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1、Future MarketsItSMART MANUFACTURING FOR THE FUTl工业革命4.0 电子 IT.工 业机器人工业革命3.0工业革命2.0工业革命104. 1工业4. 0从智慧工厂到智能生产 Industry 4.0德国高科技战略计划首位18世纪末20世纪初时间嵌入式计算机中央计算机PC多个计算机:1个用户2020198020001个计算机:1个用户90 %的计算机 都是嵌入式19411960In dustry M智能工厂1个计算机: 多个用户 f 从智慧工厂到4. 1工业4. 0 智能生产A基于物联网与服务的智能 智能化环境 环境发展过程w智能手机2智能卡4. 1工
2、业4. 0从智慧工厂到 智能生产Industry 4-咼精度咼品质多品种智能工厂位于城市 的城市生产绿色生产：清洁、资源 利用率高的可持续发展4. 1工业4. 0从智慧工厂到 智能生产 Industry 4.0德国高科技战略计划首位“工业4. 0”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。蓼 FraunhoferSiacatechNATIONAL ACADEMY OF SCIENCE AND ENGINEERINGSIEMENS4. 1工业4. 0从智
3、慧工厂到 智能生产 Industry 4.0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技术在工业 生产过程中的应用等4. 1工业4. 0从智慧工厂到智能4.0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能生蠹工厂的架构基于物联网和服务互联网1 Du
4、 血 Me! FocschufiQ¢rum fur KunttlfehoInteiligeru OmbH4. 1工业4. 0从智慧工厂到 智能生产I WTjzfl流程一一基于云安全网络:entrumIntelligenr GmbH4. 1工业4. 0从智慧工厂到智能肚厂的布局面向服务的工厂系统布局Pump-ServiceControl-ServiceService Library 服务库ERPEnterpriseResource PlanningMESManufacturingIExecution SystemJ) Field Layer现场层硬件无关 抽象服务Abstract Ser
5、vice hardware-i ndependerrfControlhardware-dependent硬件相关 设备控制Val 心 ServiceCommu nicatio nServiceFccschuiiQSenlrijm fur Kiinttffcho Intelligenr GmbH4. 1工业4. 0从智慧工厂到智熊鎰的车间一一基于无线、RFID、传感器和服务的架构Deu血Fcxschuro¢rum fur Kunstlkhe lnldligen OmbH4. 1工业4. 0从智慧工厂到集成了信息存储、传感、无线通信功能产品是信息载体产品在擊个完曇諂方3日出厂握中请盖上已经
6、打开2分 钟了我生产于2010年4月30日，5Deuteehee FccschufiQSenlrijm fur Kiinttffcho Intelligenr GmbH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.施評其自身状态和环境进命周癲中都一苣从智慧工厂到4. 1工业4. 0 智能生产工业4.0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)仪器仪夷I -TIIIT ILIFDeuteehee FccschuiiQSenlrijm fur Kiinttffcho Intelligenr GmbH4. 1工
7、业4. 0从智慧工厂到智冃旨蛊To下的多模式交互图形/视觉眼球跟踪肢体动作面部表情 身体语言Deuttehet Fcvschuiiascentrum fiir Kunstifcho InlciligefU GmbH4. 1工业4. 0从智慧工厂到 智能牛产勺社力/中心的基于信息物理系统的智能工厂辅助系统基于位置的维护和 规划辅助工具基于肢体动作的物 理捕助基于上下文的自适 应故障诊断辅助工 具基于虚拟现实/增强 现实的复杂工作流 程辅助管理工具移动式个性化自适 应的辅助导航系统多模式的人机交互Deuteeheefur Kiinttffcho Intelligenr GmbH4. 1工业4. 0
8、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匚辭SUndJfd Uago AppDeuteehee FccschuiiQSenlrijm fur Kiinttffcho Intelligenr GmbH面向聲十 I rVf r+i 电主 UhI1 Du 血 Me! FocschufiQ¢rum fur KunttlfehoInteiligeru OmbH4. 1工业4. 0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工具Ifur Kunstlkho,Inteiligenr GmbH ueuune新一代轻量化，灵活的机器人与人类在智能工厂
9、一起协同工條鼬严J InteHligenf GmbH4. 1工业4. 0从智慧工厂到智能生产4. 1工业4. 0从智慧工厂到智能生产智薛区蘇甜熬篱能醫蠹用于自适应抓取和智能产品装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眸: HQ 卜_ J InltHligenclInTil烷 Intelligenr GmbH4. 1工业4. 0从智慧工厂到智能生产4. 1工业4. 0从智慧工厂到 智能生产工业4.0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
10、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I厂4. 1工业4. 0从智慧工厂到智能生产4. 1工业4. 0从智慧工厂到智能生产工护冲动化毎甲Un服务物理对象算法:X hl 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Cyb
11、er：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1 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4.1工业4.0从智慧工厂到智 能生产安全、工程、教育、参考框架、模型经济又化与所有领域相关的通用技术（语义技术、云计算服务平台）CPS应用 智煞工厂能源CPS应用智能电网移动通信 CPS应用 智能手机4.1工业4.0从智慧工厂到智 能生产工业4.0自动化-儘鬭魁fel綸飯
12、PS)囂程y Sen/ices Production/ Production engineeringProduction planningProduct design and development4.1工业4.0从智慧工厂到智 能生产工业4.0自动化-僵忠在明天的智慧工厂，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工业4. 0从智慧工厂到 智能生产工业4.0的标准规范wjv标准EMMA:多模式工业辅助系统OMM:工业40智慧工厂语义产品内存SemPRjzifn幻护 THESEUSUSDL:信息物理产品系统中的语义服务fTHESEUSDeutht Fcxschunqszeritrum liir Kunttffcho InteHligenc GmbH4. 1工业4. 0从智慧工厂到 智能生产G)4. 1工业4. 0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 工业4. 0- 智能生产德国_形皆曹刃TRUMPF公司WITTENSTEIN 公司从智慧工厂到SAP公司BOSCH公司FEST O公司4. 1工业4. 0从智慧工厂到
