工业40及智能制造解决方案[文字可编辑].ppt

工业,4.0,及智能制造解决方案,目录,一,工业,4.0,二,工业,4.0,时代的智能制造,三,未来制造业,一,工业,4.0,是什么,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,在德国科学,-,产业经济研究联,盟,（,F,o,r,s,c,h,u,n,g,s,u,n,i,o,n,Wirtschaft-Wissenschaft,）,的倡导下，开始研究工业,4.0,2012,年,3,月,2012,年,410,月,2013,年,4,月,2014,年,4,月,2011,年,1,月,2010,年,德国,2020,高技术战略行,动计划发布，,11,个“未来项,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）,工业,4.0,发展战略,发布；由,VDM,A,、,BITKOM,、,ZVEI,组,成,秘,书,处,，,组,建,工,业,4.,0,平,台,德国,2020,高技术战略发布，,并重点推出,11,个“未来项目”,一、工业,4.0,是什么,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,产业转移带来的国内制造业空心化,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,7,8,一、工业,4.0,是什么,四次工业革命,一、工业,4.0,是什么,工业,1.0,一、工业,4.0,是什么,工业,2.0,一、工业,4.0,是什么,工业,3.0,一、工业,4.0,是什么,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。,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。,一、工业,4.0,是什么,工业,3.0,与工业,4.0,有哪些不同？,一、工业,4.0,是什么,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,根据市场预测安排生产，属推动式,根据客户定点安排生产，属拉动式生,驱动方式,的生产方式,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,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,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,目标,一、工业,4.0,是什么,大规模定制的优势,成本低,效率高,交货快,品种多,个性化,大规模定制生产,大规模生产,品种单一,标准化,定制生产,成本高,效率低,交货慢,一、工业,4.0,是什么,工业,4.0,具体能实现什么？,智能,一、工业,4.0,是什么,传统生产方式,信息,材料,物质,生产,产品,能源,一、工业,4.0,是什么,生产智能化,一、工业,4.0,是什么,设备智能化,能源管理智能化,供应链管理智能化,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,。,?,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,一、工业,4.0,是什么,创新的模式,Text,研发,in here,行业支持,标准化,一、工业,4.0,是什么,科学生产观,科学的生产观,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,传统的生产链,长期且固定的一种关系,一、工业,4.0,是什么,工业,4.0,的生产网,相对动态的一种关系,一、工业,4.0,是什么,传统的分工合作,1980: OEM,价值链,?,仅将零部件的生产分包给不同的供应商,1.,研发,2.,设计,3.,原型制造,4.,零部件生产,5.,系统集成,6.,销售服务,一、工业,4.0,是什么,当前的外包开发,2000:,部分外包的价值链,?,外包包括工艺过程开发等核心环节,?,用供应链管理、产品生命周期管理等软件系统管理外包工作,工艺过程开发,1.,研发,2.,设计,3.,原型制造,4.,零部件生产,供应链管理,5.,系统集成,6.,销售服务,产品生命周期管理,子装配体,零部件,一、工业,4.0,是什么,工业,4.0,的开放制造,2025:,开放的价值链,?,学习型组织和精益生产,商业模式开发,质量管理,项目管理,工艺过程开发,1.,研发,2.,设计,3.,原型制造,4.,零部件生产,5.,系统集成,6.,销售服务,供应链管理,第一层,第二层,第三层,产品生命周期管理,系统,子装配体,零部件,一、工业,4.0,是什么,工业,4.0,能产生多少价值？,社会效益：解决劳动力不足。,生产力：倍速增长。,一、工业,4.0,是什么,德国电子电气制造商协会研究报告,美国,GE,预测：,2015,年，智能工业影响一半的全球经济,一、工业,4.0,是什么,二,工业,4.0,时代的智能制造,工业,4.0,的智能制造：,本质,是基于“信息物理系统”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,二、工业,4.0,时代的智能制造,（一）本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”,二、工业,4.0,时代的智能制造,信息物理系统,信息计算,信息,CPS,物理,物理控制,系统通信,2006,年,2,月,美国发布（美国竞争力计划）,CPS,为重要的研究项目,二、工业,4.0,时代的智能制造,信息物理系统,二、工业,4.0,时代的智能制造,核心技术物联网,服务互联网,物联网,经济,文化,与所有领域相关的通用技术,（语义技术、云计算服务平台）,科技,工业,CPS,应用,智能工厂,CPPS,能源,CPS,应用,智能电网,移动通信,CPS,应用,智能手机,健康,CPS,应用,智能健康,安全、工程、教育、参考框架、模型,3C,二、工业,4.0,时代的智能制造,核心平台信息物理系统,信息物理系统（,CPS,）,信息物理系统（,CCPS,）强调,物理过程与信息间的反馈,，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。,基于肢体动作的物理辅助,基于上下文的自适应,故障诊断辅助工具,移动式个性化自适应,的辅助导航系统,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,多模式的人机交互,6C,计算（,Computing,，,云计算等）,通信（,Communication,，,无线通信等）,控制（,Control,，传感,器、执行器等）,CPS,内容（,Content,，,语义分析）,社群,（,Community,，,协同合作）,定制化,（,Customization,，,个性化定制）,二、工业,4.0,时代的智能制造,服务,算法,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,云,文档,三维模型,工艺数据,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,物理,对象,CPS,系统触发了工业自动化模式转变,CPS,平台,二、工业,4.0,时代的智能制造,智能工厂,二、工业,4.0,时代的智能制造,智能工厂的三层架构,二、工业,4.0,时代的智能制造,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,我生产于,2010,年,4,月,30,日，,5,月,3,日出厂,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,请握中间,产品是一个,agent,产品会影响其所在环境,已经打开,2,分,钟了，请盖上,产品具有自监测功能,产品会对其自身状态和环境进行监测,智能,APP,平台,面向智能制造的,APP,商店,下载量身定制的用户界面,工业,4.0,中的智能汽车,智能产品案例,-,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,工业,4.0,智能工厂的布局,面向服务的工厂的布局,硬件无关,抽象服务,现场层,服务库,硬件相关,设备控制,横向、纵向、端到端的集成,二、工业,4.0,时代的智能制造,工业云,云计算推动工业,4.0,的创新能力发展，通过资源的平台集中管理，实现智能化实时控,制调配。同时大数据分析实现制造、库存、采购、物流等的最优化管理。,行业云,切削云,OA,即时通信,焊接云,CRM,邮件,加工云,门户,内容管理,数据分析云,工,业,应,用,abqqus,fluent,ansys,blast,SAAS,PAAS,身份认证,Cloud,API,Developm,entFramework,ACL,Data Mining,Framework,数据存储,计算服务,虚拟化,主机,存储,网络,负载管理,备份,IAAS,基服,础务,基设,础施,管,理,和,业,务,这,次,恒,安,全,其他硬件,（二）核心是动态配置的生产方式,二、工业,4.0,时代的智能制造,汽车生产线的变迁,二、工业,4.0,时代的智能制造,（三）关键是信息技术应用,工业软件决定工业,4.0,管理,企业坐标,产品,-,服务坐标,ERP,服务,PLM,买方交易,卖方交易,SCM,价值链坐标,供应商,信息交换,（数据）,CRM,客户,物流交易,C3P,产品开发,二、工业,4.0,时代的智能制造,MES,生产,（四）愿景是解决能源消费等社会问题,2010,年德国能耗分布,二、工业,4.0,时代的智能制造,制造业节能途径,工业节能减排,与综合利用,收集和分析,能源信息,识别问题,管理运营,改变耗能不,良习惯,二、工业,4.0,时代的智能制造,三,未来制造业,（一）工业软件定义制造业,Business,企业侧,HR,ERP,FIN,支持,供应侧,Suppliers,SCM,CRM,客户侧,Customers,CAD,CAM,MPM,WMS,Enterprise Infrastructure,企业设施,运行设施,Operations Infrastructure,MI,MES,HMI,Quality,Sched,EAM,T&A,etc.,Lean/CI,TMS,产品,Production,Equipment &,Automation,三、未来制造业,（二）大数据驱动制造业向服务业转型,三、未来制造业,数据量的增速,1980,以来，每,40,个月翻一番,数据量增速，是,GDP,增速的,4,倍,数据处理能力，是,GDP,增速的,9,倍,2000,年人类信息,75%,是模拟数据，,2007,年是,6%,，现在,1%,？,全球数据量预测（单位,ZB,）,三、未来制造业,制造业大数据,A,产品数据,B,运营数据,制造业大数据,C,价值链数据,D,外部数据,三、未来制造业,市场预测,精准匹配,推送营销,大数据驱动制造,业向服务业转型,生产管理,社交应用,三、未来制造业,智能制造,智能工厂,智能数据,智能制造,智能产品,智能设备,产生,使用,三、未来制造业,（三）网络信息安全同样影响工厂,三、未来制造业畅想,（四）制造业将成为信息产业的一部分,三、未来制造业,制造业产品将被视为电子产品或者网络产品,三、未来制造业,未来的汽车能否与网络互联，可能成为汽车市场上的决定,性因素,三、未来制造业,三、未来制造业,制造业也将成为信息产业的一部分,三、未来制造业,谢谢观赏！,张彦国,