一工業(yè)4.0二工業(yè)4.0時代的智能制造三未來制造業(yè)目錄工業(yè)4.0是什么一2011年1月2012年4~10月2014年4月2012年3月2013年4月工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略發(fā)布；由VDMA、BITKOM、ZVEI組成秘書處，組建工業(yè)4.0平臺工業(yè)4.0平臺發(fā)布白皮書（實施計劃）2010年德國科學-產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟研究聯(lián)盟與德國國家科學與工程院（Acatech）共同制定工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略《德國2020高技術戰(zhàn)略》行動計劃發(fā)布，11個“未來項目”縮減為10個（投資84億歐元）；“工業(yè)4.0”一詞首次出現(xiàn)（投資2億歐元）在德國科學-產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟研究聯(lián)盟（ForschungsunionWirtschaft-Wissenschaft）的倡導下，開始研究工業(yè)4.0

《德國2020高技術戰(zhàn)略》發(fā)布，并重點推出11個“未來項目”工業(yè)4.0的提出老齡化社會帶來的勞動力減少資源匱乏，能效仍需提升產(chǎn)業(yè)轉移帶來的國內制造業(yè)空心化發(fā)展中國家技術實力不斷增強經(jīng)濟全球化中，某省市場做出快速響應保持制造業(yè)國際領先地位所需的標準化需要根據(jù)消費者需求，實現(xiàn)差異化、個性化的生產(chǎn)制造業(yè)占據(jù)全國GDP的25%、出口總額的60%，影響極大12356784工業(yè)4.0的社會背景四次工業(yè)革命工業(yè)1.0工業(yè)2.0工業(yè)3.0工業(yè)4.0概念什么是工業(yè)4.0通過互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡將工廠與工廠內外的事物和服務連接起來，創(chuàng)造前所未有的價值、構建新的商業(yè)模式的產(chǎn)官學一體的項目?！肮I(yè)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(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。發(fā)展優(yōu)勢在生產(chǎn)能力上，工業(yè)4.0將確保僅一次性生產(chǎn)，且產(chǎn)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(yè)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(chǎn)業(yè)仍有強大競爭力。實現(xiàn)方式主要是通過CPS（信息物理系統(tǒng)），總體掌控從消費需求到生產(chǎn)制造的所有過程，由此實現(xiàn)高效生產(chǎn)管理。工業(yè)3.0與工業(yè)4.0有哪些不同？大規(guī)模定制生產(chǎn)與大規(guī)模生產(chǎn)的比較

大規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)模定制管理理念

以產(chǎn)品為中心，以低成某省市場

以顧客為中心，以快速響某省市場

驅動方式

某省市場預測安排生產(chǎn)，屬推動式的生產(chǎn)方式

根據(jù)客戶定點安排生產(chǎn)，屬拉動式生產(chǎn)方式

核心

通過穩(wěn)定性和控制力取得高效率

通過靈活性和快速響應來實現(xiàn)多樣化和定制化

戰(zhàn)略

成本領先戰(zhàn)略：通過降低成本、提高生產(chǎn)效率獲取競爭優(yōu)勢

差異化戰(zhàn)略：通過快速反應、提供個性化的產(chǎn)品獲取競爭優(yōu)勢

目標

以低價格開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付產(chǎn)品和服務

以多樣化和定制化開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付顧客買得起的產(chǎn)品和服務

大規(guī)模定制的優(yōu)勢成本低效率高交貨快品種多個性化大規(guī)模定制生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)品種單一標準化定制生產(chǎn)成本高效率低交貨慢工業(yè)4.0具體能實現(xiàn)什么？智能生產(chǎn)智能化設備智能化供應鏈管理智能化能源管理智能化傳統(tǒng)生產(chǎn)方式物質生產(chǎn)產(chǎn)品信息材料能源生產(chǎn)智能化設備智能化能源管理智能化供應鏈管理智能化工業(yè)4.0的兩大主題智能工廠：智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)。智能生產(chǎn)：整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業(yè)生產(chǎn)技術的創(chuàng)造者和供應者。智能物流：主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)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(yè)4.0的三個重點、八大關鍵工業(yè)4.0的愿景工業(yè)4.0為何引起廣泛關注？改變改變制造業(yè)思維改變了制造業(yè)模式改變了創(chuàng)新模式創(chuàng)新的模式Textinhere行業(yè)支持標準化創(chuàng)新研發(fā)生產(chǎn)觀效率、質量、成本、安全科學的生產(chǎn)觀遵循的四項基本原則：第一、如何提高效率？第二、如何降低成本？第三、如何提升質量？第四、如何保障安全？四項基本原則應該從生產(chǎn)力和生產(chǎn)關系兩個方面來運作：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。

工業(yè)4.0最好的滿足了科學生產(chǎn)觀的四項基本原則科學的生產(chǎn)觀

科學生產(chǎn)觀傳統(tǒng)的生產(chǎn)鏈長期且固定的一種關系工業(yè)4.0的生產(chǎn)網(wǎng)相對動態(tài)的一種關系傳統(tǒng)的分工合作

1.研發(fā)3.原型制造4.零部件生產(chǎn)5.系統(tǒng)集成6.銷售服務2.設計1980:OEM價值鏈僅將零部件的生產(chǎn)分包給不同的供應商當前的外包開發(fā)

工藝過程開發(fā)子裝配體零部件供應鏈管理產(chǎn)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(fā)等核心環(huán)節(jié)用供應鏈管理、產(chǎn)品生命周期管理等軟件系統(tǒng)管理外包工作1.研發(fā)3.原型制造4.零部件生產(chǎn)5.系統(tǒng)集成6.銷售服務2.設計工業(yè)4.0的開放制造第一層

子裝配體零部件系統(tǒng)第二層第三層工藝過程開發(fā)項目管理質量管理商業(yè)模式開發(fā)產(chǎn)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(chǎn)1.研發(fā)3.原型制造4.零部件生產(chǎn)5.系統(tǒng)集成6.銷售服務2.設計工業(yè)4.0能產(chǎn)生多少價值？社會效益：解決勞動力不足。生產(chǎn)力：倍速增長。德國電子電氣制造商協(xié)會研究報告美國GE預測：2015年，智能工業(yè)影響一半的全球經(jīng)濟工業(yè)4.0時代的智能制造二工業(yè)4.0的智能制造：本質是基于“信息物理系統(tǒng)”實現(xiàn)“智能工廠”核心是動態(tài)配置的生產(chǎn)方式實現(xiàn)“柔性生產(chǎn)”關鍵是信息技術應用實現(xiàn)生產(chǎn)力飛速發(fā)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(tǒng)”實現(xiàn)“智能工廠”信息物理系統(tǒng)物理信息CPS系統(tǒng)通信信息計算物理控制2006年2月美國發(fā)布（美國競爭力計劃）CPS為重要的研究項目信息物理系統(tǒng)文化科技…工業(yè)CPS應用智能工廠CPPS能源CPS應用智能某著名企業(yè)某著名企業(yè)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（語義技術、云計算服務平臺）經(jīng)濟安全、工程、教育、參考框架、模型物聯(lián)網(wǎng)服務互聯(lián)網(wǎng)3C核心平臺—信息物理系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)（CPS）信息物理系統(tǒng)（CCPS）強調物理過程與信息間的反饋，信息物理系統(tǒng)是計算和物理過程的整合集成。嵌入式計算機和網(wǎng)絡對物理過程進行監(jiān)測和控制。從自動化技術的觀點看，CPS是一種工程系統(tǒng)，由一個嵌入在物體中的計算和通信的內核，以及物理環(huán)境中的結構所監(jiān)測和控制?；谏舷挛牡淖赃m應故障診斷輔助工具基于肢體動作的物理輔助某著名企業(yè)式個性化自適應的輔助導航系統(tǒng)多模式的人機交互基于位置的維護和規(guī)劃輔助工具基于虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實的復雜工作流程輔助管理工具6CCPS計算puting，云計算等）社群munity，協(xié)同合作）定制化（Customization，個性化定制）控制（Control，傳感器、執(zhí)行器等）通信munication，無線通信等）內容（Content，語義分析）算法文檔三維模型工藝數(shù)據(jù)…CPS：系統(tǒng)中的物理對象和相應的虛擬對象通過泛在信息網(wǎng)絡進行通信Cyber：算法和服務，服務的動態(tài)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(shù)據(jù)能夠通過可變信息網(wǎng)絡在任何地方和任何時間進行搜集Physcial：在生產(chǎn)系統(tǒng)中的人和自動化模塊具有智能化、自我解釋、自我意識、自我診斷、交互評估能力CPS系統(tǒng)觸發(fā)了工業(yè)自動化模式轉變服務云物理對象CPS平臺智能工廠智能工廠的三層架構智能設備基于無線、RFID、傳感器和服務的架構智能產(chǎn)品智能產(chǎn)品特性集成了信息存儲、傳感、無線通信功能產(chǎn)品是信息載體產(chǎn)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(chǎn)品是一個agent產(chǎn)品會影響其所在環(huán)境產(chǎn)品具有自監(jiān)測功能產(chǎn)品會對其自身狀態(tài)和環(huán)境進行監(jiān)測我生產(chǎn)于2010年4月30日，5月3日出廠請握中間已經(jīng)打開2分鐘了，請蓋上智能APP平臺面向智能制造的APP商店下載量身定制的用戶界面工業(yè)4.0中的智能汽車智能產(chǎn)品案例-智能化汽車動力管理APP駕駛員輔助APP智能用戶界面APP綠色駕駛APP工業(yè)4.0智能工廠的布局面向服務的工廠的布局服務庫硬件無關抽象服務硬件相關設備控制現(xiàn)場層橫向、縱向、端到端的集成云計算推動工業(yè)4.0的創(chuàng)新能力發(fā)展，通過資源的平臺集中管理，實現(xiàn)智能化實時控制調配。同時大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)制造、庫存、采購、物流等的最優(yōu)化管理。行業(yè)云

SAAS

IAAS

PAASOA切削云焊接云數(shù)據(jù)分析云…管理和業(yè)務這次恒安全CRM門戶即時通信郵件內容管理工業(yè)應用ansysabqqusfluentblast基服礎務基設礎施身份認證ACLDataMining

Framework…Cloud

APIDevelopmentFramework虛擬化主機存儲網(wǎng)絡其他硬件數(shù)據(jù)存儲計算服務負載管理備份加工云

工業(yè)云（二）核心是動態(tài)配置的生產(chǎn)方式汽車生產(chǎn)線的變遷產(chǎn)品-服務坐標產(chǎn)品開發(fā)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(yè)坐標生產(chǎn)管理CRMSCM

ERP

MES信息交換（數(shù)據(jù)）（三）關鍵是信息技術應用工業(yè)軟件決定工業(yè)4.0（四）愿景是解決能源消費等社會問題2010年德國能耗分布制造業(yè)節(jié)能途徑工業(yè)節(jié)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未來制造業(yè)三BusinessCustomersFINERPEAMEquipment&AutomationHRWMST&ASuppliersLean/CITMSHMIMISched產(chǎn)品Productionetc.CAMQualityDesignMPMCRMCAD運行設施OperationsInfrastructure企業(yè)設施

EnterpriseInfrastructureSCMSupportMES供應側客戶側企業(yè)側支持設計（一）工業(yè)軟件定義制造業(yè)（二）大數(shù)據(jù)驅動制造業(yè)向服務業(yè)轉型數(shù)據(jù)量的增速全球數(shù)據(jù)量預測（單位ZB）1980以來，每40個月翻一番數(shù)據(jù)量增速，是GDP增速的4倍數(shù)據(jù)處理能力，是GDP增速的9倍