工信部等四部門發(fā)布:智能制造典型場景參考指引(2021年)


中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)   時間:2021-11-11





  智能制造場景是指面向制造全過程的單個或多個環(huán)節(jié),通過新一代信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合,實(shí)現(xiàn)具備協(xié)同和自治特征、具有特定功能和實(shí)際價(jià)值的應(yīng)用。根據(jù)“十三五”以來智能制造發(fā)展情況和企業(yè)實(shí)踐,結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新和融合應(yīng)用發(fā)展趨勢,凝練總結(jié)了15個環(huán)節(jié)52個智能制造典型場景,作為智能制造示范工廠建設(shè)的參考。


智能制造典型場景參考指引


(2021年)


  智能制造場景是指面向制造全過程的單個或多個環(huán)節(jié),通過新一代信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合,實(shí)現(xiàn)具備協(xié)同和自治特征、具有特定功能和實(shí)際價(jià)值的應(yīng)用。根據(jù)“十三五”以來智能制造發(fā)展情況和企業(yè)實(shí)踐,結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新和融合應(yīng)用發(fā)展趨勢,凝練總結(jié)了15個環(huán)節(jié)52個智能制造典型場景,作為智能制造示范工廠建設(shè)的參考。


  一、工廠設(shè)計(jì)


  通過三維建模、系統(tǒng)仿真、設(shè)計(jì)優(yōu)化和模型移交,實(shí)現(xiàn)基于模型的工廠規(guī)劃、設(shè)計(jì)和交付,提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量,降低成本。


  1。 車間/工廠數(shù)字化設(shè)計(jì)。應(yīng)用工廠三維設(shè)計(jì)與仿真軟件,集成工廠信息模型、制造系統(tǒng)仿真、專家系統(tǒng)和AR/VR等技術(shù),高效開展工廠規(guī)劃、設(shè)計(jì)和仿真優(yōu)化。


  2。 車間/工廠數(shù)字化交付。搭建數(shù)字化交付平臺,集成虛擬建造、虛擬調(diào)試、大數(shù)據(jù)和AR/VR等技術(shù),實(shí)現(xiàn)基于模型的工廠數(shù)字化交付,打破工廠設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維期的數(shù)據(jù)壁壘,為工廠主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)共性數(shù)據(jù)支撐。


  二、產(chǎn)品研發(fā)


  通過原料物性分析、設(shè)計(jì)建模、仿真優(yōu)化和測試驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新,提高設(shè)計(jì)效率,縮短研發(fā)周期。


  3。 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具(CAD、CAE等)和設(shè)計(jì)知識庫,集成三維建模、有限元仿真、虛擬測試等技術(shù),應(yīng)用新材料、新工藝,開展基于模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化和測試。


  4。 原料性質(zhì)表征與配方研發(fā)。建設(shè)物性表征系統(tǒng)或配方管理系統(tǒng),應(yīng)用快速評價(jià)、在線制備檢測、流程模擬和材料試驗(yàn)等技術(shù),創(chuàng)建原料物性數(shù)據(jù)庫和模型庫,優(yōu)化原料選擇和配方設(shè)計(jì),支撐生產(chǎn)全過程質(zhì)量優(yōu)化和效益優(yōu)化。


  三、工藝設(shè)計(jì)


  通過制造機(jī)理分析、工藝過程建模和虛擬制造驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)數(shù)字化和工藝技術(shù)創(chuàng)新,提高工藝開發(fā)效率,保障工藝可行性。


  5。 離散型工藝數(shù)字化設(shè)計(jì)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)工具(CAPP)和工藝知識庫,采用高效加工、精密裝配等先進(jìn)制造工藝,集成三維建模、仿真驗(yàn)證等技術(shù),進(jìn)行基于模型的離散工藝設(shè)計(jì)。


  6。 流程型工藝數(shù)字化設(shè)計(jì)。建設(shè)工藝技術(shù)系統(tǒng)和工藝知識庫,結(jié)合原料物性表征、工藝機(jī)理分析、過程建模和工藝集成等技術(shù),開展過程工藝設(shè)計(jì)與流程全局優(yōu)化。


  四、計(jì)劃調(diào)度


  通過市場訂單預(yù)測、產(chǎn)能平衡分析、生產(chǎn)計(jì)劃制定和智能排產(chǎn),開展訂單驅(qū)動的計(jì)劃排程,優(yōu)化資源配置,提高生產(chǎn)效率。


  7。 生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化。構(gòu)建企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP),應(yīng)用約束理論、尋優(yōu)算法和專家系統(tǒng)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)基于采購提前期、安全庫存和市場需求的生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化。


  8。 車間智能排產(chǎn)。應(yīng)用高級計(jì)劃排程系統(tǒng)(APS),集成調(diào)度機(jī)理建模、尋優(yōu)算法等技術(shù),進(jìn)行基于多約束和動態(tài)擾動條件下的車間排產(chǎn)優(yōu)化。


  9。 精準(zhǔn)作業(yè)派工。依托制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES),建立人員技能庫、崗位資質(zhì)庫等,開展基于人崗匹配、人員績效的精準(zhǔn)人員派工。


  五、生產(chǎn)作業(yè)


  通過資源動態(tài)調(diào)配、工藝過程精確控制、智能加工和裝配、人機(jī)協(xié)同作業(yè)和精益生產(chǎn)管理,實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)作業(yè)和精細(xì)化生產(chǎn)管控,提高生產(chǎn)效率,降低成本。


  10。 產(chǎn)線柔性配置。應(yīng)用模塊化、成組和產(chǎn)線重構(gòu)等技術(shù),搭建柔性可重構(gòu)產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線適應(yīng)訂單、工況等變化的快速調(diào)整。


  11。 資源動態(tài)組織。構(gòu)建制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES),集成大數(shù)據(jù)、運(yùn)籌優(yōu)化、專家系統(tǒng)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)人力、設(shè)備、物料等制造資源的動態(tài)配置。


  12。 先進(jìn)過程控制。依托先進(jìn)過程控制系統(tǒng)(APC),融合工藝機(jī)理分析、實(shí)時優(yōu)化和預(yù)測控制等技術(shù),實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、實(shí)時和閉環(huán)過程控制。


  13。 工藝流程/參數(shù)動態(tài)調(diào)優(yōu)。搭建生產(chǎn)過程全流程一體化管控平臺,應(yīng)用工藝機(jī)理分析、流程建模和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),開展工藝流程和參數(shù)的動態(tài)優(yōu)化調(diào)整。


  14。 人機(jī)協(xié)同作業(yè)。集成機(jī)器人、高端機(jī)床、人機(jī)交互設(shè)備等智能裝備,應(yīng)用AR/VR、機(jī)器視覺等技術(shù),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高效組織和作業(yè)協(xié)同。


  15。 精益生產(chǎn)管理。依托制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES),應(yīng)用六西格瑪、6S管理和定置管理等精益工具和方法,開展基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的人、機(jī)、料等精確管控,消除生產(chǎn)浪費(fèi)。


  六、倉儲配送


  通過精準(zhǔn)配送計(jì)劃、自動出入庫(進(jìn)出廠)、自動物流配送和跟蹤管理,實(shí)現(xiàn)精細(xì)庫存管理和高效物流配送,提高物流效率和降低庫存量。


  16。 智能倉儲。集成智能倉儲(儲運(yùn))裝備,建設(shè)倉儲管理系統(tǒng)(WMS),應(yīng)用條碼、射頻識別、智能傳感等技術(shù),依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)物料自動入庫(進(jìn)廠)、盤庫和出庫(出廠)。


  17。 精準(zhǔn)配送。應(yīng)用倉儲管理系統(tǒng)(WMS)和智能物流裝備,集成視覺/激光導(dǎo)航、室內(nèi)定位和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)度、自動配送和路徑優(yōu)化。


  18。 物料實(shí)時跟蹤。應(yīng)用制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)或倉儲管理系統(tǒng)(WMS),采用識別傳感、定位追蹤、物聯(lián)網(wǎng)和5G等技術(shù),實(shí)現(xiàn)原材料、在制品和產(chǎn)成品流轉(zhuǎn)的全程跟蹤。


  七、質(zhì)量管控


  通過智能在線檢測、質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和全流程質(zhì)量追溯,實(shí)現(xiàn)精細(xì)化質(zhì)量管控,降低不合格品率,持續(xù)提升產(chǎn)品質(zhì)量。


  19。 智能在線檢測。應(yīng)用智能檢測裝備,融合缺陷機(jī)理分析、物性和成分分析和機(jī)器視覺等技術(shù),開展產(chǎn)品質(zhì)量等在線檢測、分析和結(jié)果判定。


  20。 質(zhì)量精準(zhǔn)追溯。建設(shè)質(zhì)量管理系統(tǒng)(QMS),集成條碼、標(biāo)識和區(qū)塊鏈等技術(shù),采集產(chǎn)品原料、生產(chǎn)過程、客戶使用的質(zhì)量信息,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量精準(zhǔn)追溯。


  21。 產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化。依托質(zhì)量管理系統(tǒng)(QMS)和知識庫,集成質(zhì)量設(shè)計(jì)優(yōu)化、質(zhì)量機(jī)理分析等技術(shù),進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量影響因素識別、缺陷分析預(yù)測和質(zhì)量優(yōu)化提升。


  八、設(shè)備管理


  通過自動巡檢、維修管理、在線運(yùn)行監(jiān)測、故障預(yù)測和運(yùn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)備管理和預(yù)測性維護(hù),提升設(shè)備運(yùn)行效率、可靠性和精度保持性。


  22。 自動巡檢。應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人、智能巡檢裝備和設(shè)備管理系統(tǒng),集成故障檢測、機(jī)器視覺、AR/VR和5G等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的高效巡檢和異常報(bào)警等。


  23。 智能維護(hù)管理。建設(shè)設(shè)備管理系統(tǒng),應(yīng)用大數(shù)據(jù)和AR/VR等技術(shù),開展檢維修計(jì)劃優(yōu)化、資源配置優(yōu)化,虛擬檢維修方案驗(yàn)證與技能實(shí)訓(xùn)。


  24。 在線運(yùn)行監(jiān)測與故障診斷。建設(shè)設(shè)備管理系統(tǒng),融合智能傳感、故障機(jī)理分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)判定、性能分析和故障預(yù)警。


  25。 預(yù)測性維護(hù)與運(yùn)行優(yōu)化。構(gòu)建故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)(PHM),集成故障機(jī)理分析、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù),進(jìn)行設(shè)備失效模式判斷、預(yù)測性維護(hù)及運(yùn)行參數(shù)調(diào)優(yōu)。


  26。 資產(chǎn)全生命周期管理。建立企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)(EAM),應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)運(yùn)行、檢維修、改造、報(bào)廢的全生命周期管理。


  九、安全管控


  通過安全隱患識別、安全態(tài)勢感知、安全事件決策和應(yīng)急聯(lián)動響應(yīng),實(shí)現(xiàn)面向全環(huán)節(jié)的安全綜合管控,確保安全風(fēng)險(xiǎn)的可預(yù)知和可控制。


  27。 安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時監(jiān)測與識別。依托安全感知裝置和安全生產(chǎn)管理系統(tǒng),集成危險(xiǎn)和可操作性分析、機(jī)器視覺等技術(shù),進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)感知和精準(zhǔn)識別。


  28。 安全事件智能決策與應(yīng)急聯(lián)動?;诎踩录?lián)動響應(yīng)處置機(jī)制和應(yīng)急處置預(yù)案庫,融合大數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)安全事件處置的智能決策和快速響應(yīng)。


  29。 ?;分悄芄芸亍=ㄔO(shè)?;饭芾硐到y(tǒng),應(yīng)用智能傳感、理化特征分析和專家系統(tǒng)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)危化品存量、位置、狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測、異常預(yù)警與全過程管控。


  30。 危險(xiǎn)作業(yè)自動化。依托自動化裝備,集成智能傳感、機(jī)器視覺和5G等技術(shù),實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的少人化、無人化。


  十、能源管理


  通過能耗全面監(jiān)測、能效分析優(yōu)化和能源平衡調(diào)度,實(shí)現(xiàn)面向制造全過程的精細(xì)化能源管理,提高能源利用率,降低能耗成本。


  31。 能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測。建立能源管理系統(tǒng)(EMS),集成智能傳感、大數(shù)據(jù)等技術(shù),開展全環(huán)節(jié)、全要素能耗數(shù)據(jù)采集、計(jì)量和可視化監(jiān)測。


  32。 能效優(yōu)化。依托能源管理系統(tǒng)(EMS),應(yīng)用能效優(yōu)化機(jī)理分析、大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù),基于設(shè)備運(yùn)行參數(shù)或工藝參數(shù)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)能源利用率提升。


  33。 能源平衡與調(diào)度。依托能源管理系統(tǒng)(EMS),融合機(jī)理分析、大數(shù)據(jù)等技術(shù),進(jìn)行能源消耗量預(yù)測,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵裝備、關(guān)鍵環(huán)節(jié)能源的綜合平衡與優(yōu)化調(diào)度。


  十一、環(huán)保管控


  通過污染源管理與環(huán)境監(jiān)測、排放預(yù)警與管控、固廢處置與再利用,實(shí)現(xiàn)環(huán)保精細(xì)管控,降低污染物排放,消除環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。


  34。 污染源管理與環(huán)境監(jiān)測。構(gòu)建環(huán)保管理平臺,應(yīng)用機(jī)器視覺、智能傳感和大數(shù)據(jù)等技術(shù),開展污染源管理,實(shí)現(xiàn)全過程環(huán)保數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控與報(bào)警。


  35。 排放預(yù)警與管控。依托環(huán)保管理平臺,集成機(jī)器視覺、智能傳感和大數(shù)據(jù)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)排放實(shí)時監(jiān)測、分析預(yù)警和排放優(yōu)化方案輔助決策。


  36。 固廢處置與再利用。搭建固廢信息管理平臺,融合條碼、物聯(lián)網(wǎng)和5G等技術(shù),進(jìn)行固廢處置與循環(huán)再利用全過程監(jiān)控、追溯。


  37。 碳資產(chǎn)管理。開發(fā)碳資產(chǎn)管理平臺,集成智能傳感、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等技術(shù),實(shí)現(xiàn)全流程碳排放追蹤、分析、核算和交易。


  十二、營銷管理


  通過市場趨勢預(yù)測、用戶需求挖掘、客戶數(shù)據(jù)分析和銷售計(jì)劃優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)需求驅(qū)動的精準(zhǔn)營銷,提高營銷效率,降低營銷成本。


  38。 市場快速分析預(yù)測。應(yīng)用大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對市場未來供求趨勢、影響因素及其變化規(guī)律的精準(zhǔn)分析、判斷和預(yù)測。


  39。 銷售計(jì)劃動態(tài)優(yōu)化。依托客戶關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM),應(yīng)用大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),挖掘分析客戶信息,構(gòu)建用戶畫像和需求預(yù)測模型,制定精準(zhǔn)銷售計(jì)劃。


  40。 銷售驅(qū)動業(yè)務(wù)優(yōu)化。通過銷售管理系統(tǒng)與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流等系統(tǒng)集成,應(yīng)用大數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)等技術(shù),根據(jù)客戶需求變化,動態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)、物流等方案。


  十三、售后服務(wù)


  通過服務(wù)需求挖掘、主動式服務(wù)推送和遠(yuǎn)程產(chǎn)品運(yùn)維服務(wù)等,實(shí)現(xiàn)個性化服務(wù)需求的精準(zhǔn)響應(yīng),不斷提升產(chǎn)品體驗(yàn),增強(qiáng)客戶粘性。


  41。 主動客戶服務(wù)。建設(shè)客戶關(guān)系管理系統(tǒng)(CRM),集成大數(shù)據(jù)、知識圖譜和自然語言處理等技術(shù),實(shí)現(xiàn)客戶需求分析、精細(xì)化管理,提供主動式客戶服務(wù)。


  42。 產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維。建立產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維管理平臺,集成智能傳感、大數(shù)據(jù)和5G等技術(shù),實(shí)現(xiàn)基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維、預(yù)測性維護(hù)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的持續(xù)改進(jìn)。


  43。 數(shù)據(jù)增值服務(wù)。分析產(chǎn)品的運(yùn)行工況、維修保養(yǎng)、故障缺陷等數(shù)據(jù),應(yīng)用大數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)等技術(shù),提供專業(yè)服務(wù)、設(shè)備估值、融資租賃、資產(chǎn)處置等新業(yè)務(wù)。


  十四、供應(yīng)鏈管理


  通過采購策略優(yōu)化、供應(yīng)鏈可視化、物流監(jiān)測優(yōu)化、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與彈性管控等,實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈智慧管理,提升供應(yīng)鏈效能、柔性和韌性。


  44。 采購策略優(yōu)化。建設(shè)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)(SCM),集成大數(shù)據(jù)、尋優(yōu)算法和知識圖譜等技術(shù),實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商綜合評價(jià)、采購需求精準(zhǔn)決策和采購方案動態(tài)優(yōu)化。


  45。 供應(yīng)鏈可視化。搭建供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)(SCM),融合大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等技術(shù),打通上下游企業(yè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈可視化監(jiān)控和綜合績效分析。


  46。 物流實(shí)時監(jiān)測與優(yōu)化。依托運(yùn)輸管理系統(tǒng)(TMS),應(yīng)用智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時定位和深度學(xué)習(xí)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸配送全程跟蹤和異常預(yù)警,裝載能力和配送路徑優(yōu)化。


  47。 供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與彈性管控。建立供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)(SCM),集成大數(shù)據(jù)、知識圖譜和遠(yuǎn)程管理等技術(shù),開展供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)隱患識別、定位、預(yù)警和高效處置。


  十五、模式創(chuàng)新


  面向企業(yè)全價(jià)值鏈、產(chǎn)品全生命周期和全資產(chǎn)要素,通過新一代信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)融合,推動制造模式和商業(yè)模式創(chuàng)新,創(chuàng)造新價(jià)值。


  48。 用戶直連制造。通過用戶和企業(yè)的深度交互,提供滿足個性化需求的產(chǎn)品定制設(shè)計(jì)、柔性化生產(chǎn)和個性化服務(wù)等,創(chuàng)造獨(dú)特的客戶價(jià)值。


  49。 大批量定制。通過生產(chǎn)柔性化、敏捷化和產(chǎn)品模塊化,根據(jù)客戶的個性化需求,以大批量生產(chǎn)的低成本、高質(zhì)量和高效率提供定制化的產(chǎn)品和服務(wù)。


  50。 共享制造。建立制造能力交易平臺,推動供需對接,將富余的制造能力通過以租代買、分時租賃、按件計(jì)費(fèi)等多種模式對外輸出,促進(jìn)行業(yè)內(nèi)制造資源的優(yōu)化配置。


  51。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造?;诰W(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺,推動企業(yè)間設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等環(huán)節(jié)緊密連接,實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的制造資源配置和生產(chǎn)業(yè)務(wù)并行協(xié)同。


  52。 基于數(shù)字孿生的制造。應(yīng)用建模仿真、多模型融合等技術(shù),構(gòu)建裝備、產(chǎn)線、車間、工廠等不同層級的數(shù)字孿生系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)物理世界和虛擬空間的實(shí)時映射,推動感知、分析、預(yù)測和控制能力的全面提升。


  轉(zhuǎn)自:工信部

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