智能制造技术与数字化工厂应用

一、智能制造产业与技术背景 二、智能制造基本内涵与关键技术 三、基于RFID的智能制造技术与应用 制造技术的发展需求与趋势 制造需求：多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应、节能减排环境友好等 制造业核心竞争力正在发生深刻变化 提升竞争力 •更短的创新周期•更为复杂的产品•更大的数据量 •个性化大规模生产•快速变化的市场•更高的生产效率 能源和资源利用效率是竞争力的决定性因素 制造业变化的速度比以往更快 制造业成为全球经济持续发展的发动机 中国 美国 德国 发展高端技术实现产品升级 保持工业领先地位•持续创新机制•高出口量•工业4.0为新的指导原则 “再工业化” •国家制造技术创新联盟•使用本国页岩气和石油 全球制造产业正在发生深刻变化 2015年中国长三角地区的制造成本仅比美国低5% 富士康下一步迁往何处？ 中国制造业挑战与机遇 中国制造业机遇：发展先进制造技术，实现产业升级 制造技术发展：第三次浪潮（美国） 制造技术发展：第四次工业革命（德国） 制造技术发展：智能制造（中国制造2025） 智能制造科技发展“十二五”专项规划 二、智能制造基本内涵与关键技术 智能制造：应用范围 智能设备、智能系统和智能决策代表着机器、设备组、设施和系统网络的工业世界能够更深入地与连接、大数据和分析所代表的数字世界融合 智能制造：大数据循环 智能制造：技术目标 •产品制造过程中包含所有必要信息 •考虑全价值链进行生产设备整合、自组织 •生产过程中按照实际工况灵活决策 通过嵌入式互联网技术，离散的信息-物理系统（CPS）进行连接交互 智能制造：技术路线 通过软件和网络进行产品开发、产和服务沟通 机器与产品实时进行信息和指令交互 自主控制和优化 智能制造：发展阶段 智能化 产品设计、制造过程中具有感知、分析、决策、执行功能 网络化 利用自组织网络，动态配置资源，实现研究、设计、生产和销售各种资源重组 数字化 CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/ERP/RE/RP 智能制造核心特征 智能制造发展方向：产品智能化 自主决策： •环境感知•路径规划•智能识别•自主决策 自适应工况： •工况识别感知•控制算法及策略 人机交互： •多功能感知•智能Agent•语音识别•信息融合 智能制造发展方向：装备智能化 智能制造初露端倪 智能制造发展方向：车间智能化 智能制造发展方向：工厂智能化 智能制造发展方向：供应链智能化 主机厂与供应商：物理距离与信息距离 –以江淮汽车为例： •零部件供应巢建设项目现已有澳大利亚和台湾、香港等7省区在内的260家企业签约入驻•目前江淮已实施了物料拉动平台 智能制造发展方向：智能制造模式 智能制造关键技术：数字化制造 数字控制 生产管理 •数字化建模•虚拟设计•创新设计•数字样机设计•面向制造DFM •智能控制技术•高速高精度驱动•嵌入式数字制造•远程诊断•智能维护 •控制传感技术•实时信息管理技术•数字化车间技术•制造系统建模•决策控制 •高速通讯网络协议•信息集成技术•资料共享技术•信息安全技术 智能制造关键技术：机器人 焊接、装配、喷漆、码垛、搬运 2012年中国工业机器人销量为2.7万台；我国达到世界水平时将有380亿工业机器人本体市场空间，1140亿工业机器人系统集成市场空间 智能制造关键技术：3D打印 3D打印技术：增材工艺，缩短生产周期，减少对环境的影响，提高原材料和能源使用效率 智能制造关键技术：传感器 三、基于RFID的智能制造技术与应用 RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。 RFID技术特点与优势： 适应复杂工况：防雨水、抗污渍、抗油污、可喷涂读写方便快捷：可读可写，“盲视”“透视”扫描批量操作：批量读/写、远距离读写现场即验即写：对着实物直接写入信息，码物一一对应读识性能可靠：一次性“盲扫”，识别可靠性达99.8%以上 RFID工作原理与分类 RFID技术在智能制造中应用 智能制造方案：数字化车间 辅具的可视化跟踪管理辅具与主机自动信息交互辅具寿命定量监控与预测 实现多品种混流制造提升生产效率和质量 单品级产品智能识别工艺推送和操作指导进度监控与质量追溯 数字化车间：混流制造 基于RFID的混流制造解决方案 运动过程快速识别，不影响生产节拍 工业现场恶劣工况高可靠识别 价值：实现多品种同时高效制造，完全柔性化混流制造 数字化车间：混流制造 缸体缸盖加工生产线：30万件发动机缸体（缸盖）加工、100万台发动机缸体（缸盖）毛坯铸造生产能力，位居国内同行第一 应用效果：实现6种以上缸体混流生产，提升缸体产能10%以上 数字化车间：混流制造 三一重工18号厂房（泵送车装配）：亚洲最大的数字化、智能化厂房，精益制造模式，柔性流水线生产 应用效果：流水化生产，节拍60分钟，产品，生产，质量信息自动反馈 数字化车间：辅具管控 基于RFID的方案：辅具全生命周期信息交互过程 适应恶劣加工工况刀具与加工机床/对刀仪M2M刀具全生命周期管控 提升刀具利用率 数字化车间：刀具全生命周期管控 国家特高压、超高压及高压开关设备的研发和生产基地，为中国电力工业和世界各地用户提供大量高压开关设备 应用效果：降低刀具库存20%，降低刀具成本10%，降低准备时间15% 数字化车间：电极全生命周期管控 专注于消费电子领域精密模具及精密机构件，产品供应三星、华为、中兴、海尔、夏普、联想、OPPO等国际知名消费电子厂商 应用效果：设备效率提升10%，交期缩短10%，综合成本降低15% 智能制造方案：智慧物流 车辆共享调度园区中央监管快速通行和盘点物流货柜识别批量货品分拣 智能物流：车间物流 物料出库自动配送 应用效果：减少库存；提升配送效率和准确率；提高叉车、AGV利用率 智能物流：车间物流 美的集团是全球第二大的白色家电企业，中国家电龙头企业，2012年产值达1300亿元 应用效果：AGV实现自动化路径选择、配送物料实现自动识别、提升配送效率 智能物流：供应链 价值：减少库存；提升自动化水平、减少仓库人员；提高叉车利用率；提高作业完成率 智能物流：供应链 美的集团是全球第二大的白色家电企业，中国家电龙头企业，2012年产值达1300亿元 应用效果：实现送货车辆厂区进出自动识别和卸货资源分配，出入库自动识别，叉车物流资源任务智能调度； 智能物流：物流园 常平镇是东莞东部经济中心，广东省中心镇，珠三角地区最繁忙的货运物流枢纽之一 应用效果：实现物流透明化、货物的安全和及时；提高了物流车辆运转的效率和货物进出的效率 凝聚物流智慧成就智能制造 思谷数字技术有限公司案例分享 目录 一、公司简介 二、核心产品 三、解决方案 关于思谷 思谷数字技术有限公司成立于2010年，注册资本1000万，坐落于广东省东莞市松山湖国家高新技术产业开发区，是一家致力于智能制造领域产品研发、系统集成、技术服务的国家级高新技术企业。 思谷公司研发了工业级RFID读写器、读写头、天线、标签等4大系列50多种具有自主知识产权的智能感知产品，提供机电产品智能化、数字化智能化车间、智能物流与供应链等智能制造解决方案，其RFID产品和智能制造解决方案在汽车、航空、船舶、工程机械、电子信息、高端装备等制造领域得到成功应用。 思谷公司技术依托华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，拥有RFID、工业视觉等智能感知核心技术专利30余项，承担国家973、863、广东省国际创新团队等重大项目，获得国家技术发明二等奖等科技奖励。 发展历程 •2001-2009年，创业团队依托华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，在973、863等国家级项目支持下，突破RFID标签制造、视觉定位算法等核心技术。 •2010年，思谷数字技术有限公司成立；承担广东省重大科技专项“面向家电全生命周期管理的物联网技术与应用”；研发出工业应用高频RFID读写器和特种标签。 •2011年，承担国家863项目“支持模具设计制造全过程精益管控的制造物流技术研发与应用示范”，开发出RFID电极智能管理解决方案，成功应用于东莞劲胜等模具制造龙头企业。 •2012年，承担国家973项目“高品质复杂零件智能制造基础研究”，引进广东省国际创新团队，研发工业应用智能相机，开发智能刀具解决方案。 •2013年，研究成果“高性能RFID标签制造核心装备”获得国家技术发明二等奖；开发的供应链物流智能管理解决方案在美的集团等家电企业得到成功应用。 资质荣誉 企业资质 主营领域 技术实力 团队带头人 熊有伦中科院院士 数字制造与智能制造研究领域权威 团队实力：拥有50多人的技术团队，其中90%以上为本科及研究生以上学历，专业涉及微电子、电子信息、计算机、机械电子、机械制造等，核心骨干长期从事电子信息产品开发和数字化制造应用。 研发平台：依托数字制造装备与技术国家重点实验室和广东省战略性新兴产业基地，价值超过1000万元的用于机电技术测试与试验设备80余台，包括微波网络矢量分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪、矢量信号发生器、高低温试验箱、振动冲击试验台、电磁兼容EMC测试设备等。 制造能力 建设了1000平方米以上高等级净化间，建立了具有国际先进水平的RFID标签制造生产线，具备生产不同频段（低频、高频、超高频等）RFID读写器和标签的制造能力。 遵照ISO9001:2008等标准建立并实施了质量和环境相结合的管理体系，通过第三方认证审核以及严格监督，保证产品质量满足制造领域对可靠性和工作环境的苛刻要求。 领导关怀 合作伙伴 国内外高校、科研院所 行业龙头企业 企业文化 企业愿景 凝聚物联智慧，成就智能制造 企业使命 中国领先的智能制造产品与解决方案供应商 核心理念团队、务实、创新、卓越 质量方针 客户为本，精益求精，诚信服务，持续创新 目录 一、公司简介 二、核心产品 三、解决方案 RFID读写器与天线 RFID标签与INLAY 工业视觉软件包 MV1.0是自主开发的一套工业机器视觉软件包，拥有应用广泛的机器视觉集成开发环境。为用户提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案，可应用于电子元件和设备制造、汽车零件制造、制药等行业。 •功能齐全，覆盖工业视觉常用图像处理算法，自主研发快速高精的视觉匹配定位算法 •方便易用的C/C++函数接口，简单的操作演示界面 •丰富的工业视觉实用案例 工业智能相机 思谷自主研发的智能相机是专门针对工业应用特点研发的高清智能相机，集图像采集、传输、处理于一体，采用200W/130W/50W像素@50fps的图像传感器、千兆以太网接口传输图像和处理结果，具有处理速度快（算法采用硬件加速）、图像分辨率高、应用功能可定制等特点。 高速视觉系统 思谷嵌入式高速视觉系统是专门针对高速实时图像处理应用场合研发的小型实时视觉系统，采用FPGA+DSP的图像处理器进行图像处理分析、8寸液晶屏进行人机交互操作，具有实时图像处理、人机交互界面友好、应用功能多样等特点。 目录 一、公司简介二、核心产品三、解决方案 机电产品智能化：家电产品智能化 解决方案：智能板卡配合RFID技术，实现从设计、生产、销售、巡检、诊断维修-信息统计-报废全周期的信息管理、运行信息记录反馈、诊断与分析等功能。 方案价值：提升产品智能化形象，提高产品设计、生产、销售、售后、维修全程的质量和服务水平，实现产品全生命周期智能化。 应用案例：中山美科智能冷柜 美科智能