模块四 智慧工厂
《智能制造概论》
1《智能制造概论》
【模块四：智慧工厂】
智慧工厂的提出、发展
和实现，为传统制造提出
了新的要求。
2《智能制造概论》
单元1 走进智慧工厂的
流程工业
单元2 走进智慧工厂的
混合工业
单元3 走进智慧工厂的
离散工业
单元4 走进智慧工厂的
数字化车间和产线
单元一单元一 走进智慧工厂的流程工业走进智慧工厂的流程工业
知识目标：知识目标：通过学习，能说出流程工业的定义和特点。
技能目标：技能目标：结合具体的流程工业产品加工流程，分析过程中的典型
设备及工艺有哪些。
素养目标：素养目标：提升分析问题与解决问题的能力，树立严谨求实的工作
作风。
3《智能制造概论》
单元一单元一 走进智慧工厂的流程工业走进智慧工厂的流程工业
认识智慧工厂的流程工业
流程工业系统分析方法与建模仿真
4《智能制造概论》
5《智能制造概论》
认识智慧工厂的流程工业
一、流程工业的概念
流程工业也称过程工业，指生产连续不断或半连续批量生产的工业过程，
包括从原材料采购到产品输出与服务的全过程，典型的有石油、化工、冶
金、电力和造纸等行业。
过程1 过程n
产品转换过程
物理化学变化
工
艺
设
计
工
艺
设
计
原料
成
品/
半
成
品
...
6《智能制造概论》
认识智慧工厂的流程工业
二、过程工业的工艺及设备
过程装备按用途分为工艺装置和辅助设施，其中工艺装置包含成套技术
和过程设备。
工艺
过程
与
过程
设备
传质过程与设备
传热过程与设备
流动过程与设备
反应过程与设备
热力过程与设备
机械过程与设备
吸收塔、萃取器、干燥器、结晶器等
换热器、蒸发器、工业炉等
泵、压榨机、离心机、风机、过滤机、管道、阀门等
固定床反应器、生化反应器、反应仓等
冰机、冷冻机、锅炉、蒸汽机等
料仓、破碎机、造粒机、皮带输送机等
7《智能制造概论》
认识智慧工厂的流程工业
二、过程工业的工艺及设备
8《智能制造概论》
认识智慧工厂的流程工业
二、过程工业的工艺及设备
9《智能制造概论》
认识智慧工厂的流程工业
三、流程工业的特点
10《智能制造概论》
流程工业系统分析方法与建模仿真
一、流程工业系统分析的基本方法
11《智能制造概论》
流程工业系统分析方法与建模仿真
二、流程工业系统的建模和仿真
体系结构设计
12《智能制造概论》
流程工业系统分析方法与建模仿真
二、流程工业系统的建模和仿真
三维“魔方”式
13《智能制造概论》
流程工业系统分析方法与建模仿真
二、流程工业系统的建模和仿真
CIMS结构
14《智能制造概论》
流程工业系统分析方法与建模仿真
二、流程工业系统的建模和仿真
15《智能制造概论》
流程工业系统分析方法与建模仿真
二、流程工业系统的建模和仿真
16《智能制造概论》
流程工业系统分析方法与建模仿真
二、流程工业系统的建模和仿真
仿真系统软件部分包括组态
软件和实时运行软件两部分。
17《智能制造概论》
流程工业系统分析方法与建模仿真
二、流程工业系统的建模和仿真
在仿真系统的开发运行过程中，采
用了面向对象的方法，通过把不同功
能模块封装到不同的类中，简化了程
序设计过程中遇到的各种错综复杂的
关系，概念清晰。
18《智能制造概论》
单元思政
来的"前无古人"的全新零部件。
流程图
流程6个基本要素：流程的输入资源、流程中的若干活动、流程中的相互作用、
输出结果、顾客、最终流程创造的价值。
流程图是揭示和掌握封闭系统运动状况的有效方式，作为诊断工具，它能够辅
助决策制定，让管理者清楚地知道，问题可能出在什么地方，从而确定出可供选择
的行动方案。
分享时刻：
分小组结合具体事件，
画出流程图，谈一谈流程
工业的一般规律。
（1）简述流程工业的定义，并画出流程工业产品生产加工的流程图，
（2）结合具体的流程工业产品加工流程，分析过程中的典型设备及工艺有
哪些。
（3）根据生产流程中的产品类型，分析流程工业产品及离散工业产品的区
别。
（4）简述流程工业的特点，并分析流程工业的发展趋势。
（5）对流程工业系统的分析方法比较。
（6）结合三种典型流程工业的体系结构设计特点，分析大型工业综合自行
化系统全过程体系包含的结构。
（7）比较流程工业的几种优化建模方法的特点，分析过程体系结构包含的
模型。
（8）根据仿真系统程序流程对具体流程工业产品程序进行过程模拟仿真。
储备知识
19《智能制造概论》
单元二单元二 走进智慧工厂的混合工业走进智慧工厂的混合工业
知识目标：知识目标：通过学习，能说出混合工业的定义和特点。
技能目标：技能目标：结合具体的混合工业产品加工流程，分析混合工业有哪
些优势。
素养目标：素养目标：学习各行各业的匠心事迹，树立全面发展的世界观。
20《智能制造概论》
单元二单元二 走进智慧工厂的混合工业走进智慧工厂的混合工业
认识智慧工厂的混合工业
混合工业系统分析方法与建模仿真
21《智能制造概论》
22《智能制造概论》
认识智慧工厂的混合工业
一、混合工业的概念
混合工业即多角经营，混合系统（HS）是一种离散构件和连续构件融合
在一起的反应系统。特点是随时间而连续变化，受离散突变事件的驱动。
23《智能制造概论》
认识智慧工厂的混合工业
二、混合工业流水线
24《智能制造概论》
认识智慧工厂的混合工业
二、混合工业流水线
25《智能制造概论》
认识智慧工厂的混合工业
二、混合工业流水线
26《智能制造概论》
认识混合工业
一、混合工业的组织
27《智能制造概论》
认识混合工业
二、混合工业的模型和仿真
（一）混合工业的理论模型
已有计算机理论和模型的基础上，陆续有多重混合系统模型，如混合自
动机、混合Petri网、时段演算及混合CSP等，分析这些模型，有助于对实
际混合系统的理解、设计和验证。
28《智能制造概论》
认识混合工业
二、混合工业的模型和仿真
（二）软件仿真
将离散事件法和系统动态法两种方法结合起来，提出了软件过程的混合
仿真模型。
29《智能制造概论》
单元思政
来的"前无古人"的全新零部件。
三百六十行，行行出状元
科学技术日新月异，“三百六十行，行行出状元”却依然没有变。
“行行出状元”出自明朝冯惟敏《玉抱肚·赠》，意思是每种职业都可杰出人才，用
以勉励人精通业务，巩固专业思想。
敦煌壁画专职修复工匠，几十年如一日，独创大型壁画整体剥离的巧妙技法，
让悠久的历史得以保存和呈现......正是这些行业中可爱的人们，让我们的生活变得
更美好。
分享时刻：
分小组，小组内各成员分别
谈一谈未来工作计划，探讨如
何加强配合做出成套价值链出
来？
（1）简述混合工业的定义，并画出混合工业产品生产加工的流程图。
（2）结合混合工业流水线的特点及混合生产指导原则，分析混合工业过程
中的生产安排是否恰当。
（3）简述混合工业的特点和意义，并分析混合工业的发展趋势。
（4）简述混合工业企业的特点。
（5）简述混合工业企业的组织形式及特点，具体问题分析并选择合适的混
合工业组织形式。
（6）根据仿真系统程序流程对具体混合工业产品程序进行过程模拟仿真。
储备知识
30《智能制造概论》
单元三单元三 走进智慧工厂的离散工业走进智慧工厂的离散工业
知识目标：知识目标：通过学习，能说出离散工业的定义和特点。
技能目标：技能目标：结合具体的离散工业产品加工流程，分析离散工业有的
优势。
素养目标：素养目标：学习匠心筑梦的基本内涵，初步树立起工匠意识。
31《智能制造概论》
单元三单元三 走进智慧工厂的离散工业走进智慧工厂的离散工业
认识智慧工厂的离散工业
离散工业的结构及仿真
32《智能制造概论》
33《智能制造概论》
认识智慧工厂的离散工业
一、离散工业的概念
离散工业生产指生产中物料处于离散状态，主要通过物理加工和组装实
现产品的一种工业生产方式，例如机械制造、仪器仪表、电子等工业的主
要生产流程。
34《智能制造概论》
认识智慧工厂的离散工业
一、离散工业的概念
离散制造的产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序的加工最终
装配而成。产品的生产过程通常被分解成很多加工任务来完成。
总
体
设
计
加工产品A
加工产品N
...
零件加工
组
装
产品1
35《智能制造概论》
认识智慧工厂的离散工业
二、离散工业的产品及特征
离散制造企业的产品结构可以用树的概念进行描述，最终产品一定是由
固定个数的零件或部件组成，这些关系非常明确和固定。
离散工业企业的原材料主要是固体，产品一般为固体形状，产品的存储
多在室内仓库或室外露天仓库。
36《智能制造概论》
认识智慧工厂的离散工业
二、离散工业的产品及特征
37《智能制造概论》
认识智慧工厂的离散工业
三、离散工业的过程管理
38《智能制造概论》
离散工业的结构及仿真
一、离散工业的结构
离散行业适用于按订单组织生产，面向订单的离散制造业的特点是多
品种和小批量，因此，生产设备的布置不是按产品，而是按照工艺进行
布置的。
39《智能制造概论》
离散工业的结构及仿真
二、离散仿真技术
根据仿真对象与目的的不同，在制造系统建模与仿真领域所采取的主
流技术包括以下几种。
40《智能制造概论》
离散工业的结构及仿真
三、离散工业典型仿真模型及仿真流程
离散工业典型仿真模型有事件调度法模型、活动描述法模型和进程交
互法模型三种。
41《智能制造概论》
单元思政
来的"前无古人"的全新零部件。
工匠精神的基本内涵
“工匠精神”对于个人，是干一行、爱一行、专一行、精一行，务实肯干、坚持
不懈、精雕细琢的敬业精神；对于企业，是守专长、制精品、创技术、建标准，持
之以恒、精益求精、开拓创新的企业文化；对于社会，是讲合作、守契约、重诚信、
促和谐，分工合作、协作共赢、完美向上的社会风气。
分享时刻：
谈一谈工匠精神引领下，如
何形成各成员的向心力和凝聚
力。
（1）简述离散工业的定义，并画出离散工业产品生产加工的流程图。
（2）结合离散工业产品特点和过程特征，与流程工业进行比较，分析具体
产品在生产加工过程中各加工、配套及出入库等环节的路径规划。
（3）分析比较流程工业及离散工业的区别。
（4）简述离散工业过程管理的内容。
（5）简述离散工业生产结构特点，画出具体离散工业的产品生产结构图。
（6）对离散工业的仿真技术比较。
（7）分析三种典型离散工业的仿真模型设计特点。
（8）根据仿真系统程序流程对具体离散工业产品程序进行过程模拟仿真。
储备知识
42《智能制造概论》
单元四单元四 走进智慧工厂的数字化车间和产线走进智慧工厂的数字化车间和产线
知识目标：知识目标：通过学习，能说出数字化车间和产线的相关概念。
技能目标：技能目标：结合具体的数字化车间及产线，分析典型的数字化车间
的各组成部分的联系。
素养目标：素养目标：学习匠心筑梦，树立人才强国的人生观和价值观。
43《智能制造概论》
单元四单元四 走进智慧工厂的离散工业走进智慧工厂的离散工业
认识数字化车间和产线
了解数字化车间系统功能结构与产线布置结构
44《智能制造概论》
45《智能制造概论》
认识数字化车间和产线
一、数字化车间
（一）数字化工厂的概念
数字化工厂是企业数字化辅助工程新的发展阶段，包括产品开发数字化、
生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化。
数字化工厂(DF)以产品全生命相关数据为基础。
46《智能制造概论》
认识数字化车间和产线
一、数字化车间
（二）数字化车间的概念
数字化车间是以制造资源、生产操作和产品为核心。
数字化车间技术在高性能计算机及高速网络的支持下，采用计算机仿真
与数字化现实技术，以群组协同工作的方式，包含制造世界的对象和活动
的建模与仿真研究的各方面。
47《智能制造概论》
认识数字化车间和产线
一、数字化车间
（三）数字化车间的构成
48《智能制造概论》
认识数字化车间和产线
二、数字化产线的必要性和建设原则
49《智能制造概论》
认识数字化车间和产线
二、数字化产线的必要性和建设原则
50《智能制造概论》
了解数字化车间系统功能结构与产线布置结构
一、数字化车间功能结构
51《智能制造概论》
了解数字化车间系统功能结构与产线布置结构
一、数字化车间功能结构
数字化车间功能划分为是生产现场层，产线控制层，数据采集与操作层，车间
管理信息系统，以及企业资源计划ERP系统和产品数据管理系统的五个层次。
52《智能制造概论》
了解数字化车间系统功能结构与产线布置结构
二、产线布局结构
根据设备关系的设备布置形式
53《智能制造概论》
了解数字化车间系统功能结构与产线布置结构
二、产线布局结构
按设备关系的产线结构布置
54《智能制造概论》
了解数字化车间系统功能结构与产线布置结构
二、产线布局结构
根据设备的排列形状和加工物流路径大致分为单行布局（直线形布局、U形布
局和环形布局）和多行布局两大类。
55《智能制造概论》
了解数字化车间系统功能结构与产线布置结构
二、产线布局结构
按零件加工的产线布置结构
56《智能制造概论》
了解数字化车间系统功能结构与产线布置结构
二、产线布局结构
根据批量的产线布置大致分为大批量生产，小批量生产和单件流生产。
大批量生产产线
小批量生产产线
单件流生产产线布局
57《智能制造概论》
单元思政
来的"前无古人"的全新零部件。
智能制造核心产业
智能应用产业是推动智能化产业发展的终端应用领域，可分为智能某著名企业、
智能交通、智能汽车、智能金融、智能医疗、智能建筑、智能安防、智能物流、智
能家居、智能商业等领域，智能应用领域的产业关联度、技术复杂性较高，是最终
引领智能产业发展的驱动力量。
分享时刻：
谈一谈你对数字化生产线和
流水线作业的认识。
（1）分析智能工厂和数字化车间的区别。
（2）析典型的数字化车间的各组成部分。
（3）分析数字化车间建设的现状和未来发展情况。
（4）简述数字化车间系统的五层模型。
（5）分析比较根据设备关系的四种产线布置形式。
（6）分析按照设备的排列形状和加工物流路径的四种线布置形式。
（7）分析按照批量的三种产线布置形式。
（8）比较各种产线布置形式及适用场合，分析具体问题中设计产品产线的
形式。
储备知识
58《智能制造概论》
模块四 智慧工厂
59《智能制造概论》
接下来>>> 模块五：智能制造运营管理
