工業(yè)40及智能制造

工業(yè)4.0——理念·創(chuàng)新·發(fā)展Industry4.0——Idea·Innovation·Development

EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET目錄錄戰(zhàn)略背景景解讀工業(yè)業(yè)4.0工業(yè)4.0中國版啟示與發(fā)發(fā)展總結(jié)分工參考文獻(xiàn)獻(xiàn)致謝2EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET目錄錄戰(zhàn)略背景景解讀工業(yè)業(yè)4.0工業(yè)4.0中國版啟示與發(fā)發(fā)展總結(jié)分工參考文獻(xiàn)獻(xiàn)致謝3EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET人類工業(yè)業(yè)史三次次工業(yè)革革命使得得人類發(fā)發(fā)展進(jìn)入入了空前前繁榮的的時代三次工業(yè)業(yè)革命產(chǎn)產(chǎn)生的弊弊端巨大的能能源以及及資源消消耗巨大的環(huán)環(huán)境代價價以及生生態(tài)成本本21世紀(jì)紀(jì)，人類類面臨空空前的全全球能源源與資源源危機(jī)、、全球生生態(tài)與環(huán)環(huán)境危機(jī)機(jī)、全球球氣候變變化危機(jī)機(jī)的多重重挑戰(zhàn)互聯(lián)網(wǎng)的的高度發(fā)發(fā)展越來越多多功能強(qiáng)強(qiáng)大的、、自主的的微型電電腦（嵌嵌入式系系統(tǒng)）實實現(xiàn)了與與其他微微型電腦腦和互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的互互聯(lián)物理世界界和虛擬擬世界（（網(wǎng)絡(luò)空空間）以以信息-物理系統(tǒng)統(tǒng)（CPS）的形式式實現(xiàn)了了融合由此引發(fā)發(fā)了第四四次工業(yè)業(yè)革命———綠色色工業(yè)革革命“工業(yè)4.0””概念即是是以智能能制造為為主導(dǎo)的的第四次次工業(yè)革革命，運運用信息息物理系系統(tǒng)，實實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)方式的的現(xiàn)代化化。發(fā)展背景景基本概念念背景一4EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET德國政府府正面臨臨著數(shù)十十年來最最嚴(yán)峻的的經(jīng)濟(jì)與與金融危危機(jī)的挑挑戰(zhàn)經(jīng)濟(jì)與金金融危機(jī)機(jī)加速了了全球的的知識競競賽，人人才、技技術(shù)和市市場領(lǐng)導(dǎo)導(dǎo)地位的的國際競競爭也將將進(jìn)一步步加劇重大全球球性挑戰(zhàn)戰(zhàn)氣候變化化人口增長長疾病擴(kuò)散散糧食供應(yīng)應(yīng)化石原料料與能源源的有限限性工業(yè)基礎(chǔ)礎(chǔ)雄厚德國是全全球八大大工業(yè)國國之一，，其制造造業(yè)尤為為發(fā)達(dá)，，是德國國經(jīng)濟(jì)復(fù)復(fù)蘇的重重要拉動動力德國機(jī)械械工業(yè)高高度現(xiàn)代代化、機(jī)機(jī)械化、、高效化化東方命脈脈中國是德德國出口口增速最最快的國國家之一一過半數(shù)的的德國企企業(yè)視中中國為全全球范圍圍內(nèi)最為為重要的的三大市市場之一一于2010年提出《德國高技技術(shù)戰(zhàn)略略2020》發(fā)展背景景背景二5EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET初步概念念2011年德國漢漢諾威工工業(yè)博覽覽會（HANNOVERMESSE）上，德德國相關(guān)關(guān)協(xié)會提提出工業(yè)業(yè)4.0的初步概概念發(fā)展完善善德機(jī)械設(shè)設(shè)備制造造聯(lián)合會會等協(xié)會會牽頭，，德國工工程院、、弗勞恩恩霍夫協(xié)協(xié)會、西西門子公公司等德德國學(xué)術(shù)術(shù)界和產(chǎn)產(chǎn)業(yè)界的的建議和和推動下下，成立立“工業(yè)業(yè)4.0工作組””進(jìn)一步步加強(qiáng)工工業(yè)4.0的研究并并向德國國政府進(jìn)進(jìn)行報告告國家戰(zhàn)略略發(fā)展制造造業(yè)是德德國政府府《高技術(shù)戰(zhàn)戰(zhàn)略2020》確定的十十大未來來項目之之一，““工業(yè)4.0””研究項目目由德國國聯(lián)邦教教研部與與聯(lián)邦經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)術(shù)部聯(lián)手手資助，，已上升升為國家家戰(zhàn)略正式提出出2013年4月，德國國政府于于2013漢諾威工工業(yè)博覽覽會上正正式推出出“工業(yè)業(yè)4.0”中德合作作2014年10月初，克克強(qiáng)總理理訪德期期間，中中德簽署署了《中德合作作行動綱綱要：共共塑創(chuàng)新新》，提出兩兩國將開開展工業(yè)業(yè)生產(chǎn)的的數(shù)字化化（工業(yè)業(yè)4.0）合作發(fā)展歷程程6EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET目錄錄戰(zhàn)略背景景解讀工業(yè)業(yè)4.0工業(yè)4.0中國版啟示與發(fā)發(fā)展總結(jié)分工參考文獻(xiàn)獻(xiàn)致謝7EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET總體概念念工業(yè)4.0””概念即是是以智能能制造為為主導(dǎo)的的第四次次工業(yè)革革命，或或革命性性的生產(chǎn)產(chǎn)方法。。該戰(zhàn)略略旨在通通過充分分利用信信息通訊訊技術(shù)和和網(wǎng)絡(luò)空空間虛擬擬系統(tǒng)—信息物理理系統(tǒng)（（Cyber-PhysicalSystem))相結(jié)合的的手段，，將制造造業(yè)向智智能化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型總體概念念兩大主題題一是“智能工工廠”，重點研研究智能能化生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)及及過程，，以及網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化分分布式生生產(chǎn)設(shè)施施的實現(xiàn)現(xiàn)二是“智能生生產(chǎn)”，主要涉涉及整個個企業(yè)的的生產(chǎn)物物流管理理、人機(jī)機(jī)互動以以及3D技術(shù)在工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)過程中中的應(yīng)用用智能工廠智能生產(chǎn)工業(yè)4.08EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET技術(shù)基礎(chǔ)礎(chǔ)ICT是信息、、通信和和技術(shù)三三個英文文單詞的的詞頭組組合(InformationCommunicationTechnology，簡稱ICT))。它是信信息技術(shù)術(shù)與通信信技術(shù)相相融合而而形成的的一個新新的概念念和新的的技術(shù)領(lǐng)領(lǐng)域。近二三十十年來，，德國制制造業(yè)已已成功地地利用信信息通信信技術(shù)（（ICT）實現(xiàn)對對工業(yè)生生產(chǎn)過程程的管理理——如今，大大約90%的工業(yè)生生產(chǎn)過程程已應(yīng)用用ICT技術(shù)ICT物聯(lián)網(wǎng)（（Internetofthings）是指通通過各種種信息傳傳感設(shè)備備，實時時采集任任何需要要監(jiān)控、、連接、、互動的的物體或或過程等等各種需需要的信信息，與與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)合形形成的一一個巨大大網(wǎng)絡(luò)。。目的是實實現(xiàn)物與與物、物物與人，，所有的的物品與與網(wǎng)絡(luò)的的連接，，方便識識別、管管理和控控制。物聯(lián)網(wǎng)9EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET技術(shù)基礎(chǔ)礎(chǔ)信息物理理系統(tǒng)（（CPS,,Cyber-PhysicalSystems）是一個個以通訊訊和計算算為核心心的集成成的監(jiān)控控和協(xié)調(diào)調(diào)行動的的工程化化物理系系統(tǒng)，是是計算、、通訊和和控制的的融合，，具備很很高的可可靠性、、安全性性和執(zhí)行行效率。。信息物理理系統(tǒng)CPS雛形：1948年Wiener在《Cybernetics，orControlandCommunicationintheAnimalandtheMachine》一書所提提出控制制論以及及我國著著名科學(xué)學(xué)家錢學(xué)學(xué)森博士士1954在《EngineeringCybernetics》》一書中提提出的““工程控控制論””CPS官方正式式提出來來源于2007年《美國總統(tǒng)統(tǒng)科學(xué)技技術(shù)咨詢詢委員會會報告》發(fā)展過程程10EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET11工業(yè)4.0三個特征兩大戰(zhàn)略八大關(guān)鍵八大價值EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET三個特征征通過價值值網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)橫向向集成工程端到到端數(shù)字字集成橫跨整個個價值鏈鏈垂直集成成和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化的制制造系統(tǒng)統(tǒng)12EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET三個特征征通過價值值網(wǎng)絡(luò)實實現(xiàn)橫向向集成13把產(chǎn)品、、機(jī)器、、資源、、人有機(jī)機(jī)聯(lián)系在在一起，，各公司司各環(huán)節(jié)節(jié)數(shù)據(jù)共享享，實現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品全生生命周期期和全制制造流程程的數(shù)字化由大規(guī)模模批量生生產(chǎn)向大大規(guī)模定定制生產(chǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)變由集中生生產(chǎn)向網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化異異地協(xié)同同生產(chǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變由傳統(tǒng)制制造企業(yè)業(yè)向跨界界融合企企業(yè)轉(zhuǎn)變變協(xié)同、分分享EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET三個特征征通過價值值網(wǎng)絡(luò)實實現(xiàn)橫向向集成14西門子的的阿基米德德計劃——并購UGSPLMSoftware設(shè)計與生生產(chǎn)的業(yè)業(yè)務(wù)流程程集成并并形成閉閉環(huán)循環(huán)環(huán)并行流程程－針對對多學(xué)科科多部門門的并行行流程信息交互互－信息息同源化化的信息息集成按設(shè)計制制造－按按客戶和和企業(yè)的的需求制制造產(chǎn)品仿真真－產(chǎn)品品全生命命周期仿仿真縮短產(chǎn)品品發(fā)布時時間－縮縮短產(chǎn)品品獲得利利潤時間間企業(yè)研發(fā)發(fā)部門創(chuàng)創(chuàng)新－遍遍布全球球的創(chuàng)新新網(wǎng)絡(luò)硬件與軟軟件的簡簡單連接接，信息息的全方方位集成成EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET三個特征征工程端到到數(shù)字端端集成橫橫跨整個個價值鏈鏈15兩個特點點在所有終終端實現(xiàn)現(xiàn)數(shù)字化化的前提提下所實實現(xiàn)的基基于價值鏈與不同公公司之間間的一種種整合客戶可實實現(xiàn)隨時時參與和決決策并自由配置置各個功能能組件數(shù)字空間間＝物理理空間EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET三個特征征工程端到到數(shù)字端端集成橫橫跨整個個價值鏈鏈16虛擬制造造數(shù)字化模模型計算機(jī)仿仿真產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)管理（（PDM）Sutherland，《終極顯示示》，1965MIT林肯實驗驗室，頭盔顯顯示，1966NASA，火星探探測虛擬擬環(huán)境，，19853D打印EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET三個特征征工程端到到數(shù)字端端集成橫橫跨整個個價值鏈鏈17虛擬現(xiàn)實實虛擬產(chǎn)品品設(shè)計虛擬產(chǎn)品品性能分分析虛擬加工工虛擬裝配配虛擬測試試虛擬生產(chǎn)產(chǎn)調(diào)度與與仿真連接物理理空間與與數(shù)字空空間EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET三個特征征垂直集成成和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化的制制造系統(tǒng)統(tǒng)18在智能工工廠中，，制造結(jié)結(jié)構(gòu)將不不是固定定和事先先定義好好的，信信息技術(shù)術(shù)組合規(guī)規(guī)則為不不同情況況自動形成成特定結(jié)構(gòu)構(gòu)。確保調(diào)節(jié)節(jié)器和傳傳感器通通訊順暢暢開發(fā)工廠廠模塊以以及重新新使用戰(zhàn)戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)者和和操作者者需要接接受培訓(xùn)訓(xùn)歐盟“智智能工廠廠”研發(fā)發(fā)團(tuán)隊FRAME采用世界界上最先先進(jìn)的創(chuàng)創(chuàng)新型傳傳感網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)和和人機(jī)交交互技術(shù)術(shù)，開發(fā)發(fā)出具有有自我意意識、自自我學(xué)習(xí)習(xí)和自我我適應(yīng)能能力的智能型自自動控制制系統(tǒng)。英飛凌對對工廠進(jìn)進(jìn)行智能能化改造造，提供供面向物物聯(lián)網(wǎng)的的半導(dǎo)體體解決方方案，在在2014年6月推出“工業(yè)4.0試點基地地”項目，應(yīng)應(yīng)用于部部分芯片片生產(chǎn)。。其智能能卡與安安全事業(yè)業(yè)部全球球總裁StefanHofschen認(rèn)為在工工業(yè)4.0時代，安安全市場場也會增增長。EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET兩個戰(zhàn)略略需要加強(qiáng)制造技術(shù)和信息技術(shù)的融合，依靠物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為向工業(yè)4.0邁進(jìn)的部分戰(zhàn)略，使用技術(shù)來創(chuàng)造新價值網(wǎng)絡(luò)。把現(xiàn)存的大規(guī)模任務(wù)和中小企業(yè)同步整合在新的價值網(wǎng)絡(luò)中。要求在不同廠址的商務(wù)間的緊密聯(lián)系，并且需要不同企業(yè)間的密切合作。領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略領(lǐng)先的市場戰(zhàn)略19EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET八大關(guān)鍵鍵標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)復(fù)雜系統(tǒng)的管理安全和安保一套綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施工作的組織和設(shè)計培訓(xùn)和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展監(jiān)管框架資源效率20EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET八大價值值工業(yè)4.0滿足用戶的個性化需求靈活性優(yōu)化決策資源生產(chǎn)率和效率通過新服務(wù)創(chuàng)造價值機(jī)遇應(yīng)對勞動力的人口結(jié)構(gòu)變化生活和工作的平衡高工資經(jīng)濟(jì)仍擁有競爭力21EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET目錄錄戰(zhàn)略背景景解讀工業(yè)業(yè)4.0工業(yè)4.0中國版啟示與發(fā)發(fā)展總結(jié)分工參考文獻(xiàn)獻(xiàn)致謝22EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET23在中國挑戰(zhàn)發(fā)達(dá)國家家“去工工業(yè)化””－“再再工業(yè)化化”東南亞、、印度等等：廉價價勞動力力無人化生生產(chǎn)－社社會的負(fù)負(fù)面影響響工信部：：《信息化和和工業(yè)化化深度融融合專項項行動計計劃（2013-2018）》保持經(jīng)濟(jì)濟(jì)，調(diào)整整產(chǎn)業(yè)結(jié)結(jié)構(gòu)實例：三三一重工工的智能能工廠——18號廠房，，亞洲最最大的總總裝車間間挑戰(zhàn)機(jī)遇EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET目錄錄戰(zhàn)略背景景解讀工業(yè)業(yè)4.0工業(yè)4.0中國版啟示與發(fā)發(fā)展總結(jié)分工參考文獻(xiàn)獻(xiàn)致謝24EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET25啟示發(fā)展展德國：工工業(yè)4.0注重硬件件制造中國：““工業(yè)化化”與““信息化化”融合合加強(qiáng)硬件件制造能能力經(jīng)驗數(shù)據(jù)據(jù)：ansys、proe、ug…極端制造造加大投入入GE“1%定律”：：工業(yè)水平平提高1%－1.5%%，收入水水平提高高25%－40%防止互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)過熱熱美國：工工業(yè)互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)注重軟件件、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和大數(shù)數(shù)據(jù)EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET26啟示發(fā)展展建立知識識體系間間的聯(lián)系微創(chuàng)新對行業(yè)內(nèi)內(nèi)人員提提出更高高要求科學(xué)技術(shù)術(shù)與理念概念念之間的相相互促進(jìn)進(jìn)信息技術(shù)術(shù)時代向大數(shù)據(jù)時時代的轉(zhuǎn)變EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET目錄錄戰(zhàn)略背景景解讀工業(yè)業(yè)4.0工業(yè)4.0中國版啟示與發(fā)發(fā)展總結(jié)分工參考文獻(xiàn)獻(xiàn)致謝27EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Presentationfor.NET總結(jié)結(jié)多品種小小批量智智能產(chǎn)品品的高精精度卓越越品質(zhì)生生產(chǎn)是未未來像德德國一樣樣成功經(jīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)發(fā)展趨勢勢80%制造創(chuàng)新新基于信信息通信信技術(shù)，，通過信信息通信信技術(shù)實實現(xiàn)了智智慧工廠廠、綠色色和城市市生產(chǎn)第四次工工業(yè)革命命將基于于信息物物理系統(tǒng)統(tǒng)、物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)和互互聯(lián)服務(wù)務(wù)，它將將產(chǎn)生大大量的大大數(shù)據(jù)流流，這些些大數(shù)據(jù)據(jù)能夠被被搜集和和分析用用于指導(dǎo)導(dǎo)高效高高品質(zhì)生生產(chǎn)；基于信息息物理系系統(tǒng)的工工業(yè)輔助助系統(tǒng)能能夠支持持、幫助助和培訓(xùn)訓(xùn)智慧工工廠的下下一代工工人；多通道增強(qiáng)現(xiàn)實實系統(tǒng)能夠夠允許個個性化的的工作流流程和快快