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智能制造与工业4.0郭朝晖2015年6月25日目录一、智能制造的概念二、工业4.0、工业互联网等三、国情与经济原理四、推进技术革命的注意点五、总结•“工业4.0”的核心是智能制造•智能制造是“工业互联网”的主攻方向•智能制造是“中国制造2025”的主攻方向和切入点智能制造：领导怎么说抓住智能制造这个核心。“中国制造2025”的一个要害，就是智能转型。6月15日李克强考察中核公司和工信部•智能工厂、数字化车间、人机智能交互、工业机器人、智能物流管理、3D打印、PLM、CRM、SRM、信息集成.......智能制造：具体内容有哪些•智能产品、智能设备•智能生产、智能研发、智能供应链。•智能单元、智能产线、智能车间、智能工厂用数字化、网络化生产方式创建的智能制造体系充分利用网络化、数字化制造的基础，融入人工智能和机器人技术，形成人、机、物的交互与深度融合，使设计、工艺、实验、生产、保障管理等阶段的智能化成为现实。智能制造的概念:SmartorIntelligent？Intelligentsmart智能互联网数字化计算机可理解协同快速反应智能制造：概念间的逻辑两个表述两个基础重要性在维纳的控制中就有三个学派的影子符号学派（计算机学派）联接学派（生理学派）行为学派（控制学派）人工智能的学术渊源人很容易做的，机器不一定容易控制论（Cybernetics)：在动物和机器中控制和通信的科学”。Cybernetics=》CyberSpace=》CyberPhysicalSystemCPS广泛深入地用于工业企业=》工业4.0互联网：协调、快速反应数字化：计算机能理解智能制造：行为学派的逆袭从信息的获取、计算、反馈等方面理解智能行为暴热的背后：摩尔定律量变到质变未来与ICT相关的创新，可能要占到85%~90%帮助人、代替人、超越人、解放人让人的工作和生活更加协调；收入更高、更加自由；创造更加人性化的工作岗位；更适合年轻人和老年人工作。智能制造的目的：以人为本目录一、智能制造的概念二、工业4.0、工业互联网等三、国情与经济原理四、推进技术革命的注意点五、总结只有将发明用于经济活动只有将发明用于经济活动并取得成功才算创新并取得成功才算创新 1984年4月9日，世界上第一座“无人工厂”在日本建成。以往需要用近百名熟练工人、花两周时间生产的产品，现在只要用4名工人花一天时间就可以了。然而，30年过去了......新技术：先进不等于成功熊彼特德国是世界上制造业最发达的国家之一。但老龄化严重。许多制造企业员工的平均年龄超过40岁，制造业后继乏人。2013年，德国成为世界上首个被迫将退休年龄延长至67岁的国家。希望持续保持竞争优势。缺少工人怎么办？怎样让‘高龄’劳动者胜任未来的工作？工德国业4.0的背景应对国家竞争力、全球（资源、能源利用）和社会（老龄化）挑战国际竞争：美国的制造业回归生产的自主协调零件的可识别性工业4.0，从案例说起智能工厂与智能产品单件生产也合算愿景：工业4.0作为智能、网络化的一部分工业4.0是2010年德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一。2013年4月汉诺威工业博览会期间正式推出，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。物联网和服务用于制造行业：从本质上讲，工业4.0包括将CPS（信息物理系统,Cyber-PhysicalSystem）与制造和物流进行集成、并工业生产过程中使用物联网和服务技术。这将对价值创造、商业模式、下游服务和工作组织产生影响。——实施工业4.0战略的建议.引言工业4.0中的一、二、三、八22、双重战略：领先市场和供应商、双重战略：领先市场和供应商11、一个核心：、一个核心：CPSCPS33、三个维度的集成：、三个维度的集成：11、横向集成、横向集成22、端到端集成、端到端集成33、纵向集成、纵向集成44、八项优先行动领域、八项优先行动领域具体落实基础条件重点难点国家战略基本特征具体行动两个主题？很可能是伪命题！CPS：形象的描述现实世界中的对象（零件设备..)，在虚拟空间（信息计算机）中身份的映像。CPS连接虚拟空间与现实世界，使智能物体通过通信发生互动，创造一个真正的网络世界。现实世界和虚拟世界的互动物理世界信息空间CPS工业4.0就是全面的智能化CPS是实现智能化的手段。ABSABS或许是最早的或许是最早的CPSCPS““模型模型””就是典型的就是典型的CPSCPS（来源：美国加州大学伯克利分校网站）CPS:学术化的定义•悖论：自动化程度越高，灵活性越低。•智能化是自动化的高级阶段–方向：用智能解决柔性的矛盾。在工4中，“smart”，就包含灵巧、柔性的意思。–手段：智能系统是“系统之上的系统”CPS的作用：从自动化到智能化ＣＰＳ在工业全面应用的基础：信息集成1、横向集成：产业链、价值网3、纵向集成：L1-L42、端到端集成：研发到服务互联网+工业、云制造电商2.0、工业互联网....欧冶云商，3D打印研发与服务的智能化PLM、IPD、EVI灵活组合的智能化制造体系。本质是跨层的信息互动。质量动态控制、智能调度集成的力量：比萨饼的故事理解：集成、知识与CPS三个集成的关系：缺一不可•减少劳动力•减少体力活•减少人工运输•减少人工切换纵向集成的CPS增强生产柔性结果手段附带效果个性化定制端到端集成的CPS发挥潜力需要劳动力危机横向集成的CPS提高效率降低成本1.纵向集成是切入点2.端到端集成是关键3.横向集成是保障。三个集成的来源：协同制造模式（CMM）万事俱备：工业4.0的背景CPS概念是2006年由美国人提出。CMM模型是2002年提出的........互联网技术高速发展，互联网经济到来工业工业4.04.0的价值在于系统性的价值在于系统性欲破曹公，需用火攻；欲破曹公，需用火攻；万事俱备，只欠东风。万事俱备，只欠东风。八项优先行动•标准化和参考架构：公司间互联。•复杂系统管理：相关模型技术。软件基础软件基础•全面宽频基础设施硬件基础硬件基础物质基础•工作组织与设计组织基础组织基础•法律与规章制度法规基础法规基础人的基础•人的培训和专业发展能力基础能力基础•防止人和设备的安全事故安全保障安全保障•防止资源使用过多资源利用资源利用正面准备正面准备负面防备负面防备创造价值的途径•降低劳动力成本：减人•响应市场：海尔、小米•降低物流与采购成本：无人采购•节约能源：智能控制•提高研发水平：全面协同•提高服务水平：知识复用•满足个性化定制•基于信息集成的制造和供应链的灵活性•基于信息集成的全面优化•CPS提高资源和能源利用效率•新的服务创造价值：分工商业模式•应对老龄化•更加自由的工作方式•保持高工资：创造更多价值工业4.0的巨大潜力工业4.0的具体效益案例：用智能化节能工业革命，从来都不是照单全收•再发达的国家，也有手工业；•并非所有行业都采用流水线；•并非所有行业，都采用PLC。劳斯莱斯幻影宝珀手表企业家的决策：在正确的时间和节奏，在正确的行业、企业和地点，做正确的事。推进工业4.0：行业、企业间差异个性化定制？产业链前端更标准化，末端更个性化横向集成？大企业主导集成，小企业争取被集成美国工业互联网：工业4.0的竞争理论创新与变革浪潮智能机器：企业间互联人机结合：智慧分享工业大数据：互联网+如果没有互联网，人才、收益、效果都无法保证。互联网使分析结果可以重用，性价比极大提高。70%的成本来自维护阶段；现在的做法不仅可以降低维护成本、降低油耗、提高安全性；还可以提高产品竞争力，让GE完成从制造到服务的转型工业互联网发展：机器之间的互联工业大数据应用的成功模式“PrediX可以帮助我们提高客户的生产率可以连接、监管更多的设备和机器，为客户提供更多的洞察力，减少计划外停机和可预测性。我们将向全世界开放。工业互联网发展：机器之间的互联Intel与GE开发平台的目的，是将85%的独立边缘设备连接到基于云安全管理的通用平台并捕获数据。通过从系统中安全地获取和分析数据，企业可以通过改变员工行为获得新的机会，调整资产、研发和服务。虚拟产品设计虚拟制造服务/维修店供应链网络—设计反馈环——生产反馈环—•设计•模拟•原型制造•制造卓越的思想、机器和工厂无缝连接•数据无所不在•知识是分布式的•决策几乎是实时的10,000个传感器工业互联网：实体之间的互联GE从来自56个国家/地区、将近700件设计作品中精选出了10件决赛作品，进入此次探索活动的最后阶段。MarkLittle，GE全球研究中心高级副总裁、首席技术官“我们进入了一个新的制造时代，正在充分利用开放式创新久经证明的无穷力量这些决赛作品已经证明了采用这一更为开放式的协作模式，可以实现哪些新的功能。”胜出的设计将重量减轻了85%！喷气式发动机拖架设计由GE进行3D打印并加载测试。喷气式发动机拖架设计的探索工业互联网：3D打印的探索•全面推动切口太大，不易成功。•把私有云、行业云作为切入点为好。•似可看成：把企业的ERP放在云上把制造能力、制造资源放在云上，有制造全生命周期活动。一个核心支持就是知识和智慧。为了达到给制造资源的提供者和服务者和运营这进行服务，它必须有接入和接出两个过程。中国人的观点：云制造本人观点：电子商务2.0是所有企业用自己的商务活动(卖商品，提供信息......)直接参与互联网，在自己完全独立的网站上进行。一切核心商务及其管理：选择B2B还是B2C，标价还是拍卖，提供信息还是获取信息，接受所有访问者还是做出筛选，给不给某些用户特权或者特惠待遇......完全自己做主，充分满足成长型、成熟型企业的需求。同时又与面对消费者、买家或者信息需求者的门户无缝连接，以独立的自我分享网络的繁荣。中国人的观点：电商2.0马云做电商出身比较容易发展各国特点对比德国：工业4.0以制造为核心，中观各国的战略不仅与其优势有关，也与文化相关美国：工业互联网远大于制造，宏观日本：重在传感器、机器人等设备，微观中国：重在商务、制造业外围目录一、智能制造的概念二、工业4.0、工业互联网等三、国情与经济原理四、推进技术革命的注意点五、总结•“十亿人民、九亿农民”–农业总产值占工农业总产值的40%–一个工人的产值是农民产出的20~30倍。改革开放前：农业社会改革开放中的困惑GDP必须增长8%以上，才能吸纳劳力，保证社会稳定那时，劳动力几乎无限供给。民以食为天，保就业，稳定压倒一切！•现在中国的农村还有四千万老人五千万留守妇女，六千万留守儿童。共约一亿五千万人。所以可见我们的农业开始渐渐没落。国务院参事姚景源现在的农村：没落了.....•奶奶邻居只剩一户人家。•全村只剩下12个小学生。•三个地主家组成的小学没了。•中国改革开放三十年，农业劳动力向非农的转移，恰好可以解释中国每年10%的增长率。•三十年的经济发展，其实是完成了农业社会向工业社会的转型。改革开放30年，本质是社会转型•劳动力成本低•企业多用人少用机器•人均劳动效率低•职工收入低•消费能力差•民众喜欢便宜货•企业重成本轻质量•国家人均GDP低•国家就业压力大•员工敬业度高一个问题的多个方面国际竞争力强或中国特色的企业往往与劳动力成本低有关华为的职工，为什么吃苦耐劳？中国的网商，为什么比美国做得好？海尔为什么重视服务？劳动力成本低：巨大的影响只有将发明用于经济活动并取得成功才算创新只有将发明用于经济活动并取得成功才算创新王传福将自动化生产线分解成由人工完成的工，得以比日本同行低40%的成本生产电池，并占领三分之二的市场。中国式创新：为何落后反而成功？技术创新的本质是企业投资行为一种风险投资行为以获取经济利益为目的一种技术进步的方式往往比购买引进技术风险更大的方式能不创新，则不创新不要为创新而创新：从古知名非好战•对提高产量、降成本感兴趣–国产化、山寨、模仿：本质不是技术创新–适应性调整：常常调整质量与成本的平衡点。–提高产能：有时也会带动效率提高。•行业有差别–靠成本低占高科技优势：如华为。–解决自己特殊的问题。•商业模式创新–改革开放、市场化、互联网刘易斯拐点之前：创新主流是模仿、改进、调整非不能也，是