工业：从数字化制造到
智能制造
报告人：路文文
北京精雕科技集团有限公司
目录
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一、为什么要发展智能制造？
二、智能制造与工业
三、数字化制造及其研究进展
四、智能制造技术及应用展望
一、为什么要发展智能制造？
二、工业与智能制造
三、数字化制造及其研究进展
四、智能制造技术及应用展望
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改革开放30多年来，
科技进步在制造领域发挥
了重要作用，“人口红利
”与“政策红利”相辅相
成，显著提高了“中国制
造”产品的市场竞争力。
1.“中国制造”改变着整个世界
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1.“中国制造”改变着整个世界
中国制造
日本制造
1750 1800 1900 20001850 1950 2050
德国制造
英国制造
美国制造
中国已经成为全球第二大经济体。中国
极可能成为“第五个”世界制造中心。
伴随世界制造业的发展，
在不同的阶段形成了四大世界
级制造中心。
自1994 年人民币汇率改革以来, 在中国保持对美商品
出口快速增长的同时, 美国对中国产品反倾销调查和反倾销
最终措施数量也有了大幅地增长。
欧美采取贸易保护反制
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1.“中国制造”改变着整个世界
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2.美国对“中国制造”的忧虑
美国奇点大学著名教授瓦德
瓦2012年1月11日在《华盛顿邮
报》认为：
我们将人工智能、机器人和
数字化制造相结合，使得美国
企业家在本土建厂，生产出各
种产品， 这是一场制造业的革
命。中国还如何能与我们竞争
？很快就轮到中国担忧了。
寻求技术跨越
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3.目前德国制造业面临的压力
老龄化社会带来劳动力减少
资源匮乏，能效仍需提升
产业转移带来国内制造业空心化
发展中国家技术实力不断增强
经济全球化中，需要对市场做出快速响应
保持制造业国际领先地位所需的标准化
需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产
制造业占据全国GDP的25%、出口总额的60%，影响极大
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4.“中国制造”亟待技术跨越
产品质量有待提高
在产业链的下游：核心技术亟待加强
与欧美产品相比：质量存在明显差距
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从价格优势到技术优势转变
成本上升（人力、土地、能源）
用工荒（技术工人不足）
国家出口退税政策变化
国内：
周边国家新制造工厂的兴起
– 越南
– 印度
国外：
4.“中国制造”亟待技术跨越
报告提纲
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一、为什么要发展智能制造？
二、工业与智能制造
三、数字化制造及其研究进展
四、智能制造技术及应用展望
1.工业革命发展历程
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18世纪末 20世纪初 70年代初 至今
第一次工业革命
机械化生产
蒸汽驱动
第二次工业革命
批量流水线生产
电力驱动
第三次工业革命
高自动化柔性生产
计算机信息技术驱动
第四次工业革命
智能化工厂
智能装备及信息通信
蒸汽机 普通机床 数控机床 智能机床
加工装备
+
电动机
=
电气化
机床
+
电脑
=
按编程操作
适应能力低
数控机床
+
智能控制
=
工艺优化
提升30%-3倍
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1.工业革命发展历程
工业：机械化 工业：电气化 工业：数字化 工业：智能化
机械传动
+
蒸汽驱动
=
机械化
工业
一、工业的意义
1.工业革命发展历程
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一、工业的意义
1.工业革命发展历程
工业
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1.工业革命发展历程
工业
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1.工业革命发展历程
工业 （人机对话）
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2.数字化制造的特征
镗拉机床铣削机床
采用数字化仿真手段，对制造过程中制造装备、制
造工艺、制造系统以及产品性能进行定量描述，使工艺
设计从基于经验的试凑向基于科学推理转变。
生产
线系
统
材料毛坯
实物产品
冲压机床 焊接装备
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数字化技术体系：产品表达数字化、制造装备数字
化、制造工艺数字化、制造系统数字化。
制造系统
数字化
产品
数字化
工艺
数字化
CAD:UG/Catia/PRO-E
CAE:Nastran/Ansys
PDM: Team-Center
ERP: SAP、Enovia
装备
数字化
控制：NC、CNC,DNC
系统：MC,FMC,FMS
涉及装备与产品
的几何、力学行
为的耦合！
影响产品性能 影响制造效率
影响制造效率
影响制造质量
2.数字化制造的特征
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2.数字化制造的特征
汽车发动机上端盖
传感检测
信息化、实时化
装备运行过程检测
制造质量的检测
工艺设计
智能化、知识化
制造工艺的智能设计
制造工艺的实时规划
控制执行
柔性化、自动化
装备自动控制
装备柔性操作
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3.智能化制造的特征
报告提纲
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一、为什么要发展智能制造？
二、工业与智能制造
三、数字化制造及其研究进展
四、智能制造技术及应用展望
1.数字化手段有效地提升了产品开发质量
美国B777的应用效果
开发周期：9年→年
成本降低：25％
100％整机数字化设计
世界垄断与霸主地位
飞机数字化开发（B777)
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产品生产控制中心
1.数字化手段有效地提升了产品开发质量
飞机数字化开发（B787)
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采购管理
人员
质量管控
人员
全球物流
专家
供应商
管理人员
技术
工程师
视频会议
技术支持
物流准备环境预警
生产监控
车间 车间
装配现场
生产、装配现场
全球供应商工厂
......
高清视频、生
产信息、物流
信息等
技术
支持
质量
管理
物流
支持
采购
支持
环境信息
支持
生产管控
人员
1.数字化手段有效地提升了产品开发质量
飞机数字化开发（B787)
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数控织机，由原来3-4小时/毛衣，变为40分钟/毛衣，1个工人操作5-10台机器
手动式 半自动
全数控
1.数字化手段有效地提升了产品开发质量
数控纺织机械
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机械长轴传动
最高速度：
160米/分
电子长轴传动
以电子虚拟轴作为主
导轴，机器各单元分
散驱动；
传动由智能化驱动器
高精度控制的电子长
轴；
最高印刷速度：
350米/分
1.数字化手段有效地提升了产品开发质量
数控印刷机械
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2.高精度数字化制造主要研究范围
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3.超高精度、高性能平面、曲面制造
2.高效精密切削磨削加工
4.特殊功能结构的特种加工（电火花加工、激光加工、声波加工）
5.复杂机械系统装配性能保障
6.制造系统运行优化
1.数字化设计-加工-测量一体化
报告提纲
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一、为什么要发展智能制造？
二、工业与智能制造
三、数字化制造及其研究进展
四、智能制造技术及应用展望
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1.智能化工厂实例
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1.智能化工厂实例
2.信息物理系统是智能制造的本质
信息物理系统（CPS）
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物理
信息
2.信息物理系统是智能制造的本质
CPS 系统通信
信息计算
物理控制
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二、工业时代的智能制造
3.智能制造的运作
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3.智能制造的运作
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3.智能制造的运作
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将传感器及智能决策软件与装备集成，实现感知、分
析、推理、决策、控制功能，使工艺能适应制造环境变化.
传感检测
装备运行监控
制造质量检测
控制执行
装备自动控制
装备柔性操作
工艺设计
工艺智能创成
工艺实时规划
4.关键支撑技术
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4.关键支撑技术—智能加工装备
1）智能机床
闭环智能加工系统
性能评价
性能数据
误差模型
零件误差补偿
加工过程中传感器数据
加工过程间的检验数据
加工完毕后的检验数据
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4.关键支撑技术—智能加工装备
1）智能机床
信息塔(e-Tower)
机床信息化，具
有语音、文本和视像
等通讯功能。与生产
计划调度系统联网，
实时反映机床工作状
态和加工进度。
操作权限指纹确
认。工件试切时，可
在屏幕观察加工过程
。故障报警显示、在
线帮助排除。
操作权限
指纹确认
加工任务完成情况和
机床状态可用手机查询
数码相机
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4.关键支撑技术—智能加工装备
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4.关键支撑技术—智能加工装备
2）智能机器人
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4.关键支撑技术—智能加工装备
3）增材制造（3D打印）
增材制造是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术, 被誉为有望
产生“新一次工业革命”的代表性技术。
3D打印全球市场规模（亿美元） 中国产3D打印装备仅占3%
3D打印技术有待充
分成熟，主流市场
有待进一步培育。
从技术成熟到适应
市场需求还将需要
5~10年的培育期。
传感器
传感器
传感器
传感器
4.关键支撑技术—智能传感器
1)基于智能传感的物联网络
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4.关键支撑技术—智能传感器
基于智能传感的物联网络
智能车身工艺设计系统
零件公差装配顺序 定位装夹 连接参数
新工艺设计模型
4.关键支撑技术—智能制造工艺
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5.智能制造应用愿景
中德签署《中德合作行动纲领》
2014年10月10日，中华人民共
和国国务院总理李克强在访问德国期
间和德国总理默克尔，联合发表了
《中德合作行动纲领》，重点突出了
双方在制造业就“工业”计划的携手
合作。双方将以中国担任2015年德国
汉诺威消费电子、信息及通信博览会
(CeBIT)合作伙伴国为契机，推进两
国在移动互联网、物联网、云计算、
大数据等领域的合作。
借鉴了德国的工业计划，我国也制
定了《中国制造2025》计划，目前初
稿已经完成，在部分地区已经展开了
试点工作，要在2025年对制造业完成
升级转型。随着劳动力供给的减少，
用人成本的上升，我国的制造业亟需
转型。
虽然面临着众多的问题，工业
对于中国的制造业有着举足轻重的意
义，相信就在不远的未来大家就会体
验到工业带来的便利!
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5.智能制造应用愿景
1）能耗与效益大幅度提升
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5.智能制造应用愿景
2）中国制造技术突破
数控机床 工业机器人 传感器 工艺软件
THANK YOU
