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【1.系统工程与信息系统基础】1.32 智能制造体系

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智能制造体系全景解析 🏭

一、系统层级架构蓝图

资源要素 传感器+智能仪表+机器+装置 >>设备层<< >>单元层<< >>车间层<< >>企业层<< >>协同层<< 企业内处理信息+实现监测和控制物理流程的层级 面向工厂或车间的生产管理的层级 面向企业经营管理的层级 其内部和外部信息互联和共享+实现跨企业间业务协同的层级

二、五大层级深度解析

1. 设备层(物理感知层)

传感器+智能仪表+机器+装置

智能设备 +工业相机 +RFID读写器 +振动传感器 +温度变送器 +数据采集(SCADA)

典型场景
特斯拉超级工厂的5000+传感器实时监控冲压机状态,故障预测准确率达92%


2. 单元层(控制执行层)

企业内处理信息+实现监测和控制物理流程的层级

智能单元组成
组件功能典型设备
控制中枢实时决策工业PLC
执行机构物理操作机械臂/AGV
感知网络环境监测温湿度传感器阵列
通信模块数据交互5G工业网关

案例
海尔滚筒洗衣机生产线,单元级控制使换型时间缩短至 9分钟


3. 车间层(运营管理层)

面向工厂或车间的生产管理的层级

订单接收 订单接收 ERP系统 --> MES-下发生产计划 ERP系统 --> MES-下发生产计划 生产执行 生产执行 MES --> 设备集群-调度指令 MES --> 设备集群-调度指令 设备集群 --> MES-实时状态反馈 设备集群 --> MES-实时状态反馈 质量管控 质量管控 QMS系统 --> 视觉检测-质量数据闭环 QMS系统 --> 视觉检测-质量数据闭环 数字化车间运行流程

关键技术

  • 数字孪生车间建模
  • 自适应生产排程算法
  • 能耗智能优化系统

4. 企业层(战略决策层)

面向企业经营管理的层级

智能决策矩阵
系统核心功能决策场景
ERP资源计划年度产能规划
PLM产品全生命周期新品研发决策
CRM客户关系分析市场策略制定
BI商业智能分析投资方向选择

标杆实践
三一重工通过企业级数据中台,实现 37个事业部 的协同决策


5. 协同层(生态互联层)

其内部和外部信息互联和共享+实现跨企业间业务协同的层级

订单协同 设计协同 物流协同 服务协同 工业互联网平台 区块链 数据湖 智能合约 核心企业 供应商 研究院 第三方物流 终端客户

创新案例
航天云网平台连接 26万+ 制造企业,撮合订单超 8000亿


三、关键技术支撑体系

智能制造技术栈

技术体系 感知层 网络层 平台层 应用层 IoT传感 机器视觉 5G专网 TSN时间敏感网络 工业PaaS 数字孪生平台 预测性维护 柔性制造

四、成熟度演进路径

2024-01-01 2024-04-01 2024-07-01 2024-10-01 2025-01-01 2025-04-01 2025-07-01 2025-10-01 2026-01-01 设备数字化改造 5G网络部署 MES升级 数据中台建设 数字孪生系统 AI质检平台 基础建设 系统集成 智能应用 智能工厂建设三年规划

五、加深 五个层次 的理解和记忆

以下是结合生活场景的五个系统层级的生动示例,帮助您理解从物理设备到跨组织协作的递进关系:

1. 设备层 → 厨房里的智能烤箱

场景:烤箱内置温度传感器和摄像头,实时监测食物熟度并自动调整火候。
类比:企业生产线上检测零件尺寸的激光传感器,直接采集物理世界数据。

2. 单元层 → 全自动咖啡机

场景:咖啡机通过内部控制器联动研磨、萃取、打奶泡模块,一键完成定制咖啡。
类比:工厂中控制机械臂焊接的PLC系统,协调单一产线设备完成标准化动作。

3. 车间层 → 家庭影院智能中控

场景:中控屏统一管理投影仪、音响、灯光,一键切换"观影模式"(关灯、降幕布、调音量)。
类比:汽车厂焊装车间系统,统筹多台机器人完成车身组装、质检、运输全流程。

4. 企业层 → 家庭健康管理平台

场景:整合智能手表、体脂秤、睡眠监测仪数据,分析全家健康趋势并推荐饮食计划。
类比:企业ERP系统综合销售、库存、财务数据,制定年度生产目标和预算。

5. 协同层 → 社区共享充电桩网络

场景:电动车通过APP查找附近充电桩,电网根据社区用电峰谷动态定价,物业同步推送停车优惠。
类比:汽车制造商与电池供应商、4S店共享数据,实现故障预警-配件调拨-维修预约协同响应。

系统逻辑升级,从零件到生态
烤箱传感器(设备)→ 咖啡机程序(单元)→ 影院中控(车间)→ 健康平台(企业)→ 充电桩网络(协同),
就像企业数字化从"感知物理世界"逐步扩展到"重塑产业生态"。


六、练习题

为了加强软件产品管理,促进我国软件产业的发展,原信息产业部颁布了《软件产品管理办法》,"办法”规定,软件产品的开发、生产、销售、进出口等活动遵守我国有关法律、法规和标准规范,任何单位和个人不得开发、生产、销售、进出口含有以下内容的软件产品()。
①侵犯他人的知识产权
②含有计算机病毒
③可能危害计算机系统安全
④含有国家规定禁止传播的内容
⑤不符合我国软件标准规范
⑥未经国家正式批准
A.123
B 1234
C.12345
D.123456
答案:C
原因:是可以开发未经国家正式批准的软件。

怎么记住以上六个选项?

首字记忆法

  1. 提取每一条规定的关键字的首字:
    • 侵(侵犯他人知识产权)
    • 含(含有计算机病毒)
    • 危(可能危害计算机系统安全)
    • 禁(含有国家规定禁止传播的内容)
    • 不(不符合我国软件标准规范)
    • 未(不得开发未经国家正式批准的软件)
  2. 组成一个便于记忆的句子,例如:“侵含危禁不未”,你可以联想成“侵(亲)含(喊)危(喂)禁(进)不(不)未(味)”,想象一个场景:亲人喊喂,禁止不味(没有味道)的食物进入。

七、软考经验

近些年有考智能制造的相关内容,但没有考得很深入。目前只是考到了系统层级,知道有层级划分就可以了。


致智能制造探索者 🛠️

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互动话题

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智造金句

“智能制造不是机器换人,而是人机协同创造新价值!” 🤖💡


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一、系统层级架构蓝图

资源要素 传感器+智能仪表+机器+装置 >>设备层<< >>单元层<< >>车间层<< >>企业层<< >>协同层<< 企业内处理信息+实现监测和控制物理流程的层级 面向工厂或车间的生产管理的层级 面向企业经营管理的层级 其内部和外部信息互联和共享+实现跨企业间业务协同的层级

二、五大层级深度解析

1. 设备层(物理感知层)

传感器+智能仪表+机器+装置

智能设备 +工业相机 +RFID读写器 +振动传感器 +温度变送器 +数据采集(SCADA)

典型场景
特斯拉超级工厂的5000+传感器实时监控冲压机状态,故障预测准确率达92%


2. 单元层(控制执行层)

企业内处理信息+实现监测和控制物理流程的层级

智能单元组成
组件功能典型设备
控制中枢实时决策工业PLC
执行机构物理操作机械臂/AGV
感知网络环境监测温湿度传感器阵列
通信模块数据交互5G工业网关

案例
海尔滚筒洗衣机生产线,单元级控制使换型时间缩短至 9分钟


3. 车间层(运营管理层)

面向工厂或车间的生产管理的层级

订单接收 订单接收 ERP系统 --> MES-下发生产计划 ERP系统 --> MES-下发生产计划 生产执行 生产执行 MES --> 设备集群-调度指令 MES --> 设备集群-调度指令 设备集群 --> MES-实时状态反馈 设备集群 --> MES-实时状态反馈 质量管控 质量管控 QMS系统 --> 视觉检测-质量数据闭环 QMS系统 --> 视觉检测-质量数据闭环 数字化车间运行流程

关键技术

  • 数字孪生车间建模
  • 自适应生产排程算法
  • 能耗智能优化系统

4. 企业层(战略决策层)

面向企业经营管理的层级

智能决策矩阵
系统核心功能决策场景
ERP资源计划年度产能规划
PLM产品全生命周期新品研发决策
CRM客户关系分析市场策略制定
BI商业智能分析投资方向选择

标杆实践
三一重工通过企业级数据中台,实现 37个事业部 的协同决策


5. 协同层(生态互联层)

其内部和外部信息互联和共享+实现跨企业间业务协同的层级

订单协同 设计协同 物流协同 服务协同 工业互联网平台 区块链 数据湖 智能合约 核心企业 供应商 研究院 第三方物流 终端客户

创新案例
航天云网平台连接 26万+ 制造企业,撮合订单超 8000亿


三、关键技术支撑体系

智能制造技术栈

技术体系 感知层 网络层 平台层 应用层 IoT传感 机器视觉 5G专网 TSN时间敏感网络 工业PaaS 数字孪生平台 预测性维护 柔性制造

四、成熟度演进路径

2024-01-01 2024-04-01 2024-07-01 2024-10-01 2025-01-01 2025-04-01 2025-07-01 2025-10-01 2026-01-01 设备数字化改造 5G网络部署 MES升级 数据中台建设 数字孪生系统 AI质检平台 基础建设 系统集成 智能应用 智能工厂建设三年规划

五、加深 五个层次 的理解和记忆

以下是结合生活场景的五个系统层级的生动示例,帮助您理解从物理设备到跨组织协作的递进关系:

1. 设备层 → 厨房里的智能烤箱

场景:烤箱内置温度传感器和摄像头,实时监测食物熟度并自动调整火候。
类比:企业生产线上检测零件尺寸的激光传感器,直接采集物理世界数据。

2. 单元层 → 全自动咖啡机

场景:咖啡机通过内部控制器联动研磨、萃取、打奶泡模块,一键完成定制咖啡。
类比:工厂中控制机械臂焊接的PLC系统,协调单一产线设备完成标准化动作。

3. 车间层 → 家庭影院智能中控

场景:中控屏统一管理投影仪、音响、灯光,一键切换"观影模式"(关灯、降幕布、调音量)。
类比:汽车厂焊装车间系统,统筹多台机器人完成车身组装、质检、运输全流程。

4. 企业层 → 家庭健康管理平台

场景:整合智能手表、体脂秤、睡眠监测仪数据,分析全家健康趋势并推荐饮食计划。
类比:企业ERP系统综合销售、库存、财务数据,制定年度生产目标和预算。

5. 协同层 → 社区共享充电桩网络

场景:电动车通过APP查找附近充电桩,电网根据社区用电峰谷动态定价,物业同步推送停车优惠。
类比:汽车制造商与电池供应商、4S店共享数据,实现故障预警-配件调拨-维修预约协同响应。

系统逻辑升级,从零件到生态
烤箱传感器(设备)→ 咖啡机程序(单元)→ 影院中控(车间)→ 健康平台(企业)→ 充电桩网络(协同),
就像企业数字化从"感知物理世界"逐步扩展到"重塑产业生态"。


六、练习题

为了加强软件产品管理,促进我国软件产业的发展,原信息产业部颁布了《软件产品管理办法》,"办法”规定,软件产品的开发、生产、销售、进出口等活动遵守我国有关法律、法规和标准规范,任何单位和个人不得开发、生产、销售、进出口含有以下内容的软件产品()。
①侵犯他人的知识产权
②含有计算机病毒
③可能危害计算机系统安全
④含有国家规定禁止传播的内容
⑤不符合我国软件标准规范
⑥未经国家正式批准
A.123
B 1234
C.12345
D.123456
答案:C
原因:是可以开发未经国家正式批准的软件。

怎么记住以上六个选项?

首字记忆法

  1. 提取每一条规定的关键字的首字:
    • 侵(侵犯他人知识产权)
    • 含(含有计算机病毒)
    • 危(可能危害计算机系统安全)
    • 禁(含有国家规定禁止传播的内容)
    • 不(不符合我国软件标准规范)
    • 未(不得开发未经国家正式批准的软件)
  2. 组成一个便于记忆的句子,例如:“侵含危禁不未”,你可以联想成“侵(亲)含(喊)危(喂)禁(进)不(不)未(味)”,想象一个场景:亲人喊喂,禁止不味(没有味道)的食物进入。

七、软考经验

近些年有考智能制造的相关内容,但没有考得很深入。目前只是考到了系统层级,知道有层级划分就可以了。


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