工业讲解.图解

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1、德国工业4.0 与中国制造2025,德国工业4.0,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,时间,复杂程度,工业革命1.0,18世纪末,1784,工业革命2.0,20世纪初,电力广泛应用,蒸汽机,工业革命3.0,电子、IT、工业机器人,工业革命4.0,信息物联系统,Industry 4.0 德国高科技战略计划首位,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智能化环境,嵌入式计算机,智能工厂,智能手机智能卡,90%的计算机都是嵌入式,多个计算机：1个用户,1个计算机：1个用户,PC,中央计算机,1个计算机：多个用户,基于物联网与服务的智能环境发展过程,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能

2、生产,高精度高品质多品种小批量的智能产品,绿色生产：清洁、资源利用率高的可持续发展,智能工厂位于城市的城市生产,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,Industry 4.0 德国高科技战略计划首位 “第四次工业革命” 研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升为国家级战略。德国联邦政府投入达2亿欧元。,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,Industry 4.0德国高科技战略计划 大主题：智慧工厂、智能生产 智慧工厂 重点研究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

3、产 主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、3D打印以及增材制造等技术在工业生产过程中的应用等,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,Industry 4.0德国高科技战略计划 大主题：智慧工厂、智能生产 三个设想：产品、设施、管理 产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在其整个供应链和生命周期中所需的各种必需信息 设施：由整个生产价值链所集成，可实现自组织 管理：能够根据当前的状况灵活决定生产过程,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智慧工厂的架构 基于物联网和服务互联网,物联网,服务互联网,智能物料,APP平台,智能产品,APP平台,信息物理生产系统,智慧工厂,

4、APP平台,基于语义的PLM、ERP、QMS、ERP,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智慧工厂的流程 基于云安全网络,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智慧工厂的布局 面向服务的工厂系统布局,服务库,硬件无关 抽象服务,硬件相关 设备控制,现场层,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智慧工厂的车间 基于无线、RFID、传感器和服务的架构,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命下的产品特点 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 产品影响其所在环境 产品具有自

5、监测功能 产品对其自身状态和环境进行监测,我生产于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,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命下的数据挖据与知识发现 大数据 制造业存储了超过其他工业部门的数据 从2010年以来新产品数据达到接近2艾字节（216） 仪器仪表产品 供应链管理系统 产品全生命周期系统,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命下的多模式交互,多模式交互,语音,图形/视觉,手势,眼球跟踪,面部表情 身体语言,肢体动作,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,以人为中心的基于信息物理系统的智能工厂辅助系统,基于上

6、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具,基于虚拟现实/增强现实的复杂工作流程辅助管理工具,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,面向智慧工厂的APP商店 下载量身定制的用户界面,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,面向智慧工厂的室内精确定位,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智慧工厂中的增强现实技术,工业环境,佩戴谷歌眼镜的工人,工具,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智慧工厂中的机器人技术,今天,明天,机器人不再被固定在 安全工作地点而是与人一起协同工作,新一代轻

7、量化，灵活的机器人与人类在智能工厂一起协同工作,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智慧工厂中的智能装配,DFKI研发的抽象产品记忆系统用于自适应抓取和智能产品装配,在头部安装立体相机，在手臂靠近物体的地方安装3D摄像头,机器人利用左手内部天线从产品内存中读取尺寸、重量和加持点，同时机器人能够从信息物理系统中获得产品装配说明书,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS） 信息物理系统（Cyber Physical System，CPS）强调物理过程与信息间的反馈。 2008年美国加利福利亚大学的Lee.E在其技术报告信息物理系统：设计挑战中

8、指出：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。（Karl Henrik Johansson，2011） 以信息物理生产系统CPPS为模型构建智慧工厂，或者数字化工厂,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS）,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,Cy

9、ber：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,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS）,文化,工业 CPS应用 智慧工厂 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,4.1

10、第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS）,通过价值链实现横向集成,跨整个价值链的工程,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS）,垂直集成与网络化制造,在明天的智慧工厂，生产结构不是固定的，预定义的。相反，一组IT配置的 规则将被定义，可以根据具体情况 进行工厂结构的拓扑结构配置组合，其中包括针对模型，数据，通信和计算 算法的所有相关要求。,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,第四次工业革命的标准规范,第四次工业革命 智慧工厂,标准,EMMA: 多模式工业辅助系统,OMM: 语义产品内存,USDL:

11、信息物理产品系统中的语义服务,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,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,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,智能产品案例-波音 波音公司已经在一些领域（军用民用）应用信息物理系统，从中获益匪浅。 CPS 对于波音公司航空航天领域至关重要,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,德国一些企业已经开始实施industry 4.0,TRUMPF公司,SAP公司,WITTENSTEIN公司,FESTO公司,BOSCH公司,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,总结 多品种小批量智能产品

12、的高精度卓越品质生产是未来像德国一样成功经济的发展趋势 80%制造创新基于信息通信技术，通过信息通信技术实现了智慧工厂、绿色和城市生产 第四次工业革命将基于信息物理系统、物联网和互联服务，它将产生大量的大数据流，这些大数据能够被搜集和分析用于指导高效高品质生产； 基于信息物理系统的工业辅助系统能够支持、帮助和培训智慧工厂的下一代工人； 多通道增强现实系统能够允许个性化的工作流程和快速学习新产品工艺。,4.1 第四次工业革命从智慧工厂到智能生产,中国制造2025,中国制造业现状,人力成本上涨 产能过剩 产品附加值低 高端人才匮乏 资金投入短缺 品牌缺乏影响力 中国企业缺乏具有影响力的品牌还有一个

13、原因就是，中国企业喜欢什么都做，西方的企业重点打造自己的重要品牌，而把其他品牌外包出去做，所以这也是中国企业需要学习的地方。,【解码】被“马桶盖“刺痛的中国制造,政协委员杨元庆： 抢马桶盖说明我们需要世界品牌,李东生：中国制造业应更加努力,朱光耀谈“出国买马桶盖” 中国制造要变中国设计,出路=？,“中国制造”走向“中国智造”,李克强的王牌计划：中国制造2025,中国制造2025 李克强的王牌计划 制造业赶超德日？ 李克强在政府工作报告中指出要实施“中国制造2025”。 实施“中国制造2025”是推动中国制造业从大国向强国转变的第一步。国务院总理李克强在政府工作报告中指出，制造业是我们的优势产业

14、，要实施“中国制造2025”。,2014国际跨国采购大 随着经济全球化发展和中国经济的持续增长，近年来跨国公司纷纷在我国设立全球性采购和制造网络，目前在华跨国采购机构总数已超过1000家。 为顺应国际产业转移和跨国采购的需要，商务部搭建起一个中国最高规格.最具权威和最大规模的采购和制造平台, 以方便跨国采购商和中国制造商，推动中国尽快占领WTO市场份额。,网民总数猛增到6.32亿 与去年同期相比，普及率为46.9%,网络是企业获取信息的主要途径,“互联网+”催生新兴业态,2004年通过互联网达成的交易为3200亿 2006年通过互联网达成的交易突破10000亿 2007年通过互联网达成的交易为

15、18000亿 2013年全国电商交易额达到10万亿 2014年互联网交易额突破13万亿 电子商务发展迅速，企业如果没有抓住电子商务这趟班车，错过的不是时间，也不是机，而是一个时代!,政府全力打造中国制造2025,中国制造商-市场件己非常成熟,市场情况,2007年9月16日在世贸组织WTO、国家发改委国际合作中心指导下，中国制造商正式成立。,2015年3月国务院常务议部署加快推进实施“中国制造2025”，实现制造业升级。,中国制造2025”来了 “互联网+”亮了 “中国制造2025”强势来袭 所谓“中国制造2025”，是指今年政府工作报告中提出的、要实施“中国制造2025”计划，坚持创新驱动、智

16、能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国。 打好“互联网+”这张牌 与之前出台的十大产业振兴规划及七大战略性新兴产业不同，这一次着重强调，要顺应“互联网+”的发展趋势，以信息化与工业化深度融合为主线，打造工业互联网，强化工业基础能力，提高工艺水平和产品质量，推进智能制造、绿色制造。,工业互联网是大势 转型过程中，智能制造是主攻方向，也是从制造大国转向制造强国的根本路径。化工行业专家、辽宁奥克化学公司董事长朱建民认为，强调“智能化转型”，标志着我国制造业的革命式发展。 朱建民：“用信息化改造工业化，尤其是传统的工业，要智能化，这种只能转型，也的确让我们的制造业进一步升级，让它标志着我们国家一个新的制造业和工业的革命。”