从智慧工厂到智能生产培训课件

智慧工厂的布局
❖ 面向服务的工厂系统布局
ERP 硬件无关 抽象服务
MES Field Layer 现场层
Server Library 服务库
硬件相关 设备控制
Sensor-Service
Valve-Service
Pump-Service
Control-Service
Communication-Service
智能产品案例·波音
❖ 波音公司已经在一些领域（军用民用） 应用信息物理系统，从中获益匪浅。
❖ CPS对于波音公司航空航天领域至关 重要
Industry4·0―德国高科技战略计划
❖ 两大主题：智慈工厂、智能生产 ❖ 三个设想：产品、设施、管理
产品：集成有动态数字存储器、感知和 通信能力，承载着在其整个进应鱼和生 鱼周塑中所需的各种必需信息
❖ 下载量身定制的用户界面
APP
以人为中心的基于信息物理系统的 智能工厂辅助系统
基于上下文的自适应 故障诊断辅助工具
基于肢体动作的物理 辅助
01
移动式个性化自适应 的辅助导肮系统
基于位置的维护和规 划辅助工具
多模式的人机交互
04
基于虚拟现实／增强 现实的复杂工作流程
辅助管理工具
工业4.0自动化-信息物理系统 （CPS）
❖ 垂直集成与网络化制造
在明天的智慈工厂，生产结构不会是固定的，预定义的。相反，一组lT配置的规则将被定义， 可以根据具体情况进行工厂结构的拓扑结构配置组合，其中包括针对模型，数据，通信和 计算算法的所有相关要求。
工业4.0下的产品特点
集成了信息存储、传感、无线通信功能
产品是信息载体
产品在整个完整的供应链和生命周期中都一直带 有自身信息
FESTO公司
工业4.0自动化-信息物理系统 （CPS）
物联网
经济
文化
…
与所有领域相关的通用技术 （语义技术、云计算服务平台）
工业 CPS应用 智慧工厂
CPPS
能源 CPS应用 智能电网
移动通讯 CPS应用 智能手机
健康 CPS应用 智能健康
…
安全、工程、教育、参考框架、模型
工业4.0的标准规范
智能产品案例·智能化汽车
APP
绿色驾驶
APP Store
APP
动力管理
APP
驾驶员辅助
APP
职能用户界面
工业4.0自动化-信息物理系统 （CPS）
通过价值链实现横向集成
跨整个价值链的工程
德国一些企业已经开始实施 industry4.0
TRUMPF公司
SAP公司
BOSCH公司
WITTENSTEIN公司
面向智慧工厂的室内精确定位
工业4.0―从智慧工厂到智能生产
高精度高品质多品 种小批量的智 能产品
绿色生产：清洁、资源 利用率高的可持续发展
智能工厂位于城市的 城市生产
Industry4.0―德国高科技战略计划 首位
❖ “工业4.0"研究项目由德国联邦教研部与联 邦经济技术部联手资助在德国工程院、弗劳 恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产 业界的建议和推动下形成并已上升为国家级 战略。德国联邦政府投入达2亿欧元。
设施：由整个生产位值璧所集成，可实 现自组织
管理：能够根据当前的状况灵活决定生 产过程
Industry4·0―德国高科技战略计划
❖ 两大主题：智慧工厂、智能生产
智慧 工厂
重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现
智能 生产
主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、30打印以及增材制造等 技术在工业生产过程中的应用等
工业4.0-从智慧工厂到智能生产
智能化环 境
基于物联网与服务的智 能化环境发展过程
嵌入式计算机
中央计算 机
1个计算机： 多个用户
PC
智能手机 智能卡
1个计算机： 1个用户
多个计算 机： 1个用户
工业4.0自动化一信息物理系统 （CPS)
信息物理系统（CybcrP.1》，s icals》 ，stcn,,CPs ）强调 物理过 程与信 息间的 反馈。 2008年美国加利福利亚大学的Lee.E在 其技术 报告《 信息物 理系统 ：设计 挑战》 中指出 ：信息 物理系 统是计 算和物 理过程 的整合 集成。 嵌入式 计算机 和网络 对物理 过程进 行监测 和控制 。
❖ 80％制造创新基于信息通信技术，通过信息 通信技术实现了智惫工厂、绿色和城市生产
❖ 第四次工业革命将基于信息物理系统、物联 网和互联服务，它将产生大最的大数据流， 这些大数据能够被搜集和分析用于指导高效 高品质生产；
❖ 基于信息物理系统的工业辅助系统能够支持、
智慧工厂中的智能装配
❖ DFKI研发的抽象产品记忆系统用于自适应 机器人利用左手内部天线从产品内存 中读取 尺寸、 重量和 加持点 ，同时 机器人 能够从 信息物 理系统 中获得 产品装 配说明 书。 抓取和智能产品装配
W3C标准
OMM：语义产 品内存
USDL：信息物理 产品系统的语义 服务
工业4.0 智慧工厂
EMMMA ： 多模式工 业辅助系 统
工业4.0自动化·信息物理系统（CPS)
服务
算法
文档
三维模型
云
工艺数据
…
物理对象
CPS系统触发了工业自动化模式转变
CPSFra Baidu bibliotek系统中的物理对象和相应的虚拟 对 过泛在信息网络进行通信
Cyber:算法和服务，服务的动 态集成 和服务提供商，并跨越边界进行信息 交流
Cyber:包括3D校型，仿真模型 ，文档 ，关系 ，工作 条件等 数据能 够通过 可变信 息网络 在任何 地方和 任何时 间进行 搜集
Phiscial:在生产系统中的人和自动化 枝块具 有钾能 化、自 我解释 、自我 意识、 自我诊 断、交 互评估 能力
产品是一个agent
产品会影响其所在环境
产品具有自监测功能
产品会对其自身状态和环境进行监测
智慧工厂中的机器人技术
❖ 机器人不再被固定在安全工作地点而是与人 一起协同工作 新一代轻量化，灵活的机器人与人类在智能工厂一起协同工作
今天
明天
总结
❖ 多品种小批t智能产品的高精度卓越品质生 产是未来像德国一样成功经济的发展趋势
从自动化技术的观点看，CPS是一种 工程系 统，由 一个嵌 入在物 体中的 计算和 通信的 内核， 以及物 理环境 中的结 构所监 测和控 制。（ KarlIlonri kJoh,n、son,2011) ．
以信息物理生产系统CPPS为模型构 建智惫 工厂， 或者数 字化工 厂
面向智慧工厂的APP商店