通过西门子制造工厂一起领略智能工厂的智能制造
通过西门子以实物或模型呈现数字化工业的各种解决方案，我们可以看到智能生产线模型，可以看到机器人、传感器等反映工业4.0特点的硬件元素，也可以看到数据处理、智能控制等软件元素。那么什么是工业4.0？下面我们就通过对西门子安贝格电子制造工厂（下称“安贝格工厂”）——这一目前被业界认为最接近工业4.0概念雏形的工厂介绍，一起来领略下智能工厂的智能制造。
何为工业4.0？
“工业4.0”的研究项目由德国联邦政府首先提出，在德国学术界和产业界的推动下形成。2013年的汉诺威工博会上，德国政府正式提出“工业4.0”战略，并推出《德国工业4.0战略计划实施建议》（下称《实施建议》）；2015年的工博会上，在德国联邦经济和能源部、联邦教研部支持下，多家行业协会联合发起的德国“工业4.0平台”正式成立，该平台已成为德国政府在联邦层面促进工业4.0发展最直接的渠道。
工业4.0的称法主要相对于前三次工业革命而言：工业1.0指的是18世纪开始的第一次工业革命，实现了机械生产代替手工劳动；第二次工业革命始于20世纪初，依靠生产线实现批量生产；工业3.0则为现代人所熟悉，指的是20世纪70年代后，依靠电子系统和信息技术实现生产自动化。
而工业4.0则指的是通过实现“物联网”系统完成大生产，最大程度实现生产全自动化、个性化、弹性化、自我优化和提高生产资源效率、降低生产成本的全新生产方式。
根据《实施建议》描述：在未来智能工厂中，人类、机器和资源能够互相通信。智能产品“知道”它们如何被制造出来的细节，也知道它们的用途。它们将主动地对制造流程，回答诸如“我什么时候被制造的”、“对我进行处理应该使用哪种参数”、“我应该被传送到何处”等问题。
随着工业4.0进程的发展，开放的标准也被提上了议程，太多的专有系统会阻碍工业4.0的进展。今年的工博会开幕前夕，德国标准化学会与5家行业协会共同发起成立“工业4.0标准化理事会”，显示德国的工业4.0发展已瞄向标准制定的新阶段。德国标准化学会4月20日公开发布了首个德国工业4.0参考模型的标准。
“工业4.0平台”领导小组成员、西门子公司首席技术官鲁思沃认为，该参考模型是德国发展工业4.0的重要一步，首次搭建出一个完整的框架，包含横向与纵向的信息技术融合，涵盖工业4.0关键的技术要素，还包括产品的生命周期以及生产周期，能使不同行业的企业朝着统一的方向发展工业4.0。
智能工厂的智能制造
位于德国巴伐利亚州东部、透着上世纪八九十年代工业风格的红砖厂房内正进行着一场向着工业4.0方向的自我进化。这是德国工业巨头西门子旗下的安贝格工厂，是欧洲乃至全球最先进的数字化工厂。
安贝格工厂创建于1989年，如今该工厂每年可生产约1500万件Simatic产品，按每年生产230天计算，即平均每秒就能生产出一台控制设备。这里的产品合格率高达99.9988%，“世界上还没有哪家同类工厂具备如此之低的缺陷率。”安贝格工厂负责人Karl-HeinzBüttner 称。
记者在现场看到，安贝格工厂自身生产过程也利用Simatic设备进行控制，生产过程实现了高度的自动化。西门子安贝格工厂生产工程师ChristophRaum告诉记者，这里的生产设备和计算机可以自主处理75%的流程工作，由人力完成的部分，只有生产过程的开头部分，即员工将初始组件（裸电路板）放置到生产线上的环节，此后所有的工作均由机器自动控制完
成。
依靠Simatic设备的高度自动化，在24小时内西门子安贝格工厂就可将面向全球约6万名用户的产品做好交付准备。
工业4.0意味着网络进入工厂大生产，是一个崭新的工业制造逻辑和方式。过去是以中心控制指挥系统，每一分钟对机器发出指令，而现在则由商品所附带的信息告诉机器需要什么样的生产过程，以制造出符合客户要求的产品。
“在生产之前，这些产品的使用目的就已预先确定，包括部件生产所需的全部信息，都已经‘存在’于虚拟现实中，这些部件有自己的‘名称’和‘地址’，具备各自的身份信息，它们‘知道’什么时候、哪条生产线或哪个工艺过程需要它们，通过这种方式，这些部件得以协商确定各自在数字化工厂中的运行路径。”ChristophRaum为记者讲解道，在未来的工厂里，设备和工件之间甚至可以直接交流，从而自主决定后续的生产步骤，组成一个分布式、高效和灵活的系统。
目前，安贝格工厂的姊妹工厂——西门子工业自动化产品成都生产研发基地（下称“西门子成都工厂”）已在中国四川成都诞生。西门子成都工厂承担着西门子全球工业自动化产品研发的角色，全厂内实现了从管理、产品研发、生产到物流配送全过程的数字化，并且通过信息技术，与德国生产基地和美国的研发中心进行数据互联。
西门子成都工厂总经理AndreasBukenberger表示：“目前成都工厂产品的一次通过率（FPY）可达到99%以上，应用了西门子数字化企业平台解决方案的成都工厂与西门子在中国的其他工厂比较，产品的交货时间缩短了50%。”而安贝格工厂目前可实现年产零部件100万件，即平均1秒生产一个产品，未来的成都工厂将有望冲击这一纪录。
中国与工业4.0
中德在国家层面上的工业4.0合作始于2014年，当年10月，总理李克强在柏林与德国总理默克尔共同发表了《中德合作行动纲要》，宣布两国将开展工业4.0合作。业内人士认为，中德工业4.0战略合作框架，显示出高层对制造业4.0升级改造的强力支持，工业4.0已上升到国家战略高度。2014年中国工程院和工信部联手推进《中国制造2025》，2015年5月国务院正式通过。
当低廉的劳动力成本不能再作为“中国制造”在全球市场上的优势标签，制造企业对于变革的需求更为迫切。中国从政府层面上正在全力推进工业4.0，因为中国有7000万到8000万产业就业人员，还有大量出口，它们都是通过基于未来的互联网和工业融合的智能制造来实现的。
为在激烈的全球竞争中保持优势，制造企业要最大化利用资源，将生产变得更加高效。为适应不断变化的客户需求，制造企业必须尽可能地缩短产品上市时间，对市场的响应更加快速。为满足市场多元化的需求，制造企业还要快速实现各环节的灵活变动，将生产变得更加柔性。而高效、快速、柔性正是数字化企业为制造业带来的最大变化。西门子成都工厂这样的数字化企业的出现，为未来中国制造的变革方向提供了一个良好的参考。
数据显示，通过数字化的工厂规划，可以减少产品上市时间至少30%；通过提升产品质量，可以降低制造成本13%。而在新产品上市比例、设备生产效率、产品交付能力及营运利润率等多个方面，数字化工厂的指标均远远高于传统制造企业。
然而，“中国制造2025”与“德国工业4.0”在现状上也存在很大的差异，目前德国作为制造业强国，企业已基本完成由2.0向3.0的过渡，正在向4.0升级，而中国还有大量企业，还处在2.0的阶段，在基础材料、基础工艺方面非常欠缺。但这种差异也让双方有了不小的互补空间。简言之，在技术方面，德国比较领先，而中国存在一定程度的短缺；在市场空间方面，欧洲比较有限，而中国则潜力巨大。统计显示，德国45%的研发中心在中小企业，这些企业很大程度上引领了工业4.0，但缺乏拓展国际市场的经验和能力，往往只服务于宝马
等单一大集团。如果引导德国企业和中国企业开展跨境合作，很多项目在中国将都有百亿级的市场规模。以西门子为例，2016年4月份，西门子与全球规模最大的亚麻纱制造商——金达控股有限公司共同建设的数字化工厂在浙江横港正式投入使用。作为中国亚麻纱行业的首家数字化工厂，该厂的建成标志着西门子数字化工厂解决方案再次成功应用于中国本土企业，成为西门子助力中国制造业转型升级的又一个里程碑。西门子MESSimaticIT将先进的数字化工厂规划、设计和管理理念引入工厂的研发、生产及物流等各个环节；西门子全集成自动化（TIA）解决方案在该厂也得到了全面的应用，帮助自动化设备与系统实现无缝连接，缩短工时提高效率并降低设备运转成本。
数据采集及应用管理平台------“数网星”云平台，它是一套实现工业数据采集、过程监控、数据管理的高性能工业自动化、数字化软件产品，具有运行稳定、快速高效、功能强大、易用、开放等特点。它拥有精确监测、控制生产过程、提供多种工艺功能、优化生产设备和深入挖掘企业数据资源管理的强大功能，实现了对生产事件快速反应，提高生产率，提高用户收益，深度挖掘数据宝藏的更多客户价值。
北京天拓四方科技有限公司
智能制造系统解决方案和智能工厂发展趋势 当前，我国大多数企业、行业智能制造系统都还处于局部应用阶段，只有少数大企业单项业务信息技术覆盖面较高，关键业务环节应用系统之间实现了一定的协同和集成。从制造企业生产力水平来看，大量企业处于工业2.0要补课，有些企业处于工业3.0待普及，有个别企业处于工业4.0要示范。 智能制造系统解决方案发展趋势 据行业专业人士分析，今后国内智能制造系统解决方案将面临三大发展趋势。 第一大趋势：智能制造是一项系统性工程，系统解决方案领域的合作将更加活跃。 智能制造发展具有复杂性、系统性，涉及设计、生产、物流、销售、服务等产品全生命周期，涉及执行设备层、控制层、管理层、企业层、云服务层、网络层等企业系统架构，需要实现横向集成、纵向集成和端到端集成。限于资金投入不足、技术研发周期较长以及工艺壁垒等因素，单个系统解决方案商很难满足各个细分行业的智能制造发展需要，企业间将不断加强协同创新，以强化智能制造系统解决方案供应能力。 第二大趋势：智能制造系统架构将进一步完善，工业软件领域的集成与发展将成为重点。 从企业系统架构来看，国内目前还没有出现能够打通整个架构体系的智能制造解决方案商，但随着技术水平的不断进步，系统解决方案提供商将不断完善架构体系。智能制造系
统解决方案主要依托于软硬件产品及系统，实现制造要素和资源的相互识别、实时交互、信息集成。从硬件层面来看，基于成本大幅降低的现实需要，硬件中通用性强的部分将日趋模块化、标准化发展。从软件层面来看，工业软件存在于智能制造的每个角落，智能制造解决方案将更加倚重于与硬件层关系密切的软件部分（SFC、MES、ERP、PLM）的集成与发展，其中MES是软件层中最核心部分。 我国智能工厂发展趋势分析 当前，智能制造热度高企，石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天、飞机制造等行业纷纷开始探索建设智能工厂。《中国制造2025》明确提出要推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，这必将加速智能工厂在工业行业领域的应用推广。预计未来3-5年，全国将涌现出一批智能工厂。 智能工厂的内涵及建设重点 智能工厂是实现智能制造的重要载体，主要通过构建智能化生产系统、网络化分布生产设施，实现生产过程的智能化。企业基于CPS和工业互联网构建的智能工厂原型，主要包括物理层、信息层、大数据层、工业云层、决策层。其中，物理层包含工厂内不同层级的硬件设备，从最小的嵌入设备和基础元器件开始，到感知设备、制造设备、制造单元和生产线，相互间均实现互联互通。以此为基础，构建了一个“可测可控、可产可管”的纵向集成环境。信息层涵盖企业经营业务各个环节，包含研发设计、生产制造、营销服务、物流配送等各类经营管理活动，以及由此产生的众创、个性化定制、电子商务、可视追踪等相关业务。在此基础上，形成了企业内部价值链的横向集成环境，实现数据和信息的流通和交换。
2018年“西门子杯”中国智能制造挑战赛 （原全国大学生工业自动化挑战赛） 逻辑控制赛项初赛竞赛细则 一、总则 1.公平、公正、公开为原则，以参赛队的工程实施效果为考核标准。 2.全国竞赛组委会以甲方的身份发布工程项目招标需求，各参赛队以乙方的身份，根据甲方提出的 要求，进行项目方案设计，并以工程承包商的身份进入比赛现场实施。全国竞赛组委会将组织专家就项目方案设计、项目系统开发和现场系统实施三个方面，对参赛队的系统分析、系统设计和系统实施能力进行综合考察。 3.项目方案设计内容： （1）系统分析，包括需求分析、对象特性分析、安全分析等。 （2）控制系统设计，包括控制回路、控制算法/策略、安全联锁等。 （3）控制系统选型，包括控制器、IO卡件、通讯网络等。 （4）系统实施说明，包括系统连接、系统安装、系统调试、系统投运等。 （5）经济效益分析，包括能耗、安全、环保等。 4.项目方案实施内容： （1）在SIMATIC S7-1200 PLC上，完成硬件组态和控制程序开发；在SIMATIC WINCC上，完成监控画面组态与开发；建立PLC和WINCC之间的通讯连接； （2）系统调试，包括控制器参数整定、故障排除、系统投运等； （3）系统验收，包括项目方案设计书、现场实施情况，接受甲方对系统性能的评估。 5.全国竞赛组委会和各分赛区竞赛组委会只保证比赛设备正常可用，比赛现场不再对硬件组态、程 序下载等基础问题作技术支持，参赛队需要自行分析解决问题。 6.参赛队需要自行携带电脑，作为系统的上位机，并自已负责设备的连接。全国竞赛组委会和各分 赛区竞赛组委会提供的电脑仅作为备用机。 7.正式比赛期间，指导教师不得进入比赛现场。不听规劝者将取消其所带领的参赛队的比赛资格。 原则上不允许以任何原因离开赛场，如有特殊原因，需要边裁或巡检陪同。 8.在现场比赛过程中，前十五分钟，指导教师可以通过手机（仅能通话）与参赛队员进行远程交流 和指导，十五分钟后，所有参赛队员关闭手机等通讯设备。
2018年“西门子杯”中国智能制造挑战赛（原全国大学生工业自动化挑战赛）连续过程设计开发赛项初赛对象工艺说明 2018年“西门子杯”中国智能制造挑战赛 （原全国大学生工业自动化挑战赛） 连续过程设计开发赛项初赛 对象工艺说明 2018年反应器对象增加了循环物料的回收工艺，特针对这部分工艺做进一步说明： 1、闪蒸罐罐顶部的阀门PV1102为抽真空阀，它的作用是在闪蒸罐未闪蒸前，提前通过真空泵P104与此阀门，将闪蒸罐内的压力降低到大气压下，如20-40kpa，然后就可以关闭。 2、闪蒸罐顶部额阀门PV1101是用来回收闪蒸产生的A物料，当闪蒸罐开始闪蒸时，通过调节P104与此阀门，将闪蒸产生的以A物料为主的气相引入到冷凝器（此时冷凝器的冷却水应该打开），然后变成液相进入到冷凝罐，待冷凝罐建立液位后，通过循环泵打到混合罐内。 3、因为PV1102与PV1101的作用与投用时间完全不同，因此不要同时打开这两个阀门。 4、整个系统有一定的设计工艺与稳态要求，开车时，切记阀门开度大起大落，如一开始就把所有阀门开到最大，应当缓缓调节，慢慢提高负荷。 5、综上，这部分的开车流程建议如下： （1）在开车开始阶段，提前通过真空泵P104与阀门PV1102，将闪蒸罐内的压力降低到大气压下，如20-40kpa，然后就可以关闭。 （2）反应器进料，慢慢反应，温度上升，上升到一定温度（或反应器液位到一定高度），将反应器底部物料打入闪蒸罐，此时，可能还未闪蒸，随着温度的升高，开始闪蒸（表现为闪蒸罐的压力开始增大）。 （3）当闪蒸罐开始闪蒸时，通过调节P104与阀门PV1101，将闪蒸产生的以A物料为主的气相引入到冷凝器（此时冷凝器的冷却水应该打开），然后变成液相进入到冷凝罐，待冷凝罐建立液位后，通过循环泵打到混合罐内。（4）一旦出现冷凝罐压力太大（往往是因为进入的物料没有冷凝或者冷凝不够，呈现气相），可以通过打开冷凝罐排气阀排气，回到常压后，再关闭。
智能制造 什么是智能制造 智能制造，源于人工能的研究。一般认为能是知识和力的总和，前者是智能的基础，后者是 指获取和运用知识求解的能力。智能制造应当包含能制造技术和，能制造系统不仅能够在实 践中不断地充实知识库，而且还具有自学习功能，还有搜集与理解环境信息和自身的信息， 并进行分析判断和规划自身行为的能力。 一、智能制造的制造原理 从智能制造系统的本质特征出发，在分布式制造网络环境中，根据分布式集成的基本思想， 应用分布式人工智能中多Agent系统的理论与方法，实现制造单元的柔性智能化与基于网络 的制造系统柔性智能化集成。根据分布系统的同构特征，在智能制造系统的一种局域实现形 式基础上，实际也反映了基于Internet的全球制造网络环境下智能制造系统的实现模式。 关注微信公众号“找方案”，即可阅读并下载各行业IT解决方案。 二、智能制造系统 智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统，它突出了在制造诸 环节中，以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟的人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时，收集、存储、 完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。由于这种制造模式，突出了知识在制造活动 中的价值地位，而知识经济又是继工业经济后的主体经济形式，所以智能制造就成为影响未 来经济发展过程的制造业的重要生产模式。智能制造系统是智能技术集成应用的环境，也是 智能制造模式展现的载体。 一般而言，在概念上认为是一个复杂的相互关联的子系统的整体集成，从制造系统的功能角度，可将智能制造系统细分为设计、计划、生产和系统活动四个子系统。在设计子系统中， 智能制定突出了产品的概念设计过程中消费需求的影响；功能设计关注了产品可制造性、可 装配性和可维护及保障性。另外，模拟测试也广泛应用智能技术。在计划子系统中，数据库 构造将从简单信息型发展到知识密集型。在排序和管理中，模糊推理等多类的将集成应用； 智能制造的生产系统将是自治或半自治系统。在监测生产过程、生产状态获取和故障诊断、 检验装配中，将广泛应用智能技术；从系统活动角度，神经网络技术在系统控制中已开始应
智能制造系统解决方案和智能工厂发展趋势 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 智能制造系统解决方案和智能工厂发展趋势 当前，我国大多数企业、行业智能制造系统都还处于局部应用阶段，只有少数大企业单项业务信息技术覆盖面较高，关键业务环节应用系统之间实现了一定的协同和集成。从制造企业生产力水平来看，大量企业处于工业2.0要补课，有些企业处于工业3.0待普及，有个别企业处于工业4.0要示范。 智能制造系统解决方案发展趋势 据行业专业人士分析，今后国内智能制造系统解决方案将面临三大发展趋势。 第一大趋势：智能制造是一项系统性工程，系统解决方案领域的合作将更加活跃。 智能制造发展具有复杂性、系统性，涉及设计、生产、物流、销售、服务等产品全生命周期，涉及执行设备层、控制层、管理层、企业层、云服务层、网络层等企业系统架构，需要实现横向集成、纵向集成和端到端集成。限于资金投入不足、技术研发周期较长以及工艺壁垒等因素，单个系统解决方案商很难满足各个细分行业的智能制造发展需要，企业间将不断加强协同创新，以强化智能制造系统解决方案供应能力。 第二大趋势：智能制造系统架构将进一步完善，工业软件领域的集成与发展将成为重点。
从企业系统架构来看，国内目前还没有出现能够打通整个架构体系的智能制造解决方案商，但随着技术水平的不断进步，系统解决方案提供商将不断完善架构体系。智能制造系统解决方案主要依托于软硬件产品及系统，实现制造要素和资源的相互识别、实时交互、信息集成。从硬件层面来看，基于成本大幅降低的现实需要，硬件中通用性强的部分将日趋模块化、标准化发展。从软件层面来看，工业软件存在于智能制造的每个角落，智能制造解决方案将更加倚重于与硬件层关系密切的软件部分（SFC、MES、ERP、PLM）的集成与发展，其中MES是软件层中最核心部分。 我国智能工厂发展趋势分析 当前，智能制造热度高企，石化、钢铁、机械装备制造、汽车制造、航空航天、飞机制造等行业纷纷开始探索建设智能工厂。《中国制造2025》明确提出要推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，这必将加速智能工厂在工业行业领域的应用推广。预计未来3-5年，全国将涌现出一批智能工厂。 智能工厂的内涵及建设重点 智能工厂是实现智能制造的重要载体，主要通过构建智能化生产系统、网络化分布生产设施，实现生产过程的智能化。企业基于CPS和工业互联网构建的智能工厂原型，主要包括物理层、信息层、大数据层、工业云层、决策层。其中，物理层包含工厂内不同层级的硬件设备，从最小的嵌入设备和基础元器件开始，到感知设备、制造设备、制造单元和生产线，相互间均实现互联互通。以此为基础，构建了一个“可测可控、可产可管”的纵向集成环境。信息层涵盖企业经营业务各个环节，包含研发设计、生产制造、营销服务、物流配送等各类经营管理活动，以及由此产生的众创、个性化定制、电子商务、可视追踪等相关业务。在此
2019年“西门子杯”中国智能制造挑战赛 智能制造创新研发类赛项：企业命题方向 企业A命题1：自行车车架研磨、抛光设备研发 企业A命题2：整箱自动检重、记录设备研发 一、题目背景 企业A为浙江德清久胜车业有限公司，是国内著名的大型自行车生产企业，年产自行车200万辆，主要经营范围包括自行车、童车及相关配件的生产等。 题目来源于该企业的生产线，为了提高产品的质量、生产效率、降低人工成本，需要对该生产线进行升级改造。参赛队员需根据生产工艺与企业具体要求，设计一套完整的解决方案并进行样机研发、验证。 该题目要求参赛团队具备扎实的理论功底和娴熟的开发能力，遵循实际生产设备改造、研发规律，严格按照相关工业标准和流程，设计、开发出满足企业要求的设备、产品，在此基础上鼓励在性能、效率、功能等方面的创新。 二、比赛要求 1、企业面临/急需解决的问题 目前年产200万台自行车，人工成本越来越多，希望进行自动化产线升级。目前是600-700人实现200万台产量，他们希望能达到100-200人实现200万台的产量。 2、比赛要求 针对企业实际问题与需求，参赛队选取以下2个任务中的一个，完成比赛。 （1）自行车车架自动研磨、抛光设备研发。目前的研磨、抛光是由人工进行，效率较低且质量难以保证（具体研磨、抛光过程参见视频：《车架研磨抛光》）。要求设计一台可自动对毛坯车架进行表面研磨、抛光的设备，实现自动或者辅助人进行研磨、抛光的操作。针对车架整体抛光，主要抛光面为A/B 面，抛光精度达到涂装工艺要求，抛光设备必须简易灵活，适用不同产品的规格和构造，适用材料便宜易购买。（对毛坯车架表面的毛刺、磕碰伤、焊渣、划痕等做研磨、抛光处理）。 具体要求： ?该设备类似自动汽车洗车机的设备。类似于视频中自行车车架，从头管处进入设备抛光入口，从设备出口处自动流出来，即抛光、研磨完成，可以试用于自行车多种型号。 ?需要考虑研磨效果（钢丝毛刷刷产品的距离、力度、抛光效果（目数/粗细）需满足喷涂要求）。 ?使用的抛光钢丝刷市场上易购得、价格低等特点。毛刷重复使用性较好，重复研磨品质能保证。 ?因产品结构、种类和大小较多，需综合考虑设备工作面大小尺寸，设备快速换模易实现（例：1-2分钟完成换模）。设备设计控制PLC为集成统一控制单元，配有人机交互界面，适用于多品种、多尺寸规格，快速换线、快速调节，系统存储1000种以上尺寸、重量规格，换线时采取程序调
MES 系统智能制造工厂建模系列（部分） 目标方案 基础数据维护（工厂建模）从高层面规划了如何对MES 系统中的组织、生产布局、系统用户、生产时间、产品、物料、工艺路线和维修基本资料进行管理的方案。完 成对工厂建模的定义工作，定义出组织结构、生产布局、系统用户、生产时间、要生产 的产品、要管控的物料、使用的工艺路线、工序BOM 、各个工序测试项目。为生产、 品质和物流功能的执行提供基本的数据支持。该信息包括指导生产作业的相关属性和信 息追溯所需要的基础资料。 目标方案细节 如下图所示，在工厂布局时考虑到多方面因素，会将相同的作业内容布局在同一生 产区域中，而按照产品的流转方式划分不同的工作中心以达到减少在制品的运输时间等 目的。从而在产品生产过程中，往往是在一个工作中心的某条产线上加工完成后，继续 被送入下一个工作中心或另一段产线进行加工，即我们通常所说的流水线式生产。 而在系统中可以通过对产线、工段、工序、工位以及相互关系的设定，从而构建一 个立体的生产布局。 在此布局之上，由于不同产品在投线时会经过不同的工艺流程，因此通过产品工艺 途程的设定，可以唯一规定某个机种的产品在产线上的流转方式，同时通过生产BOM 的设定，可以定义此机种的产品在各工序的具体作业内容，如组装上料工序中允许使用 哪些种类的原材料。
概要说明 产品别（机种） 产成品的分类方式，可以从两个方面考虑机种的划分方式，其一，从统计分析的 角度增加一种统计纬度，其二，部分基础资料，比如不良代码、不良原因、样本数量 等可以关联到产品别，以降低维护基础信息的工作量 产品 对应于产成品料号。只有开立工单的产成品才有必要作为MES 系统中的产品生产布局 –工厂：对应一个实体的工厂或厂房（车间） –生产线：工作中心下的生产线体，每个工作中心下的生产线体必须是并行的逻辑关系。
2016年西门子杯中国智能制造挑战赛2016年“西门子杯”中国智能制造挑战赛ITEM6工业网络赛项(试) 决赛竞赛规则 2016年“西门子杯”中国智能制造挑战赛 ITEM6工业网络赛项(试) 决赛竞赛规则 一、总则 1. 大赛以公平、公正、公开为原则，以参赛队伍是否遵循实际工业项目设计及实施过程为考核标准。 2. 大赛组委会作为甲方发布工业网络工程项目需求，各参赛队伍以乙方身份，根据甲方需求，完成工程方案设计和实施任务。大赛主要考察参赛选手的通讯需求分析能力、工业网络系统的设计能力和实施能力。 3. 工程方案设计主要内容包括: (1)系统分析(厂区布局分析、通讯需求分析等); (2)网络结构设计(设计网络结构图并说明设计理由); (3)系统设备选型(交换机、无线接入点、无线客户端、控制器等的选型，说明所选设备与网络功能实现的对应关系); (4)工程实施方案(网络结构实施方案、网络功能实现步骤、通讯验证方法等)。 4. 工程项目实施包括以下几部分内容: (1)制作工业以太网线，完成工业网络系统连接; (2)对交换机、无线模块进行配置; (3)系统调试，完成甲方的工业网络功能需求; (4)系统验收，向甲方展示已实施的工业网络，并接受甲方对工业网络系统功能的评估。 5. 大赛组委会和总决赛组委会只保证比赛环境正常可用。比赛现场不再针对交换机配置、使用等基础问题进行技术支持，此部分作为比赛考核内容之
一，参赛队员自行分析解决。 6. 正式比赛期间，指导教师不得进入比赛现场。如有不听规劝者，将取消其所带领参赛队的比赛资格。比赛期间原则上不允许以任何原因离开赛场，如有特殊原因，需要边裁或巡检陪同。 1 2016年“西门子杯”中国智能制造挑战赛ITEM6工业网络赛项(试) 决赛竞赛规则 二、决赛竞赛规则 1. 参赛队需在指定日期和地点参加决赛的现场比赛。 2. 决赛环节由“决赛笔试”、“现场实施”与“方案答辩”三部分组成，“方案答辩”仅用于遴选特等 奖获奖队伍。决赛成绩满分100分，由初赛成绩、笔试成绩、现场实施成绩三部分组成，分值分 配如下。 项目分值说明 初赛成绩总分20分初赛成绩=原初赛成绩*20% 决赛笔试总分30分— 现场实施总分50分— 3. 决赛成绩小于30分的参赛队将不能获得任何奖项。 4. 决赛报到的参赛队需在赛前参与抽签，以决定“现场实施”比赛环节的组别和顺序。对本赛项来 说，如果一个学校参赛队超过一支，须安排同一所学校的参赛队在同一组内进行。 5. 参赛队员须携带能够证明身份的有效证件，经大赛志愿者检录后进入赛场。如发现有冒名顶替者， 将取消该参赛队的比赛资格。
关于公司实现智能工厂的规划报告
关于公司实现智能工厂的规划报告 德国“汉诺威工业博览会”上发布了最终报告，开始实施“工业 4.0”的国家战略。在未来制造业中的各个环节应用互联网技术，将数字信息与现实社会之间的联系可视化，将生产工艺与管理流程全面融合。由此实现智能工厂，生产出智能产品。 10月中国总理李克强访问德国，“工业4.0”、“智能制造”的战略地位迅速提升。国家工信部早在三四年前就开始规划一项未来制造业发展的“中国制造2025”。 结合国家的战略方针，为了提升我公司智能制造水平，推动制造业数字化、智能化、网络化发展，促进产业高端转型，增强发展后劲，对公司实现智能化工厂作初步规划。 一、智能工厂含义 智能工厂（车间）是指将机器人、智能设备和信息技术三者在制造过程中完美融合，涵盖了对工厂（车间）制造的全流程，主要解决工厂（车间）从产品的设计到制造、应用的智能化。 二、目标 1、二年内建立三条“数字化生产线”：“数字化生产线”是指由工件传送系统和控制系统，将自动化装备和辅助设备按照工艺顺序进行结合，在无人（或少人）干预的情况下，按规定的程序或指令进行操作或控制，自动完成产品全部或部分制造过程，从而提高产品的生产效率及良品率。
2、二年内提升产品研发设计水平：车间产品采用智能化设计手段或先进的信息化设计系统；建立产品数据管理系统（PDM），形成基于三维设计模型的数字化产品库。 3、五年内优化生产制造控制流程： 1）提升数控加工中心、工业机器人、自动化生产线，自动化生产设备应用比例； 2）关键设备（数控加工中心、工业机器人、铸造生产线）与产品、工艺设计实现互联； 3）工位计算机随时根据订单、图纸的变化调整工艺技术，实现无图纸化生产管理； 4）生产/制造全过程实现智能监控与调度； 5）广泛采用条形码、电子标签、扫码枪等自动识别设施，配备到工位； 6）生产设备状态（运行状态、生产数量、生产效率等）实现实时监控。 4、五年内提升生产管理水平：实现经过制造执行系统（MES）优化企业生产制造管理模式，制造过程实现智能化的软硬件技术、控制系统及信息化系统的集成应用，建立统一的信息管理平台和生产系统的实时监控，在ERP生产计划指导下完善车间生产制造执行系统或调度系统、经营管理系统的集成应用；物料需求计划编制、物流配送管理实现智能化、自动化。 5、五年内完善质量管理体系：基于互联网技术实时在线检测和控
2017年西门子杯中国智能制造挑战赛
2017年“西门子杯”中国智能制造挑战赛 （原全国大学生工业自动化挑战赛） 运动系统设计开发赛项初赛赛题 （PROFINET通讯设备） 一、竞赛设备介绍 1.设备描述 本赛项所用多功能运动控制平台主要由主机架、控制系统电控箱、人机交互面板以及受控对象组等几部分组成，示意图如下所示： 图 1-1 多功能运动控制实训平台主要组成部分
2.对象描述 运动控制赛项初赛的受控对象为同步圆盘，示意图如下所示： 图 1-2 圆盘同步对象示意图 圆盘同步对象的两个圆盘均由带减速箱的伺服电机，通过同步带进行驱动。如图所示位置，即为圆盘同步对象的初始位置。如比赛任务中要求将大圆盘或小圆盘移动至初始位置，就表示需要将大圆盘或小圆盘移动至如图所示位置。
3.受控对象设计参数 表 1-1 圆盘同步对象设计参数4.输入/输出信号清单
表 1-2 输入/输出信号清单 二、比赛说明及比赛任务 1.比赛说明 ●参赛队伍应按照任务描述进行相关参数设置或程序 编制。 ●比赛任务中所提到的开关，均为人机交互面板上安 装的开关。所有外部开关的功能与操作顺序均应与 任务说明及演示步骤中的要求一致。如无明确要求，不得擅自定义外部开关的用途，不得更改任务演示 时的开关操作顺序。 ●本赛项评分过程将会模拟实际工程项目验收过程。 在评分过程中，参赛队伍不可使用调试计算机对驱 动器进行任何操作，裁判也不会帮助参赛队伍将其 工程项目下载至驱动器内。评分时，由参赛队员按 照任务中规定的演示步骤，依次进行任务演示。 ●参赛队伍在比赛结束后，应将评分所用的工程项目 以“队伍编号+参赛日期”的格式为文件名进行另存，例如：ABCD _20160622，不得以其他格式为文件名 保存文件。
设计文件 名称 编号 版本 版权专有违者必究 中车株洲电力机车研究所有限公司
编制工艺 校核标准化 审核批准 版本号更改人更改日期更改说明变更编号
目次 1 目的及意义 (1) 2 从数字化工厂到智能工厂再到智能制造 (1) 2.1 数字化工厂 (1) 2.2 智能工厂 (2) 2.3 智能制造 (2) 3 从数字数字化开发到智能制造的关键技术途径 (3) 3.1 从数字制造到智能制造的发展模式 (3) 3.2 从数字制造到智能制造的具体途径 (4) 4 典型行业智能制造发展技术路线图 (5)
1 目的及意义 随着城市配电网的不断发展, 配电网的结构越来越复杂, 网络供电方式和手拉手供电方式成为城市配电网的主要供电方式。与此同时, 随着电力供需矛盾的缓和, 广大电力用户对电力供应的需求不断提高, 电力系统配电生产管理人员的工作量与日俱增, 配电网的重要性日益突出。原有的人工粗放型的管理方式和工作流程已不能适应新的要求, 亟待建立新型的技术管理模式。 作为“中国制造2025”国家战略计划的重要组成部分，从数字制造到智能制造的转型升级，已成 为各行各业以及高端装备制造业发展的必然趋势，也是促进我国从制造大国向制造强国转变的必然之路。近年来，我国在数字制造技术研究与应用方面取得了重要的进展与突破，数字制造技术得到广泛应用，并成为解决高、精、尖复杂装备制造难题的核心技术之一；智能制造技术研究与应用也初现端倪，部分制造企业集团积极采用智能制造技术提升产品的智能化水平，智能化生产线、智能化车间、智能化工厂不断涌现。但就我国从数字制造到智能制造的发展水平而言，与工业发达国家相比仍存在很大差距。 德勤有限公司与中国机械工业联合会2015 年对上百家制造业企业智能制造与信息化情况开展调研，报告显示中国智能制造尚处于初级发展阶段，仅23% 的企业进入智能制造广泛应用阶段；除在汽车及零 部件行业智能设备应用程度超过90% 外，其他行业尤其是机械加工制造行业的智能设备应用程度均较低（如图所示）。造成上述差距的根源，主要是缺乏从数字制造到智能制造发展的具体技术途径指引，导致我国智能制造应用推广进展缓慢。 为此我们提出利用数字化技术、智能化技术, 通过图形与数据相结合, 实现配电网的生产运行管理与辅助决策管理, 实现配网调度、生产、运行、检修、管理的科学性和数字化, 进一步改善服务质量, 提高供电可靠性, 提高供电企业的综合经济效益。 为了建成上述的一体化 2 从数字化工厂到智能工厂再到智能制造 2.1 数字化工厂 对于数字化工厂，德国工程师协会的定义是：数字化工厂(DF)是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络，包含仿真和3D/虚拟现实可视化，通过连续的没有中断的数据管理集成在一起。数字化工厂集成了产品、过程和工厂模型数据库，通过先进的可视化、仿真和文档管理，以提高产品的质量和生产过程所涉及的质量和动态性能。 在国内，对于数字化工厂接受度最高的定义是：数字化工厂是在计算机虚拟环境中，对整个生产过程
智能制造数字工厂的规划设计网络课堂 主讲老师：胡建林 课程目录 第一章概述 ?第01讲概述00:14:4100:00:00 第二章数字化产品设计系统 ?第01讲数字化产品设计系统00:18:2600:00:00 第三章数字化工厂设计系统 ?第01讲数字化工厂设计系统00:18:2300:00:00 第四章ERP系统 ?第01讲ERP系统00:12:0900:00:00 第五章智能工厂制造运行管理系统 ?第01讲智能工厂制造运行管理系统00:39:4000:00:00 第六章智能运维 第01讲智能运维00:09:0800:00:00 1.1 信息物理系统CPS 信息物理系统CPS定义：通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统，实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。 信息物理系统CPS的本质：就是构建一套信息空间与物理空间之间基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系，解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化。 CPS的四大核心技术要素：“一硬、一软、一网、一平台” 感知和自动控制（硬）：智能感知技术、虚实融合控制技术； 工业软件（软）：嵌入式软件技术、MBD技术、CAX/MES/ERP软件技术； 工业网络（网）：现场总线技术、工业以太网技术、无线技术、SDN； 工业云和智能服务平台（平台）：边缘计算、雾计算、大数据分析。 CPS的层次：单元级、系统级、SoS级（System of Systems，系统之系统级） 单元级CPS：单元级CPS能够通过物理硬件、自身嵌入式软件系统及通信模块，构成含有“感知-分析-决策-执行”数据自动流动基本的闭环，实现在设备工作能力范围内的资源优化配置，如智能轴承、关节机器人等。 系统级CPS：由多个最小单元CPS（单元级）通过工业网络实现更大范围、更宽领域的数据自动流动，实现了多个单元级CPS的互联、互通和互操作。如智能生产线、智能车间、智能工厂。 SoS级CPS：通过大数据平台，实现了跨系统、跨平台的互联、互通和互操作，促成了多源异构数据的集成、交换和共享的闭环自动流动，在全局范围内实现信息全面感知、深度分析、科学决策和精准执行。 1.2 智能工厂
. 智能制造工厂建模系列（部分）系统MES 目标方案 系统中的组织、生产布MES基础数据维护（工厂建模）从高层面规划了如何对局、系统用户、生产时间、产品、物料、工艺路线和维修基本资料进行管理的方案。完成对工厂建模的定义工作，定义出组织结构、生产布局、系统用户、生产时间、要生产、各个工序测试项目。为生产、的产品、要管控的物料、使用的工艺路线、工序BOM品质和物流功能的执行提供基本的数据支持。该信息包括指导生产作业的相关属性和信息追溯所需要的基础资料。 细节目标方案 如下图所示，在工厂布局时考虑到多方面因素，会将相同的作业内容布局在同一生产区域中，而按照产品的流转方式划分不同的工作中心以达到减少在制品的运输时间等目的。从而在产品生产过程中，往往是在一个工作中心的某条产线上加工完成后，继续被送入下一个工作中心或另一段产线进行加工，即我们通常所说的流水线式生产。 而在系统中可以通过对产线、工段、工序、工位以及相互关系的设定，从而构建一个立体的生产布局。 在此布局之上，由于不同产品在投线时会经过不同的工艺流程，因此通过产品工艺途程的设定，可以唯一规定某个机种的产品在产线上的流转方式，同时通过生产BOM的设定，可以定义此机种的产品在各工序的具体作业内容，如组装上料工序中允许使用哪些种类的原材料。 '. .
说明概要 产品别（机种）?? 产成品的分类方式，可以从两个方面考虑机种的划分方式，其一，从统计分析的角度增加一种统计纬度，其二，部分基础资料，比如不良代码、不良原因、样本数量等可以关联到产品别，以降低维护基础信息的工作量 产品?? 系统中的产品对应于产成品料号。只有开立工单的产成品才有必要作为MES 生产布局?? 工厂：对应一个实体的工厂或厂房（车间）– 生产线：工作中心下的生产线体，每个工作中心下的生产线体必–须是并行的逻辑关系。 '. . 工段：可以理解成工序类型的分组，可以基于实际业务习惯和数–据统计需要两方面考虑工段的划分。
2019年“西门子杯”中国智能制造挑战赛智能制造创新研发类赛项：自由探索方向 设计方案模板 参赛队伍编号：________________ 年月日
以下模板为了便于方案评审使用，参赛队可在此基础上，根据情况自行增加条目和内容。请注意排版条理清晰、便于审阅。 1.产品介绍 用精炼的语言简要介绍创新产品的功能。 2.产品亮点 请为新产品提炼出3个以内的产品亮点，展示产品的新颖性，与市场同类产品比较的创新点。 3.产品设计方案 3.1.产品功能与核心价值（描述产品的功能的选择过程以及选择理由，凝练抽提产品的核心价值） 3.2.产品数字化设计（使用工业设计软件SolidEdge来说明产品外观设计,并实现仿真） 3.3.核心用户用例与工作原理介绍（说明用户使用该产品的关键场景，结合产品的核心价值来分析如何 帮助提升用户的竞争力。建议提供设计图纸，流程图，推荐采用多媒体等易懂的形式介绍） 3.4.功能测试（针对支撑核心价值的产品功能，提出测试方案，包括技术指标和参数，需要现场、视频 演示） 3.5.用户体验设计或产品使用说明（对用户使用、人机交互和情感方面的考虑。提供类似产品说明书， 可以附件形式提交） 4.商业计划书 4.1.市场需求分析（围绕市场中存在哪些问题，问题背后有哪些市场需求等方面展开） 4.2.市场前景预测（可以采用SWOT分析方法，建议采用权威组织或媒体的数据和结论来佐证） 4.3.产品定位（目标客户定位，产品层次定位） 4.4.产品定价策略（阐述定价原则，利润比例，并阐述理由） 4.5.产品销售策略（比如直销或分销，零售或者网络营销，请说明选择理由） 4.6.产品推广策略（结合市场活动，以及市场预算）
关于公司实现智能工厂的规划报告 2013年德国“汉诺威工业博览会” 上发布了最终报告，开始实施“工业4.0 ”的国家战略。在未来制造业中的各个环节应用互联网技术，将数字信息与现实社会之间的联系可视化，将生产工艺与管理流程全面融合。由此实现智能工厂，生产出智能产品。 2014年10月我国总理李克强访问德国，“工业4.0 ”“智能制造”的战略地位迅速提升。国家工信部早在三四年前就开始规划一项未来10年制造业发展的“中国制造2025”。 结合国家的战略方针，为了提升我公司智能制造水平，推动制造业数字化、智能化、网络化发展，促进产业高端转型，增强发展后劲，对公司实现智能化工厂作初步规划。 一、智能工厂含义 智能工厂（车间）是指将机器人、智能设备和信息技术三者在制造过程中完美融合，涵盖了对工厂（车间）制造的全流程，主要解决工厂（车间）从产品的设计到制造、应用的智能化。 二、目标 1、二年内建立三条“数字化生产线”：“数字化生产线” 是指由工件传送系统和控制系统，将自动化装备和辅助设备按照工艺顺序进行结合，在无人（或少人）干预的情况下，
按规定的程序或指令进行操作或控制，自动完成产品全部或部分制造过程，从而提高产品的生产效率及良品率。 2、二年内提升产品研发设计水平：车间产品采用智能化设 计手段或先进的信息化设计系统；建立产品数据管理系统（PDM，形成基于三维设计模型的数字化产品库。 3、五年内优化生产制造控制流程： 1）提升数控加工中心、工业机器人、自动化生产线，自动 化生产设备应用比例； 2）关键设备（数控加工中心、工业机器人、铸造生产线） 与产品、工艺设计实现互联； 3）工位计算机随时根据订单、图纸的变化调整工艺技术， 实现无图纸化生产管理； 4）生产/制造全过程实现智能监控与调度； 5）广泛采用条形码、电子标签、扫码枪等自动识别设施， 配备到工位； 6）生产设备状态（运行状态、生产数量、生产效率等）实 现实时监控。 4、五年内提升生产管理水平：实现通过制造执行系统（MES 优化企业生产制造管理模式，制造过程实现智能化的软硬件 技术、控制系统及信息化系统的集成应用，建立统一的信息管理平台和生产系统的实时监控，在ERP生产计划指导下完
智能制造智能工厂 1、智能制造概念 “智能制造”可以从制造和智能两方面进行解读。首先，制造是指对原材料进行加工或再加工，以及对零部件进行装配的过程。通常，按照生产方式的连续性不同，制造分为流程制造与离散制造(也有离散和流程混合的生产方式)。根据我国现行标准GB/T4754-2002，我国制造业包括31个行业，又进一步划分约175个中类、530个小类，涉及了国民经济的方方面面。 智能是由“智慧”和“能力”两个词语构成。从感觉到记忆到思维这一过程，称为“智慧”，智慧的结果产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称为“智能”。因此，将感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程，它是智慧和能力的表现。 目前，国际和国内尚且没有关于智能制造的准确定义，但工信部组织专家给出了一个比较全面的描述性定义：智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的
总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。这实际上指出了智能制造的核心技术、管理要求、主要功能和经济目标，体现了智能制造对于我国工业转型升级和国民经济持续发展的重要作用。 然而，由于我国技术基础薄弱发展不平衡，企业在智能制造实施和升级改造过程中往往茫然不知从何做起。因此，以下将根据智能制造的描述性定义，提出关于智能工厂、制造环节及装备智能化、网络互联互通、端到端数据流等四个方面的初步认识，以期说明智能制造的主要内容。 2、什么是智能工厂 智能工厂是实现智能制造的载体。在智能工厂中通过生产管理系统、计算机辅助工具和智能装备的集成与互操作来实现智能化、网络化分布式管理，进而实现企业业务流程、工艺流程及资金流程的协同，以及生产资源(材料、能源等)在企业内部及企业之间的动态配置。
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1、智能制造概念 “智能制造”可以从制造和智能两方面进行解读。首先，制造是指对原材料进行加工或再加工，以及对零部件进行装配的过程。通常，按照生产方式的连续性不同，制造分为流程制造与离散制造(也有离散和流程混合的生产方式)。根据我国现行标准GB/T4754-2002，我国制造业包括31个行业，又进一步划分约175个中类、530个小类，涉及了国民经济的方方面面。 智能是由“智慧”和“能力”两个词语构成。从感觉到记忆到思维这一过程，称为“智慧”，智慧的结果产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称为“智能”。因此，将感觉、记忆、回忆、思维、语言、行为的整个过程称为智能过程，它是智慧和能力的表现。 目前，国际和国内尚且没有关于智能制造的准确定义，但工信部组织专家给出了一个比较全面的描述性定义：智能制造是基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。具有以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征，可有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗。这实际上指出了智能制造的核心技术、管理要求、主要功能和经济目标，体现了智能制造对于我国工业转型升级和国民经济持续发展的重要作用。 然而，由于我国技术基础薄弱发展不平衡，企业在智能制造实施和升级改造过程中往往茫然不知从何做起。因此，以下将根据智能制造的描述性定义，提出关于智能工厂、制造环节及装备智能化、网络互联互通、端到端数据流等四个方面的初步认识，以期说明智能制造的主要内容。 2、什么是智能工厂 智能工厂是实现智能制造的载体。在智能工厂中通过生产管理系统、计算机辅助工具和智能装备的集成与互操作来实现智能化、网络化分布式管理，进而实现企业业务流程、工艺流程及资金流程的协同，以及生产资源(材料、能源等)在企业内部及企业之间的动态配置。
2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛 ITEM2逻辑控制赛项【样题】 电梯是宾馆、商店、住宅、多层厂房等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。目前电梯控制主要由PLC（可编程逻辑控制器）实现，除了需要满足基本的载客运货功能，还需要在保证安全的前提下，自动地、智能地制定最优的响应策略、运行速度等。 本赛项以电梯行业为背景，要求参赛选手按照现实工程项目的实施流程来完成对电梯的控制。具体地，比赛以西门子S7-1200系列PLC为控制系统，电梯仿真模型为被控对象，从项目前期方案文档、项目工程/程序开发及项目现场执行调试三方面进行考察，不仅能提高学生的逻辑思维能力，还可培养学生在较为复杂环境下，综合应用所学知识对控制科学与工程及相关领域现实问题进行分析、处理和解决，面对社会和环境的各种变迁具有较强的调节和适应能力，具有应对危机与突发事件的初步能力。 一、被控对象描述 1.对象模型 对象模型分为电梯模型与用户行为模型两项。 电梯三维模型主要包括：电梯整体（包括轿厢、电机、限位开关，等）、各个楼层按钮（上下行呼梯按钮及指示灯，等）、电梯内部设备（轿厢开关门按钮、轿厢选层按钮及指示灯，等），等等。电梯模型采用多部多层结构，其外形及示意图如下所示：
图1：电梯模型外形示意图
图2：电梯模型原理示意图 b f c e 图3：七段数码管 电梯模型中各IO参数均可与PLC通过现场总线相连，实施自动控制。 用户行为模型指软件系统将模拟各楼层出现的用户数量以及每位用户对电梯的操
4.0专题：面向工业4.0的智能工厂要重点关注四化：模块化、数字化、自动化和智能化 1.面向工业4.0的智能工厂 智能工厂是构成工业4.0的核心元素。在智能工厂内不仅要求单体设备是智能的，而且要求工厂内的所有设施、设备与资源(机器、物流器具、原材料、产品等)实现互通互联，以满足智能生产和智能物流的要求。通过互联网等通信网络，使工厂内外的万物互联，形成全新的业务模式。 从某种意义上说，工业4.0是用CPS系统对生产设备进行智能升级，使其可以智能地根据实时信息进行分析、判断、自我调整、自动驱动生产，构成一个具有自律分散型系统(ADS)的智能工厂，最终实现制造业的大规模、低成本定制化生产。 在建设智能工厂时，要重点关注模块化、数字化、自动化和智能化四大技术课题。模块化是实现智能工厂规模化生产和客户需求个性化定制的前提条件，这需要主要零部件供应商向模块供应商转型，全程参与产品设计、供应模式选择以及单元化物流的规划。 数字化，纵向看是实现工厂内各个层面，乃至每台设备数字化建模与互联互通;横向看，是打造从客户需求，到产品设计、供应商集成、制造以及物流服务的全流程供应链集成体系。 智能化，制造企业应搭建一个虚实融合系统，根据客户个性化定制需求，实现虚拟的设计、制造与装配，再通过智能工厂完成生产制造过程，有效解决定制产品周期长、效率低、成本高的问题。由此，在智能工厂里企业可与客户实现零距离对话，客户也可通过多种方式参与到产品“智造”全过程中来。 2.面向工业4.0的智能生产 工业4.0时代，随着信息技术向制造业全面渗入，可实现对生产要素的高灵活配置和大规模定制化生产，由此打破传统的生产流程、生产模式及管理方式。 未来是智能联网式生产的时代，不仅是单一工厂、而是企业多个工厂之间将通过联网构建起虚拟制造体系，为企业生产提供全面智能支持。而标准化、模块化和数字化的产品设计，是实现智能生产的前提。