智能：融入产品，引领制造

奚立 峰Lean Summit2018.06.07

网联智能正改变着社会生活

1、中国古代的“四大发明”改变了世界；

2、互联网技术创新为中国所用，

成就了中国“新四大发明”三席之位。

网联智能正改变着社会生活

1. 互联网技术创新为中国所用，成就中国新的四大发明。

2. 互联网带来的价值是由于技术的创新和互联网大量的

普及和应用，使其普惠、分享的价值变成时代的主题。

3. 进入市场的商业创新企业、互联网企业，可以在非常

低的门槛上利用强大的、世界第一流的工具，参与市

场竞争，这是云计算的普惠带来的价值。

网联智能，为传统产业的重大变革提供了契机

网联智能正改变着社会生活

汽车智能化

家居智能化

交通智能化

办公智能化 生产智能化

主要内容

1、变革交通运输业

2、变革汽车制造业

一、物联及智能带来产业的变革

二、上海智能制造功能平台探索与实践

1、建设背景及方案

2、建设内容及进展

汽车的未来形态

✓ 四大发展趋势：智能化，电动化，网络化，信息化

网络化

信息化电动化

智能化

未来智能网联汽车

智能网联汽车带动的新的产业链

✓ 智能网联拉动整车、新型零部件产业获得突破。

① 推动汽车本身的智能化。

② 推进车联网技术的发展：先进的传感器技术、通信技术、数据处理技术、

网络技术、自动控制技术、信息发布技术等使交通系统更加实时、准确、

安全、高效、智能。

推进交通系统智能化

自适应巡航车道保持技术辅助泊车技术

车道内自动驾驶换道辅助技术全自动泊车技术

公路自动驾驶协同式列队行驶交叉口通行辅助

车路协同控制全路况无人驾驶人机共融技术

网联协同决策控制

联网协同感知

联网辅助信息交互

驾驶辅助 部分自动驾驶 有条件自动驾驶 高度/完全自动驾驶

网联化

智能化

③ 汽车本身安全性的提升：对道路安全问题进行警告和自动感

知并排除潜在碰撞的功能，例如：危险预警信号和紧急呼叫

功能；

④ 移动性管理：针对车辆收集数据制定操作规范，以实现更快、

更安全、更经济的驾驶体验，例如：显示实时交通信息、显

示维修和服务相关信息和传送使用数据等；

⑤ 家庭一体化：将车辆连接到住宅、办公室的功能，例如：连

接家庭报警系统或能源监测系统。

推进交通系统智能化

推进交通相关产业变革

物联及智能

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利用物联网技术收集车辆行驶数

据，根据车主不同的驾驶行为习

惯等信息定制保险及调整保费。

1. 车辆保险个性化

物联网技术使交通状况预测更

加准确，帮助规划更好的交通

流量和道路。

5. 改善道路状况和基础设施

为制造商提供了最佳车辆性能的基

准。将运行的车辆进行比较，通知

并确保司机安全。事故后，自动通

知急救服务。

2. 人身和汽车安全

物联网技术可以实现商用车队每辆车信息的互联互通

并实现整体操控，车队管理人员能够获取大量的车辆

数据，了解车辆及车队的运作状态。

4. 改善商用车队的运转状态和运营成本

汽车制造商可更了解汽车性能

和驾驶行为，可以改善未来的

设计和制造过程。

3. 监测车辆运行大数据

交大无人驾驶小巴：核心关键技术

关键技术：高精度定位方法

磁钉地图创建方法

磁导航方法

定位

关键技术：车辆行人检测识别

全景图+环视的多车道检测

前方车辆行为识别的碰撞预警

感知

关键技术：智能车路口协调算法

车队控制算法

交通流仿真与控制方法

网联

物联及智能带来产业的变革

1、变革交通运输业

2、正变革汽车制造业

汽车电动化是汽车发展的趋势

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⚫特斯拉Model S每公里耗电折算为0.1元；⚫用电低峰时进行汽车充电更便宜。

1. 使用成本

⚫电动机在全部转速范围内都可输出最大扭矩，起步加速迅猛；⚫特斯拉在2.8秒内完成0到100公里加速。

2. 性能优势

⚫电动汽车结构简单，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气系统，零部件少，维护便宜；⚫特斯拉保养一次只需要90元人民币，而同级别燃油车最少需要1500元人民币。

3. 维护成本

⚫零污染：电动汽车无尾气排放；⚫效率高：能量转化效率高达90%

5. 环保优势

⚫纯电动汽车没有发动机噪音和振动；⚫系统结构简单，空间利用率高。

6. 舒适性

⚫电低峰时进行汽车充电，可以平抑电网的峰谷差，使发电设备得到充分利用。

4. 调节电网功率

5

电动汽车

✓ 传统汽车的大部分技术不再适用，汽车最重要的竞争力发生变化

传统车企转型增加了难度

结构改变：车身底盘、牵引控制系统、制动系统、机械控制系统、散热系统、低压线束等。

消失的系统：排放控制系统、燃料存储输送系统、多档位变速箱、发动机悬置等。

新增的系统：电驱动系统、动力电池组及其管理系统、高压线束、电池热管理等。

电动汽车与传统内燃机汽车的差异

✓ 现代汽车制造业的核心竞争力为领先优势和时间；

✓ 互联网的精神重塑业务范围和流程;

✓ 创新是第一生产力：新能源、物联网、人工智能技术提供了

新的创新增长机遇；

汽车新生态圈适者生存

特斯拉的“超级工厂”

四轮独立驱动电动汽车是重要发展方向

玉兔号月球车，独立电驱动蔚来汽车的EP9（轮边驱动） 美国在研军车（轮毂驱动）

工程试验—小型全线控电动平台

小型化高速移动平台

⚫ 车轮独立驱动，四轮线控转向，底

盘所有执行机构闭环控制；

⚫ 85km/h最高时速，1g最大加速度；

⚫ CAN总线通讯，可多车互联。

工程试验—纯电独立驱动动力总成

额定功率 45kW

最大功率 100kW

峰值扭矩 1500Nm

传动比 4~10

工程试验—正在探索的工程方向

智能装备系列

⚫ 针对军事作战、物流运输、工业运输开发的装备平台

⚫ 替代传统低速平台转为高速平台，依靠分布式驱动的

优势实现平台的高速行驶和转向；

⚫ 目前正在开发四轮独立驱动作战小车和查打一体平台

✓ 智能和物联带来了汽车多样化，也要求汽车制造过程的多元化

和智能化；

汽车新生态圈适者生存

✓ 物联网所提倡的开放式市场环境将改变整车厂作为制造、服

务综合体的垄断与控制地位。

汽车新生态圈适者生存

2015年产业结构 2025年预计产业结构

上海智能制造功能平台探索与实践

1、建设背景及方案

2、建设内容及进展

建设背景

智能制造已成为新一轮工业革命的标志，为引领智能制造技术和产

业潮流，工业发达国家纷纷推出智能制造发展战略，建立创新平台。

美国重回制造业 德国

工业 4.0

日本i-Japan

战略2015

韩国新增长动力规划及发展战略

德国工业4.0发展计划：遍布德国的67个弗朗霍夫研究所支持；

美国的先进制造国家战略计划：根据区域经济特点，组建45个创新

研究院，形成国家创新制造网络。

◼国际态势

建设背景

智能制造是中国制造2025战略的5大推进工程之一，是技术创

新的核心。将创新中心平台建设作为技术创新的主要抓手

中国制造2025

重点开展行业基础和共性技术研究、成果产业化、人才培养，

形成一批区域分布和行业特色的创新中心平台

推进智能制造示范应用带动，加速技术与产业创新

◼国家战略

建设背景

上海科创中心打造科技创新集聚区，临港作为主承载区，推动国

际智能制造中心建设。

◼上海科创中心建设需求

临港地区集聚了一批高端产品制造企业，具有较为完整的产业链；

以智能制造作为加快产业转型升级的突破口，重塑制造业竞争力的

新引擎，急需打造智能制造服务平台。

建设背景

◼ 上海推进智能制造的短板与必要性

（1）智能制造模式和实施标准规范缺乏，难以正确引导智能制造在

行业企业中的应用；

（2）系统解决方案供给与技术集成能力不强，无法满足企业实施智

能制造的旺盛需求；

（3）智能制造产业共性关键技术、核心装备缺乏，创新乏力；

（4）高端人才匮乏，难以支撑在行业中有效的应用推广。

建设背景

➢ 麦肯锡展望2025：机器人、物联网、知识工程、先进材料、3D打印、云制造等智能制造核心技术预估经济产值20～32万亿美元/年度

➢ 中国产业发展报告：2015年我国智能制造产值在1万亿左右，到2020年有望超过3万亿元人民币；

➢ 上海产业转型实施意见：上海严守制造业比重25%，智能制造、新材料、电子制造是引导增量的主要方向。

◆上海在国内相比在制造用地、人力成本、环保要求等方面缺少优势，

与国外发达国家相比在工业基础、关键技术创新存在明显差距。

◆上海唯有紧抓智能制造新工业革命机遇，通过技术创新链带动产业链

发展，才能保持竞争优势。

◼新产业发展机遇

建设方案

◆ 创新技术为源，产业应用为本，模式创新为续；打通知识-技术-产业应用链路；

◆ 交大走出校园，组建混合人才团队，深入经济建设主战场。

知识产权系统原型

人才团队

➢ 政府智库➢ 技术攻关➢ 技术服务

➢ 人才培育➢ 国际合作

➢ 技术孵化➢ 产品中试研发➢ 形成新兴产业

政府 临港集团

合 署 办 公资 源 统 筹协 作 推 进

平台

转化项目公司

⚫ 团队控股⚫ 平台持股⚫ 社会资本入股⚫ 职业经理人

混合所有制

建设方案

第一步：依托交大，先行先试，成立上海智能制造研究院

2015年12月18日成立仪式，7200平方米研究场所，6万平米产业化基地

◆ 良好的研发环境基本建成，600余套相关研究设施投入；

◆ 学校特殊政策支持，组建7个研究所，168人的混合型人才团队；

◆ 应用研究的定位得到夯实，解决企业需求30余项；

◆ 策划、承担国家、地方重大专项和企业委托开发项目，总经费3.6亿；

◆ 依托临港产业园区，11个混合制项目公司加快转化；

建设方案

第二步：协同创新，营造智能制造生态圈

M：国内智能制造技术相

关骨干机构和企业；

N：国际合作大学及研究

机构、创新型服务公司；

X：应用产品生产型企业。

依托临港科技创新城建设，将

上海智能制造研究院打造成

“1+M+N+X”的国内国际

协同创新体系

建设方案

产学研用协同的智能制造创新生态体系

建设目标与内容

总体目标

瞄准产业需求、弥补创新短板、促进产业升级

产业共性技术、核心技术装备、系统集成、技术成果转化、标准研究与验证

打造海内外多层次人才集聚、研究环境先进，

具有国内影响、国际知名度的

智能制造公益型功能性创新研究平台

智能制造系统解决方案输出地与核心技术策源地

支撑上海科创中心和临港国际智能制造中心建设

成为国家智能制造创新中心

围绕需求

凝练任务

形成影响

贡献上海

政府、产业、技术提供商、系统集成商、金融聚合资源

建设目标与内容

◼ 技术研发与基地环境智能制造技术与系统

传感与物联机器人及其应用系统

工艺与装备协同制造管控软件

➢ 视觉传感器

➢ 力觉传感器

➢ 位姿传感器

➢ 制造互联互

通组网

➢ 步行作业机器人

➢ 软体作业机器人

➢ 机器人检测系统

➢ 机器人焊接系统

➢ 机器人抛光系统

➢ 机器人喷涂系统

➢ 高效高质加工工艺

及数据库

➢ 制造工艺仿真

➢ 激光强化加工工艺

与装备

➢ 柔性装配工艺装备

➢ 大数据驱动

的MES软件

➢ 大数据驱动

的质量分析

与管控软件

支撑环境

◆ 综合测试与机电控制基地◆ 技术咨询与培训中心

◆ 汽车发动机3C件智能制造示范线

◆ 船舶海工企业应用◆ 其它行业应用示范

体系和任务

◆策划承接国家与上海重要任务

体系和任务

产业共性技术与产品研发能力

成立专业研究中心或公司

分布资源聚合+集聚建设

新特征、新模式、新产品

产业共性技术与产品供给能力

行业系统解决方案与集成能力

壮大与培育系统方案与集成商

总体设计、技术集成、系统调试

解决方案提供与集成能力

系统方案与技术的测试及验证能力

共性集中+行业依托

虚拟仿真验证

支撑与服务技术研发，系统集成方案、标准形成与验证能力

系统单元试验环境验证

示范线集成测试验证

技术孵化与转化能力

产业基金与投融资

知识产权许可与转让

人才培养与培训能力

产业应用型人才培育

技能培训与实训

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体系和任务

传感与物联

智能云管控

VR/AR/MR

支撑智能制造共性技术应用的测试及验证环境建设

人-机交互

任务一

体系和任务

依托建设环境，聚合优势科研资源

协作研发智能制造要素技术，抢占技术高地

为新产业培育、系统集成提供技术支撑

支撑智能制造共性技术应用的测试及验证环境建设任务一

体系和任务

智能制造标准和系统方案的测试及验证环境建设任务二

标准

离散流程

➢根据智能制造标准、离散

制造及流程制造的特点，

分别建设测试验证环境。

体系和任务

智能制造标准和系统方案的测试及验证环境建设任务二

推进共性技术应用集成

加快标准及系统解决方案的成熟应用

支撑成果转化、人才实训培养

汽车制造 船舶海工 航空航天能源装备

➢ 对接国家04、两机、智能制造等重大专项➢ 围绕上海市智能制造十、百、千工程

应用示范

体系和任务

成果转化与人才培养任务三

成果形成：共性技术、标准规范、研制产品、解决方案、研发服务、人才培训

技术与产品

技术研发服务

知识产权服务

应用软件系统

装备、仪器等

标准与方案

标准实施验证

行业解决方案验证

系统应用集成

行业咨询

人才培养与实训

专题培训

论坛沙龙

依托环境实训

专业人才教育

建设进展

◆策划承接国家与上海重要任务

轿车动力总成关键零件国产加工装备与工艺集成验证平台（04专项）

建设进展

⚫高柔性：发动机缸盖、变速器阀体

实时不间断混产，满足单件/批量、毛坯/半成品上料加工等生产模式；

⚫国产化：5台CNC+8台辅机+

360m/min高速桁架机械手，搭载数控系统、功能部件、刀具国产化；

⚫全工序：按LGE缸盖、GF9阀体从毛

坯到成品全工序加工组线；

⚫全自动：机器人视觉上下料、立体

库、智能AGV物流系统、自动工艺/工装夹具切换，无人工厂

⚫大数据：全过程加工、质量、工艺

各类信息实时采集、无缝融合，支持设备可靠性验证与新技术应用；

⚫智能化：CNC—热、振、力等在线

传感与智能决策；产线—PLM-MES集成管控下的智能新技术应用

国内首条动力总成国产化、智能化、全工序加工验证线

*临港基地实景视频（SGM提供大量技术支持，6月份全线运行）

建设进展

◆承接国家重要任务:组建上海民用航空发动机测试验证中心

◆ 国家先进航空发动机协同计划参建单位；

◆ 立项国家“航空发动机与燃气轮机”重大科技专项4

项课题；

◆ 获批“燃气轮机与民用航空发动机教育部工程研究

中心”

◆ 配合临港管委会/临港集团在“高效低碳燃气轮机”

国家大科学装置项目、国家电力投资集团/中国联合

重型燃气轮机技术有限公司落户临港发挥重要作用

◆ 成功申报国家级实训基地；

建设进展

◆策划承接国家与上海重要任务国家船舶智能制造专项: 起草十三五规划、指导意见、项目指南，三个项目落地上海

船舶制造车间层

船舶制造信息感知层

船舶制造海量异构数据层

多工位协同作业

小组立 分段 涂装 堆放 搭载

物联网感知网络 全息交互焊接过程感知 三维测量

海量异构数据组织技术

海量数据存储

异构数据融合

超大容量数据检索

高维报表生成

海量异构数据转换技术

知识库

推理机

制造现场多数据源协同集成

船舶设计

管子

船舶车间组网与数据传输

智能管控层

精度控制

中间产品完整性

质量管控

制造资源调度

物流计划

生产计划

智能工艺设计层

涂装工艺

三维工艺信息

舾装工艺

搭载工艺

分段建造工艺

中小组立焊接工艺

多数据源集成

制造系统偏离

诊断与分析误差传递建模

制造单元状态标

定与误差补偿

多工位协同作业

机制

多工位工艺执行

分析与协同控制

多工位协同作业

流程再造技术

多工位协同制造

的容错技术

建设进展

◆ 4家独立公司落地临港，混合制股份结构

➢ 智能制造定制生产

➢ 设计制造一体化

➢ 年产50万极板➢ 装机测试应用

建设进展

◆智能制造培训形成影响和品牌

建设进展

◆国际国内合作实质推进弗劳恩霍夫生产与自动化研究所-上海交通大学

“智能制造项目中心”（落地临港）

➢ 进入弗劳恩霍夫协会序列的正式机构；

➢ 弗劳恩霍夫协会目前只有10个海外项目中心，目前中国还没有；

➢ 中德未来制造体现中心正在建设，德国专家全程参加。

结束语

1. 建设临港制造业新高地：抓住第四次工业革命的机遇，

营造智能制造生态，集聚国内外智能制造技术优势，

成为中国制造2025的示范基地；

2. 建立产学研用协同创新的新模式：“政府稳定支持、

多方联合投入、高校知识创新，成果快速转化”的协

同创新模式，带动上海的高端装备产业发展；

3. 支撑上海科创中心建设：高端装备产业是上海科创中

心建设的核心，利用上海的科技优势，产业优势，金

融优势，形成上海高端装备发展的龙头地位，带动国

内制造业的转型发展。

期待合作，谢谢大家!奚立峰lfxi@sjtu.edu.cn