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英诺维盛（北京）新技术发展有限公司工业4.0热潮及制造业模式变革与智能制造赵敏第十三届全国TnPM大会2015年9月16-19日珠海英诺维盛（北京）新技术发展有限公司讲座内容•工业4.0热潮及制造业模式变革•工业4.0及美好愿景•信息及信息数字化•赛博空间（Cyber空间）•信息如何表达客观世界•新“两化”：数字实体化vs实体数字化•对CPS的解读•新“两化融合”的落地之道•小结英诺维盛（北京）新技术发展有限公司忽如一夜春风来，千树万树梨花开工业4.0AMT2.0中国制造2025智能制造……英诺维盛（北京）新技术发展有限公司企业/行业/产业模式变革的新时代•德国政府发布《工业4.0战略实施建议书》•美国政府发布AMT2.0•中国政府发布《中国制造2025》•欧洲多数国家行动起来了•日本在行动《制造业白皮书》•韩国在行动《制造业创新3.0战略实施方案》•……•制造业面临着前所未有的转型与变革机会英诺维盛（北京）新技术发展有限公司讲座内容•工业4.0热潮及制造业模式变革•工业4.0及美好愿景•信息及信息数字化•赛博空间（Cyber空间）•信息如何表达客观世界•新“两化”：数字实体化vs实体数字化•对CPS的解读•新“两化融合”的落地之道•小结英诺维盛（北京）新技术发展有限公司工业革命的划分资料来源：《实施工业4.0攻略的建议(德版原文翻译)》，2013年，百度文库工业1.0工业2.0工业3.0工业4.0时间产品复杂性，生产率结束于18世纪始于20世纪始于1970年始于2010年第一条辛辛那提屠宰生产线1870年第一个可编程逻辑控制器Modicon0841969年第一台机械化织布机1784年基于CPS赛博物理系统智能化自动化信息化电气化机械化英诺维盛（北京）新技术发展有限公司工业4.0愿景——一个核心•西门子、博世、蒂森克虏伯的专家观点汇总：•“工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连接在一起。”•“工业4.0适应了万物互联的发展趋势，将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过“赛博物理系统（CPS）”形成一个智能网络，使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间以及数字世界和物理世界之间能够互联，使得机器、工作部件、系统以及人类会通过网络持续地保持数字信息的交流。”资料来源：安筱鹏《如何理解工业4.0的内涵》，信息化百人会，2014年英诺维盛（北京）新技术发展有限公司工业4.0愿景——三个集成（台阶）•纵向集成——企业内部集成，从车间设备集成做起，从自动化工厂到数字化工厂，再发展到智能工厂–现已运行PLM/ERP/MES等信息化平台的企业都可以有所作为，逐步提高本企业的信息化建设与应用水平•端到端集成——产业链内的集成，企业+供应链（虚拟企业），产业链主导者有话语权、定价权–汽车、飞机、电信、能源等大品牌厂商主导信息平台，供应链厂商必须配套适应性的信息平台•横向集成——跨产业链集成，可以产生全新工业生态圈。圈内创造更大价值（难点在于标准和利益分配），圈外高筑准入门槛，保持己方竞争优势–上升为国家战略，政产学研商协等各方一起努力资料来源：《实施工业4.0攻略的建议(德版原文翻译)》，2013年，百度文库英诺维盛（北京）新技术发展有限公司工业4.0热潮及制造业模式变革下，我们的对策？•认识别人：–准确理解Cyber–准确理解CPS–准确理解工业4.0，掌握他国工业化、信息化发展战略•了解自己–中国工业处于什么阶段–面对工业化、信息化，我们该补哪些课–符合中国国情的工业化与信息化发展融合战略•掌握落地之道（具体实施途径）–从新“两化融合”做起–从纵向集成做起英诺维盛（北京）新技术发展有限公司认识别人•欲了解工业4.0，必先了解CPS；欲了解CPS，必先弄懂Cyber（赛博）含义–准确理解Cyber–准确理解CPS–准确理解工业4.0，掌握他国工业化、信息化发展战略•英诺维盛（北京）新技术发展有限公司物理系统vs.赛博系统（CyberSystem）•第四次工业革命，其主要特征就是综合利用第一次和第二次工业革命创造的“物理系统”和第三次工业革命带来的日益完备的“赛博系统”，通过两者的融合，实现智能化生产。物理系统vs.赛博系统物理空间vs.赛博空间物理世界vs.赛博世界•溯本寻源，先回到我们赖以生存的物质（物理、实体）世界英诺维盛（北京）新技术发展有限公司客观世界的基本构成要素——三元论•物质–物质一般是指静止质量不为零的实体。–物质不灭•能量–能量在物理学中是一个可以间接观察到的物理量。它被视为某一个物理系统对其它物理系统做功的能力。–能量守恒•信息–信息是物质存在的一种方式、形态或运动状态。一般指数据、消息中所包含的意义，减少消息所描述事件中的不确定性。–信息恒生恒变英诺维盛（北京）新技术发展有限公司讲座内容•工业4.0热潮及制造业模式变革•工业4.0及美好愿景•信息及信息数字化•赛博空间（Cyber空间）•信息如何表达客观世界•新“两化”：数字实体化vs实体数字化•对CPS的解读•新“两化融合”的落地之道•小结英诺维盛（北京）新技术发展有限公司客观世界的基本构成要素——三元论•物质不灭，能量守恒，信息恒生恒变。三者与生俱来，自古有之。–普遍性：物质、能量、信息，它们广泛存在于宇宙中的每一个层次，每一个角落。–统一性：不管将宇宙分割成多么微小的部分，每一个部分都是物质、能量、信息的统一体。•任何物质、能量和信息的运动与形态变化，都会产生信息，都会以信息的方式展现给我们。•最具革命意义的事件——信息数字化！–信息数字化之后，我们得到数字化的信息–高科技/高技术发展的重要标志——数字化信息产品急剧增加，人类进入了信息爆炸时代英诺维盛（北京）新技术发展有限公司自然界信息计算机中的信息与数据•计算机只能处理数据！–只有给特定的数据赋予特定的含义，计算机才能具备“处理”信息的能力；数据计算机数据数字化信息•数据–在计算机科学中是指所有能输入到计算机并被计算机程序处理的符号介质的总称。•信息–经过加工，对客观世界产生影响的有意义的数据。资料来源：崔斌北京大学信息科学技术学院《计算概论——信息、数据与计算机》英诺维盛（北京）新技术发展有限公司00101101…001011…计算机中的信息与数据•计算机内数据的输入与输出自然界信息数据计算机数据数字化信息资料来源：崔斌北京大学信息科学技术学院《计算概论——信息、数据与计算机》英诺维盛（北京）新技术发展有限公司数字空间，物理空间，赛博空间•信息和数据不能脱离硬件/软件/固件/网络设备而单独、稳定存在，它们只能长期而稳定地生存、活跃、流动在特定的硬件/软件/固件/网络设备之中•在计算机硬件/软件/固件/网络等设备中，计算、存储的是数据，显示的是信息•第一、第二次工业革命产物是物理空间（实体空间），第三次工业革命产物是数字空间（虚拟空间）•承载、包含数字空间的物理空间，是赛博空间！–数字空间+承载数字空间的物理空间=赛博空间–赛博空间，是物理空间与数字空间互嵌•你中有我，我中有你英诺维盛（北京）新技术发展有限公司讲座内容•工业4.0热潮及制造业模式变革•工业4.0及美好愿景•信息及信息数字化•赛博空间（Cyber空间）•信息如何表达客观世界•新“两化”：数字实体化vs实体数字化•对CPS的解读•新“两化融合”的落地之道•小结英诺维盛（北京）新技术发展有限公司赛博空间（Cyber空间）•数字和物理空间叠加、互嵌，组成了Cyber空间，Cyber空间彼此互联，构成了CPS•数字空间是Cyber空间一个组成部分•Cyber空间提供了数字、信息生存的数字空间，它有结构，有层次，由可见的各种硬件、网络设备、传感器等，与不可见的软件、网络、数据和信息等交织、互嵌和融合，形成虚实结合体•信息只是Cyber空间的“原住民”或“过客”，在Cyber空间内不断地变化和流动•产品本身数字化——在产品中嵌入数字空间，让产品有ID，可识别，可接收/存储/计算/发送数据等英诺维盛（北京）新技术发展有限公司对Cyber的理解（）•Cyber源自希腊语单词Kubernetes，意思是舵手。诺伯特·维纳在《控制论》使用Cybernetics一词，现在作为前缀，代表与Internet相关或电脑相关的事物，即采用电子或计算机进行的控制。•由以上释义，Cyber是一种实现控制的特殊结构，是藉由信息，来控制物质、能量和信息•信息是被控制载体，而不是控制结构和控制机制•在对CPS进行翻译时，应把“Cyber”一词翻译成“网络”、“计算机”、“数码”或“赛博”，错误的理解是把“Cyber”翻译成了“信息”英诺维盛（北京）新技术发展有限公司赛博空间（Cyber空间）产品•可见部分（物理空间，实物构成）：–各种终端设备：PC，笔记本，平板，手机，电视等；–各种服务器：计算、数据、网页、云服务器等；–各种盘/带：硬盘，磁带，光盘，闪存盘，SD卡等；–各种芯片：CPU，ASIC，内存，缓存等；–各种显示屏：显示器，投影屏，户外大屏等；–各种外设：打印机，扫描仪，投影仪，摄像机、游戏机等–各种传感器：MEMS，图象、温度、力、声……等；–各种工控设备：自动化仪表，数控机床，PLC等；–各种机器人：工业机器人，教学机器人，娱乐机器人等–各种卡：磁条/芯片卡，感应卡，近场设备，刷卡设备等–各种网设：集线器、交换机、网桥、路由器、网关等。英诺维盛（北京）新技术发展有限公司赛博系统与人的神经系统非常相似•神经系统操控四肢躯干的骨骼与肌肉系统（赛博）（物理）神经控制躯体赛博控制物理虚实精确映射信息无碍传递英诺维盛（北京）新技术发展有限公司讲座内容•工业4.0热潮及制造业模式变革•工业4.0及美好愿景•信息及信息数字化•赛博空间（Cyber空间）•信息如何表达客观世界•新“两化”：数字实体化vs实体数字化•对CPS的解读•新“两化融合”的落地之道•小结英诺维盛（北京）新技术发展有限公司为什么会产生赛博空间？•人类一直试图用信息来完整地表达客观世界，让世界变得更透明，延伸人的能力，支持人的决策•传统的信息表达传播受到时空限制–八卦、镌刻、语言、烽火、书籍、图画、旗语、手语等•当电被发明了之后，信息远距离传输–电报，电话，传真等•当计算机面世之后，不限时空传输–电子邮件，网页，CAX，PLM，ERP，OA、EB等–人类用信息表达客观世界的能力有了划时代的飞跃•信息如何迅速、准确、全面、透明地表达客观世界物质的形态与运动状态？英诺维盛（北京）新技术发展有限公司信息如何表达客观世界：计算/存储/显示•物质空间已有的信息–表达已有、可见实体的可识别/理解的信息•如用数字化的CAD模型表达实物；用微信替代报纸发布新闻；•用数字化的电子地图在导航仪屏幕上表达实际的路线和路况；–表达的结果是产生大数据叶轮实物叶轮CAD模型实际路况电子地图英诺维盛（北京）新技术发展有限公司信息如何表达客观世界：计算/存储/显示•物质空间已有的信息–看得见的、难以识别的信息（图像、动作背后的含义）•如屏幕上实时影像的异动；•拍数字影片，同时记录镜头型号/焦距/光圈/曝光量/白平衡等–表达的结果是产生大数据外滩踩踏当天的人潮，图像识别出来的热点区域英诺维盛（北京）新技术发展有限公司信息如何表达客观世界：计算/存储/显示•物质空间已有的信息–看得见的、难以捕捉和记录的信息（设备工作状态等）•如驾驶汽车，记录驾驶员所有的动作、习惯和路线；•飞机引擎工作过程，NC加工过程等–表达的结果是产生大数据英诺维盛（北京）新技术发展有限公司信息如何表达客观世界：计算/存储/显示•物质空间已有的信息–看不见的、难以采集和识别的信息•力、气流、声音、温度、脑思维、网络背后活动、事物关系、人际关系、黑箱内事物、宇宙中的黑洞、暗物质、质子、夸克等–表达的结果是产生大数据英诺维盛（北京）新技术发展有限公司信息如何表达客观世界：计算/存储/显示•物质空间已有的信息–看不见的、难以采集和识别的信息•力、气流、声音、温度、脑思维、网络背后活动、事物关系、人际关系、黑箱内事物、