(特价书)面向中国制造2025的制造业智能化转型
全景介绍只能制造规划:从精益运营到工厂集成;全局分析只能制造落地:从自动化到信息化集成
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内容简介
本书以中国制造2025企业智能化转型为主线,概述这一转型期的核心转变,从智能机器集成、自动化软件开发新思路、智能工厂实现全集成架构等多个角度进行细节描绘,并结合产业实际的应用案例,确保本书内容通俗易懂、可读性高。
作译者
自1996年起担任贝加莱(中国)总经理以来,领导大中华团队取得了连续20年的市场增长,并为中国的装备制造业(印刷、包装、塑料、风电、机器人、光伏等装备制造业领域)、过程系统(电力、交通、石油天然气等领域)提供了大量前沿、突破性的应用解决方案。
目录
前言
第1章 智能时代的变革需求 1
1.1 智能时代的自动化需求 3
1.1.1 新的消费需求改变制造业 3
1.1.2 制造业面临的压力与使命 4
1.1.3 成本效率的三大主题 6
1.2 工业自动化领域的新视角 10
1.2.1 自动化行业产品到方案的转变 10
1.2.2 集中与分布的关系变革 11
1.3 开放自动化是必然趋势 14
1.3.1 市场宣传以及联盟锁定的手段 14
1.3.2 技术壁垒 14
1.4 智能时代“人”的因素 16
1.4.1 智能时代的规范 16
1.4.2 人的角色定位 17
1.4.3 精准文化 18
第2章 智能集成中的互联互通 19
2.1 互联互通 20
2.1.1 互联互通在不同阶段的变化 20
2.1.2 软硬件接口问题对集成的影响 27
2.1.3 智能集成时代的互联互通需求 32
2.2 工业通信技术发展趋势 34
2.2.1 现场总线技术到工业以太网 34
2.2.2 工业实时以太网 36
2.2.3 实现实时性的几种方法 40
2.2.4 主要的实时以太网技术比较 41
2.2.5 设备互联互通 43
2.3 OPC UA在智能集成中的角色 53
2.3.1 智能集成中对于语义互操作的需求 53
2.3.2 OPC UA的介绍 59
2.3.3 POWERLINK的OPC UA集成 70
2.4 安全集成通信 71
2.4.1 安全对智能集成的意义 72
2.4.2 未来安全技术发展的几个特征 73
2.4.3 分立的安全与集成安全 75
2.4.4 openSAFETY——解决集成中的安全 76
2.5 标准体系的解读 79
2.5.1 工业4.0的参考架构模型设计RAMI 4.0 80
2.5.2 工业4.0标准制定体系 81
2.5.3 相关标准列表 81
2.5.4 中国智能制造标准化体系架构 83
第3章 软件在智能制造中的角色 86
3.1 软件在智能机器开发中的重要性 87
3.1.1 工业软件构成了核心竞争力 88
3.1.2 工业软件是赢得未来的关键 91
3.1.3 智能制造实现的软件障碍分析 92
3.1.4 从软件角度理解智能制造 95
3.2 工业软件价值体系 97
3.2.1 RTOS实时操作系统 99
3.2.2 平台软件 101
3.2.3 第三方软件的集成 105
3.2.4 行业应用软件 106
3.2.5 MES互联 108
3.2.6 软件标准化 111
3.3 有没有银弹? 115
3.3.1 软件复用 116
3.3.2 实现复用的对象 116
3.3.3 软件复用相关技术 117
3.3.4 软件构件技术 117
3.3.5 软件决定智能集成实施的效率 120
3.4 智能机器在软件开发各个阶段中的角色 121
3.4.1 需求定义 122
3.4.2 选型与配置 123
3.4.3 仿真——智能时代机器开发 123
3.4.4 编程 127
3.4.5 模块化测试 128
3.4.6 生产与维护功能 128
3.5 软件商业模式的改变 130
3.5.1 软件未来盈利模式 130
3.5.2 软件服务竞争力 132
3.6 mapp如何实现开发效率的提升 133
3.6.1 自动化软件银弹技术 133
3.6.2 mapp的智能机器软件构成 135
3.6.3 mapp的可视化开发实例 136
3.6.4 mapp的效果评估 138
3.6.5 mapp在智能装备开发中的应用 139
3.6.6 mapp审计追踪功能在制药行业的应用 140
3.7 mapp应用——四轴码垛机器人的开发 143
3.7.1 四轴码垛机器人应用 143
3.7.2 硬件架构 144
3.7.3 mapp的应用模块 145
3.7.4 机器功能设计 147
第4章 智能机器人集成——封闭到开放系统 156
4.1 传统机器人集成中遇到的问题 157
4.1.1 开放性问题 158
4.1.2 安全实现问题 160
4.1.3 智能产线的集成难题 162
4.1.4 机器人控制系统方案中的问题 163
4.2 通用运动控制(GMC) 163
4.2.1 通用运动控制实现设备集成 164
4.2.2 PLCopen在智能产线集成中的角色 165
4.3 开放的机器人集成 176
4.3.1 openROBOTICS 176
4.3.2 基于POWERLINK的机器人集成 179
4.3.3 机器人与工艺设备的集成 183
4.3.4 智能机器人的发展 185
4.4 机器人的安全技术 186
4.4.1 机器人安全问题 186
4.4.2 集成安全技术 191
4.4.3 机器人安全标准 193
4.4.4 SafeROBOTICS 197
4.4.5 新增SLP & SLO安全功能 201
第5章 智慧工厂集成实现 205
5.1 智慧工厂的规划目标 206
5.1.1 制造工厂的竞争力本质 206
5.1.2 智慧工厂模型 209
5.1.3 实现智慧工厂的路径分析 214
5.2 精益与智能集成的关系 219
5.2.1 精益生产简介 219
5.2.2 精益制造与数字化 220
5.2.3 OEE的构成要素 221
5.2.4 关于OEE的计算 222
5.2.5 OEE的目标与收益 223
5.2.6 OEE与自动化系统的融合 225
5.3 过程数据采集PDA 227
5.4 智慧工厂能源管理问题 232
5.4.1 工厂能源问题与ISO 50001标准体系 233
5.4.2 工厂节能空间与方法 234
5.4.3 能源改造的方法 235
5.4.4 能源经理考虑的问题 236
5.4.5 能源监控系统EnMon 237
5.5 预测性维护技术 242
5.5.1 维护方式的变化 242
5.5.2 预测性维护的方法 245
5.5.3 基于状态监测的预测性维护系统 253
5.6 云服务平台 261
5.6.1 云服务在工业中的应用 261
5.6.2 基于云服务的平台建设 263
前言
全球经济在产能过剩的大背景下都面临着转型的压力,新经济与传统制造业的融合为产业带来了新的机遇,这也是为什么德国工业4.0、美国工业互联网以及中国制造2025规划成为产业聚焦的热点。大家都在寻求一个更为明晰的未来产业走势,并能够未雨绸缪,提前布局,以赢得先机。
本书避开了已有的大量概念的介绍,从智能制造的实际工程集成角度分析如何落地实现。第1章中,首先,对于智能制造而言,这种转型的基础是思想的转变,原有的思维方式必须改变,包括成本效率、精准设计等管理思想的转变,以及开放自动化、方案集成等技术战略的转变,也包括真正的“以人为本”的理念升级。
在本书第2章,将以智能集成所面临的实际互联互通、互操作等问题来分析技术实现,包括智能集成对于通信的需求,以及在不同层级实现这些互联互通的方法(包括实时通信、FDT/DTM、OPC UA的技术概要及关联关系),也对安全总线技术进行了延伸。
软件必然成为未来竞争的焦点,本书第3章介绍了软件在操作系统、平台技术、开源方案等方面的重要性,介绍了软件的标准化与规范化,智能软件开发流程和仿真技术,以及最新的模块化概念mapp,并结合实际案例进行了分析。
在第4章,结合目前最为重要的机器人技术,分析了机器人集成中存在的问题;并从最新的PLCopen协同运动控制、openROBOTICS技术、基于POWERLINK的集成、视觉集成等多个方面介绍了实现机器人集成的方法与要点;最后对未来最为重要的“机器人安全技术”进行了分析,介绍了如何遵循安全设计标准与实现的方法。
第5章则以如何实现整个智慧工厂为思路,基于精益思想设定目标、自动化与信息化融合、具体的工厂信息化应用对实现智慧工厂的路线图进行了分析;并结合能源监控与基于状态的预测性维护技术具体分析了如何实现工厂的效率优化,直到实现智慧工厂。
本书以切实的落地实现为核心思想,并以实际的跨界融合技术来阐述“智能集成”的实现路径、智慧工厂的路线图,具有极高的参考意义。
本书所引用的大部分参考文献来自于官方组织的网络可下载的资料。第2章引用了德国工业4.0工作组的《工业4.0实施战略》报告中对于智能工厂的互联定义,IEC TR62390对于工业网络互联互通的层级定义, OPC UA基金会对于工业4.0与智能制造中通信互联的需求响应,EDDL和FDT/DTM应用架构与比较分析,NIST陆燕教授在《智能制造标准的全景》中对整个智能制造的相关标准、智能工厂能力需求的分析,以及ARC在智能制造白皮书中对于智能制造的架构分析。第3章引用了PLCopen组织彭瑜教授对于自动化软件开发的相关文档及PLCopen运动控制标准与规范、同时借鉴了王映辉博士对于软件复用、组件开发技术相关的课件。第4章引用了IFR对机器人市场的分析,IEC/ISO对于安全技术的标准与规范引用和协作机器人的安全规范与标准。第5章引用了日本丰田大前严一对于精益制造的浪费的分析,VORNE公司对于OEE计算方法,NIST关于智能工厂能力需求,ISO50001中的能源管理,NASA关于预测性维护,以及ISO10816对于传动设备振动测量标准与规范。这些技术文档、培训资料、产品手册、使用说明书、会议报告、课件、技术文献、标准,以及一些与原作者相关的引用已经在文中进行了说明,但官方组织的文献无法获知原作者信息但也在此一并予以感谢。
当然,由于本书结合的都是较为前沿的新技术,加之时间仓促,书中难免有不足之处,希望读者批评指正,以便我们今后更好地改善升级版本。