智能制造的概念
智能制造 是基于新一代信息技術,貫穿設計、生產、管理、服務等制造活動各個環節,具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等功能的先進制造過程、系統與模式的總稱。具有以智能工廠為載體,以關鍵制造環節智能化為核心,以端到端數據流為基礎、以網絡互聯為支撐等特征,可有效縮短產品研制周期、降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源能源消耗。
互連、數據、集成、創新、轉型是智能制造的關鍵詞,互連是指設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶緊密連接;數據為產品數據、設備數據、研發數據、工業鏈數據、運營數據、管理數據、銷售數據、消費者數據;集成指人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間的橫向、縱向和端到端的高度集成;創新為技術、產品、模式、業態、組織等方面的不斷創新;轉型是指從大規模生產,轉向個性化定制,最終實現柔性化、個性化、定制化的新型生產方式。
國家智能制造標準體系建設情況
2015年12月,工信部和國標委聯合發布《國家智能制造標準體系建設指南(2015版)》;2016年8月,成立國家智能制造標準化協調推進組、總體組和專家咨詢組;2018年6月,正式發布建設指南(2018版),已發布新增22項,立項32項,擬立項300多項;2018年將建立150項以上的標準體系項目,基本覆蓋基礎與共性,2019年將建立300個以上項目,全面覆蓋基礎與共性,建立較為完善的智能制造標準體系。
智能制造系統的架構
智能制造系統架構通過生命周期、系統層級和智能功能三個維度構建完成,主要解決智能制造標準體系結構和框架的建模研究。如圖所示。
1. 生命周期
生命周期是由設計、生產、物流、銷售、服務等一系列相互聯系的價值創造活動組成的鏈式集合。生命周期中各項活動相互關聯、相互影響。不同行業的生命周期構成不盡相同。
2. 系統層級
系統層級自下而上共五層,分別為設備層、控制層、車間層、企業層和協同層。智能制造的系統層級體現了裝備的智能化和互聯網協議(IP)化,以及網絡的扁平化趨勢。具體包括:
(1) 設備層級包括傳感器、儀器儀表、條碼、射頻識別、機器、機械和裝置等,是企業進行生產活動的物質技術基礎;
(2) 控制層級包括可編程邏輯控制器(PLC)、數據采集與監視控制系統(SCADA)、分布式控制系統(DCS)和現場總線控制系統(FCS)等;
(3) 車間層級實現面向工廠/車間的生產管理,包括制造執行系統(MES)等;
(4) 企業層級實現面向企業的經營管理,包括企業資源計劃系統(ERP)、產品生命周期管理(PLM)、供應鏈管理系統 (SCM)和客戶關系管理系統(CRM)等;
(5) 協同層級由產業鏈上不同企業通過互聯網絡共享信息實現協同研發、智能生產、精準物流和智能服務等。
3. 智能功能
智能功能包括資源要素、系統集成、互聯互通、信息融合和新興業態等五層。
(1) 資源要素包括設計施工圖紙、產品工藝文件、原材料、制造設備、生產車間和工廠等物理實體,也包括電力、燃氣等能源。此外,人員也可視為資源的一個組成部分。
(2) 系統集成是指通過二維碼、射頻識別、軟件等信息技術集成原材料、零部件、能源、設備等各種制造資源。由小到大實現從智能裝備到智能生產單元、智能生產線、數字化車間、智能工廠,乃至智能制造系統的集成。
(3) 互聯互通是指通過有線、無線等通信技術,實現機器之間、機器與控制系統之間、企業之間的互聯互通。
(4) 信息融合是指在系統集成和通信的基礎上,利用云計算、大數據等新一代信息技術,在保障信息安全的前提下,實現信息協同共享。
(5) 新興業態包括個性化定制、遠程運維和工業云等服務型制造模式。
智能制造管理體系的潛力
(1)滿足客戶個性話的需求;
(2)靈活動態的業務流程;
(3)提供透明系統數據,以支撐最佳決策;
(4)設備產出率和效率;
(5)創新服務為客戶帶來更大效益;
(6)員工有更好的工作及生活平衡;
(7)高福利的企業仍有競爭力;
智能制造管理體系認證流程
項目確認合同簽訂——提交資料——企業資料收集——現場審核——發證