《全球视野下的工业4.0》课程.ppt

,*,*,*,*,全球视野下的工业4.0课程讲义,边界之内是知识，边界之外是见识。,中欧商学院教授李善友,在知识中寻找见识。,罗辑思维创始人罗振宇,跨越边界,寻找,见识,移动互联网、大数据、智能制造,这三个技术结合在一起,正在彻底颠覆我们的生活,I,nternet,+,消费互联网 如火如荼,产业互联网 呼啸而来,工业,4.0,应运而生,工业,4.0,来了！,Industrie 4.0,is Coming!,错过了工业,4.0,，,你就错过了这个时代！,什么是工业,4.0,What is Industrie 4.0,2014,年,3,月，国家主席习近平访问德国时曾在,法兰克福汇报,发表,中德携手合作造福中欧和世界,的署名文章指出，当前，全球新一轮科技和产业革命呼之欲出，世界各国争相调整、适应，抓紧实施必要改革。,其中，重点提到德国“工业,4.0”,战略。,习近平：全球新一轮科技和产业革命呼之欲出,德国推出了“工业,4.0”,战略，积极推行能源转型，并引领欧洲改善财政，实施结构性改革，大力落实“欧洲,2020”,战略提出的举措，推进欧洲一体化。,中德合作将会有更多契合点，获得新动力。中德关系也将在现有高水平基础上，进入一个精确磨合和深度对接的新阶段。,习近平：中德合作将会有更多契合点,2014,年,10,月，,李克强,总理访问德国，中德发表,中德合作行动纲要,，,总理说,：,”,由于中德合作领域和内容非常广阔和丰富，所以双方要像吃螃蟹那样，用智慧、技术和耐心抓好落实。,”,纲要涵盖中德合作,20,多个细分领域，是迄今为止中德之间内容最丰富的一份共同文件，而,这个“大螃蟹”最核心的“蟹黄”是中德“工业,4.0,”合作,。,李克强：像吃“螃蟹,”,一样吃“工业,4.0,”,一、新一轮全球工业革命,1.,美国工业互联网,2.,德国工业,4.0,3.,中国制造,2025,4.,新一轮全球工业革命的本质,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,高端,中端,低端,各国在制造业产业链中的位置,新一轮全球工业革命：工业与互联网的融合,美国工业互联网：用互联网重振制造业,打破智慧与机器的边界,促进全球工业系统与高级计算、分析、传感技术以及互联网的高度融合,工业互联网将帮助工业系统在每个层面都更好地运行,德国工业,4.0,：国家产业战略,工业,4.0,是,德国政府推出的高技术战略,2020,中,十大未来项目之一,“,工业,4.0”,一词最早出现在,2011,年德国举行的汉诺威工业博览会上，在,2013,年汉诺威工业博览会上，,“,工业,4.0”,概念正式由德国,“,工业,4.0,小组,”,提出,围绕,智能工厂,和智能生产两大方向，巩固和提升,德国,制造业的领先优势,中国制造,2025,：向工业强国转型,中国在由制造大国向制造强国转型过程中的顶层设计和路径选择,总体目标：中国基本实现工业化；进入制造强国行列，打造中国制造升级版,一条主线,：,是以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化网络化智能化制造为主线,新一轮工业革命的核心：智能制造,新一轮产业技术革命，无论德国叫工业,4.0,也好，美国叫工业互联网也好，中国叫量化深度融合也好，尽管其理念战略提出的出发点、角度有所不同，但其内核和本质都是一样的，用三个词概括就是：异曲同工、如出一辙，殊途同归。,“同”在“智能制造”，也“归”在“智能制造”,在新一轮全球工业革命中，各国都在构建自己的智能制造产业体系,这个体系背后是技术体系、标准体系、产业体系，是智能制造产业生态系统的主导权,各国新一轮工业革命的竞争，是未来全球新工业革命的标准之争,本质：智能制造生态系统主导权之争,路径：智能软件系统,+,智能硬件设备,美国,德国,逻辑相反目标一致,美国逻辑路径：从软件到硬件,美国的切入点是虚拟化和大数据，是互联网技术和传感器的整合,美国众多,IT,巨头加入，比如谷歌、,CISCO,、,IBM,、苹果,德国逻辑路径：从硬件到软件,德国的切入点是工厂的智能化,德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造行业全球领先，在嵌入式系统和自动化工程行业领域具有很高的技术水平,德国的装备制造业不断地将信息技术集成到传统的高技术战略来维持其全球市场领导地位，以便成为智能制造技术的主要供应商,推行工业,4.0,，德国路径比美国路径更容易实现,工业和互联网或者是信息产业之间的壁垒非常大,美国工业空心化严重，,IT,公司推行工业,4.0,挑战很大，因为它没有基础设施的落地,德国工业基础雄厚：生产制造基地,+,生产设备供应商,+IT,业务解决方案,中国路径：,”,紧盯,”,战略全面选择工业,4.0,在新一轮工业革命中迎头赶上,伺机,”,弯道超车,”,工业,4.0,是一个全新的时代，刚刚开始,我们预计需要,30-50,年时间发展演进,工业,1.0,：以,1780,年瓦特改良型蒸汽机投入使用为标志，历时约,100,年；,工业,2.0,：以,1880,年电动机的使用为标志，历时近,90,年；,工业,3.0,：以,1969,年第一个可编程逻辑控制器的使用为标志，已历时,45,年，还将继续,10-20,年；,工业,4.0,：以智能制造为标志，至少需要用,30,年到,50,年的时间尺度来观察其演进发展的趋势。,工业,4.0,是,德国政府推出的,高技术战略,2020,中,十大未来项目之一,“,工业,4.0”,为人们展现了一幅全新的工业蓝图：在一个,“,智能、网络化的世界,”,里，物联网和务联网（服务互联网技术）将渗透到所有的关键领域，创造新价值的过程逐步发生改变，产业链分工将重组，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。,工业,4.0,将使得工业生产过程更加灵活、坚强,工业,4.0,将发展出全新的商业模式和合作模式,工业,4.0,将带来工作方式和环境的全新变化,工业,4.0,将促进形成全新的信息物理系统平台,工业,4.0,是,德国政府推出的,高技术战略,2020,中,十大未来项目之一,德国欲借“工业,4.0,”快速崛起,长期以来,工业领域的优势让德国人引以为傲。但“数字时代”的到来让德国人的优越感荡然无存，尤其是当美国互联网巨头纷纷“涉足”工业领域时，德国人感受到了来自大西洋彼岸的巨大威胁,德国总理默克尔亲自不予余力地推动工业,4.0,，其背后的用意,是为了,对抗美国互联网,（,CPU,、操作系统、软件以及云计算等网络平台几乎都由美国掌控覇权,),德国提出并力推“工业,4.0,”战略，努力实现实体工业生产与虚拟数字世界的“无缝对接”，并意图引领“第四次工业革命”,德国工业,4.0,战略的要点,工作的组织和设计,培训与再教育,监管框架,资源利用效率,标准化和参考架构,管理复杂系统,工业宽带基础,安全和保障,“,8,”项计划,“,3,”项集成,“,4,”大主题,纵向集成,横向集成,端到端集成,智能生产,智能工厂,智能物流,智能服务,“,1,”个网络,-,信息物理系统网络,CPS,工业,4.0,德国工业,4.0,战略的要点,建设一个网络,研究,四,大主题,实现三项集成,实施八项计划,建设一个网络：信息物理系统网络,建设一个网络：信息物理系统网络,信息物理系统,（,CPS,）,就是将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能，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。,研究,四,大主题,：,智能工厂,智能生产,智能物流,智能服务,工业,4.0,提供智能服务的新模式,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：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。,实现三项集成：,横向集成、纵向集成与端对端的集成,横向集成,是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，提供实时产品与服务；,纵向集成,是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。,标准化和参考架构,实施八项计划,工业,4.0,得以实现的基本保障,管理复杂系统,工业宽带基础设施,安全和保障,工作的组织和设计,培训和持续的职业发展,监管框架,资源利用效率,需要开发出一套单一的共同标准，不同公司间的网络连接和集成才会成为可能。,实施八项计划,之一,：标准化和参考架构,适当的计划和解释性模型可以为管理日趋复杂的产品和制造系统提供基础。,实施八项计划,之二,：,管理复杂系统,可靠、全面、高品质的通信网络是工业,4.0,的一个关键要求。,实施八项计划,之三,：,一套综合的工业宽带基础设施,在确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁的同时，要防止生产设施和产品滥用及未经授权的获取。,实施八项计划,之四,：,安全和保障,随着工作内容、流程和环境的变化，对管理工作提出了新的要求。,实施八项计划,之五,：,工作的组织和设计,有必要通过建立终身学习和持续职业发展计划，帮助工人应对来自工作和技能的新要求。,实施八项计划,之六,：,培训和持续的职业发展,创新带来的诸如企业数据、责任、个人数据以及贸易限制等新问题，需要包括准则、示范合同、协议、审计等适当手段加以监管。,实施八项计划,之七,：,监管框架,需要考虑和权衡在原材料和能源上的大量消耗给环境和安全供应带来的诸多风险。,实施八项计划,之八,：,资源利用效率,三、工业,4.0,的主要特点,1.,工业,4.0,是互联,2.,工业,4.0,是数据,3.,工业,4.0,是集成,4.,工业,4.0,是创新,5.,工业,4.0,是转型,工业,4.0,是互联,工业,4.0,的核心是连接，,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起,工业,4.0,是互联,工业,4.0,的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起,生产设备之间的互联,工业,4.0,的核心是,单机智能设备,的互联，不同类型和功能的智能单机设备的互联组成,智能生产线,，不同的智能生产线间的互联组成智能车间，智能车间的互联组成智能工厂，不同地域、行业、企业的智能工厂的互联组成一个制造能力无所不在的智能制造系统，这些单机智能设备、智能生产线、智能车间及智能工厂可以自由的、动态的组合，以满足不断变化的制造需求，这是工业,4.0,区别与工业,3.0,的重要特征。,工业,4.0,是互联,工业,4.0,的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起,设备和加工对象的互联,工业,4.0,意味着智能工厂能够自行运转，零件与机器可以进行交流。由于产品和生产设备之间能够通信，使得产品能理解制造的细节以及自己将被如何使用。同时，它们能协助生产过程，回答诸如“我是什么时候被制造的”、“哪组参数应该被用来处理我”、“我应该被传送到哪”等问题。,工业,4.0,是互联,工业,4.0,的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起,所有制造系统、设备与人的互联,信息物理系统（,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，是实现设备、产品、人协调互动的基础。智能制造的核心在于实现机器智能和人类智能协，实现生产过程的自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复。,工业,4.0,是互联,工业,4.0,的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起,万物互联,（,IOE,，,Internet of Everything,）,万物互联就是人、物、数据和程序通过互联网联接在一起，实现人类社会所有人和人、人和物以及物和物之间的互联，重构整个社会的生产工具、生产方式和生活场景。,工业,4.0,是数据,当传感器无处不在，智能设备无处不在，智能终端无处不在的时候，连接无所不在的时候，其必然的结果就是数据无所不在,！,工业,4.0,是数据,当传感器无处不在，智能设备无处不在，智能终端无处不在的时候，连接无所不在的时候，其必然的结果就是数据无所不在,！,工业,4.0,是数据,当传感器无处不在，智能设备无处不在，智能终端无处不在的时候，连接无所不在的时候，其必然的结果就是数据无所不在,！,工业大,数据的及时性、准确性和完整性。带来了更精准、更高效、更科学的管理、决策，带来更高的研发生产效率以及更低的运营成本,。,工业,4.0,是集成,集成是工业,4.0,的关键词，也是中国推动两化融合的关键词,“工业,4.0”,将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过,CPS,形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。,工业,4.0,是集成,集成是工业,4.0,的关键词，也是中国推动两化融合的关键词,纵向集成。,指的是研发、设计、生产、制造、运营、管理、服务等所有的环节集成；,工业,4.0,是集成,集成是工业,4.0,的关键词，也是中国推动两化融合的关键词,横向集成。,指的是是一级供应商、二级供应商，以及销售商信息的无缝对接。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，为实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务，推动企业间研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成，实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同的企业间的信息共享和业务协同；,工业,4.0,是集成,集成是工业,4.0,的关键词，也是中国推动两化融合的关键词,端到端集成。,端到端的集成是一个新理念，是围绕产品全生命周期的价值链创造，通过价值链上不同企业资源的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务，它以产品价值链创造集成供应商（一级、二级、三级,）、制造商（研发、设计、加工、配送）、分销商（一级、二级、三级,）以及客户信息流、物流和资金流，在为客户提供更有价值的产品和服务同时，重构产业链各环节的价值体系。,工业,4.0,是创新,“工业,4.0”,的实施过程是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新将会层出不穷。,工业,4.0,是创新,技术创新,一是新型传感器、集成电路、人工智能、移动互联、大数据在信息技术创新体系中不断演进，并为新技术在其它行业的不断融合渗透奠定技术基础；,二是传统工业在信息化创新环境中，不断优化创新流程、创新手段和创新模式，在既有的技术路线上不断演进；,三是传统工业与信息技术的融合发展，它既包括信息物理空间（,CPS,）、智能工厂整体解决方案等一系综合集成技术，也包括集成工业软硬件的各种嵌入式系统、虚拟制造、工业应用电子等单项技术突破。,工业,4.0,是创新,产品创新,信息通信技术不断融入工业装备中，推动着工业产品向数字化、智能化方向发展，使产品结构不断优化升级。,传统的汽车、船舶、家居的智能化创新步伐加快，如汽车正进入“全面感知,+,可靠通信,+,智能驾驶”的新时代，万物互联（,IOE,）时代正在到来。,制造装备从单机智能化向智能生产线、智能车间到智能工厂演进,提供工厂级的系统化、集成化、成套化的生产装备成为产品创新的重要方向。,工业,4.0,是创新,模式创新,“工业,4.0”,将发展出全新的生产模式、商业模式,工业,4.0,是创新,模式创新,“在生产模式层面，“工业,4.0”,对传统工业提出了新的挑战，要求,从过去的“人脑分析判断,+,机器生产制造”的方式转变为“机器分析判断,+,机器生产制造”的方式，,基于,CPS,的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革,随着互联网的出现,3D,打印，创客的发展，生产流程会发生根本性的重塑。它会颠覆从电器工业革命时代，包括汽车工业发展兴起以后所形成的标准化流水线和大规模的生产方式，流程化的设计会被分布式的生产和设计所替代，流水线的方式会被互联网新的整合方式所替代。,工业,4.0,是创新,模式创新,在商业模式层面，“工业,4.0”,的“网络化制造”、“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等特征，也使得它追求新的商业模式以率先满足动态的商业网络而非单个公司，,网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理等新型智能制造模式将加速构建产业竞争新优势,工业,4.0,是创新,业态创新,伴随信息等技术升级应用，从现有产业领域中衍生叠加出的新环节新活动，将会发展成为新的业态,在新市场需求的拉动下，将会形成引发产业体系重大变革的产业,工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点,制造与服务融合的趋势，使得全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等加速重构产业价值链新体系,工业,4.0,是创新,组织创新,在工业,4.0,时代，很多企业将会利用信息技术手段和现代管理理念，进行业务流程重组和企业组织再造，现有的组织体系将会被改变，符合智能制造要求的组织模式将会出现,基于信息物理系统（,CPS,）的智能工厂将会加快普及，进一步推动企业业务流程的优化和再造,工业,4.0,是转型,工业,4.0,是转型,从大规模生产向个性化定制转型,“工业,4.0”,给生产过程带来了极大的自由度与灵活性，通过在设计、供应链、制造、物流、服务等各个环节植入用户参与界面，新的生产体系能够实现每个客户、每个产品进行不同设计、零部件采购、安排生产计划、实施制造加工、物流配送，,极端情况下可以实现个性化的单件制造,在这一过程中，用户由部分参与向全程参与转变，用户不仅出现在生产流程的两端，而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程,工业,4.0,是转型,从生产型制造向服务型制造转型,服务型制造是工业,4.0,理念中工业未来转型的重要方向，越来越多的制造型企业围绕产品全生命周期的各个环节不断融入能够带来市场价值的增值服务，以此实现从传统的提供制造业产品向提供融入了大量服务要素的产品与服务组合转变。,工业,4.0,是转型,从要素驱动向创新驱动转型,以廉价劳动力、大规模资本投入的传统要素驱动发展模式将难以为继，移动互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术在制造业的集成应用，带来产业链协同开放创新，带来了用户参与式创新，带来了制造业技术、产品、工艺、服务的全方位创新，不断催生和孕育出新技术、新业态和新模式，从而激发整个社会的创新创业激情，加快从传统的要素驱动向创新驱动转型。,四、工业,4.0,的目标,1.,智能制造,2.,智能工厂,智能制造是工业,4.0,的核心,作为一个广义的概念，“智能制造”包含有,5,个方面,智能制造是工业,4.0,的核心,产品智能化,把传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入到各种产品中，使得产品具备动态存储、感知和通信能力，实现产品的可追溯、可识别、可定位,产品智能化有三个最基本的特征：普适性、渐进性、颠覆性,计算机、智能手机、智能电视、智能机器人、智能穿戴是物联网的“原住民”，这些产品诞生的时候就是一个网络终端；传统的空调、冰箱、汽车、机床、风机等是物联网的“移民”，这些产品正排着队联接到网络世界,专家们估计到,2020,年将超过,500,亿个智能终端,智能制造是工业,4.0,的核心,装备智能化,装备的智能化至少是在两个维度上进行，即单机智能化以及单机设备的互联而形成的智能生产线、智能车间、智能工厂,智能制造是工业,4.0,的核心,生产方式智能化,来自不同国家、不同行业、不同规模的企业都在不断探索个性化定制、极少量生产、服务型制造以及云制造等新业态新模式，其本质是在重组客户、供应商、销售商以及企业内部组织的关系，重构生产体系中信息流、产品流、资金流的运行模式，重建新的产业价值链、生态系统和竞争格局,企业需要不断思考我是谁、我在哪里、我的边界在哪里、我的竞争优势的来源在哪里、我的价值在哪里等这样一些基本问题,智能制造是工业,4.0,的核心,管理智能化,随着纵向集成和横向集成的不断深入，企业数据及及时性、完整性、准确性不断提高，必然使得管理更加精确、更加高效、更加科学，这是管理领域的革命。,智能制造是工业,4.0,的核心,服务智能化,服务的智能化，既体现为企业如何高效、准确、及时挖掘客户的潜在需求并实时响应，也体现为产品交付后对产品实现线上线下（,O2O,）服务，实现产品的全生命周期管理。,两股力量在服务的智能化方面相向而行，,一股力量是传统的制造企业不断拓展服务业务，一股力量是互联网企业从消费互联网进入到产业互联网，如腾讯提出微信、,QQ,未来连接的不仅是人，而且还包括人和设备、设备和设备、服务和服务、人和服务。这两股力量的胜利会师将不断激发智能服务领域的技术创新、理念创新、业态创新和模式创新。,智能制造是系统的系统,西门子以及弗劳恩霍夫研究所（,Fraunhofer,）的专家们认为智能制造是系统的系统，,工业,4.0,就是要建立一个智能生态系统,。,美国,GE,公司在谈到工业互联网的时候，也提出同样一个概念，,工业互联网是系统的系统，是从智能产品、联网的智能产品、产品系统再到系统的系统。,智能制造是系统的系统,所谓系统是要素和要素的相互作用所形成的具有某种功能的一个体系,当智能无所不在、连接无处不在、数据无处不在的时候，过去它们不相干的两个设备之间、人和人之间、物和物之间、人和物之间联系越来越紧密，其必然带来是一个系统连接另一个系统，小系统组成大系统，大系统组成更大的系统,一个超复杂的巨系统正在形成,智能制造是系统的系统,智能产品是一个系统,以智能手机为例。智能手机实际上是终端,+,基于,APP,电子商务平台,+,百万级的应用所构成的一个智能系统。每部手机的价值不仅取决于其本身的功能，也取决于链接的数量。一是链接到网上的智能终端的数量，二是链接到网上的各种服务的数量，包括微信、航空、宾馆、商务、医疗、银行、证券公司等,每部智能手机都是系统，智能手机互联就是系统的系统,一个超复杂的巨系统正在形成,智能制造是系统的系统,产品的生产环节是一个系统,产品制造系统是研发系统、生产系统、物流系统、销售系统到服务系统的集成，智能单机设备的集成所组成的智能生产线是一个系统,一个超复杂的巨系统正在形成,智能制造是系统的系统,每一个供应商都是一个系统,一级供应商、二级供应商、三级供应商构成一个系统网络，企业间供应链协同就是一个系统的系统,一个超复杂的巨系统正在形成,智能制造是系统的系统,每个管理流程都是一个系统,人事、财务、资产、客户、运营都是一个独立的系统，合在一起就是系统的系统,一个超复杂的巨系统正在形成,智能制造是系统的系统,客户管理是一个系统,如何实时感知、获取、评估、遴选、转化客户的需要，需要构建以客户为导向的系统,一个超复杂的巨系统正在形成,智能制造是系统的系统,所谓的制造智能化，表现在两个方面：,一是,单机的智能化,，传感器、,CPU,、存储器、操作系统、人工智能、传输速度等,二是,系统的智能化,，智能制造的过程就是小系统组成大系统，大系统组成更大的系统的过程,一个超复杂的巨系统正在形成,智能制造是系统的系统,一个超复杂的巨系统正在形成。车间里的机器如一部智能手机，通过更新操作系统实现功能升级，通过工业,APP,实现各种功能即插即用，通过,API,不断扩展制造生态系统，所有的机器、产品、零部件、能源、原材料，所有的研发工具、测试验证平台、虚拟产品和工厂，所有的产品管理、生产管理、运营管理流程，所有的研发、生产、管理、销售、员工、各级供应商、销售商以及成千上万个客户，都将是这一系统的重要组成部分,一个基于云,管,端新型复杂制造体系正在形成。,一个超复杂的巨系统正在形成,智能制造必将带来新的竞争格局，智能制造的本质是在重组客户、供应商、销售商以及企业内部组织的关系，重构生产体系中信息流、产品流、资金流的运行模式，重建新的产业价值链、生态系统和竞争格局。,智能制造是系统的系统,一个超复杂的巨系统正在形成,智能工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，是在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务；清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、及时正确地采集生产线数据，以及合理的生产计划编排与生产进度，并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。,智能工厂：人与智能机器并存,智能工厂的三大特征,智能工厂的发展趋势,柔性化是指组织对环境变化的高度适应能力以及适时地根据可预期变化的意外结果迅速作出调整的能力，也就是顺利从事不同工作和适应需求变化的能力。,柔性化能够使工艺路线与工艺装备适应各种产品生产的需要，适应迅速更换产品、更换工艺的需要。,实现了多品种小批量的生产，满足了人们对个性化产品的需求。,智能工厂的发展趋势,智能工厂的发展趋势,敏捷制造是信息时代最有竞争力的生产模式，采用了先进制造技术，具有灵活的动态组织机构并且建立开放的基础结构，极大缩短了产品投放市场的时间，使工厂机制更加灵活。,智能工厂的发展趋势,智能化的对象具备灵敏准确的感知能力、正确的思维判断功能以及行之有效的执行方法。,智能化是柔性自动化的发展和延伸。,智能工厂的发展趋势,未来的制造业将成为由信息主导的并采用先进制造系统、先进生产模式、先进制造技术的一个全新的制造业。,21,世纪初制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等方面。,信息化的实现有利于未来制造业在竞争中更具竞争力。,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,智能工厂,APP,平台,基于语义的,PLM,、,ERP,、,MES,、,QMS,物联网和,务联,网是,智能工厂,的信息技术基础,与生产计划、物流、能源和经营相关的,ERP,、,SCR,、,CRM,等，和产品设计、技术相关的,PLM,处在最上层，与务联网紧紧相连。,物联网和,务联,网是,智能工厂,的信息技术基础,物联网和,务联,网是,智能工厂,的信息技术基础,与制造生产设备和生产线控制、调度、排产等相关的,PCS,、,MES,功能通过,CPS,物理信息系统实现。这一层与工业物联网紧紧相连。,物联网和,务联,网是,智能工厂,的信息技术基础,从制成品形成和产品生命周期服务的维度，智能工厂还需要和具有智能的原材料供应，以及智能产品的售后服务这些环节构成实时互连互通的信息交换。,而具有智能的原材料供应和智能产品的售后服务，具有充分利用服务网和物联网的功能。,智能物料,智能产品,安全的,云计算网络,智能工厂,2N,智能工厂,1,智能机床,1,智能机床,2,面向机床的,APP,平台,信息物理生产系统,机床间通信,物联网和,务联,网是,智能工厂,的信息技术基础,工业,4.0,的基石,工业,4.0,的基石,工业,4.0,的硬件基础,工业,4.0,时代，精益生产依然重要,精益是生产线永恒的主题。,硬件设备和技术手段的更新换代使得生产线的效率得到了很大的提升。但同时也应当看到，生产线的潜能并未全部发货，其中欧生产先设计不合理的原因，也有实施管理的原因，而这些正是精益的最佳用武之地,精益生产,智能制造的基石,工业,4.0,的硬件基础,精益是将工业,4.0,的各项先进技术组合为一体的最佳工具。,构建智能生产线，将大量先进技术组织为有机整体，并固化为生产线及管理模式，这是实施工业,4.0,的核心问题之一。未来工厂的生产线设计、实施及管理都应该围绕精益展开。网络化、数字化、物联网都是服务于精益的技术手段,精益生产,智能制造的基石,机器人是自动执行工作的机器装置。目前国际上对机器人的概念逐渐趋于一致，即,靠自身动力和控制能力来实现各种功能的机器,英国经济学家保罗麦基里认为，,第四次工业革命浪潮的主体就是工业机器人,。未来工厂，必将是以工业机器人为代表的智能设备的天下,工业,4.0,的硬件基础,工业机器人,工业,4.0,的最佳助手,工业机器人作为智能化的代表，将个性化的软件模块、传感器、视觉系统和机器人工具以最佳的方式集成在一起，在运转程序的同时做出负载分析，从而使得基于机器人产品解决的自动化方案应用在现代化工厂中，保证系统经济、快速、高效运转,工业,4.0,的硬件基础,工业机器人,工业,4.0,的最佳助手,所谓标准化是指，为了实现整个工作过程的一协调运行、提高工作效率，而对作业的质量、数量、时间、程序、方法等制定统一规定，做出统一标准，也就是对人所从事的工作标准化,工业,4.0,的硬件基础,工厂标准化,工业,4.0,的必要条件,德国工业,4.0,工作组认为推行工业,4.0,需要在,8,个关键领域采取行动。其中第一个领域就是“标准化和参考架构”。,标准化是智能工厂的一个必要条件。标准化工作主要围绕智能工厂生态链上各个环节制定合作机制，确定哪些信息可被用来交换。所以在智能之前，标准必须先行,工业,4.0,的硬件基础,工厂标准化,工业,4.0,的必要条件,工业,4.0,的软件支撑,物联网,(CPS),连接虚拟空间与物理现实,物联网,(Cyber Physical Systems,，简称,CPS),，,CPS,中文译为信息物理融合系统，是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过,3C,技术,即计算,(Computation),、通信,(Communication),和控制,(Control),的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。通过计算、通信与物理系统的一体化设计，以使系统更加可靠和高效。,工业,4.0,的软件支撑,物联网,(CPS),连接虚拟空间与物理现实,德国“工业,4.0”,正是以,CPS,为基础，通过把计算与通信深深地嵌入实物过程、与实物过程密切互动，从而给实物系统添加新的能力。,基于这项技术，生产和服务方式将得到进一步进化，通过传感网，虚拟空间的高级计算能力将与现实世界紧密相连，从而在生产制造过程中，采集并分析与设计、开发、生产有关的所有数据，形成可自律操作的智能生产系统。,工业,4.0,的软件支撑,物联网,(CPS),连接虚拟空间与物理现实,CPS,是工业,4.0,的核心，它通过将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、控制、远程协调和自治等五大功能，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，是实现设备、产品、人协调互动的基础。,工业,4.0,时代是数据的时代，产品数据、设备数据、研发数据、供应链数据、运营数据、销售数据、消费者数据,未来工厂只有产品跟信息，产品在实端，信息在虚端，虚端比实端有意义，,谁掌控了大数据，谁就掌控了未来,工业,4.0,的软件支撑,工业大数据,(Big Data),掌控未来工业的关键,工业大数据包括三个方面：,一是数据库的获取和分析；,二是数据的模拟优化及决策分析；,三是数据的预测分析,工业,4.0,的软件支撑,工业大数据,(Big Data),掌控未来工业的关键,工业大数据的价值：,1.,创建透明度，优化运营效率；,2.,优化供应链，细分市场；,3.,提升竞争力，创新商业模式。,工业,4.0,的软件支撑,工业大数据,(Big Data),掌控未来工业的关键,对工业系统来讲，软件从来都不是主导，它是硬件的附属品，但是在工业,4.0,时代，这个理念变了，,特别强调软件的作用,在西门子，他们把自己的软件产品打一个包，然后通过他们所倡导的四个阶段，将产品设计、工程、生产制造、售后服务都拿软件串起来，试图,用软件重新定义智能工厂或者智能制造过程,工业,4.0,的软件支撑,软件技术,软件定义机器,软件定义机器，未来的软件应该是使得设备的功能可以多样化、模块化的基础,苹果公司可以说开创了软件定义机器的先河，它和诺基亚这些传统功能性手机最大的不同在于它提供一种多样的软件，由用户用软件来定义机器、定义设备,怎样通过软件定义设备，实现设备的灵活组装和模块化，最终以服务的方式交付给客户，就变得非常有战略性了,工业,4.0,的软件支撑,软件技术,软件定义机器,未来，物理生产线之外，会有更加复杂庞大的虚拟生产线。物理世界之外将来会有一个更加复杂的包含了历史和现实数据以及不同维度数据的一个虚拟的世界，虚拟的数据库,在,GE,，航空发动机的维护已经在采用这种方式，大量的数据已经不是现场、实时采集的数据，还包括大量的历史数据、材料数据、维修信息，然后可以整合成一个虚拟的发动机的模型，这个模型包含的信息量以及对未来故障的预测准确度会远远高于目前的只是实施数据。,工业,4.0,的软件支撑,虚拟现实技术,分布式生产方式的前提,工业,4.0,的人才保障,德国人工智能研究中心首席执行官沃尔夫冈博士,认为,：,“即使是在工业,4.0,时代，我们的工厂里也不会空无一人”,。,新的工业系统虽然取消了很多需要“人”参与的生产关节，但是也会带来新问题与创造空间，未来人在生产中所从事的工作内容将不同于现在，他们的体力劳动将减少，将集中于创新与决策的领域。,工厂里并非空无一人,工业,4.0,的人才保障,越来越多的生产岗位正在要求工人对联网的机器进行编程和维护，并且在机器发生故障时，能够马上维修使之恢复正常,除了编程，,新型灰领工人还要能解读复杂数据，与管理人员组成团队，协同工作,灰领工人将替代蓝领工人,工业,4.0,的人才保障,“工业,4.0,”对人类最大的贡献在于，其智能辅助系统可以把工人从单调、程序化的工作中解放出来，使其能够将精力集中在创新和增值业务上。,从长远来看，灵活的工作组织形式使工人们能够更好地整合自己的工作、私人生活和职业生涯发展，为工作和生活找到一个更好的平衡点。,工业,4.0,时代，人依然是企业的核心,员工从服务者、操作者转变为一个规划者、协调者、评估者、决策者。未来的生产需要员工作为决策和优化过程中的执行者,对员工的专业水平要求也会越来越,高,，未来的工作岗位将更加注重技术专业性，并且,熟练工种逐渐减少，能动性岗位越来越多,工业,4.0,的人才保障,工业,4.0,时代，人依然是企业的核心,在未来，机器和人类会有新的分工，那时人们将行使“创新”与“决策”的权力，人们要牢牢把握对于机器的指挥权，而机器负责自我调节和完善,工业,4.0,的人才保障,工业,4.0,时代，人依然是企业的核心,数字化技术使得资本不再是稀缺资源，创新型人才是工业,4.0,时代最稀缺的资源，,那些具有创新精神并创造出新产品、新服务或新商业模式的人才正成为市场的主要支配力量，是资本追逐的对象，是社会财富主要分配者,，创新性人才比以往任何时候都重要,工业,4.0,的人才保障,工业,4.0,时代需要新型创新复合型人才,交叉人才,：他们融合了机械工程等传统工程学科与信息和计算学科，从而成为“数字,-,机械”工程师。,数据科学家,：将形成分析平台与算法、软件和网络安全工程师，包括统计、数据工程、模式识别与学习、先进计算、不确定性建模、数据管理以及可视化。,用户界面专家,：人机互动的工业设计领域，高效地整合最低投入所需的硬件和软件，以实现所需的产出；以及机器最小化不必要的产出。,工业,4.0,的人才保障,工业,4.0,时代需要新型创新复合型人才,工业,4.0,9,大技术支柱,对于制造领域，大数据分析还是新鲜事物，但它已经能帮助企业改进产品质量，节省能源并提高设备的性能。,在工业,4.0,的环境下，对不同数据源（设备、系统和企业）进行收集和分析将成为未来企业进行实时决策的标准配备。,大数据和数据分析,很多生产行业已经广泛采用机器人进行生产，但今天的机器人技术变得更加强大。,自动机器人不但更加灵活和智能，更可以在彼此之间进行沟通互动，甚至具备学习新技能