互联网+工业4.0

互联网+工业4.0目录ONTENTS1秒懂工业4.02工业4.0图解3中国制造面临挑战4新工业革命头班车P-3一、工业为什么会那么重要制造业大国生死对决苏德战争工业与国运工业强国的后发优势日本崛起工业与强国制造业的大国支撑大国争霸工业与格局商业没落的空心化商业没落工业与商业将近三十年的工业狂飙中国奇迹工业与中国制造业引发的世界格局之变未来格局工业与未来二、工业4.0的出台过程三、工业4.0的出台背景第一节秒懂工业4.0TRANSITIONPAGE过渡页1、什么是工业4.0？P-7P-81、什么是工业4.0？P-92、工业4.0有哪些特点？P-103、工业4.0有哪些技术支柱？P-114、哪类公司最有前景？未来10年将有300家以上的工业4.0公司在中国资本市场上市P-125、工业4.0公司的基本范式P-136、谁最终赢得工业革命主导权智能制造是工业4.0的核心。从广义的角度来说，具体包含五个方面：P-147、德国工业4.0的战略要点P-158、中国为什么选择德国标准P-169、工厂：人与智能机器并存P-1710、工业4.0的本质工业4.0的核心是智能制造，精髓是智能工厂，精益生产是智能制造的基石，工业机器人是最佳助手，工业标准化是必要条件，软件和工业大数据是关键大脑。工业4.0的本质是全球新工业革命的标准之争。第二节工业4.0图解TRANSITIONPAGE过渡页时间复杂程度工业革命1.018世纪末1784工业革命2.020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——德国高科技战略计划首位1、工业4.0的内涵P-19工业革命4.0信息物联系统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P-201、工业4.0的内涵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1、工业4.0的内涵P-21——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。1、工业4.0的内涵P-221、工业4.0的内涵P-23通过价值网络实现横向集成工程端到端数字集成横跨整个价值链垂直集成和网络化的制造系统标准化和参考架构复杂系统的管理一套综合的工业宽带基础设施安全和安保工作的组织和设计培训和持续的职业发展监管框架资源效率两大主题：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P-242、工业4.0的两大主题三个设想：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3、工业4.0的三个设想P-251）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、ERPP-264、工业4.0的智慧工厂2）智慧工厂的流程——基于云安全网络4、工业4.0的智慧工厂智能物料智能产品云安全网络智慧工厂2…N智慧工厂1智能机床1智能机床2面向机床的APP平台信息物理生产系统…机床间通信P-273）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P-284、工业4.0的智慧工厂P-294、工业4.0的智慧工厂4）智慧工厂的车间——基于无线、RFID、传感器和服务的架构RadioFrequencyIdentification，射频识别，又称电子标签1）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5、工业4.0的特点P-302）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5、工业4.0的特点P-313）以人为中心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5、工业4.0的特点P-325、工业4.0的特点4）面向智慧工厂的APP商店–下载量身定制的用户界面P-335）面向智慧工厂的室内精确定位P-345、工业4.0的特点1）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P-356、工业4.0的实现技术2）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，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P-366、工业4.0的实现技术3）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P-376、工业4.0的实现技术–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。P-387、自动化-信息物理系统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P-397、自动化-信息物理系统通过价值链实现横向集成跨整个价值链的工程P-407、自动化-信息物理系统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。P-417、自动化-信息物理系统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P-428、工业4.0的愿景1）工厂标准化具有很高的灵活性开发创造价值的新方法和商业模式满足用户的个性化需求能够优化决策4.0解放生产力8、工业4.0的愿景2）解放生产力，推动社会进步P-43有助于解决资源利用效率的现实问题有助于解决人口老化的现实问题根据实际作业情况实时对能源供给进行调整工人将从手工劳动、体力劳动中解放出来推动社会进步解决社会问题生产间歇期能源消耗下降90%8、工业4.0的愿景2）解放生产力，推动社会进步P-441）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APPP-459、工业4.0的智能产品案例2）波音飞机–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P-469、工业4.0的智能产品案例TRUMPF公司SAP公司WITTENSTEIN公司FESTO公司BOSCH公司P-4710、工业4.0先驱德国TRUMPF公司：全球领先的技术公司，其业务覆盖机床、医药、激光和电子技术SAP公司，全球领先的企业应用软件公司WITTENSTEIN公司，伺服电机和运动控制技术制造商FESTO公司全球领先的工厂自动化技术供应商总结1.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2.80%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3.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；4.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；5.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。P-4810、工业4.0先驱德国第三节中国制造面临挑战TRANSITIONPAGE过渡页P-501、中国工业化道路血泪史洋务运动的回光返照1860-1895施以长技以自强改革开放小试牛刀1979-1994春天故事南国圈北洋混乱野蛮生长1900-1937且听老树发新芽国企工业布局重安排1994-2002只不过是从头再来国破家亡战火熔炉1937-1949山河破碎风飘絮无处不在中国制造2002-2014城头变换大王旗建国工业基础体系1949-1979雄关漫道真如铁未来中国工业之路-4.0先锋敢问路在何方——脚下想要实现工业4.0的智能化愿景依然有很长的路要走中国工业制造业现状虽然中国为当今世界第二大经济体，有庞大的工业制造业体系，但面临高端制造业总体水平不足、科技成果转化不充分、低端产能过剩等问题。2、中国制造面临挑战P-51正在崛起的新兴国家西方发达经济体信息技术发达机械工程领先争夺未来工业制造业的国际话语权积极抢占未来先进制造业的巨大市场巴西颁布“工业强国计划”印度颁布“国家制造业政策”资金技术政府政策3、全球制造业竞争加剧P-52积极学习借鉴规模扩张、投资驱动、外资导向等模式无以为继环境污染、资源消耗等问题日益凸显工业转型升级迫在眉睫采取应对策略国情契机了解瓶颈研究西方参考借鉴合作共赢立足国情和中国实际，不可盲目追寻3、全球制造业竞争加剧P-53技术方面工业制造业企业方面发展方式上2012年研究经费投入（欧元）三星：83亿微软：79亿我国电子信息百强企业总研发经费才100多亿“唯GDP论”劳动力成本不断上升创新能力及核心竞争力不足创新研发投入不足世界加工厂技术对外依存度达50%4、转型升级迫在眉睫P-54标准化复杂系统管理通信基础设施建设网络安全保障国家标准国际标准制造系统的横向、纵向集成工业互联网工业大数据5、亟需解决四大难题P-55第四节工业革命的头班车TRANSITIONPAGE过渡页党的十六大提出1“十二五规划”明确2两化融合战略，与“工业4.0”“再工业化”中提出的以信息技术引领工业制造业转型升级的理念不谋而合。工业化+信息化1、“两化融合”战略P-572011年—2015年中国研发经费超过英国、加拿大，突破GDP2%GDP比重2013年全球机械出口德国中国：11%美国全球设备制造业中国在全球设备制造业32个子行业中7个领先自动化产品制造中国占30%世界第二1、“两化融合”战略P-58提升传统制造业通过智能生产、智能设备和先进制造理念来改造和提升传统制造业。积极寻求对外合作，加强发达国家先进制造业的学习借鉴。在战略、产业、技术和人才层面上，做出重要部署。加强对外合作推动工业制造业转型升级2、从工业大国迈向工业强国P-592014年10月，第三次中德政府磋商发布了《中德合作行动纲领》工业4.0将纳入中德标准化合作委员会的工作