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1、一一工業4.0 二二工業4.0時代的智能制造三三未來制造業目錄工業4.0 是什么一20112011年年年年1 1月月月月20122012年年年年410410月月月月20142014年年年年4 4月月月月20122012年年年年3 3月月月月20132013年年年年4 4月月月月工工業業4.0發發展展戰戰略略發發布布；由由VDMA、BITKOM、ZVEI組組成成秘秘書書處處，組組建建 工工 業業4.0平平 臺臺工工業業4.0平平臺臺發發布布白白皮皮書書（實實施施計計劃劃）20102010年年年年德德國國科科學學-產產業業經經濟濟研研究究聯聯盟盟與與德德國國 國國 家家 科科 學學 與與 工工 程2、程 院院（Acatech）共共同同制制定定工工業業4.0發發展展戰戰略略德德國國2020高高技技術術戰戰略略行行動動計計劃劃發發布布，11個個“未未來來項項目目”縮縮減減為為10個個（投投資資84億億歐歐元元）；“工工業業4.0”一一詞詞首首次次 出出 現現（投投 資資2億億 歐歐 元元）在在德德國國科科學學-產產業業經經濟濟研研究究聯聯盟盟 （Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft）的的倡倡導導下下，開開始始研研究究工工業業4.0老齡化社會帶來的勞動力減少老齡化社會帶來的勞動力減少資源匱乏，能效仍需提升資源匱乏，能效仍需提升產業轉移帶來的國內制造業空心3、化產業轉移帶來的國內制造業空心化發展中國家技術實力不斷增強發展中國家技術實力不斷增強經濟全球化中，需要對市場做出快速響應經濟全球化中，需要對市場做出快速響應保持制造業國際領先地位所需的標準化保持制造業國際領先地位所需的標準化需要根據消費者需求，實現差異化、個性化的生產需要根據消費者需求，實現差異化、個性化的生產制造業占據全國制造業占據全國GDP的的25%、出口總額的、出口總額的60%，影響極大，影響極大12356784工業 4.0 的社會背景一、工業4.0是什么四次工業革命一、工業4.0是什么工業1.0一、工業4.0是什么工業2.0一、工業4.0是什么工業3.0一、工業4.0是什么工業工業4.4、0概念概念什么是工業4.0 通過互聯網等通信網絡將工廠與工廠內外的事物和服務連接起來，創造前所未有的價值、構建新的商業模式的產官學一體的項目。“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。發展優勢發展優勢 在生產能力上，工業4.0將確保僅一次性生產，且產量很低時的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和資源利用率。另一方面，工業4.0將使人的工作生涯更長，工作與生活更加平衡，高工資時產業仍有強大競5、爭力。實現方式實現方式 主要是通過CPS（信息物理系統），總體掌控從消費需求到生產制造的所有過程，由此實現高效生產管理。一、工業4.0是什么工業3.0與工業4.0有哪些不同？一、工業4.0是什么大規模定制生產與大規模生產的比較一、工業4.0是什么大規模定制的優勢成本低效率高交貨快 品種多 個性化大規模定制生產大規模生產品種單一標準化 定制生產成本高效率低交貨慢一、工業4.0是什么工業4.0具體能實現什么？智能一、工業4.0是什么 傳統生產方式物質生產產品信息材料能源一、工業4.0是什么生產智能化一、工業4.0是什么設備智能化設備智能化能源管理智能化能源管理智能化供應鏈管理智能化供應鏈管理智能化6、工業工業4.0 的兩大主題的兩大主題u智能工廠：智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現。u智能生產：整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者。u智能物流：主要通過互聯網、物聯網、務聯網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。工業工業4.0的三個重點、八大關鍵的三個重點、八大關鍵工業工業4.0的愿景的愿景工業4.0為何引起廣泛關注？改變改變制造業思維改變了制造業模式7、改變了創新模式一、工業4.0是什么創新的模式Text Text in herein here行業支持行業支持標準化標準化研發研發一、工業4.0是什么 生產觀生產觀 效率、質量、成本、安全效率、質量、成本、安全 科學的生產觀遵循的四項基本原則：科學的生產觀遵循的四項基本原則：第一、如何提高第一、如何提高效率效率？第二、如何降低第二、如何降低成本成本？第三、如何提升第三、如何提升質量質量？第四、如何保障第四、如何保障安全安全？四項基本原則應該從四項基本原則應該從生產力生產力和和生產關系生產關系兩個方面來運作：兩個方面來運作：以先進的科學技術為技術抓手；以先進的管理科學為管理抓手。以先進的科學技術為8、技術抓手；以先進的管理科學為管理抓手。工業工業4.04.0最好的滿足了科學生產觀的四項基本原則最好的滿足了科學生產觀的四項基本原則 科學的生產觀科學的生產觀 科學生產觀傳統的生產鏈長期且固定的一種關系一、工業4.0是什么工業4.0的生產網相對動態的一種關系一、工業4.0是什么傳統的分工合作 1.研發3.原型制造4.零部件生產5.系統集成6.銷售服務2.設計1980:OEM價值鏈僅將零部件的生產分包給不同的供應商一、工業4.0是什么當前的外包開發 工藝過程開發子裝配體 零部件供應鏈管理產品生命周期管理2000:部分外包的價值鏈外包包括工藝過程開發等核心環節用供應鏈管理、產品生命周期管理等軟件系統9、管理外包工作1.研發3.原型制造4.零部件生產5.系統集成6.銷售服務2.設計一、工業4.0是什么工業4.0 的開放制造第一層 子裝配體零部件系統第二層第三層工藝過程開發項目管理質量管理商業模式開發產品生命周期管理供應鏈管理2025:開放的價值鏈 學習型組織和精益生產1.研發3.原型制造4.零部件生產5.系統集成6.銷售服務2.設計一、工業4.0是什么工業4.0能產生多少價值？一、工業4.0是什么社會效益：解決勞動力不足。生產力：倍速增長。一、工業4.0是什么德國電子電氣制造商協會研究報告美國GE預測：2015年，智能工業影響一半的全球經濟工業4.0時代的智能制造二二、工業4.0時代的智能制造10、工業4.0的智能制造：本質 是基于“信息物理系統”實現“智能工廠”核心 是動態配置的生產方式實現“柔性生產”關鍵 是信息技術應用實現生產力飛速發展愿景 是解決能源消費等社會問題（一）本質是基于“信息物理系統”實現“智能工廠”二、工業4.0時代的智能制造信息物理系統物理信息CPS系統通信信息計算物理控制二、工業4.0時代的智能制造2006年2月 美國發布（美國競爭力計劃）CPS 為重要的研究項目信息物理系統二、工業4.0時代的智能制造核心技術核心技術物聯網物聯網文化科技工業CPS應用智能工廠CPPS能源CPS應用智能電網移動通信CPS應用智能手機健康CPS應用智能健康與所有領域相關的通用技術（語11、義技術、云計算服務平臺）經濟安全、工程、教育、參考框架、模型物聯網服務互聯網3C二、工業4.0時代的智能制造核心平臺核心平臺信息物理系統信息物理系統信息物理系統（CPS）信息物理系統（CCPS）強調物理過程與信息間的反饋，信息物理系統是計算和物理過程的整合集成。嵌入式計算機和網絡對物理過程進行監測和控制。從自動化技術的觀點看，CPS是一種工程系統，由一個嵌入在物體中的計算和通信的內核，以及物理環境中的結構所監測和控制。基于上下文的自適應故障診斷輔助工具基于肢體動作的物理輔助移動式個性化自適應的輔助導航系統多模式的人機交互基于位置的維護和規劃輔助工具基于虛擬現實/增強現實的復雜工作流程輔助管理工12、具6CCPS計算（Computing，云計算等）社群（Community，協同合作）定制化（Customization，個性化定制）控制（Control，傳感器、執行器等）通信（Communication，無線通信等）內容（Content，語義分析）二、工業4.0時代的智能制造算法文檔三維模型工藝數據CPS：系統中的物理對象和相應的虛擬對象通過泛在信息網絡進行通信Cyber：算法和服務，服務的動態集成 和服務提供商，并跨越邊界進行信息交流Cyber：包括3D模型，仿真模型，文檔，關系，工作條件等數據能夠通過可變信息網絡在任何地方和任何時間進行搜集Physcial：在生產系統中的人和自動化模塊具13、有智能化、自我解釋、自我意識、自我診斷、交互評估能力CPS系統觸發了工業自動化模式轉變服務云物理對象CPS平臺二、工業4.0時代的智能制造智能工廠二、工業4.0時代的智能制造智能工廠的三層架構二、工業4.0時代的智能制造 智能設備智能設備基于無線、RFID、傳感器和服務的架構 智能產品智能產品智能產品特性 集成了信息存儲、傳感、無線通信功能產品是信息載體 產品在整個完整的供應鏈和生命周期中都一直帶有自身信息產品是一個agent產品會影響其所在環境產品具有自監測功能產品會對其自身狀態和環境進行監測我生產于2010年4月30日，5月3日出廠請握中間已經打開2分鐘了，請蓋上智能智能APP平臺平臺面向14、智能制造的APP商店下載量身定制的用戶界面工業工業4.0中的智能汽車中的智能汽車智能產品案例-智能化汽車動力管理動力管理APP駕駛員輔助駕駛員輔助APP智能用戶界面智能用戶界面APP綠色駕駛綠色駕駛APP工業工業4.0智能工廠的布局智能工廠的布局面向服務的工廠的布局服務庫服務庫硬件無關硬件無關抽象服務抽象服務硬件相關硬件相關設備控制設備控制現場層現場層橫向、縱向、端到端的集成二、工業4.0時代的智能制造云計算推動工業4.0的創新能力發展，通過資源的平臺集中管理，實現智能化實時控制調配。同時大數據分析實現制造、庫存、采購、物流等的最優化管理。行業云 SAAS IAAS PAASOA切削云焊接云數15、據分析云管理和業務這次恒安全CRM門戶即時通信郵件內容管理工業應用ansysabqqusfluentblast基服礎務基設礎施身份認證ACLData Mining FrameworkCloud APIDevelopmentFramework虛擬化主機存儲網絡其他硬件數據存儲計算服務負載管理備份加工云 工業云（二）核心是動態配置的生產方式二、工業4.0時代的智能制造汽車生產線的變遷二、工業4.0時代的智能制造產品-服務坐標產品開發服務 C3P PLM 買方交易 賣方交易 物流交易供應商客戶價值鏈坐標企業坐標生產管理CRMSCM ERP MES 信息交換 （數據）（三）關鍵是信息技術應用二、工業416、.0時代的智能制造工業軟件決定工業4.0（四）愿景是解決能源消費等社會問題二、工業4.0時代的智能制造2010年德國能耗分布制造業節能途徑工業節能減排與綜合利用收集和分析能源信息識別問題管理運營改變耗能不良習慣二、工業4.0時代的智能制造未來制造業三三、未來制造業BusinessCustomersFINERPEAMEquipment&AutomationHRWMST&ASuppliersLean/CITMSHMIMISched產品 Productionetc.CAMQualityDesignMPMCRMCAD運行設施 Operations Infrastructure企業設施 Enterpri17、se InfrastructureSCMSupportMES供應側客戶側企業側支持設計（一）工業軟件定義制造業（二）大數據驅動制造業向服務業轉型三、未來制造業數據量的增速全球數據量預測（單位ZB）1980以來，每40個月翻一番數據量增速，是GDP增速的4倍數據處理能力，是GDP增速的9倍2000年人類信息75%是模擬數據，2007年是6%，現在1%？三、未來制造業制造業大數據產品數據運營數據制造業大數據AB外部數據D價值鏈數據C三、未來制造業市場預測精準匹配生產管理社交應用推送營銷大數據驅動制造業向服務業轉型三、未來制造業智能制造智能制造智能制造智能產品智能產品智能數據智能數據智能工廠智能工廠智能設備智能設備產生使用三、未來制造業（三）網絡信息安全同樣影響工廠三、未來制造業暢想（四）制造業將成為信息產業的一部分三、未來制造業制造業產品將被視為電子產品或者網絡產品三、未來制造業未來的汽車能否與網絡互聯，可能成為汽車市場上的決定性因素三、未來制造業三、未來制造業制造業也將成為信息產業的一部分三、未來制造業謝謝觀賞！張彥國