工业40与智能制造解决方案

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1、,一,工业4.0,二,工业4.0时代的智能制造,三,未来制造业,目录,工业4.0 是什么,一,2011年 1月,2012年 410月,2014年 4月,2012年 3月,2013年 4月,工业4.0发展战略发布；由VDMA、BITKOM、ZVEI组成秘书处，组建工业4.0平台,工业4.0平台发布白皮书（实施计划）,2010年,德国科学-产业经济研究联盟与德国国家科学与工程院（Acatech）共同制定工业4.0发展战略,德国2020高技术战略行动计划发布，11个“未来项目”缩减为10个（投资84亿欧元）；“工业4.0”一词首次出现（投资2亿欧元）,在德国科学-产业经济研究联盟 （Forschun

2、gsunion Wirtschaft-Wissenschaft）的倡导下，开始研究工业4.0,德国2020高技术战略发布，并重点推出11个“未来项目”,工业 4.0 的提出,一、工业4.0是什么,老龄化社会带来的劳动力减少,资源匮乏，能效仍需提升,产业转移带来的国内制造业空心化,发展中国家技术实力不断增强,经济全球化中，需要对市场做出快速响应,保持制造业国际领先地位所需的标准化,需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产,制造业占据全国GDP的25%、出口总额的60%，影响极大,1,2,3,5,6,7,8,4,工业 4.0 的社会背景,一、工业4.0是什么,四次工业革命,一、工业4.0是什么

3、,工业1.0,一、工业4.0是什么,工业2.0,一、工业4.0是什么,工业3.0,一、工业4.0是什么,工业4.0概念,什么是工业4.0,通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未有的价值、构建新的商业模式的产官学一体的项目。“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。,发展优势,在生产能力上，工业4.0将确保仅一次性生产，且产量很低时的获利能力，确保工艺流程的

4、灵活性和资源利用率。另一方面，工业4.0将使人的工作生涯更长，工作与生活更加平衡，高工资时产业仍有强大竞争力。,实现方式,主要是通过CPS（信息物理系统），总体掌控从消费需求到生产制造的所有过程，由此实现高效生产管理。,一、工业4.0是什么,工业3.0与工业4.0有哪些不同？,一、工业4.0是什么,大规模定制生产与大规模生产的比较,一、工业4.0是什么,大规模定制的优势,成本低 效率高 交货快,品种多 个性化,大规模定制生产,大规模生产 品种单一 标准化,定制生产 成本高 效率低 交货慢,一、工业4.0是什么,工业4.0具体能实现什么？,智能,生产智能化,设备智能化,供应链管理智能化,能源管理

5、智能化,一、工业4.0是什么,传统生产方式,物质生产,产品,信息,材料,能源,一、工业4.0是什么,生产智能化,一、工业4.0是什么,设备智能化,能源管理智能化,供应链管理智能化,工业4.0 的两大主题,智能工厂：智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。 智能生产：整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。 智能物流：主要通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得

6、服务匹配，得到物流支持。,工业4.0的三个重点、八大关键,工业4.0的愿景,工业4.0为何引起广泛关注？,改变,改变制造业思维,改变了制造业模式,改变了创新模式,一、工业4.0是什么,创新的模式,Text in here,行业支持,标准化,创新,研发,一、工业4.0是什么,生产观 效率、质量、成本、安全 科学的生产观遵循的四项基本原则： 第一、如何提高效率？ 第二、如何降低成本？ 第三、如何提升质量？ 第四、如何保障安全？ 四项基本原则应该从生产力和生产关系两个方面来运作： 以先进的科学技术为技术抓手；以先进的管理科学为管理抓手。 工业4.0最好的满足了科学生产观的四项基本原则,科学的生产观,

7、科学生产观,传统的生产链,长期且固定的一种关系,一、工业4.0是什么,工业4.0的生产网,相对动态的一种关系,一、工业4.0是什么,传统的分工合作,1. 研发,3.原型制造,4.零部件生产,5. 系统集成,6. 销售服务,2. 设计,1980: OEM价值链 仅将零部件的生产分包给不同的供应商,一、工业4.0是什么,当前的外包开发,工艺过程开发,子装配体,零部件,供应链管理,产品生命周期管理,2000: 部分外包的价值链 外包包括工艺过程开发等核心环节 用供应链管理、产品生命周期管理等软件系统管理外包工作,1. 研发,3.原型制造,4.零部件生产,5. 系统集成,6. 销售服务,2. 设计,一

8、、工业4.0是什么,工业4.0 的开放制造,第一层,子装配体,零部件,系统,第二层,第三层,工艺过程开发,项目管理,质量管理,商业模式开发,产品生命周期管理,供应链管理,2025: 开放的价值链 学习型组织和精益生产,1. 研发,3.原型制造,4.零部件生产,5. 系统集成,6. 销售服务,2. 设计,一、工业4.0是什么,工业4.0能产生多少价值？,一、工业4.0是什么,社会效益：解决劳动力不足。 生产力：倍速增长。,一、工业4.0是什么,德国电子电气制造商协会研究报告,美国GE预测：2015年，智能工业影响一半的全球经济,工业4.0时代的智能制造,二,二、工业4.0时代的智能制造,工业4.

9、0的智能制造： 本质 是基于“信息物理系统”实现“智能工厂” 核心 是动态配置的生产方式实现“柔性生产” 关键 是信息技术应用实现生产力飞速发展 愿景 是解决能源消费等社会问题,（一）本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”,二、工业4.0时代的智能制造,信息物理系统,CPS,系统通信,信息计算,物理控制,二、工业4.0时代的智能制造,2006年2月 美国发布（美国竞争力计划） CPS 为重要的研究项目,信息物理系统,二、工业4.0时代的智能制造,核心技术物联网,文化,科技,工业 CPS应用 智能工厂 CPPS,能源 CPS应用 智能电网,移动通信 CPS应用 智能手机,健康 CPS应用 智

10、能健康,与所有领域相关的通用技术 （语义技术、云计算服务平台）,经济,安全、工程、教育、参考框架、模型,物联网,服务互联网,3C,二、工业4.0时代的智能制造,核心平台信息物理系统,信息物理系统（CPS）,信息物理系统（CCPS）强调物理过程与信息间的反馈，信息物理系统是计算和物理过程的整合集成。嵌入式计算机和网络对物理过程进行监测和控制。 从自动化技术的观点看，CPS是一种工程系统，由一个嵌入在物体中的计算和通信的内核，以及物理环境中的结构所监测和控制。,基于上下文的自适应故障诊断辅助工具,基于肢体动作的物理辅助,移动式个性化自适应的辅助导航系统,多模式的人机交互,基于位置的维护和规划辅助工

11、具,基于虚拟现实/增强现实的复杂工作流程辅助管理工具,6C,计算（Computing，云计算等）,社群（Community，协同合作）,定制化（Customization，个性化定制）,控制（Control，传感器、执行器等）,通信（Communication，无线通信等）,内容（Content，语义分析）,二、工业4.0时代的智能制造,算法,文档 三维模型 工艺数据 ,CPS：系统中的物理对象和相应的虚拟对象通过泛在信息网络进行通信,Cyber：算法和服务，服务的动态集成 和服务提供商，并跨越边界进行信息交流,Cyber：包括3D模型，仿真模型，文档，关系，工作条件等数据能够通过可变信息网络

12、在任何地方和任何时间进行搜集,Physcial：在生产系统中的人和自动化模块具有智能化、自我解释、自我意识、自我诊断、交互评估能力,CPS系统触发了工业自动化模式转变,服务,云,物理对象,CPS平台,二、工业4.0时代的智能制造,智能工厂,二、工业4.0时代的智能制造,智能工厂的三层架构,二、工业4.0时代的智能制造,智能设备,基于无线、RFID、传感器和服务的架构,智能产品,智能产品特性 集成了信息存储、传感、无线通信功能 产品是信息载体 产品在整个完整的供应链和生命周期中都一直带有自身信息 产品是一个agent 产品会影响其所在环境 产品具有自监测功能 产品会对其自身状态和环境进行监测,我

13、生产于2010年4月30日，5月3日出厂,请握中间,已经打开2分钟了，请盖上,智能APP平台,面向智能制造的APP商店 下载量身定制的用户界面,工业4.0中的智能汽车,智能产品案例-智能化汽车,动力管理APP,驾驶员辅助APP,智能用户界面APP,绿色驾驶 APP,工业4.0智能工厂的布局,面向服务的工厂的布局,服务库,硬件无关 抽象服务,硬件相关 设备控制,现场层,横向、纵向、端到端的集成,二、工业4.0时代的智能制造,云计算推动工业4.0的创新能力发展，通过资源的平台集中管理，实现智能化实时控制调配。同时大数据分析实现制造、库存、采购、物流等的最优化管理。,行业云,SAAS,IAAS,PA

14、AS,OA,切削云,焊接云,数据分析云,管理和业务这次恒,安全,CRM,门户,即时通信,邮件,内容管理,工 业 应 用,ansys,abqqus,fluent,blast,基服 础务,基设 础施,身份认证,ACL,Data Mining Framework,Cloud API,DevelopmentFramework,虚拟化,主机,存储,网络,其他硬件,数据存储,计算服务,负载管理,备份,加工云,工业云,（二）核心是动态配置的生产方式,二、工业4.0时代的智能制造,汽车生产线的变迁,二、工业4.0时代的智能制造,产品-服务坐标,产品开发,服务,C3P,PLM,买方交易,卖方交易,物流交易,供应

15、商,客户,价值链坐标,企业坐标,生产,管理,CRM,SCM,ERP,MES,信息交换 （数据）,（三）关键是信息技术应用,二、工业4.0时代的智能制造,工业软件决定工业4.0,（四）愿景是解决能源消费等社会问题,二、工业4.0时代的智能制造,2010年德国能耗分布,制造业节能途径,工业节能减排 与综合利用,收集和分析能源信息,识别问题,管理运营,改变耗能不良习惯,二、工业4.0时代的智能制造,未来制造业,三,三、未来制造业,Business,Customers,Equipment & Automation,Suppliers,产品 Production,Design,运行设施 Operations Infrastructure,企业设施 Enterprise Infrastructure,Support,供应侧,客户侧,企业侧,支持,设计,（一）工业软件定义制造业,（二）大数据驱动制造业向服务业转型,三、未来制造业,数据量的增速,全球数据量预测（单位ZB）,1980以来，每40个月翻一番 数据量增速，是GDP增速的4倍 数据处理能力，是GDP