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1、智能制造与工业4.0 郭朝晖 2015年6月25日 目录目录 一、一、智能制造的概念智能制造的概念 二二、工业工业4.0、工业互联网等、工业互联网等 三、国情与经济原理三、国情与经济原理 四、推进技术革命的注意点四、推进技术革命的注意点 五、总结五、总结 “工业4.0”的核心是智能制造智能制造 智能制造智能制造是“工业互联网”的主攻方向 智能制造智能制造是“中国制造2025”的主攻 方向和切入点 智能制造：领导怎么说智能制造：领导怎么说 抓住抓住智能制造智能制造这个核心。这个核心。 “中国制造中国制造2025”的一个要害，的一个要害， 就是智能转型。就是智能转型。 6月15日李克强考察中核公司
2、和工信部 智能工厂、数字化车间、 人机智能交互、工业机器 人、智能物流管理、3D打 印、PLM、CRM、SRM、 信息集成. 智能制造：具体内容有哪些智能制造：具体内容有哪些 智能产品、智能设备 智能生产、智能研发、智 能供应链。 智能单元、智能产线、智 能车间、智能工厂 用数字化、网络化生产方式用数字化、网络化生产方式 创建的智能制造体系创建的智能制造体系 充分利用网络化、数字化制造的基础，融入 人工智能和机器人技术，形成人、机、物的 交互与深度融合，使设计、工艺、实验、生 产、保障管理等阶段的智能化成为现实。 智能制造的概念智能制造的概念: Smart or Intelligent？ In
3、telligentsmart 智能智能 互联网数字化 计算机可理解协同快速反应 智能制造：概念间的逻辑智能制造：概念间的逻辑 两个表述 两个基础 重要性 在维纳的控制中 就有三个学派的影子 符号学派（计算机学派） 联接学派（生理学派） 行为学派（控制学派）行为学派（控制学派） 人工智能的学术渊源人工智能的学术渊源 人很容易做的，机器不一定容易人很容易做的，机器不一定容易 控制论（Cybernetics)： 在动物和机器中控制和通信通信的科学”。 Cybernetics=Cyber Space=Cyber Physical System CPS广泛深入地用于工业企业=工业4.0 互联网互联网：协
4、调、快速反应数字化数字化：计算机能理解 智能制造：行为学派的逆袭智能制造：行为学派的逆袭 从信息的获取、计算、反馈等方面理解智能行为从信息的获取、计算、反馈等方面理解智能行为 暴热的背后：摩尔定律暴热的背后：摩尔定律 量变到质变量变到质变 未来与未来与ICT相关的创新，可能要占到相关的创新，可能要占到85%90% 帮助人、代替人、超越人帮助人、代替人、超越人、解放人、解放人 让人的工作和生活更加协调；让人的工作和生活更加协调； 收入更高、更加自由；收入更高、更加自由； 创造更加人性化的工作岗位；创造更加人性化的工作岗位； 更适合年轻人和老年人工作。更适合年轻人和老年人工作。 智能制造的目的：以
5、人为本智能制造的目的：以人为本 目录目录 一、一、智能制造的概念智能制造的概念 二二、工业工业4.0、工业互联网等、工业互联网等 三、国情与经济原理三、国情与经济原理 四、推进技术革命的注意点四、推进技术革命的注意点 五、总结五、总结 只有将发明用于经济活动只有将发明用于经济活动只有将发明用于经济活动只有将发明用于经济活动 并取得成功才算创新并取得成功才算创新并取得成功才算创新并取得成功才算创新 1984年年4月月9日，世界上第日，世界上第 一座一座“无人工厂无人工厂”在日本建成。在日本建成。 以往需要用近百名熟练工人以往需要用近百名熟练工人、 花两周时间花两周时间生产生产的的产品产品，现，现
6、 在只要用在只要用4名工人花一天时间名工人花一天时间 就就可以了可以了。然而，然而，30年过去年过去 了了 新技术：先进不等于成功新技术：先进不等于成功 熊彼特 德国是世界上制造业最发达的国家 之一。但老龄化严重。许多制造企 业员工的平均年龄超过40岁，制造 业后继乏人。2013年，德国成为世 界上首个被迫将退休年龄延长至67 岁的国家。希望持续保持竞争优势。 缺少工人怎么办？怎样让高龄 劳动者胜任未来的工作？ 工德国业工德国业4.0的背景的背景 应对国家竞争力、全球（资源、能源利用）和社会（老龄化）挑战应对国家竞争力、全球（资源、能源利用）和社会（老龄化）挑战 国际竞争：美国的制造业回归国际
7、竞争：美国的制造业回归 生产的自主协调生产的自主协调 零件的可识别性零件的可识别性 工业工业4.0， 从案例说起从案例说起 智能工厂与智能产品 单件生产也合算单件生产也合算 愿景：工业愿景：工业4.0作为智能、网络化的一部分作为智能、网络化的一部分 工业4.0是2010年德国政府 高技术战略2020确定的 十大未来项目之一。2013年 4月汉诺威工业博览会期间 正式推出，旨在支持工业领 域新一代革命性技术的研发 与创新。 物联网和服务用于制造行业物联网和服务用于制造行业： 从本质上讲，工业4.0包括将CPS （信息物理系统,Cyber-Physical System）与制造和物流进行集成、并工
8、业生产过程中使用物联网和服 务技术。这将对价值创造、商业模式、下游服务和工作组织产生影响。 实施工业4.0战略的建议.引言 工业工业4.0中的一、二、三、八中的一、二、三、八 2 2、双重战略：领先市场和供应商、双重战略：领先市场和供应商、双重战略：领先市场和供应商、双重战略：领先市场和供应商 1 1、一个核心：、一个核心：、一个核心：、一个核心：CPSCPS 3 3、三个维度的集成：、三个维度的集成：、三个维度的集成：、三个维度的集成： 1 1、横向集成、横向集成、横向集成、横向集成 2 2、端到端集成、端到端集成、端到端集成、端到端集成 3 3、纵向集成、纵向集成、纵向集成、纵向集成 4
9、4、八项优先行动领域、八项优先行动领域、八项优先行动领域、八项优先行动领域 具体落实 基础条件 重点难点 国家战略 基本特征 具体行动 两个主题？很可能是伪命题！两个主题？很可能是伪命题！ CPS：形象的描述：形象的描述 现实世界中的对象（零件设备)， 在虚拟空间（信息计算机）中身份 的映像。CPS连接虚拟空间与现实 世界，使智能物体通过通信发生互 动，创造一个真正的网络世界。 现实世界和虚拟世界的互动现实世界和虚拟世界的互动 物理世界 信息空间 CPS 工业工业4.0就是全面的智能化就是全面的智能化 CPS是实现智能化的手段。是实现智能化的手段。 ABSABS或许是最早的或许是最早的或许是最
10、早的或许是最早的CPSCPS “ “模型模型模型模型” ”就是典型的就是典型的就是典型的就是典型的CPSCPS （来源：美国加州大学伯克利分校网站）（来源：美国加州大学伯克利分校网站） CPS: 学术化的定义学术化的定义 悖论：自动化程度越高，灵活性越低。 智能化是自动化的高级阶段 方向：用智能解决柔性的矛盾。在工4中， “smart”，就包含灵巧、柔性的意思。 手段：智能系统是“系统之上的系统” CPS的作用：从自动化到智能化的作用：从自动化到智能化 在工业全面应用的基础：信息集成在工业全面应用的基础：信息集成 1、横向集成：产业链、价值网、横向集成：产业链、价值网 3、纵向集成：、纵向集成
11、：L1-L4 2、端到端集成：研发到服务、端到端集成：研发到服务 互联网互联网+工业、云制造工业、云制造 电商电商2.0、工业互联网、工业互联网 欧冶云商，欧冶云商，3D打印打印 研发与服务的智能化研发与服务的智能化 PLM、IPD、EVI 灵活组合的智能化制造体系。灵活组合的智能化制造体系。 本质是跨层的信息互动。本质是跨层的信息互动。 质量动态控制、智能调度质量动态控制、智能调度 集成的力量：比萨饼的故事集成的力量：比萨饼的故事 理解：集成、知识与CPS 三个集成的关系：缺一不可三个集成的关系：缺一不可 减少劳动力 减少体力活 减少人工运输减少人工运输 减少人工切换减少人工切换 纵向集成的
12、纵向集成的CPS 增强生产柔性 结果结果 手段手段 附带效果附带效果 个性化定制 端到端集成的端到端集成的CPS 发挥潜力发挥潜力 需要需要 劳动力危机 横向集成的横向集成的CPS 提高效率 降低成本 1. 纵向集成是切入点纵向集成是切入点 2. 端到端集成是关键端到端集成是关键 3. 横向集成是保障。横向集成是保障。 三个集成的来源：协同制造模式（三个集成的来源：协同制造模式（CMM） 万事俱备：工业万事俱备：工业4.0的背景的背景 CPS概念是2006年由美国人提出。 CMM模型是2002年提出的 互联网技术高速发展，互联网经济到来 工业工业4.04.0的价值在于系统性的价值在于系统性 欲
13、破曹公，需用火攻；欲破曹公，需用火攻；欲破曹公，需用火攻；欲破曹公，需用火攻； 万事俱备，只欠东风。万事俱备，只欠东风。万事俱备，只欠东风。万事俱备，只欠东风。 八项优先行动八项优先行动 标准化和参考架构：公司间互联。 复杂系统管理：相关模型技术。 软件基础软件基础 全面宽频基础设施 硬件基础硬件基础 物质基础物质基础 工作组织与设计 组织基础组织基础 法律与规章制度 法规基础法规基础 人的基础人的基础 人的培训和专业发展 能力基础能力基础 防止人和设备的安全事故防止人和设备的安全事故 安全保障安全保障 防止资源使用过多防止资源使用过多 资源利用资源利用 正面准备正面准备正面准备正面准备 负面
14、防备负面防备负面防备负面防备 创造价值的途径创造价值的途径 降低劳动力成本：减人降低劳动力成本：减人 响应市场：海尔、小米响应市场：海尔、小米 降低物流与采购成本：无人采购降低物流与采购成本：无人采购 节约能源：智能控制节约能源：智能控制 提高研发水平：全面协同提高研发水平：全面协同 提高服务水平：知识复用提高服务水平：知识复用 满足个性化定制满足个性化定制 基于信息集成的制造和供应链的灵活性基于信息集成的制造和供应链的灵活性 基于信息集成的全面优化基于信息集成的全面优化 CPS提高资源和能源利用效率提高资源和能源利用效率 新的服务创造价值：分工商业模式新的服务创造价值：分工商业模式 应对老龄
15、化应对老龄化 更加自由的工作方式更加自由的工作方式 保持高工资：创造更多价值保持高工资：创造更多价值 工业工业4.0的巨大潜力的巨大潜力 工业工业4.0的具体效益的具体效益 案例：用智能化节能案例：用智能化节能 工业革命，从来都不是照单全收工业革命，从来都不是照单全收 再发达的国家，也有手工业； 并非所有行业都采用流水线； 并非所有行业，都采用PLC。 劳斯莱斯幻影 宝珀手表 企业家的决策： 在正确的时间和节奏， 在正确的行业、企业和地点， 做正确的事。 推进工业推进工业4.0：行业、企业间差异：行业、企业间差异 个性化定制？ 产业链前端更标准化，末端更个性化 横向集成？大企业主导集成，小企业
16、争取被集成 美国工业互联网：工业美国工业互联网：工业4.0的竞争理论的竞争理论 创新与变革浪潮创新与变革浪潮 智能机器：企业间互联智能机器：企业间互联 人机结合：智慧分享人机结合：智慧分享 工业大数据：互联网工业大数据：互联网+ 如果没有互联网，人才、收益、效如果没有互联网，人才、收益、效 果都无法保证。互联网使分析结果果都无法保证。互联网使分析结果 可以重用，性价比极大提高。可以重用，性价比极大提高。 70%的成本来自维护阶段；现在的做的成本来自维护阶段；现在的做 法不仅可以降低维护成本、降低油耗、法不仅可以降低维护成本、降低油耗、 提高安全性；还可以提高产品竞争力，提高安全性；还可以提高产品竞争力， 让让GE完成从制造到服务的转型完成从制造到服务的转型 工业互联网发展：机器之间的互联工业互联网发展：机器之间的互联 工业大数据应用的成功模式工业大数据应用的成功模式 “PrediX可以帮助我们提高客户的生产可以帮助我们提高客户的生产 率可
