产最常见的加工配备。 主动化制作3）刚性主动化出产线 刚性主动化出产线是用工件运送体系将各种主动化加工设备和辅 助设备按必定的次序衔接起来，在操控体系的效果下完结单个零 件加工的杂乱大体系。刚性主动化出产线是一种多工位出产进程， 被加工零件以必定的节奏，次序经过各个作业方位，主动完结零 件预订的悉数加工进程和部分检测进程。比较于刚性主动化单机， 它的结构杂乱，使命完结的工序多，因此出产功率也很高，是少 种类、很多出产必不行少的加工配备。除此之外，刚性主动出产 线还具有其他长处，包含有用缩短出产周期，撤销半制品中心库 存，缩短物料流程，减少出产面积，改善劳动条件以及便于办理 主动化制作“柔性”是指出产安排办法、出产产品及出产工艺的多样性和可 变性，详细体现为机床的柔性、产品的柔性、加工的柔性以及批 量的柔性等。依据主动化制作体系的出产才干和智能程度，柔性 制作可分为柔性制作单元（FMC）、柔性制作体系（FMS）、柔性 制作线（FML）、柔性设备线（FAL）、核算机集成制作体系 （CIMS）等。 主动化制作1）柔性制作单元（FMC） 柔性制作单元（Flexible Manufacturing Cell, FMC）由单台数控机床、 加工中心、工件主动运送及替换体系等组成，是完结单工序加工 的可变加工单元。柔性制作单元内的机床在工艺才干上一般是相 互弥补的，可混流加工不同的零件。单元对外设有接口，可与其 它单元组成柔性制作体系。 FMC操控体系一般分二级，别离是单元操控级和设备操控级。设 备操控级是针对机器人、机床、坐标测量机、传送设备等各种设 备的单机操控，向上与单元操控体系用接口衔接，向下与设备连 接；单元操控级能够指挥和协调单元中各设备的活动，处理由物 料贮运体系交来的零件托盘，一起，经过操控工件调整、零件夹 紧、切削加工、切屑铲除、加工进程中查验、卸下工件以及清洗 工件等功用，调度设备操控级的各子体系。 主动化制作2）柔性制作体系（FMS） 柔性制作体系（Flexible Manufacturing System, FMS）由两台或两台以上加 工中心或数控机床组成，并在加工主动化的根底上，完结了物料流和信 息流的主动化，其根本组成部分包含主动化加工设备、工件储运体系、 刀具储运体系、多层核算机操控体系等。 3）柔性制作线（FML） 制作柔性线（Flexible Manufacturing Line, FML）由主动化加工设备、工件 运送体系和操控体系等组成，首要适用于种类改动不大的中批和大批量 出产。线上的机床以多轴主轴箱的换箱式和转塔式加工中心为主，工件 改换今后，各机床的主轴箱可主动进行替换，一起调入相应的数控程序， 出产节拍也会作出相应调整。 柔性制作线具有刚性主动线的绝大部分长处，且当批量不大时，出产成 本比刚性主动线低，当种类改动时，体系所需的调整时刻又比刚性主动 线少，但树立的总费用却比刚性主动线高。因此为节约出资，前进体系 运转功率，柔性制作线常常选用刚柔结合的办法，即出产线的一部分设 备选用刚性专用设备（首要是组合机床），另一部分选用换箱或换刀式 的柔性加工机床。 主动化制作4）柔性设备线（FAL） 柔性设备线（Flexible Assembly Line, FAL）一般由以下几部分组成： 设备站：既包含可编程的设备机器人，也包含不行编程的主动设备设备 及人工设备工位。 物料运送设备：依据设备工艺流程，为设备线供给各种设备零件，使不 同的零件与已设备的半制品合理地在各设备点间活动，一起还能将制品 部件（或产品）运离现场。 操控体系：对全线进行调度和监控，操控物料流向、设备站和设备机器 5）核算机集成制作体系（CIMS）核算机集成制作体系（Computer Integrated Manufacturing System, CIMS） 是一种集商场剖析、产品规划、加工制作、运营办理、售后服务与一体， 凭借于核算机的操控与信息处理功用，使企业运作的信息流、物质流、 价值流和人力资源有机交融，完结产品快速更新、出产率大幅前进、质 量安稳、资金有用运用、损耗下降、人员合理配备、商场快速反应和服 务杰出的全新企业出产办法。 智能化制作智能制作离不开智能配备，而在未来，智能配备中运用得最广泛的即 为工业智能机器人。1987年，国际标准化安排对工业机器人进行了定 义：“工业机器人是一种具有主动操控的操作和移动功用，能完结各 种作业的可编程操作机。” 概括来说，工业机器人是面向工业范畴的多关节机械手或多自由度的 机器设备，由机械本体、操控器、伺服驱动体系和检测传感设备构成， 它能主动履行作业，靠本身的动力和操控才干完结各种设定的功用的 机器，它概括了核算机、操控论、机构学、信息和传感技能、人工智 能、仿生学等多学科而构成的高新技能，是今世研讨非常活泼，运用 日益广泛的范畴。工业机器人的运用状况，是一个国家工业主动化水 平的重要标志。 智能化制作分类 扼要介绍 操作型机器人 能主动操控，可重复编程，多功用，有数个自由度，可固定或运动 程控型机器人 按预先要求的次序及条件，顺次操控机器人的机械动作 示教再现型机器人 经过引导教会机器人动作，使机器人主动重复进行作业。 数控型机器人 不用使机器人动作，经过数值、语言对机器人进行示教使机器人作业 感觉操控型机器人 运用传感器获取的信息操控机器人的动作 习惯操控型机器人 机器人能习惯环境的改动，操控器其本身的举动 学习操控型机器人 机器人能“领会”作业的经历，具有必定的学习才干，并将所学用于作业 智能机器人 以人工智能决议其举动的机器人 表1-2 机器人类型简介表 网络化制作物联网（Internet Things，IOT）是智能制作的一个重要范畴。所谓物联网，是指运用部分网络或互联网等通讯技能，把传感器、控 制器、机器、人员和物等经过新的办法彼此联合在一起，完结信息化、 长途办理操控和智能化的网络，如图1-5所示。简言之，便是物物相连 的互联网。物联网是互联网的延伸与拓宽，它具有互联网上悉数的资 源，并且，物联网中悉数的元素（包含设备、资源及通讯等）都是个 性化和私有化的。 在制作业范畴，运用物联网能够树立一个包含制作全进程的网络，将 工厂环境向智能化转化，建造成智能工厂，完结从主动化出产到智能 出产的改动晋级。出产线上的悉数产品都将集成动态数字存储器，承 载有其整个供给链和生命周期中的各种必需信息，具有感知和通讯能 力，然后进一步打通出产与消费的通道。 协同制作—工业互联网工业互联网是指全球工业体系与高档核算、剖析、感应技能以及互联 网的衔接交融。它经过智能机器间的衔接及终究的人机间衔接，结合 软件和大数据剖析，重构全球工业布局，激起出产力，让国际工业生 产更快速、更安全、更清洁、更经济。工业互联网具有空前的巨大经 济效益，假定展开状况和互联网大潮时期相似，则到2030年，工业互 联网革新将为全球GDP带来15万亿美元的经济收入，而这悉数只是来 源于出产力细小的前进，由于，即便只前进1%的出产率，其潜藏的上 升空间也是巨大的。 工业互联网持续稳健的展开，需求具有坚实的技能根底，如图1-6出现 的那样，其间，最为根底的是工业互联网的标准和体系安全。不同于 现已老练的商业互联网和人际互联网，工业互联网相关的技能标准还 远远没有成型，不同技能阵营之间的博弈和抢夺仍在剧烈打开。体系 安全范畴也是一个薄弱环节，这阻止了工业互联网的敞开与数据交流。 在未来，各国的工业及科研机构依然需求环绕规划技能标准和树立系 统安全一致展开很多的作业，并且是最为根底的技能作业。 猜测型制作—工业大数据未来的工业若要在全球商场中发挥竞赛优势，工业大数据剖析是要害 范畴。跟着物联网和信息年代的降临，更多的数据被搜集、剖析，用 于办理者做出更正确的决议方案。智能制作年代的到来使得云核算、大数 据将不断地融入到咱们的日子傍边。按《我国制作2025》中第一个十 年纲要的规划，未来十年中，我国制作业将以两化交融为主，朝着智 能制作方向跨步前行。但无论是智能制作抑或是两化交融，工业大数 据都是不行忽视的要点。 猜测型制作—工业大数据工业大数据以工业体系的数据搜集、特征剖析为根底，对设备、配备 的质量和出产功率以及工业链进行更有用的优化办理，并为未来的制 造体系树立牢靠的环境。作为智能制作的一个重要特征，工业大数据 的鼓起首要有以下要素： 躲藏的设备操控器数据设备主动化的进程中，操控器发生了很多的数据，但是这些数 据所蕴藏的信息价值并没有被充沛的发掘。 廉价的通讯传感技能跟着传感器技能和通讯技能的展开，获取实时数据的本钱现已不 再昂扬。 设备运算才干前进嵌入式体系、低耗能半导体、处理器、云核算等技能的鼓起，使 得设备的运算才干大幅前进，具有了实时处理大数据的才干。 优化办理制作流程和商业活动变得越来越杂乱，依托人的经历和剖析已无 法满意杂乱的办理与协同优化的需求。 111 我国智能制作之路 面临新一轮科技革新和工业革新，《我国制作2025》（图1-7）安身我 国改动经济展开办法实践需求，环绕立异驱动、智能转型、强化根底、 绿色展开、人才为本等要害环节以及先进制作、高端配备等要点范畴， 提出了加速制作业转型晋级、提质增效的严重战略使命，一起出台了一 系列相应的方针行动，力求到2025年，完结从制作大国迈入制作强国行 列的宏伟方针。 从我国制作到我国“智造”，是我国制作业展开办法的一次严重改动， 不只需求技能革新的推动，更需求出产办理办法的调整和国家体系变革 的协作。 技能立异完结制作强国的战略方针，有必要坚持问题导向，统筹策划，突出要点； 加速制作业转型晋级，全面前进制作业的立异才干和中心竞赛力。完善 以企业为主体、商场为导向、政产学研用相结合的制作业立异体系。具 体可在以下几方面发力： 加强要害中心技能研制瞄准国家严重战略需求和未来工业展开制高点，定时研讨、拟定并发布 制作业要点范畴技能立异路线图；持续抓住施行国家科技严重专项，通 过国家科技方案（专项、基金等）支撑要害中心技能研制；发挥职业骨 干企业的主导效果和高等院校、科研院所的根底效果，树立一批工业创 新联盟，展开政产学研用协同立异，霸占一批对工业竞赛力和整体前进 力具有全局性影响、带动性强的要害共性技能。 前进立异规划才干在传统制作业、战略性新式工业、现代服务业等要点范畴展开立异规划 演示，全面推广以绿色、智能、协同为特征的运用的先进规划技能。建 设若干具有国际影响力的立异规划集群，培养一批专业化、敞开型的工 业规划企业，鼓舞代工企业树立研讨规划中心，向代规划和出口自主品 牌产品改动。展开各类立异规划教育，树立国家工业规划奖，激起全社 会立异规划的积极性和主动性。 推动科技效果工业化一是完善科技效果转化运转机制，研讨拟定促进科技效果转化和工业化 的辅导定见，树立完善科技效果信息发布和同享渠道，健全以技能买卖 商场为中心的技能搬运和工业化服务体系。二是完善科技效果转化鼓舞 机制，推动事业单位科技效果运用、处置和收益办理变革，健全科技成 果科学点评和商场定价机制。三是完善科技效果转化协同推动机制，引 导政产学研用依照商场和立异规则加强协作，鼓舞企业和社会资本树立 一批从事技能集成、熟化和工程化的中试基地。加速国防科技效果转化 和工业化进程，推动军民技能双向搬运转化。 精益出产办理精益出产办理，是一种以客户需求为动力，以消除糟蹋和不断改善办理 为中心的出产办理办法，其方针是让企业以最少的投入取得最明显的运 作效益前进。精益出产办理改动了质量管控办法、减少了出产进程缓冲 环节、完结了相关环节的主动化操控，具有安排结构精益化的严重优势， 是智能制作的柱石。 精益出产以是否增值为标准，将企业出产活动划分为“增值活动”、 “不增值尚难以消除的活动”以及“不增值可当即消除的活动”三类。 精益出产将悉数的非增值活动视为糟蹋，并清晰出产中的几种糟蹋现象， 要求企业出产活动有必要消除这些现象。长期以来人们只注重增值活动的 功率改善，但研讨标明，物资从进厂到出厂，只要10%的时刻是增值的， 而精益出产致力于将前进功率的着眼点搬运到占90%时刻的非增值活动 上去，发掘非增值活动的潜力。 精益出产提出产品价值由顾客确认，而顾客是企业完结价值的源头。因 此，精益出产有必要从顾客视点审视企业的产品规划和出产运营进程，识 别价值流中的增值活动和各种糟蹋。企业应减少产品上顾客不需求的多 余功用和非增值活动，完结顾客需求的最有用满意，不将额定的开销转 嫁到顾客身上 体系变革制作业的信息化，不只改造制作业，也对政府服务体系提出了全新的要 求。信息化和工业化的结合将发生很多的个性化产品与服务需求，传统 的办理办法将会受到冲击。制作业的智能化晋级，需求智能化的政府服 政府办理体系变革进程中，需求环绕要点职业转型晋级的要求以及新一代数字信息技能、新材料、智能制作等范畴展开的需求，拟定完善的制 度、服务与办理标准。其间，尤为重要的是： 完善国家制作业立异体系加强顶层规划，加速树立以“工业技能研讨基地”为中心载体、以公共 服务渠道和工程数据中心为重要支撑的制作业立异网络，树立商场化的 立异方向挑选机制和鼓舞立异的危险分管、利益同享机制。充沛运用现 有科技资源，环绕制作业严重共性需求，采纳政府与社会协作、政产学 研用工业立异战略联盟等新机制新办法，构成一批制作业“工业技能研 究基地”，展开要害、共性、严重技能研讨和工业化运用演示。建造一 批促进制作业协同立异的公共服务渠道，标准服务标准，展开技能研制、 查验检测、技能点评与买卖、质量认证、人才训练等专业化服务，促进 科技效果转化和推广运用。建造要点范畴制作业工程数据中心，为企业 供给立异常识和工程数据的敞开同享服务。面向制作业要害共性技能， 建造一批严重科学研讨和试验设备，前进中心企业体系集成才干，促进 价值链向高端延伸。 强化常识产权运用加强制作业要点范畴要害中心技能常识产权储藏，构建工业化导向的专 利组合和战略布局。鼓舞和支撑企业运用常识产权参加商场竞赛，培养 一批具有常识产权概括实力的优势企业，支撑组成常识产权联盟，推动 商场主体展开常识产权协同运用。保险推动国防常识产权解密和商场化 运用。树立健全常识产权评议机制，鼓舞和支撑职业骨干企业与专业机 构在要点范畴协作展开专利点评、收买、运营、危险预警与应对。构建 常识产权概括运用公共服务渠道。鼓舞展开跨国常识产权答应。研讨制 定下降中小企业常识产权请求、保护及维权本钱的方针办法。 立异企业办理办法我国“制作”，企业是主体，当下，我国企业的办理办法迫切需求立异。 要完结我国制作的转型，不只要学习西方先进的办理办法，更要立异适 合我国国情的办理办法。只要寻找到与转型期相匹配的办理办法，才干 重塑企业竞赛力，实在完结我国制作的富丽回身。 第二章智能制作体系 本章方针 了解智能制作体系的架构和各层构成。 把握产品全生命周期办理体系的概念、特征、功用。 了解三维可视化办理的概念、效果和优势。 了解虚拟仿真技能的概念和特性。 了解智能制作体系需求办理的数据类型。 了解智能出产履行体系的流程与优势。 把握信息物理体系的界说、特征、结构体系。 目录结构 智能制作体系21 智能制作体系架构 22 产品全生命周期办理体系 221 三维可视化办理 222 虚拟仿线31 出产履行体系概述 232 出产履行体系运用 233 端到端工程 234 高度集成化 235 实时剖析 233 数据运营 24 物理信息体系（CPS） 241 界说 242 结构体系 243 特征 244 机会与应战 245 CPS与智能制作 25 西门子的智能制作体系 251 制作中的主动化 252 制作中的仿线 制作中的出产履行体系 254 制作中的物流体系 第二章智能制作体系 从体系的功用视点，智能制作体系能够看作若干杂乱相关 子体系的一个整体集成，包含产品全生命周期办理体系、 出产履行体系MES（也被称作制作履行体系）、进程操控 体系、办理信息体系ERP以及将各子体系无缝衔接起来的信 息物理体系CPS等。本章将别离解说这几个别系的内容。 21 智能制作体系架构 智能制作体系的整体架构可分为五层。上文所说的几种子 体系，贯穿在这五层中，协助企业完结各个层次的最优办理。 21 智能制作体系架构 1）出产根底主动化体系层 首要包含出产现场设备及其操控体系。其间出产现场设备首要包含传感 器、智能仪表、可编程逻辑操控器PLC、机器人、机床、检测设备、物流 设备等。操控体系首要包含适用于流程制作的进程操控体系、适用于离 散制作的单元操控体系和适用于运动操控的数据搜集与监控体系。 2）出产履行体系层 包含不同的子体系功用模块（核算机软件模块），典型的子体系有制作 数据办理体系、方案排程办理体系、出产调度办理体系、库存办理体系、 质量办理体系、人力资源办理体系、设备办理体系、东西工装办理体系、 收买办理体系、本钱办理体系、项目看板办理体系、出产进程操控体系、 底层数据集成剖析体系、上层数据集成分化体系等。 3）产品全生命周期办理体系层 首要分为研制规划、出产和服务三个环节。研制规划环节首要包含产品 规划、工艺仿真和出产仿真，运用仿真仿照现场构成效果反应，促进产 品改善规划，在研制规划环节发生的数字化产品原型是出产环节的输入 要素之一；出产环节包含了上述出产根底主动化体系层与出产履行体系 层的内容；服务环节首要经过网络进行实时监测、长途确诊和长途保护， 并对监测数据进行大数据剖析，构成和服务有关的决议方案、辅导、确诊和 保护作业。 21 智能制作体系架构 4）企业管控与支撑体系层 包含不同的子体系功用模块，典型的子体系有战略办理、出资办理、财 务办理、人力资源办理、财物办理、物资办理、出售办理、健康安全与 环保办理等。 5）企业核算与数据中心层 包含网络、数据中心设备、数据存储和办理体系、运用软件等，供给企 业完结智能制作所需的核算资源、数据服务及详细的运用功用，并具有 可视化的运用界面。企业为辨认用户需求而建造的各类渠道，包含面向 用户的电子商务渠道、产品研制规划渠道、出产履行体系运转渠道、服 务渠道等都需求以该层为根底，方能完结各类运用软件的有序交互作业， 然后完结整体子体系信息同享。 22 产品全生命周期办理体系 产品全生命周期办理体系（Product Life-cycle Management，PLM）是智 能制作体系的一个重要组成部分。它对产品从需求提出至被筛选的整个 进程进行严厉的流程操控办理，是对产品生命周期中悉数安排、办理行 为的概括与优化，它以不断添加个别消费需求为导向，贯穿产品的规划、 出产、展开、配送直到最终的收回环节，并包含悉数相关服务。首要功 能包含产品需求办理、产品证明办理、产品绩效办理、产品关停并转管 理、产品360度剖析视图、流程引擎及作业台，如图2-2所示。产品全生 命周期办理体系的中心是数据，以及对数据进行可视化展现和建仿照线 产品全生命周期办理体系 产品全生命周期办理的各项功用详细效果如下： 1）产品需求办理 规划前期，做好对客户需求的存档归类剖析，使产品规划更为合理。 2）产品证明办理 上线测验产品规划，关于测验不经过的整改再规划，再行测验经过后方可运营。 一起依照标准，就资费方案的各个环节与各种变形进行多重叠加概括测验，及时 反应资费规划与实践效果的比照状况，发现规划问题，然后前进规划的精确性， 下降商场危险，在整个进程中确保产品的资费精确。 3）产品绩效剖析 在运营后对产品进行盯梢，实时了解产品状况，猜测产品趋势，定位产品所在生 命阶段。关于无效益产品可及时关停或兼并，前进企业效益。 4）产品关停并转 即产品下线，能够视为该产品的生命完毕，但任何一个实例产品的出产运营数据 都有其参阅价值，可归档为今后的产品规划供给参阅。 5）产品档案库 保存悉数已出产产品数据的档案，为后期其他产品的规划上线度视图 产品资费剖析的一种，能够给用户供给最好的产品及资费处理方案，一起精准提 供最合理的产品引荐，然后前进用户满意度。 7）流程引擎及作业台 整个流程的开联络统，以上流程均需流程引擎来操控。 221 三维可视化办理 三维可视化技能是指运用创立图形、图画或动画，完结信息的直观交流与交流的 技能和办法。它能够以三维立体化的人机交互界面出现工厂出产安排，并可随意 依照人的志愿，改动其方向、方位、巨细等，将整个工厂从里到外悉数展现给操 作人员（如图2-3所示）。三维可视化既是一种解说东西，也是一种效果表达东西， 它能够依据数据体的通明特点，选用“走进去”的办法快速完结剖析 221 三维可视化办理 运用可视化办理渠道，能够将企业财物的三维模型以及信息特点有机地 结合起来，经过依据网络的信息处理技能，完结财物运转监督、操作与 操控、概括信息剖析与智能告警、运转办理和辅佐运用等功用整合一体 的监控办理，大幅前进企业的财物运营才干。详细来说能够完结以下功 1）可视化企业财物布局全景三维可视化动态设备办理渠道能够对企业智能工厂地势地貌、修建、车 间结构、设备设备等进行三维建模，直观、实在、精确地展现各种设备、 设备形状及出产工艺的安排联络，设备、设备的散布和拓扑状况。运用 户在电脑上就能够阅读整个企业现场，好像感同身受。一起，体系将装 置模型与实时陈述、档案信息等根底数据绑定在一起，完结设备在三维 场景中的快速定位与根底信息查询。 2）可视化的设备办理 三维可视化动态设备办理渠道能够对在建工程、设备设备等进行三维建 模，并把三维场景与方案及实践进展时刻相结合，用不同色彩体现每一 阶段的设备建造进程。 221 三维可视化办理 3）可视化设备台账办理 三维可视化动态设备办理渠道能够树立设备台账及财物数据库，并和三 维设备绑定，完结设备台账的可视化及模型和特点数据的互查、双向检 索定位，然后完结三维可视化的财物办理，运用户能够快速找到相应的 设备，以及检查设备对应的现场方位、所在环境、相关设备、设备参数 等线）可视化智能保护办理 三维可视化动态设备办理渠道能够对企业要点设备或出产设备进行在线 信息搜集、报警、操控等办理。还能够动态地搜集和办理相应的数据， 确保及时发现设备缺点或安全隐患。 由此可见，三维可视化技能能够为产品的整个生命周期供给全程的三维 可视化办理服务。三维可视化办理能够经过产品出产流程中发生的数据、 信息和常识进行可视化集中式办理，为出产运转及设备办理供给一个可 视化、高功率的信息交流和协同协作的环境，并为全生命周期的办理提 供根底确保，使得新员工愈加简单把握该作业。 221 三维可视化办理 三维可视化技能运用于项目全生命周期办理，具有不行比较的优势： 客观、公平、通明化，有助于统一知道。222 虚拟仿真技能 虚拟仿真技能又称虚拟现实技能或仿照技能，是用虚拟体系仿照实在系 统的技能。它是在多媒体技能、核算机仿真技能与网络通讯技能等信息 技能迅猛展开的根底上，将仿真技能与虚拟现实技能相结合的产品，是 一种更高档的仿真技能。 在产品规划时运用虚拟仿真技能，能够给出产者供给三维模型，还能够 在虚拟工厂中对主动化规划进行剖析和优化。这样不只节约原材料和资 源，还能节约很多时刻本钱。不论什么样的原型机都可经过虚拟办法进 行优化，而无需再实践制作一个，如图所示。 222 虚拟仿真技能 虚拟仿真技能具有以下四个根本特性： 1）沉溺性（Immersion） 虚拟仿真体系中，运用者可取得视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等