最全解析工业4.0 工业4.0研究报告.ppt
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1、2015工业4.0专题研究报告,目录,工业4.0的战略要点解读,工业4.0的现状及典型案例,中国工业向工业4.0转型之路,工业革命的四个阶段,从工业1.0工业4.0,第一次工业革命,第二次工业革命,第三次工业革命,第四次工业革命,伴随着蒸汽驱动的机械制造设备的出现,人类进入了“蒸汽时代”,伴随着基于劳动分工的,电力驱动的大规模生产的出现,人类进入了大批量生产的流水线式的“电气时代”,随着电子技术、工业机器人和IT技术的大规模使用提升了生产效率,使大规模生产自动化水平进一步提高,基于大数据和物联网(传感器)融合的系统在生产中大规模使用,机械自动化,机械化电气化,模拟化数字化,自动化智能化,第三次
2、工业革命3.0,第二次工业革命2.0,第一次工业革命1.0,18世纪末,20世纪初,20世纪70年底啊,现在,时间线,复杂程度,“工业4.0”一场新的工业革命即将到来,工业4.0的来源及概念,“工业4.0”是德国联邦教研部与联邦经济技术部在2013年汉诺威工业博览会上提出的概念。德国学术界认为,“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命,或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统信息物理系统(Cyber-Physical System)相结合的手段,将制造业向智能化转型。工业4.0描绘了制造业的未来愿景,提出继蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术等三
3、次工业革命后,人类将迎来以信息物理系统(CPS)为基础,打通所有生产环节的数据壁垒,无线网掌控一切。旨在提升制造业的智能化水平,建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂,在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。工业4.0提倡以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。,信息物理系统CPS,由传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施等组成,工业4.0的愿景,工业4.0不仅是传统互联网在工业领域的延伸,而是开启了一个人&物相连,物&物相连的大连接世界。,“工业4.0”的愿景根据整个价值链,自行配制集成化生产设施根据当前条件,灵活制定生
4、产工艺将要生产的产品包含了生产所需的全部信息,智能移动,智能物流,智能电力,智能建筑,智能产品,目录,工业4.0的发展历史及定义,工业4.0的现状及典型案例,中国工业向工业4.0转型之路,工业4.0的生态系统,工业4.0实质是物联网的智能工业,工业4.0概念下的数据循环体系,数据流返机器,与对的人或机器分享数据,专有机器数据流的提取和存储,基于机器的算法和数据分析,工业4.0的基础-建立信息物理融合系统,人类互联网,社交媒体,商业网站,服务型互联网,智能建筑智能家居,智能工厂智能车间,智能电网,互联网汽车及其他交通工具,CPS系统平台,分布式、智能化、网络化的世界,建立信息物理系统(CPS)后
5、,就可以将物理设备(各类传感器)连接到互联网上,让物理设备具备计算、通信、精确控制、远程协调、自治、数据采集等功能,从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。CPS可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网及相关服务,并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工业4.0的基础。,工业4.0战略的三个重点-三项集成,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,是为了实现各企业间的无缝合作,提供实时产品和服务,纵向集成,基于未来智能工厂中网络化的制造体系,实现个性化定制生产,替代传统的固定式生产流程(如生产流水线),端对端集成,是指贯穿整个价值链的工程化数字集成,是
6、在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合,这将最大限度地实现个性化定制,工业4.0战略四大主题-智能工厂|智能生产|智能物流|智能服务,“工业4.0”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。,工业4.0的生命周期集成,智能化互联,采用最高效技术,产品设计,生产规划,生产工程,生产实施,服务,通往工业4.0之路:集成产品规划与生产过程,提高生产力、效率和灵活性,工业4.0提供智能服务的新模式,智能工厂+智能制造-智能产品核心:CPS系统(通过协同计算元部件来控制各种物理实体的系统)智能服务
7、:智能产品+状态感知控制+大数据处理,将改变产品的现有销售和使用模式,增加网上租用、自动配送和返还、优化保养和维修等智能服务新模式。,智能工厂,智能设备智能物料智能物流智能工具智能工装大数据分析及处理其他,智能制造,制造仿真智能计划智能物流状态感知控制大数据分析及处理其他,智能服务,O2O自动预警自动保修自主学习自我维护/升级大数据分析及处理其他,目录,工业4.0的发展历史及定义,工业4.0的战略要点解读,中国工业向工业4.0转型之路,各国在制造业产业链中的位置,低端,中端,高端,美国、德国等,韩国、日本等,中国内地、台湾地区、韩国、新加坡等,中国内地、越南、泰国、孟加拉国等,工业与互联网融合
8、后迸发出巨大的市场经济价值,未来的制造将是基于大数据、互联网、人,通过各种信息技术进行柔性制造,不同的概念均强调互联网与传统工业的融合,工业互联网具有巨大的市场经济价值,工业互联网,工业4.0,U-Japan,中国制造2025,据GE预测未来工业4.0有望影响46%(约$32.3万亿)的全球经济据工信部和相关权威机构估计在未来20年中,中国在工业4.0领域的发展至少可带来$3万亿的GDP增量,全球主要制造业国家均已经开始推动工业4.0,全球主要制造业国家工业4.0发展情况,工业成熟度,制造业份额,潜能国家,领先国家,迟疑国家,保守国家,意大利,俄罗斯,韩国,印度,法国,英国,中国,美国,日本,
9、德国,SIEMEMS工业4.0战略-基于信息物理融合系统的数字化生产模式,西门子认为制造业存在三大需求:提高生产效率缩短产品上市时间增加制造的灵活性在智能工厂中生产的每一件新品,都拥有自己的数据信息,数据在研发、生产、物流的各环节不断丰富,实时保存在一个数据平台中。基于这一数据基础,ERP、PLM、MES、控制系统以及供应链管理实现信息互联。工厂采用了西门子PLM(全生命周期管理)软件,通过虚拟化的产品规划和设计,实现信息无缝互联。利用制造执行系统SIMATIC IT和全集成自动化解决方案(TIA)将产品和生产生命周期进行集成,缩短产品上市时间。其设计还赋予工厂灵活性,可满足不同产品的混合生产
10、,并为将来的产能调整做出合理规划。,SIEMENS Amberg Factory-智能工厂的典范,德国巴伐利亚州东部城市安贝格(Amberg)的西门子工厂经过25年的数字化发展,目前该厂的自动化运作程度已经到75%左右,其1150名员工主要是从事计算机操作和生产流程的监控。员工维持在1150名产能提升了8倍75%的生产作业自动化1000个不同的产品每天采集数据超5000万个产品合格率99.9988%每月生产约100万件Simatic产品每年服务全球60000个客户,BMW:打造汽车工业4.0-智能工厂&智能车间,宝马公司在中国沈阳的铁西工厂在冲压、车身、涂装和总装四大车间内全面实施了工业智能化
11、。车身车间通过使用智能机器人和工业电脑控制技术,能效得到显著提升。机器人热能回收技术更可每年节约超过780万度电。汽车制造最耗能的涂装环节(约占汽车制造能耗的70%),实现节水30%,节能40%,减排20%。相比传统液压机,华晨宝马铁西工厂的告诉冲压机生产效率提升超过70%,节能50%。截止2014年底,宝马集团在全球使用的生产能耗中,来自于可再生使用的比例首次达到51%。,Amazon仓库机器人-智能仓储物流的典范,亚马逊已为其在美国的多个仓库配备了橙色轮式机器人Kiva。这种机器人用于移动库存货架,员工再也不需要在堆满货物的长过道里寻找制定的商品。使用机器人可以减少每个商品的“被触碰”次数
12、,能帮助亚马逊每年节省$4亿-$9亿的物流成本帮助工人节省了50%以上的取货时间每个订单的分拣和包装费用为平均$3.5-$3.75,使用机器人可将其减少20%-40%亚马逊目前在美国的三座仓库(加利福尼亚州,肯塔基州和德克萨斯州)中一共部署了1400台Kiva机器人,海尔的工业4.0-建设智慧互联工厂实现智能制造,为适应互联网+时代满足消费者个性化需求,2014年海尔就通过了全流程实现互联可视的互联工厂体系的构建,将大规模制造升级为大规模定制通过大量传感器、大数据信息化工具和机器人的协作,海尔互联工厂可以高效地完成定制化批量订单的生产,在不提高制造成本的基础之上提升产品附加值,并为创新性设计的
13、低成本实践提供有力支撑。海尔沈阳冰箱互联工厂:人员配置减少57%单线产能100万台提升至180万台单位面积产出50台/平提升至100台/平定单交付周期由15天降低到7天截止到2015年第1季度海尔已建成沈阳冰箱互联工厂、海尔佛山滚筒互联工厂、海尔郑州空调互联工厂、胶南电热互联工厂、青岛热水器互联工厂。,海尔搭建U+智慧生活服务平台,形成智慧生活生态圈,海尔智慧家庭强调人与产品的互动,任何参与的自远方都可以直接与用户交互,并根据用户习惯持续优化自身的产品和服务。目前,海尔U+智慧生活平台涵盖了智慧空气生态圈、智慧用水生态圈、智慧洗护生态圈、智慧美食生态圈、智慧健康生态圈、智慧娱乐生态圈、智慧安全
14、生态圈七大生态圈。,用户,开发者服务平台,第三方o2o服务平台,自由o2o服务平台,U云服务平台,U大数据分析平台,数据,数据,数据,U智能物流配送,U智能物流配送,U智慧家庭互联网平台(统一协议标准),目录,工业4.0的发展历史及定义,工业4.0的战略要点解读,工业4.0的现状及典型案例,工业4.0是中国制造业未来30年的重要发展方向,Analysys易观智库分析认为,中国工业虽然是全球第一的创造业大国,但是现代化、信息化水平区域发展参差不齐,标准化程度低,处于工业2.0、工业3.0并存阶段。中国当前的制造业仍处于附加值低、创新能力弱、结构不合理的产业链中端,产业价值链中扮演加工、组装为主的
15、角色。随着中国人口增长变缓,中国用工荒,用工成本提高将促使低端制造业企业向用工成本更低的地区迁移。机器人技术将在中国的劳动密集型企业普及,增强现实、机器视觉、超高速3D打印等技术将广泛应用在制造领域。高度定制化、小批量的订单将大规模出现,产品的库存周转率将通过大数据分析进行控制。周转效率将进一步提升。低端制造业领域将出现一轮行业洗牌。中国的制造业将由制造、组装、贴牌向着产品自主研发、技术创新,拥有核心专利的自主高端品牌方向发展。,市场认可度,时间,探索期(2008-2018),中国工业4.0领域AMC模型,市场启动期(2019-2025),高速发展期(2026-2035),成熟期(2036-2
16、050),中国工业虽然是全球第一的制造业大国,但现代化、信息化水平区域发展参差不齐,标准化程度低,处于工业2.0/3.0并存阶段,中国当前的制造业仍处于附加值低,创新能力弱,结构不合理的产业链中端,产业价值链中主要扮演加工,组装为主的角色,人口增长变缓慢,人口老龄化情况加重,用工荒现象更加严峻,国内消费增长变缓,从事低端制造的外企撤离中国,制造进行改革,大量机器人应用在需要劳动密集型劳动者的工厂,中国进入重度老龄化国家,主要的劳动密集型制造业企业将实现机器人自动化,制造组装、封装流程将实现全程监控,随着超高速3D打印等技术的普及,小批量,高度定制化的需求大规模出现,中国制造业完成了从3.0到4
17、.0的转化,发达程度赶上了德国,美国等发达国家。中国制造业的品牌完成了从单纯的组装制造到新核心技术研发、从贴牌到强势品牌的转化,在2010年中国成为世界第一制造业大国,德国联邦教研部与联邦经济技术部在2013年汉诺威工业博览会上提出工业4.0概念,工信部印发原材料工业两化深度融合推进计划(2015-2018年)。李克强总理提出“互联网”,中国制造2025规划发布,中国进入制造业强国行列,主要工业企业实现工业4.0,中国制造业整体达到制造强国中等水平,A,B,C,D,E,I,II,III,IV,V,政府报告提“互联网”行动计动,2015年3月5日李克强总理在政府报告中提出制定“互联网”行动计划,
18、推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合,促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展,引导互联网企业拓展国际市场。对于传统制造业而言,“互联网”是两化融合的升级版,是将互联网作为当前信息化的核心,利用互联网技术和工业生产融合的过程,“互联网”将推动“中国制造”走向“中国智造”。互联网的本质是产业互联网,如果从更广泛的概念理解物联网,物联网承载了互联网。在物联网十二五规划中,智能工业排在物联网九大试点行业之首,与早期推的两化融合,现在推动的工业4.0不谋而合。,“中国制造2025”拉开工业互联网(工业4.0)序幕,2015年5月19日,经李克强总理签批,中国国务院印发中国制造2
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