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1、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 Industry4 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 从智慧工厂到智能生产 高精度高品质多品种小批量的智能产品 绿色生产 清
2、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 Industry4 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 弗劳恩霍夫协会 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 Industry4 0 德国高科技战略计划两大主题 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
3、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 Industry4 0 德国高科技战略计划两大主题 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 APP平台 基于语义的PLM ERP QMS ERP 4 1第四次工业革命
4、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 我生产于2010年4月30日 5月3日出厂 请
5、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
6、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
7、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 CyberPhysicalSystem 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
8、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 KarlHenrikJohansson 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 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在任何地方和任何时间进行搜集 Physcial 在
9、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
10、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 生产结构不会是固定的 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 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
11、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industry4 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 知识回顾KnowledgeReview
