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2020/8/121工业4.0课程名称：工业4.0，为什么？是什么？怎么干？讲解人：刘云龙2014年12月6日2020/8/122目录1、工业1.02、工业2.03、工业3.04、工业4.05、工业4.0的提出背景6、工业4.0的提出7、为什么要提出工业4.08、工业4.0是什么9、如何转型成工业4.010、工业4.0对中国影响11、LED照明时代18世纪60年代至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为工业1.0。这次工业革命的结果是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了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。2020/8/123工业1.02020/8/12419世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为工业2.0。这次工业革命，通过零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产的新模式。工业2.0始于20世纪70年代并一直延续到现在，电子与信息技术的广泛应用，使得制造过程不断实现自动化，可称为工业3.0。自此，机器能够逐步替代人类作业，不仅接管了相当比例的“体力劳动”，还接管了一些“脑力劳动”。2020/8/125工业3.0工业4.02020/8/1272020/8/128工业4.0提出背景1、从中德机械产品贸易看，德国对中国出口下滑，进口增长；2、中国在某些领域已经实现了超越；3、机械制造部门是德国制造业最大就业市场（100万人），面对中国制造业崛起，德国危机感增强。德国,16.10%美国,12.10%中国,11.20%其他,60.60%德国美国中国其他2012年各国机械设备产品出口额比例2020/8/1210为什么提出德国工业4.0一、危机意识1、对新兴产业创新能力的忧患：全球市值最大20个互联网企业中没有欧洲企业。2、对传统产业竞争优势的忧患：目前90%的创新在欧洲之外产生。3、对国家产业战略方向的忧患：德国作为全球制造业强国，在新一轮技术变革中能不能找到工业发展方向并引领全球工业发展。二、机遇意识1、市场机遇：信息通信技术与制造业融合发展带来一个重要变革就是智能制造时代的来临，其背后是庞大的、快速成长的智能装备市场。2、技术机遇：智能制造不仅需要单项技术突破，也需要各种技术综合集成，而这正是德国的优势所在。3、产业机遇：装备制造业是德国最具优势的产业。三、领先意识1、理念领先：是继承性与创新性的统一、理论性与通俗化的统一、严肃性与时尚性的统一。2、技术领先：抢占信息技术与工业融合发展中技术的制高点。3、产业领先：在智能生产体系的支撑下，重构全球的生产方式。4、标准化领先：德国率先制定了《“工业4.0”标准路线图》5、市场领先：巩固并不断扩大全球市场的优势是德国工业4.0的根本出发点。2020/8/1211工业4.0是什么（1）一、工业4.0是互联1、生产设备之间的互联：不同类型和功能的智能单机设备互联组成智能生产线，不同的智能生产线间的互联组成智能车间，智能车间的互联组成智能工厂。2、设备和产品的互联:智能工厂能够自行运转，零件与机器可以进行交流。3、虚拟和现实的互联:信息物理系统（CPS）是工业4.0的核心，它通过将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、控制、远程协调和自治等五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。4、万物互联:万物互联就是人、物、数据和程序通过互联网联接在一起，实现人类社会所有人和人、人和物以及物和物之间的互联，重构整个社会的生产工具、生产方式和生活场景。二、工业4.0是集成1、纵向集成:企业内部实现所有环节信息无缝链接。2、横向集成:企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合。3、端对端集成:围绕产品全生命周期的价值链创造。2020/8/1212三、工业4.0是数据1、产品数据：包括设计、建模、工艺、加工、测试、维护、产品结构、零部件配置关系、变更记录等数据。2、运营数据：包括组织结构、业务管理、生产设备、市场营销、质量控制、生产、采购、库存、目标计划、电子商务等数据。3、价值链数据：包括客户、供应商、合作伙伴等数据。四、工业4.0是创新1、技术创新，2、产品创新，3、模式创新，4、业态创新，5、组织创新工业4.0是什么（2）2020/8/1213工业4.0是什么（3）五、工业4.0是转型1、从大规模生产向个性化定制转型：“工业4.0”给生产过程带来了极大的自由度与灵活性2、从生产型制造向服务型制造转型：围绕产品全生命周期的各个环节不断融入能够带来市场价值的增值服务，以此实现从传统的提供制造业产品向提供融入了大量服务要素的产品与服务组合转变。3、从要素驱动向创新驱动转型工业4.0是两化深度融合的多棱镜，工业4.0是是CPS，是智能工厂，是智能制造。但从根本上来讲，“工业4.0”是一种在信息技术发展到新阶段产生的新的工业发展模式。从终极目标来看，工业4.0不能为技术而技术，核心在于提高企业、行业乃至国家的整体竞争力。从企业来看，通过“工业4.0”可以实现劳动生产率大幅提高，产品创新速度加快，满足个性化需求，减少能耗，增强企业核心竞争力显著；从行业来看，通过“工业4.0”可以建立起高度协作的创新服务体系，提高整个行业的资源配置和运行效率。2020/8/1214工业4.0是什么（4）2020/8/1215一、凝聚行业共识：把智能制造作为量化融合的主攻方向1、产品的智能化：即是把传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入到各种产品中，使得产品具备动态存储、感知和通信能力，实现产品的可追溯、可识别、可定位。2、装备的智能化：通过先进制造、人工智能等技术的集成融合，形成具有感知、决策、执行、自主学习及维护等自组织、自适应功能的智能生产系统以及网络化、协同化的生产设施。3、生产的智能化：生产方式的现化化、智能化。4、管理的智能化：将信息技术与现代管理理念融入企业管理，实现企业流程再造、信息集成、智能管控、组织优化，形成数据驱动型的企业，不断提升信息化背景下企业核心竞争力，5、服务的智能化：服务的智能化，既体现为企业如何高效、准确、及时挖掘客户的潜在需求并实时响应，也体现为产品交付后对产品实现线上线下（O2O）服务，实现产品的全生命周期管理。如何转型成工业4.0（1）2020/8/1216如何转型成工业4.0（2）二、整合产业资源：把增强智能装备和产品自主发展能力作为智能制造突破口1、重大智能装备的自主可控：从智能生产线装备、智能工厂装备等系统级的角度重新思考产业突破方向。2、大宗消费型智能产品的自主可控：围绕传统产品智能化和新的智能产品形态这两条主线，完善信息技术与制造技术的协同创新机制，带动制造业产品高端化发展。三、突出示范，把推广普及智能工厂作为智能制造的切入点1、在行业层面推广智能工厂：围绕推广普及智能制造单元—智能车间—智能工厂—智能制造系统，不断探索智能工厂普及过程不同行业新的产业生态系统的演进规律和发展模式。2、在区域层面推广智能制造系统：在产业集群内构建跨企业的智能制造生产体系是制造业未来发展的重要方向，未来的智能制造将是一个复杂的巨系统。2020/8/1217如何转型成工业4.0（3）四、创新体制机制，把培育新业态、新机制、新模式作为智能制造的核心任务1、理性客观分析认识互联网经济在智能制造战略布局中的地位：中国的互联网企业引导制造业走向升级。2、积极培育引导新技术新业态新模式：鼓励发展基于互联网的个性化定制、网络众包、云制造等新型制造模式。3、推进制造业服务化：五、坚持标准化：把制定智能制造标准化作为智能制造的优先领域1、加快制定智能制造标准化路线图2、尽早启动优先急需领域标准化制定工作3、建设和推广企业两化融合管理体系2020/8/1218六、夯实行业基础：把构建自主的信息产业体系和工业基础能力作为建设智能制造的重要支撑1、完善面向智能制造的网络基础设施：加快宽带网络演进升级，加强对智能制造系统（CPS）的研发，加快推广下一代互联网（IPv6）。2、增强电子信息技术支撑服务能力：坚持产用互动，面向智能工厂行业应用，完善产业链协同创新体系。3、强化工业基础能力：支持产业链上下游开展协同创新和联合攻关，系统解决研发、设计、材料、工艺、检测和产业化等关键问题。七、强化保障能力：人才、信息安全和制造业创新体系1、关于制造业创新体系：我们要思考如何围绕智能制造趋势，结合中国实践，建立自己的国家制造业创新体系，重组国家、企业、院所、中介在交叉融合领域的组织体系和运行机制。2、关于人才问题：创新型人才是“第二次机器时代”最稀缺的资源。3、关于信息安全问题：培养三个能力，即智能制造系统中信息安全隐患的“可发现”能力、“可防范”能力和“可恢复”能力。如何转型成工业4.0（4）2020/8/1219工业4.0对中国影响微观上：工业4.0将确保多批次，小产量状态下产业的获利能力，确保工艺流程的灵活性和资源利用率。这种生产模式成功后，能够提供品种更丰富、功能更齐全、性能更稳定、质量更高的人性化产品。中国依靠大规模工业化生产的高性价比产品的吸引力将会降低。宏观上：如果德国的工业4.0战略，美国的再工业化成功，不仅会削弱中国等发展中国家的低成本比较优势，还将在未来对中国制造产业升级形成挑战。因此，从中国技术的现状及积累和产业瓶颈出发，提出符合中国制造业发展的工业革命理念、战略、目标及规划，并以最快的速度来赶上世界先进水平，是当前中国制造业的迫切问题。我们认为：提高生产效率、产品质量、产品能效以及自动化整体水平，降低生产能耗是我国当前制造业转型的第一步。目前我国已经在两化深度融合、智能制造装备重大专项、战略性新兴产业等方面有了诸多布局。中央和各地方政府也在纷纷支持工业机器人、3D打印等新型智能制造项目的发展。2020/8/12203D打印机，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。3D打印机2020/8/1221淘宝被工业4.0淘汰只需10年在工业4.0时代，消费者可以直接向智能工厂定制商品，以实现小批量、多批次生产，最小的批量可以达到一件。可以为消费者度身定制孤版商品。从消费意义上来说，“工业4.0”就是一个将生产原料、智能工厂、物流配送、消费者全部编织在一起的大网，消费者只需用手机下单，网络就会自动将订单和个性化要求发送给智能工厂，由其采购原料、设计并生产，再通过网络配送直接交付给消费者。在不久的将来，买车可能实现个性化定制——在手机里打开智能汽车工厂的App，从数百种配置中选择一款车型，然后在个性化订单中输入诸如“把轿车内饰设计成绿巨人”的要求，约一个月，一辆用工业4.0流水线为你度身设计、制造的“绿巨人版轿车”就会送到买家家门口，价格并不比量产车贵多少。“淘宝、天猫所连接的只是网店卖家和消费者，其扮演的只是网络销售渠道商的角色。由于“工业4.0”直接将人、设备与产品实时联通，工厂接受消费者的订单直接备料生产，省却了销售和流通环节，整体成本(包括人工成本、物料成本、管理成本)比过去下降近40%，消费者通过“工业4.0”订购的商品比淘宝网购还要便宜。淘宝这样的电子商城也将寿终正寝。”不俗网的例子2020/8/1222LED照明时代展望半导体照明的发展，业内人普遍认定会经历三个时代：1.0时代，从技术来看，灯体材料逐步向导热塑料、陶瓷、普通塑料和铝件过渡，整灯光效趋向于100lm/W，技术标准处于形成初期。产品方面来看，对于传统光源与灯具实现照明功能上的替代。2.0时代，灯体材料向散热体+普通塑料的形式集中，整灯光效趋向于200lm/W，无线智能控制技术将引领技术潮流。LED灯泡、LED射灯、LED灯管等光源类产品逐步减少，基于LED特点的照明一体化灯具类产品逐步成为主流，调光、智能控制产品开始普及。照明