2工业4.0

2015年6月工业4.0建设思路交流主题：介绍“工业4.0”引言Industry4.0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。德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同。“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组，逐步进入智能化。主题：从自动化到智能化、个性化引言Industry4.0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。德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同。“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组，逐步进入智能化。工业4.0简介未来智慧型工厂未来展望时间复杂程度Industry4.0工业革命1.0水力和蒸汽机1760年-1860年工业革命2.0电力和电动机广泛应用1861年–1950年工业革命3.0电子、IT、计算机、PLC、工业机器人1951年–2010年工业革命4.0网络与智能化信息物联系统2011年–时间复杂程度工业革命1.0工业革命2.0电力和电动机广泛应用水力和蒸汽机工业革命3.0电子、IT、计算机、PLC、工业机器人工业革命4.0网络与智能化信息物联系统Industry4.01760年-1860年1861年–1950年1951年–2010年2011年–工业革命1.0实现机械化机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到以工业以及机械制造带动经济发展的模式工业革命2.0实现电气化采用电力驱动产品的大规划生产，通过零部件生产与产品装配的成功分享，开创了产品批量生产新模式工业革命3.0实现自动化电子与信息技术广泛应用，使得制造过程不断实现自动化，机器能够逐步替代人类作业工业革命4.0实现智能化和个性化基于信息物理系统（CPS）、产品全生命周期和全制造流程数字化以及信息通信技术，形成高度灵活、个性化、数字化的产品与服务生产模式工业4.0的主要特点数字化网络化智能化实现产品全生命周期和全生产流程的数字化。利用信息化手段获取自动化生产过程中的机械、传感器等大量数据，并对数据进行评估、筛选和分析，全面推动生产过程的优化和产品质量的提升。以物联网、互联网为基础，通过制造业与信息互联技术的对接，实现工业领域的设备、生产与系统以网络化的形式互联和通信。实现生产设备的智能化和生产组织过程的智能化。充分利用人工智能和数字化等技术，实现智能工厂、智能生产、智能物流等方面的高效运转。商业智能（BI）大数据互联网/移动通信网信息系统物联网核心技术应用工业4.0相关概念实现小批量多品种甚至个性化定制的高效混合生产的前提是标准化，以及有一套非常严谨的信息化系统支撑。1、汽车行业个性化定制的实现，在这个方面最容易想到的例子自然就是汽车行业，因为很多人已经知道现在汽车整车厂的总装线已经可以做到多种车型的按订单生产、混合生产了，而且每台下线的车都是不同的，同时又不损失生产的节拍和效率。例如宝马汽车公司沈阳铁西的工厂就可以同时生产BMWX1和BMW3系的很多不同的型号。2、服装行业个性化定制的实现，报喜鸟在浙江温州的一条服装生产线改造后，每个工位将会有一台平板显示器、一台无线射频识别器，以及覆盖所有工位的智能制衣系统。智能生产流程，是从消费者在专卖店下单开始，以报喜鸟旗舰体验店为例，一名量体师测量买家的身高、臂长等各种数据，在信息录入系统输入右臂比左臂长1.5公分、不开口袋等个性化信息，传到后台，业务系统开始下单，评估相应的面料数量、扣子等辅料数量;原材料仓库随后发料，技术部根据相关数据打板、裁片，之后就进入生产车间，生产服装经检验合格后通过物流直接发货至买家。个性化、定制化体现工业4.0相关概念大数据(bigdata)，是指无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的海量数据集合。需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。随着云时代的来临，大数据（Bigdata）也吸引了越来越多的关注。大数据通过掌握的人员情况、个人使用习惯记录等数据也拥有转化为价值的力量。比如：在日常上网浏览一些网页信息或产品信息时，后期我们会发现，网页会自动向我们推送相关类似的网页信息或产品信息，这就是大数据的应用结果。一段记录客户如何在网上商店浏览购物的经历、在购买服务前后的所作所为、客户的喜好类型、客户喜欢的付款方式……所有这些数据都提供了很多指向，将它们抽丝剥茧，将其与其他数据集对照、分析解剖，就能让为商家提供一份极具价值的参考信息。举例：波音公司飞机飞行数据了解飞机薄弱环节、服装消费数据了解客户需求及客户分布。大数据的应用工业4.0相关概念大数据(bigdata)可分成大数据技术、大数据工程、大数据科学和大数据应用等领域。目前人们谈论最多的是大数据技术和大数据应用。。大数据的应用工业4.0相关概念云计算（cloudcomputing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。。定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。云计算的应用工业4.0相关概念云计算特点：(1)超大规模：“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。(2)虚拟化：云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。(3)高可靠性：“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。(4)通用性：云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。云计算的应用工业4.0相关概念云计算特点：(5)高可扩展性：“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。(6)按需服务：“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以像自来水，电，煤气那样计费。(7)极其廉价：由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。例如：我们通用使用的云操作系统、云虚拟桌面计算机系统、云杀毒、迅雷下载、P2P下载、网络邮箱、云盘、快盘等，均可归为云计算的应用范畴。云计算的应用工业4.0相关概念注意：潜在的危险性云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供了存储服务。但是云计算服务当前垄断在少数企业手中，而他们仅仅能够提供商业信用。对于政府机构、商业机构（特别像银行这样持有敏感数据的商业机构）对于选择云计算服务应保持足够的警惕。一旦商业用户大规模使用私人机构提供的云计算服务，无论其技术优势有多强，都不可避免地让这些私人机构以“数据（信息）”的重要性挟制整个社会。对于信息社会而言，“信息”是至关重要的。另一方面，云计算中的数据对于数据所有者以外的其他用户云计算用户是保密的，但是对于提供云计算的商业机构而言确实毫无秘密可言。所有这些潜在的危险，是商业机构和政府机构选择云计算服务、特别是国外机构提供的云计算服务时，不得不考虑的一个重要的前提。。云计算的应用工业4.0相关概念云计算的应用工业4.0相关概念物联网(Internetofthings)，简单的说就是物物相连的互联网（与互联网的区别）。利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化。有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相联。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中。物联网最初在1999年提出：即通过射频识别（RFID）(RFID+互联网）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。举例：智能家居。家中空调出了毛病,能自动在第一时间向厂家反馈,而用户还毫不知情;发条短信就能让浴缸放好洗澡水;无需担心家里会漏气或漏水,因为手机短信会及时自动报警;物联网的应用工业4.0相关概念物联网(Internetofthings)应用，例如：洗选中心三楼会议室每日视频会议是由生产指挥中心人员组织，为了能够在公司视频会议开始之前快速调试好视频会议系统，特别安装智能电源管理器，生产指挥中心人员在上班之前，利用手机APP软件通过3G网络就可以远程开关机操作。部分高端车也具有手机APP管理等。物联网的应用工业4.0相关概念物联网(Internetofthings)应用，例如：洗选中心三楼会议室每日视频会议是由生产指挥中心人员组织，为了能够在公司视频会议开始之前快速调试好视频会议系统，特别安装智能电源管理器，生产指挥中心人员在上班之前，利用手机APP软件通过3G网络就可以远程开关机操作。部分高端车也具有手机APP管理等。物联网的应用工业4.0相关概念物联网(Internetofthings)应用物联网的应用工业4.0相关概念物联网(Internetofthings)应用物联网的应用工业4.0简介未来智慧型工厂未来展望•智慧型工厂、智能化生产–智慧型工厂•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–智能化生产•主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、3D打印（应急检修时3D打印设备配件）等技术在工业生产过程中的应用等•智慧型工厂的架构——基于物联网和服务互联网物联网