工业40与智能制造

四 工业4.0的智能制造
工业4.0的智能制造
本质 是基于“CPS”实现“智能工厂” 核心 是动态配置的生产方式实现“柔性生产” 关键 是信息技术应用实现生产力飞速发展 愿景 是解决能源消费等社会问题
本质是基于“CPS”实现“智能工厂”
信息物理系统
服务
算法
文档
云
三维模型 工艺数据
…
物理 对象
面向服务的工厂的布局
服务库
现场层
硬件无关 抽象服务
硬件相关 设备控制
横向、纵向、端到端的集成
核心是动态配置的生产方式
关键是信息技术应用
CPS系统触发了向智能化转型
CPS平台
智能工厂
智能工厂的三层架构
智能设备
基于无线、RFID、传感器和服务的架构
智能产品
智能产品特性
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
产品具有自监测功能
目录
工业4.0及其智能制造 工业互联网及智能制造2025 未来制造业
一 工业4.0
工业 4.0 的提出
工业4.0平台发布
白皮书（实施计划）
德国科学-产业经济研究联盟与德 国国家科学与工程院（Acatech） 共同制定工业4.0发展战略
2014年
2013年
4月
在德国科学-产业经济研究联 盟 （Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft） 的倡导下，开始研究工业4.0
发展优势
在生产能力上，工业4.0将确保仅一次性生产，且产量很低时的获利能力 ，确保工艺流程的灵活性和资源利用率。另一方面，工业4.0将使人的工作 生涯更长，工作与生活更加平衡，高工资时产业仍有强大竞争力。
实现方式
主要是通过CPS（信息物理系统），总体掌控从消费需求到生产制造的所 有过程，由此实现高效生产管理。
工业3.0与工业4.0有哪些不同？
大规模定制生产与大规模生产的比较
大规模生产
大规模定制
管理理念 以产品为中心，以低成本赢得市场 以顾客为中心，以快速响应赢得市场
驱动方式
根据市场预测安排生产，属推动式 的生产方式
根据客户定点安排生产，属拉动式生 产方式
核心 通过稳定性和控制力取得高效率
通过灵活性和快速响应来实现多样化 和定制化
智能物流：主要通过互联网、物 联网、务联网，整合物流资源，充 分发挥现有物流资源供应方的效率 ，而需求方，则能够快速获得服务 匹配，得到物流支持。
工业4.0的三个重点、八大关键
工业4.0的愿景
工业4.0为何引起广泛关注？
改变了制造业模式
改变制造业思维 改变
改变了创新模式
创新的模式
inT研eh发xetre 行业支持
2012年 3月
2012年 4~10月
4月
工业4.0发展战略 发布；由VDMA、
2011年 1月
《德国2020高技术战略》行
BITKOM、ZVEI 组成秘书处，组 建工业4.0平台
动计划发布，11个“未来项
2010年
目”缩减为10个（投资84亿 欧元）；“工业4.0”一词
首次出现（投资2亿欧元）
《德国2020高技术战略》发布， 并重点推出11个“未来项目”
标准化
科学的科学生生产产观观
生产观 效率、质量、成本、安全 科学的生产观遵循的四项基本原则：
第一、如何提高效率？ 第二、如何降低成本？ 第三、如何提升质量？ 第四、如何保障安全？ 四项基本原则应该从生产力和生产关系两个方面来运作：
以先进的科学技术为技术抓手；以先进的管理科学为管理抓手。
工业4.0最好的满足了科学生产观的四项基本原则
四次工业革命
工业4.0概念
什么是工业4.0
通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前 所未有的价值、构建新的商业模式的产官学一体的项目。“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。
定制生产
成本高 效率低 交货慢
二 工业4.0的四个智能
工业4.0具体能实现什么？
智能
生产智能化
设备智能化
能源管理智能化
供应链管理智能化
三 工业4.0的要素
工业4.0 的两大主题
智能工厂：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。 智能生产：整个企业的生产物流管理、人机互动 以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划 将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业 成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者， 同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者 。
战略
成本领先战略：通过降低成本、提 差异化战略：通过快速反应、提供个
高生产效率获取竞争优势
性化的产品获取竞争优势
目标
ห้องสมุดไป่ตู้以低价格开发、生产、销售、交付 以多样化和定制化开发、生产、销售、
产品和服务
交付顾客买得起的产品和服务
大规模定制的优势
成本低 效率高 交货快
大规模定制生产
品种多 个性化
大规模生产
品种单一 标准化
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
工业 4.0 的社会背景
1
2
3 4
老龄化社会带来的劳动力减少 资源匮乏，能效仍需提升
5 6 7
产业转移带来的国内制造业空心化
8
发展中国家技术实力不断增强
经济全球化中，需要对市场做出快速响应
需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产
保持制造业国际领先地位所需的标准化
制造业占据全国GDP的25%、出口总额的60%，影响极大
产品会对其自身状态和环境进行监测
我生产于2010 年4月30日，5 月3日出厂
请握中间
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