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1、互联网+,工业4.0,创 新,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4.0,TRANSITION PAGE,过渡页,1、什么是工业4.0？,P-7,P-8,1、什么是工业4.0？,P-9,2、工业4.0有哪些特点？,P-10,3、工业4.0有哪些技术支柱？,P-11,4、哪类公司
2、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-12,5、工业4.0公司的基本范式,P-13,6、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-14,7、德国工业4.0的战略要点,P-15,8、中国为什么选择德国标准,P-16,9、工厂：人与智能机器并存,P-17,10、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,TRANSIT
3、ION PAGE,过渡页,时间,复杂程度,工业革命1.0,18世纪末,1784,工业革命2.0,20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-20,1、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、
4、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-22,1、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
5、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-24,2、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-25,1）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、ERP,P-26
6、,4、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,P-27,3）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-28,4、工业4.0 的智慧工厂,P-29,4、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,Radio Frequency Identification，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
7、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-30,2）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-31,3）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-32,5、工业4.0 的特点,4）面向智慧工
8、厂的APP商店下载量身定制的用户界面,P-33,5）面向智慧工厂的室内精确定位,P-34,5、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-35,6、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-36,6、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
9、信息物理系统中获得产品装配说明书,P-37,6、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（Karl Henrik Johansson，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-38,7、自动化-信息物理系统,算
10、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-39,7、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-40,7、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
11、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-41,7、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-42,8、工业4.0的愿景,1）工厂标准化,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
12、出来,推动社会进步,解决社会问题,下降90%,8、工业4.0的愿景,2）解放生产力，推动社会进步,P-44,1）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APP,P-45,9、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-46,9、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-47,10、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
13、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；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；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-48,10、工业4.0先驱德国,第三节,
14、中国制造面临挑战,TRANSITION PAGE,过渡页,P-50,1、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
15、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,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,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,
16、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,安全认证,5、亟需解决四大难题,P-55,第四节,工业革命的头班车,TRANSITION PAGE,过渡页,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
17、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-57,2011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-59,20
18、14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议题，并创建工业4.0对话。,未来在机械、化工、汽车制造等领域，进一步深化中德合作。,西门子工业自动化产品生产和研发基地落户成都,2、从工业大国迈向工业强国,P-60,战略层面,产业层面,技术层面,人才层面,制定先进制造业发展战略，完善国家政策支撑体系。,推动制造业的模式和业态，实现四大革新。,要积极研究部署信息物理系统平台。,加快培养创新人才，改革人才培养模式。,2、从工业大国迈向工业强国,P-61,投资建议,从投资的角度，可以从五个核心环节梳理 工业4.0受益行业：“工业4.0”从智能工厂到智能生产的实现过程中，几个最为关键的核心环节将充分受益，主要包括：互联、集成、智能生产、数据处理、产品创新；相关子行业包括：射频识别、物联网、传感器、机器视觉、智能机床、云计算、3D打印、可穿戴设备等。,课程到此结束,感谢聆听与分享,
