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智能制造典型场景参考指引

(2021年)

智能制造场景是指面向制造全过程的单个或多个环节,通过新一代信息

技术、先进制造技术的深度融合,实现具备协同和自治特征、具有特定功能和

实际价值的应用。根据“十三五”以来智能制造发展情况和企业实践,结合技术

创新和融合应用发展趋势,凝练总结了15个环节52个智能制造典型场景,作

为智能制造示范工厂建设的参考。

一、工厂设计

通过三维建模、系统仿真、设计优化和模型移交,实现基于模型的工厂

规划、设计和交付,提高设计效率和质量,降低成本。

1.车间/工厂数字化设计。应用工厂三维设计与仿真软件,集成工厂信息模

型、制造系统仿真、专家系统和AR/VR等技术,高效开展工厂规划、设计和仿

真优化。

2.车间/工厂数字化交付。搭建数字化交付平台,集成虚拟建造、虚拟调试、

大数据和AR/VR等技术,实现基于模型的工厂数字化交付,打破工厂设计、建

设和运维期的数据壁垒,为工厂主要业务系统提供基础共性数据支撑。

二、产品研发

通过原料物性分析、设计建模、仿真优化和测试验证,实现数据驱动的

产品开发与技术创新,提高设计效率,缩短研发周期。

3.产品数字化设计与仿真。应用计算机辅助设计工具(CAD、CAE等)

和设计知识库,集成三维建模、有限元仿真、虚拟测试等技术,应用新材料、

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新工艺,开展基于模型的产品设计、仿真优化和测试。

4.原料性质表征与配方研发。建设物性表征系统或配方管理系统,应用快

速评价、在线制备检测、流程模拟和材料试验等技术,创建原料物性数据库和

模型库,优化原料选择和配方设计,支撑生产全过程质量优化和效益优化。

三、工艺设计

通过制造机理分析、工艺过程建模和虚拟制造验证,实现工艺设计数字

化和工艺技术创新,提高工艺开发效率,保障工艺可行性。

5.离散型工艺数字化设计。应用计算机辅助工艺过程设计工具(CAPP)

和工艺知识库,采用高效加工、精密装配等先进制造工艺,集成三维建模、仿

真验证等技术,进行基于模型的离散工艺设计。

6.流程型工艺数字化设计。建设工艺技术系统和工艺知识库,结合原料物

性表征、工艺机理分析、过程建模和工艺集成等技术,开展过程工艺设计与流

程全局优化。

四、计划调度

通过市场订单预测、产能平衡分析、生产计划制定和智能排产,开展订

单驱动的计划排程,优化资源配置,提高生产效率。

7.生产计划优化。构建企业资源计划系统(ERP),应用约束理论、寻优算

法和专家系统等技术,实现基于采购提前期、安全库存和市场需求的生产计划

优化。

8.车间智能排产。应用高级计划排程系统(APS),集成调度机理建模、寻

优算法等技术,进行基于多约束和动态扰动条件下的车间排产优化。

9.精准作业派工。依托制造执行系统(MES),建立人员技能库、岗位资

质库等,开展基于人岗匹配、人员绩效的精准人员派工。

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五、生产作业

通过资源动态调配、工艺过程精确控制、智能加工和装配、人机协同作业

和精益生产管理,实现智能化生产作业和精细化生产管控,提高生产效率,降

低成本。

10.产线柔性配置。应用模块化、成组和产线重构等技术,搭建柔性可重

构产线,实现产线适应订单、工况等变化的快速调整。

11.资源动态组织。构建制造执行系统(MES),集成大数据、运筹优化、

专家系统等技术,实现人力、设备、物料等制造资源的动态配置。

12.先进过程控制。依托先进过程控制系统(APC),融合工艺机理分析、

实时优化和预测控制等技术,实现精准、实时和闭环过程控制。

13.工艺流程/参数动态调优。搭建生产过程全流程一体化管控平台,应用

工艺机理分析、流程建模和机器学习等技术,开展工艺流程和参数的动态优化

调整。

14.人机协同作业。集成机器人、高端机床、人机交互设备等智能装备,

应用AR/VR、机器视觉等技术,实现生产的高效组织和作业协同。

15.精益生产管理。依托制造执行系统(MES),应用六西格玛、6S管

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