周济院士智能制造导论电子版

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
1） 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。 2） 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。 3） 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。
2.2.1 三维可视化管理
3） 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。 4） 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。

6.2 智能工厂
随着物联网、大数据、移动应用等一系列前沿信息技术的发展，全球范围内的 新一轮工业革命开始提上日程，工业转型进入实质阶段。而在中国，《中国制 造2025》战略的出台，表明国家开始积极行动起来，发力把握新一轮工业发展 机遇、实现工业智能化转型。智能工厂作为工业智能化发展的重要实践形式， 已经引发行业的广泛关注。
6.1.1 中国机器人产业现状
我国机器人市场的繁荣，并不能掩饰产业发展的短板。如今，国产机器人核心部件中的高 档变速器、伺服器等几乎全部依赖进口，国产核心零部件要进入主流机器人生产线还有很 长一段路要走。机器人产业正在进入2.0时代，对于中国机器人厂商来说，机遇与挑战并 存，应从以下几方面入手，提升企业核心竞争力： (1) 加强研发能力。在机器人2.0时代，企业要走到产业价值链条的顶端，获取最丰厚的市 场回报，就要抓住技术革新的机遇。国内厂商不能再像传统制造业那样，仅仅匍匐在产业 链的最底层做加工、做组装，而是要以市场需求为导向，成为创新主体，既要有挑战高精 尖技术的勇气，又要充分尊重市场规律，才能抓住核心技术，突出自身优势，实现差异化 发展，从而走出一条属于中国机器人产业的突破创新之路。 (2) 加强机器人领域的人才培养。机器人的关键技术需要人才来研发，机器人的实际使用 需要人才来操作。机器人技术难度高、风险大，国内外经验都表明，要实现机器人技术跨 越，推进产业发展，必须依托国内有基础、有实力的核心研发队伍，建立多层次的产学研 用紧密结合的机器人技术创新体系。而能否培养出适应机器人时代的大量高级技术人才， 则日益成为制约制造业竞争力提升的重要因素。 (3) 发展机器人产业集群。机器人产业的发展需要成规模的机器人企业，这里的规模不仅 仅指产业规模，更指企业的综合实力。这需要政府加大对机器人产业的资金支持力度和政 策扶持，大力发展机器人产业园或产业基地，引导机器人产业发展，从而形成较完善的工 业机器人产业体系，增强机器人的高端市场竞争力。

周㊀济
分析我国制造业现状的基础上 , 阐述了 中国制造 ２ 战略部署 ㊁ 基本方针和战略举 措 , ０ ２ ５ 的指导思想 ㊁ 认为 互联网 ＋ 先进制造业 ＋ 现代服务业 将成为中国经济发展的新引擎 . 指 出 制 造 业 数 字 化 网 络 化 智能化是新一轮工业革命的核心技术 , 应该作为中国制造 ２ 突破口和主攻方向 , 重点围 ０ ２ ５ 的制 高 点 ㊁ 绕 智能制造是新一轮工业革命的核心技术 和 智能制造是中国制造 ２ ０ ２ ５的主攻方向 两个论断展开 了全面深入的剖析解读 . 关键词 : 制造业 ; 中国制造 ２ 智能制造 ; 主攻方向 ０ ２ ５; I n t e l l i e n tM a n u f a c t u r i n g g : / 中图分类号 : T G ６ ５ ９; T P ２ ７㊀㊀㊀㊀㊀㊀D O I １ ０． ３ ９ ６ ９ i ． s s n ． １ ０ ０ ４ １ ３ ２ X． ２ ０ １ ５． １ ７． ０ ０ １ j M a i nD i r e c t i o no f M a d e i nC h i n a２ ０ ２ ５ Z h o uJ i , , C h i n e s eA c a d e m n i n e e r i n B e i i n １ ０ ０ ０ ８ ８ yE g g j g : A b s t r a c tH o wt ot r a n s f o r mf r o mab i a t i o n i nm a n u f a c t u r i n oap o w e r f u lo n e i sag r e a ts u b Ｇ gn gt , e c to fC h i n as e c o n o m i cd e v e l o m e n t i n t h en e we r a ． T h i sp a e r d i s c u s s e d t h eg u i d i n i d e o l o s t r a t e Ｇ j p p g g y , i cd e l o m e n tb a s i cp o l i c n ds t r a t e i cm e a s u r eo f m a d e i nC h i n a２ ０ ２ ５ b a s e do nd e t a i l e da n a l s e s g p y ya g y , o f c u r r e n tm a n u f a c t u r i n i t u a t i o n so fC h i n a a n d i n d i c a t e dt h a tI n t e r n e t ＋a d v a n c e dm a n u f a c t u r i n ＋ gs g m o d e r ns e r v i c e i n d u s t r i l l b e c o m e an e we n i n eo fC h i n as e c o n o m i cd e v e l o m e n t ． I t i sp o i n t e do u t y w g p , t h a td i i t i z a t i o n n e t w o r k i n n d i n t e l l e c t u a l i z a t i o no fm a n u f a c t u r i n n d u s t r i e sa r et h ec o r et e c h n o l o Ｇ g ga gi , , i e so f an e wr o u n d i n d u s t r i a l r e v o l u t i o n a n ds h o u l db eu s e da s c o mm a n d i n o i n t b r e a k t h r o u ha n d g gp g m a i nd i r e c t i o no f m a d ei nC h i n a２ ０ ２ ５． A no v e r a l l t h o r o u hi n t e r r e t a t i o no fa b o v ep o i n t sw a sp u t g p f o r w a r d ． : ;m ;m K e o r d s m a n u f a c t u r i n i n d u s t r a d e i nC h i n a２ ０ ２ ５; i n t e l l i e n tm a n u f a c t u r i n a i nd i r e c Ｇ g y g g yw t i o n

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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
RFID智能卡 智能卡也叫IC卡，是一个带有微处理器和存储器等微型集成电路芯片的、 具有标准规格的卡片。智能卡已应用到银行、电信、交通、社会保险、电子商 务等领域，IC电话卡、金融IC卡、社会保险卡和手机中的SIM卡都属于智能卡 的范畴。
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智能制造技术导论
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
二、射频识别技术（RFID技术）
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
一、 RFID射频技术定义及特点 1．RFID定义 RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别， 是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，它的基本 原理是利用射频信号和空间称合或雷达反射的传输特性,从一个贴在商品或者物 品上叫做电子标签或者RFID标签中读取数据,从而实现对物品或者商品的自动识 别。 RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书 馆，门禁系统，食品安全溯源等。
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
1. 技术特征
• 系统组成 一个典型的工业机器视觉应用系统，包括数字图像处理技术、机械工 程技术、控制技术、光源照明技术、光学成像技术、传感器技术、模 拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
2. 技术解析
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
RFID系统架构
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智能制造技术导论
第六章 智能制造的支撑技术
2．RFID特点 射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、 尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况 下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流 程跟踪和维修跟踪等交互式业务。

2024/7/23
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智能制造技术导论
第二章 智能制造系统
二、制造系统他信息化构成
（1）企业资源计划系统 企业资源计划系统，是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决 策层及员工提供决策运行手段的管理平台也就是Enterprise Resource Planning， 简称ERP。企业资源计划的核心管理思想就是实现对整个供应链的有效管理、主要体 现在以下三个方面： ①体现对整个供应链资源进行管理的思想 ②精益生产、并行工程和敏捷制造的思想 ③体现了集成管理思想
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智能制造技术导论
（1）企业“大数据”的信息化建设
娃哈哈ERP企业资源管理系统整体架 构是以SAP为核心，采用互联网、大 数据等技术，从产、供、销等业务线 着手，结合商业智慧等分析手段建立 的综合化企业信息管理系统。其目标 是对公司的物料资源、资金资源、信 息资源进行集中式的管控和优化。
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第二章 智能制造系统
智能制造技术导论
第二章 智能制造系统
（2）工厂和车间的智能化监控系统建设
饮料智能工厂通过MES 系统获取订单后，会根 据原材料库存、生产线 状态等因素分析并自动 分配生产任务到生产线 进行制造，并根据产品 的生产周期计算出库发 货时间。
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智能制造技术导论
第二章 智能制造系统
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智能制造技术导论
第二章 智能制造系统
The End
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智能制造技术导论
制造系统运行 管理控制功能
战略层控制
战术层控制
执行层控制
生产过程和市 场销售
2024/7/23
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智能制造技术导论

供依据。
2024/3/23
架构设计
设计数字化工厂的整体架构，包 括设备层、控制层、执行层和管 理层等。
技术选型
选择适合的制造技术、信息技术 和智能技术，如工业互联网、大 数据、人工智能等。
实施方案
制定详细的实施计划，包括项目 周期、资源投入、风险评估等。
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数字化工厂实施案例分享
案例一
某汽车制造企业通过数字化工厂建设， 实现了生产线的自动化和智能化，提 高了生产效率和产品质量。
数据应用 通过对生产现场数据的采集和传输，可以实现生产过程的 可视化、可追溯化和可控制化，提高了生产管理的水平和 效率。
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基于物联网技术的远程监控和故障诊断系统
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远程监控系统
基于物联网技术的远程监控系统可以实现对生产设备的远程实时监控，
包括设备状态、生产数据等信息的实时采集和传输，为生产管理提供了
生产线性能评估与优化的 案例分析
结合具体案例，分析生产线性能评估和优化方 法的实际应用。
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工业机器人应用与集 成
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工业机器人分类及功能介绍
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工业机器人分类
根据应用场景和功能需求，工业机器 人可分为焊接机器人、装配机器人、 喷涂机器人、搬运机器人等。
备的自动启停、物料自动传输、质量检测等功能。
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生产线布局规划与设备选型策略
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生产线布局规划原则
01
根据生产需求、工艺流程、设备特点等因素，合理规划生产线
布局，提高生产效率。
设备选型策略
02

第一章 智-1 制造业发展历程
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
过去，中国制造业利用低廉的劳动力成本、丰富的原材料供应等优势，成为了“世 界工厂”。经过 30 多年的发展，中国制造业的产能得到了空前的提升，中国也成为制造 大国。但是近年来，由于工人工资水平上涨、人民币升值等因素的影响，中国制造的成 本优势却在不断丧失。
综上所述，中国制造业亟需一场革命性的转型升级。
在欧洲，2012年年初，德国提出了工业4.0(即第四次工业革命)战略， 如图1-2所示。德国政府认为，当今世界正处于“信息网络世界与物 理世界的结合”时期，应重点围绕“智慧工厂”和“智能生产”两大 方向，巩固和提升本国在制造业的领先优势。为此，德国政府将工业 4.0作为德国的国家战略，并设立专项资金支持该计划的实施。
在2013年的德国汉诺威工业博览会上，西门子展示了如何运用其世界 领先的科技创新成果，帮助制造业应对当今挑战，打造未来制造业发 展的新模式。同时展示了融合规划、工程和生产工艺以及相关机电系 统于一体的工业4.0全面解决方案。德国电子电气工业协会预测，工 业4.0将使现有企业工业生产效率提高30%。
法国一些企业高层管理人员也认为，虽然法国政府没有提出明确计划，
第4章 智能制造核心技术 4.1 智能硬件 4.1.1 工业机器人 4.1.2 智能传感器 4.1.3 智能终端 4.2 工业识别 4.2.1 机器视觉技术 4.2.2 射频识别技术 4.2.3 工厂物联网 4.3 信息技术 4.3.1 工业大数据 4.3.1云计算技术 4.3.2虚拟制造技术 4.3.3 制造信息系统
在亚洲，日本也十分重视高端制造业的发展，2014年，经济产业省继续把 3D打印机列为优先政策扶持对象，计划当年投资45亿日元，实施名为“以3D 打印造型技术为核心的产品制造革命”的大规模研究开发项目，加大企业开 发3D打印技术等智能制造技术的财政投入。

5．真空机器人 真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中， 实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强 ，是制约半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
6．洁净机器人 洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断 提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环 境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智智能能制制造造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
应用领域 机器人自动装箱、码垛工作站可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品 等行业。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术
酒类装箱码垛线
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智能制造基导础论与技应术用
第六章 智能制造的支撑技术
二、数控机床
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智能制造技术导论
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
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智能制造基础与应用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技技术术
4．激光加工机器人 激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器 人实现更加柔性的激光加工作业。激光加工机器人可以通过示教盒进行在线操 作，也可通过离线方式进行编程。
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智能制造基导础论与技应术用
第第六三章章智智能能制制造造的关支键撑技术术

工业互联网的发展也将促进智 能制造技术在整��产业链中 的应用，实现从原材料采购到 产品销售的全链路协同。自动 化技术在智能制造中具有重要 的地位，未来将继续向更高的 自动化水平发展。机器人技术 的快速发展将使得生产线上的 任务更加灵活、高效，并能应 对不断变化的市场需求
随着智能制造技术的应用范围 扩大，数据安全和隐私保护将 成为一个重要的问题。制造企 业需要加强对生产数据的保护 和管理，确保敏感信息不被泄 露，同时符合相关法律法规的 要求
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智能制造
国内周济院士认为智能制造 是先进信息技术与先进制造 技术的深度融合，其贯穿于 产品设计、制造、服务等全 生命周期的各个环节及相应 系统的优化集成，旨在不断 提升企业的产品质量、效益 、服务 水平，减少资源消耗 ，推动制造业创新、绿色、
协调、开放、共享发展
新西兰奥克兰大学徐旬及其 团队将智能制造的概念定义 为用先进的信息和制造技术 实现制造过程的柔性化、智 能化和可重构，以应对动态 和全球化的市场的一种制造
BRILLIANT JOURNEY ABOUT NATURE
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制造企业可以将数据和应用程 序存储在云端，实现实时数据 分析和决策支持。同时，边缘 计算技术的发展也将在设备端 实现更快速的数据处理和响应 能力，提高生产过程的实时性
和效率
随着大数据技术的发展，数据 分析在智能制造中扮演着至关 重要的角色。制造企业可以通 过对大量数据的分析，发现潜 在的问题、趋势和机会，从而 做出明智的决策和预测。数据 分析和预测技术的应用将进一 步提高生产过程的效率和质量
PART 3
智能制造的内涵
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