工業(yè)4.0與產(chǎn)業(yè)革命INDUSTRIALREVOLUTIONSINDUSTRY4.0?

Cyber

PhysicalSystem

(CPS)?InternetofThings(IOT)?InternetofServicesINDUSTRIALINTERNET

PRODUCTIVITY4.0關(guān)鍵技術(shù)與工業(yè)革命AUTOMATIONInformationTechnology:PLC,

MES,

ERPMASSPRODUCTIONElectricityandDivisionof

Labor:ProductionLineMECHANICAL

PRODUCITONSteamEngineINTELLIGENT

FACTORYFOURTHSECONDTHIRDFIRST大量客制單件

高混合性工廠低耗清潔都市生產(chǎn)變化大的市場降低成本的壓力動態(tài)的價值鏈

網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品生命周期

縮短老年化社會

及延后退休產(chǎn)品變異增加缺乏技術(shù)性

勞工社會經(jīng)濟動因

消費物聯(lián)／工業(yè)物聯(lián)?具革命性的?

大量新機會?

由多個孤立發(fā)展演化?并非新的發(fā)展?在豐富的自動化傳統(tǒng)上建構(gòu)?

…然而，卻是爆發(fā)性的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：工業(yè)物件聯(lián)網(wǎng)消費物聯(lián)網(wǎng)：消費者物件聯(lián)網(wǎng)<>主要產(chǎn)業(yè)

?

信息電子

?

金屬運具

?

機械加工

?

紡織?

食品?

農(nóng)業(yè)?

服務(wù)／物流我省生產(chǎn)力4.0架構(gòu)Source：工業(yè)局w'

工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟主要作者德國政府大型跨國公司關(guān)鍵利益相關(guān)者政府、學(xué)術(shù)界、企業(yè)企業(yè)、學(xué)術(shù)界、政府革命的分類四次革命三次革命支持平臺政府工業(yè)政策開放會員非營利聯(lián)盟重點行業(yè)工業(yè)制造、能源、運輸、醫(yī)療、公用事業(yè)、城市、農(nóng)業(yè)技術(shù)專注供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)、嵌入式系統(tǒng)、

自動化、機器人裝置溝通、資料流、裝置控制和整合、預(yù)測性分析、

工業(yè)自動化全面性的專注硬件軟件、硬件、整合地理區(qū)域?qū)Ｗ⒌聡推涔救蚴袌銎髽I(yè)專注中小企業(yè)SMEs各種大小的公司最佳化專注生產(chǎn)最佳化資產(chǎn)最佳化標準的投注在工作排程中建議至標準組織經(jīng)濟性模式規(guī)范經(jīng)濟學(xué)實證經(jīng)濟學(xué)整體業(yè)務(wù)模式回應(yīng)性主動性INDUSTRY4.0INDUSTRIAL

INTERNETCONSORTIUM自我學(xué)習(xí)狀況監(jiān)測無線網(wǎng)絡(luò)自動化

無線感測、網(wǎng)絡(luò)化的智能環(huán)境?

辨識?

感測或資料獲取?

無線通訊?

低耗能?

能量采集

?

頻寬?

互動和控制

(Ux)

?

智慧?

互用性?

分析／大數(shù)據(jù)?

安全／隱私關(guān)鍵議題：共通技術(shù)智慧運輪物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支援層云端計算平臺行動物聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)整合IntegrationMobileCommunicationInternetNetworkQoS管理通訊和感知層的連結(jié)感測網(wǎng)絡(luò)和協(xié)同信息處理DataProcessing資料取得傳感器條形碼

射頻辨識

多媒體服務(wù)支援平臺開放信息平臺公共中介軟件智慧醫(yī)療應(yīng)用層智慧電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用…….災(zāi)害移轉(zhuǎn)ID

合成食品履歷M2MWireless

ConnectionHetero-networkResourceandStorageManagementRemote/Distance

ControlNext-generationCarrierNetworkDedicated

Network安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層CollaborativeSensorM/W

TechnologiesSelf-organizingTechnologyLow-FarMedium-High

SpeedShort-ranged

CommunicationTech網(wǎng)絡(luò)管理感知層物聯(lián)網(wǎng)

架構(gòu)LPWAN

MEMS感測任何地方連接任何時間服務(wù)智慧化擴充實境虛實整合應(yīng)用情境COMPLEXCOMPUTER機械設(shè)備還是信息設(shè)備？ON

FOUR-WHEELS軟件于工業(yè)4.0的應(yīng)用模式智慧工廠的APPSTORES現(xiàn)階段工業(yè)3.0未來工業(yè)4.0CPS和分散式控制的智慧制造解決方案單元?

CPS?

自我配置?

虛擬表示?

情境感知?

信息管理

優(yōu)點?

增加彈性與敏捷?

處理復(fù)雜度I’m

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TaskPlacementKnowledge

BasePerformancePredictionRaw

dataManagementProfilingRes

Proviourcesioning物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與解

決方案傳感器、終端裝

置、閘道器等云端服務(wù)與資源軟件定義的資源

管理網(wǎng)絡(luò)云計算架構(gòu)MonitoringSecurity航空旅行波音747的每個引擎會產(chǎn)生0.5TB的資料；云計算可在地處理該資料，

并僅傳送最重要的資料

到必須要看到這些資料

的人。穿戴式科技有虛擬界面的穿戴式

裝置必須在其環(huán)境中

處理資料提供給使用

者；云計算容許該計

算幾乎在即時完成，

改善了使用者體驗。智慧城市云計算協(xié)助收集如

從交通到水電的城

市活動信息以確保

每件事都有效的運

作中。云計算應(yīng)用資料分析Revolution

R

TerabytesPetabytesExabytesZettabytes

不同的分析工具的架構(gòu)

ETLNetezza

ECL

TeradataUnsupervised

LearningGreenplumKDBSocial

Media

AnalyticsVisualizationSimulationSentiment

AnalysisPredictive

ModelingBPO

BIMATLABMahout

HadoopHiveVertica資料管理資料洞察SPSS

SASEsperL…AMPLSciPyMap

Reduce預(yù)測性?隨機故障模式?非必然磨耗?預(yù)防性維修誘發(fā)的故障?根本原因分析?年限探測（預(yù)防性維修最佳化）預(yù)防性?必然磨耗／磨損?消耗品?己知故障模式?小零件?非關(guān)鍵性?無關(guān)緊要的影響主動性回應(yīng)性

?經(jīng)常性的故障?備援或有備援可靠度

為中心

的維修維修制度?失效模式分析

(FMEA)?

加速規(guī)于軸承座?

現(xiàn)存于伺服主軸馬達

的傳感器?

數(shù)據(jù)采集硬件?

多項計算功能和服務(wù)

的廠內(nèi)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集健康判斷和故

障診斷(SOM)特征擷取和挑選

(FFT)?

采用SOM產(chǎn)生一個

健康圖?

健康圖將不同軸承故

障狀況分群?

震動信號經(jīng)由FFT轉(zhuǎn)換?

幅度頻譜分割成特定數(shù)目的子頻段預(yù)測性維修－軸承故障診斷預(yù)測性維修－軸承故障診斷正常滾筒內(nèi)座圈外座圈不同軸承故障的震動信號預(yù)測性維修－軸承故障診斷?

健康圖呈現(xiàn)了四個不同的區(qū)塊?

區(qū)域代表軸承故障種類N:

Normal/

正常OF:Outer-racedefect／外座圈IF:

Inner-racedefect／內(nèi)座圈RF:

Rollerdefect／滾筒NIFOFRF工業(yè)物聯(lián)效益產(chǎn)業(yè)別

節(jié)約類別

年度影響航空

節(jié)省1%燃油

$2–3

B醫(yī)療

改善1%系統(tǒng)低效

$4–

5

B能源

節(jié)省1%燃油$5–7

B火車

改善1%系統(tǒng)低效

$4–

5

B油氣改善1%系統(tǒng)低效$5–

7

B2D

DraftingCADProgrammableLogicControllersMRP/EDI設(shè)計生產(chǎn)自動化CollaborativePLMTablet/AppsWearableDrone

LogisticsSocial

MediaFullDigital

MockupsCollaborative3D

Design&

ContentPortals/ArchivingRuggedized

devices3D

SolidModelCADProductRenderingVisualizationRapidERP,

CRM,EDICNC/RobotsMRP

II/EDI后勤支援

Support銷售

Sales采購

Procurement營銷

Marketing19701980

1990200020102020數(shù)字制造演化高

低CAD/CAM電子產(chǎn)品定義協(xié)同PLM及云端

連接數(shù)字商務(wù)數(shù)字模型及協(xié)同設(shè)計Production3DWireframeCAD/CAM數(shù)字泛在性程度DesignDesignLogisticsMarketingPurchasingDesignMarketingPurchasingDesignFieldSupportDesignPurchasingProductionProductionProductionProductionSalesWeb

Portals&

IntranetsHumanoid

RobotsRFID

TrackingStress

AnalysisPrototyping3D

PrintersVR眾包設(shè)計數(shù)字

設(shè)計數(shù)字生

態(tài)系統(tǒng)數(shù)字制造與設(shè)計創(chuàng)新供應(yīng)鏈

優(yōu)化中小企

業(yè)入口舊零件

重加工數(shù)字工

廠優(yōu)化下世代產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)解析與平臺行動預(yù)測性維修智慧機器

隨插隨用解決方案先進數(shù)據(jù)解析和實時產(chǎn)線反饋CADCAM互通數(shù)字

工廠\DMDII數(shù)字代理與產(chǎn)品設(shè)計?

DigitalTwin?

Avatar數(shù)字制造虛實整合?

虛擬模擬?

擴充實境?個人物品／零配件客制化?

自主設(shè)計藝術(shù)品?

自制工具、用具?快速驗證概念?實現(xiàn)開發(fā)產(chǎn)品雛形?維修零件自制化Source:Fabbaloo

Source:

RS

Components

Source:

M3D

Source:

Cyrus

3D

Source:

MakerBot平民化3D打印3D打印產(chǎn)品范例Source:

3d-expo.ru

Source:Source:wohlersas植入式醫(yī)用食物打印牙科應(yīng)用鼻腔分析Formula

1Source:3dSource:strSource:3Source:3Source:助聽器引擎件義肢AudiConfigurator19551980大量生產(chǎn)Shared

EconomyGlobalization2000ComplexityIndividualization生產(chǎn)Ford

Model

T生產(chǎn)和供應(yīng)鏈程序的意涵BDriveN

low?樣式數(shù)量個別樣式VW

Beetle

Production生產(chǎn)量3D

Printed

Car18501913iPhone智慧商店：創(chuàng)新零售軟件訂制生產(chǎn)566B種客制混合

谷類食品智慧工廠：智慧工廠軟件物聯(lián)網(wǎng)：主動產(chǎn)品記憶

基于SPSS服務(wù)為基制造控制未來計劃服務(wù)聯(lián)網(wǎng)：使用互聯(lián)網(wǎng)入口配置和訂購個人化產(chǎn)品單件生產(chǎn)的數(shù)字制造mye訂制生產(chǎn)：未來計劃因為自己設(shè)計該個性化產(chǎn)品的客戶無法接受長送貨時間，產(chǎn)品需于接近

客戶的歐洲生產(chǎn)基地生產(chǎn)。

大量客制化香水和包裝透過網(wǎng)絡(luò)訂購?fù)瓿?4小時后，此個性化產(chǎn)品已可出貨智慧工廠得以每日生產(chǎn)36,000唯的香水包裝客戶得以從百萬種可能，經(jīng)由網(wǎng)站創(chuàng)造個人化香水增加一層CPS改造傳統(tǒng)工廠WLAN路由器

傳統(tǒng)的

SPSRasberry

PI

1CPSas

anActive

Product

Memoryforthe

Emerging

ProductRasberry

PI2

CPSforProcessingSensorDatafromtheAdditionalSensorWebGadgeteerwithSensorsforAcceleration,Shock,HumidityandTemperature?工廠系統(tǒng)規(guī)劃與硬件獨立?基于IOT和IOS的全IP網(wǎng)路工廠服務(wù)庫服務(wù)導(dǎo)向規(guī)劃的工廠系統(tǒng)ERPMESField

Layer傳感器服務(wù)閥門服務(wù)幫浦服務(wù)控制服務(wù)通訊服務(wù)抽象服務(wù)與硬件獨立的裝置控制與硬件獨立的抽象程序規(guī)格

隨插即用依SOA服務(wù)組成的動態(tài)規(guī)劃綠色制造減

碳最佳化撿取與放置.insertBottom(AssemblyPlace4)撿取與放置.insertBoard(AssemblyPlace4)撿取與放置.insertCap(AssemblyPlace4)組裝與放置.compress輸送帶1.(lowSpeed)服務(wù)為基的CPPS關(guān)鍵元件語意產(chǎn)品記憶?上殼選擇?電路

－

上殼包覆

?RES-COM

雕刻

?上下殼組裝擬生產(chǎn)的產(chǎn)品

N主動語意產(chǎn)品記憶擬生產(chǎn)的產(chǎn)品

1主動語意產(chǎn)品記憶工件載具

N主動語意產(chǎn)品記憶工件載具

1主動語意產(chǎn)品記憶基于語意產(chǎn)品記憶的生產(chǎn)路徑規(guī)劃機器

1主動語意產(chǎn)品記憶機器

N主動語意產(chǎn)品記憶生產(chǎn)服務(wù)發(fā)掘、配對和執(zhí)行M2MCommunicationM2MCommunicationCNC銑床…………簡單的模式將行動存貨架(Pods)移到倉庫撿貨員的位置，替代了撿貨員過去一天要快走15英哩路的工作。

消除了疲勞因素，并增加了效率、精確度和倉

庫中更高度的秩序，并降低大量供給品的成本。Productto

Pick

is

marked

by

aLaser

Pointer

[Pick-to-light]Packerscans

ProductLight

marksdesignated

box[Pack-to-Light]AteachPacking

Station

6-8boxes

can

be

packedsimultaneouslyasthebots

startqueueingina

circular

position公路系統(tǒng)The

Kiva

robotsglidealongthebarcode

griddedfloor?

Camera

underneathto

readfloor

barcode?

Cameraonthe

sides

toensure

minimumdistance

betweentwo

robots?

Barcodesticker

placedonthefloorin

a40”

x

40”

gridAMAZON自動搬運車：KIVABlackTipfor

GripMetallicCorkscrew

Lifter

Power

ButtonMachineVisionLabel

&

SeriesVentilationRubber

Strip360

RotationWheels2’6”1’2’2”充電站.Every2or3

hours,The

robot

get15minutescharging

break?小型自動運輸單元取代彈性不足的輸

送帶技術(shù)?單元式運輸系統(tǒng)依照自我控制原理?單元式運輸系統(tǒng)采用群體智慧以處理

復(fù)雜運輸工作?

自動運輸管理?提升：可變性、擴展性和彈性?提升物流績效工業(yè)4.0促成智慧運籌?較現(xiàn)有最先進的設(shè)施有功能和成本優(yōu)勢?增加了儲存系統(tǒng)的彈性?降低固定成本?升降設(shè)備沒有瓶頸故縮短儲存周期時間?不需升降設(shè)備且在貨架上自主導(dǎo)航?彈性配置Rack

Racers?

85％為3D打印零件工業(yè)4.0提升倉儲效能解決方案元件優(yōu)點

產(chǎn)品設(shè)計各程序的安全

安全設(shè)計

組織必須和具有

IT安全評估設(shè)施

(ITSEF)

的專業(yè)

第三方安全公司

保持聯(lián)系，以確

保產(chǎn)品經(jīng)過如通

用標準的正式安

全評估程序。安全機制必須在

設(shè)計階段定義和

建置于軟硬件架

構(gòu)上，組織必須

亦要對加密機制

的建置付出特別

的注意。若是組織可以嚴

守安全編程標準

和最佳實踐，顯

著數(shù)目的漏洞可

以被解決。如同

代碼混淆的特別

機制需被建置以

防止對程序的逆

向工程。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品須對

其系統(tǒng)軟硬件元

件嚴格的安全測

試－包括應(yīng)用安

全測試、功能測

試

。安全編程嚴格測試安全評估語意服務(wù)描述和語意產(chǎn)品記憶OWLOWL-SOMM++

USDLWSDL經(jīng)由互用性通訊

標準的標準化機電層次的標準標準化為工業(yè)4.0關(guān)鍵成功因素SoAOPC-UATCP/IPRJ45,WiFi

…765SOAServices經(jīng)由語意描述

語言的標準化4IP數(shù)字企業(yè)和數(shù)字工廠層間的界面IEC

622642860OPC

UAHAN-ModularEthernet213標準的范例自動化標記語言

(AutomationML)

為開放、

XML為基的系列標準，描述和模型化生產(chǎn)系統(tǒng)，包含他們的拓墣、語意、幾何、運動、行為和邏輯；其

描述了生產(chǎn)資源、制造的產(chǎn)品和生產(chǎn)程序。TheAutomationMLConsortiumwantstoimplementastandardizedsolutionforavendor-independentdataexchange.Thegoalofthestandardistodevelop

a

neutraldataformatinorderto

bridgethetodayexistinggapbetweenthedigitalfactoryandautomationplanningtoolsFraunhoferIOSB

isone

ofthefoundersofthe

AutomationMLe.V.andworksthereamongstothersonthestandardizationconcerningsemantics

and

librariesCOLLADA幾何、運動PLCopenXML行為、順序FurtherXML標準格式更多角度的工程信息Object

AObject

A1Object

A2...Object

AnCAEX

IEC6424

頂層格式?

Plant?

Cells?

Components?

Attributes?

Interfaces?

Relations?

References自動化標記語言

工程資料能源耗用發(fā)展周期時間生產(chǎn)周期時間決策時間瑕疵率成本／存貨停機次數(shù)平均停機時間人均產(chǎn)值實踐能力訂單履行率設(shè)施運營效率資源運用能力改進指標服務(wù)水平工業(yè)4.0基于制造KPI的效能(Source:

Deloitte

Review

2015;)最大化最小化演化中的商業(yè)模式世界最大的消費者硬件公司僅創(chuàng)造少數(shù)的apps世界最大的住宿提供者未擁有任何房地產(chǎn)世界最大的「出租車」公司未擁有任何車輛新產(chǎn)品與服務(wù)?

根據(jù)使用付費?

軟件為基的服務(wù)?

資料貨幣化?

員工生產(chǎn)力作業(yè)效率?

資產(chǎn)運用?

降低作業(yè)成本?

資源最佳化和降

低浪費?

平臺促成的市場結(jié)果經(jīng)濟?

根據(jù)結(jié)果付費?

新連線生態(tài)系統(tǒng)隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更深層的

融入于各個產(chǎn)業(yè)，終極將

導(dǎo)致一個拉式經(jīng)濟系統(tǒng)特性為實時需求偵

測和高度自動化、彈性

的生產(chǎn)和履行網(wǎng)絡(luò)工業(yè)互／物聯(lián)網(wǎng)的四個階段自主拉式經(jīng)濟?

持續(xù)需求偵測?

端至端自動化農(nóng)業(yè)機具制造商推動全面數(shù)字農(nóng)耕精準農(nóng)耕

生態(tài)系統(tǒng)的價值創(chuàng)造影響者技術(shù)提供者農(nóng)夫農(nóng)產(chǎn)品

科學(xué)

公司大盤商設(shè)備提供者數(shù)字農(nóng)作生態(tài)系統(tǒng)客戶預(yù)測動態(tài)聯(lián)絡(luò)庫存咖啡機使用記錄從產(chǎn)品到系統(tǒng)的系統(tǒng)人員派班系統(tǒng)咖啡店管理系統(tǒng)系統(tǒng)的系統(tǒng)咖啡機

系統(tǒng)物料管

理系統(tǒng)需求預(yù)

測系統(tǒng)咖啡機

系統(tǒng)產(chǎn)品系統(tǒng)咖啡機連線智慧產(chǎn)品++物流公司VMI咖啡豆烘培機智慧產(chǎn)品咖啡調(diào)配師排班優(yōu)化打豆機產(chǎn)品天氣活動+以人為中心的CPS輔助系統(tǒng)AR/VR/DR輔助

復(fù)雜工作程序行動個人化情況

適應(yīng)教學(xué)系統(tǒng)多式聯(lián)合的人

機互動情境適應(yīng)輔助

故障診斷基于位置的維

修及規(guī)劃輔助外骨骼的實體

輔助行動、交互式、情境感知式的工作引導(dǎo)擴充實境工業(yè)維修應(yīng)用工業(yè)環(huán)境

戴Google眼鏡的員工