工业40的理念,形态和趋势V4

1、 1工业4.0的理念形态和趋势 2一、工业4.0背景二、工业4.0的目标三、德国先进企业工业4.0的战略四、工业4.0的发展趋势五、中国企业如何应对工业4.0目录政府报告提” ” 互联网+”+”行动计划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，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。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。各国在物联网领域

2、的动向 美国 德国 日本 中国B2B/B2C（传统）1）过程2）产品IIC 工业互联网联盟（GE、IBM、丰田、富士通、日立、东芝、博士等）OIC 开放互联联盟（因特尔、三星电子等）AIISeen AIIiance（高通、LG、海尔、松下等）工业4.0（西门子、SAP、博世、BMW等）CPS（智能终端）IOS (SS)(UJapan失败）无特别专项（但丰田等14家企业拟就普通零部件共同制定统一标准）垂直（系列EDI）水平（消极）物联网（IOT）涉及所有行业（政府主导）B2CGoogle(例：Android联盟）Apple（例：Carplay联盟）(UJapan失败）汽车厂家大多与Google、

3、Apple合作BAT（IOT、IOS)（民间主导）车联网（企业主导？）企业端也开始热身IoTIoT1）GE:产业/交通/医疗等 2）IBM:公共/医疗/金融/产业等3）AT&T：公共/交通/能源等 3）Intel:能源/产业5）CISCO:公共/医疗/金融/产业等Minds + Machines 2014GEs annual summit on the Industrial Internet德国工业4.04.0实质是物联网的智能工业“1”个网络信息物理系统网络“2”大主题智能工厂智能生产“3”项集成横向集成端到端集成纵向集成“8”项计划标准化参考架构管理复杂系统工业宽带基础安全和保障工

4、作的组织和设计培训持续的职业发展监管架构资源利用效率工业发展历史从工业从工业 1.0 到工业到工业 4.0180019002000时间轴时间轴今天今天复杂程度复杂程度第一次第一次工业革命工业革命创造了机器工厂的创造了机器工厂的“蒸汽时代蒸汽时代”第二次第二次工业革命工业革命将人类带入将人类带入分工明确、分工明确、大批量生产的大批量生产的流水线模流水线模式和式和“电气时代电气时代”第三次第三次工业革命工业革命应用电子信息技术，应用电子信息技术，进一步提高生产自动化水平进一步提高生产自动化水平第四次第四次工业革命工业革命开始应用信息物理开始应用信息物理融合系统融合系统 (CPS)1784 年，出现

5、了第一台机械织布机年，出现了第一台机械织布机传送带方式于传送带方式于 1870 年开始在辛辛那提屠年开始在辛辛那提屠宰场使用宰场使用1969 年，美国年，美国 Modicon 公司公司推出推出 084 PLC数据来源数据来源：DFKI (2011)工业发展史的自动化维度从工业从工业 1.0 到工业到工业 4.0180019002000时间轴时间轴今天今天复杂程度复杂程度第一次第一次工业革命工业革命机械的自动化机械的自动化第二次第二次工业革命工业革命机械化机械化 电气化电气化第三次第三次工业革命工业革命模拟化模拟化 数字化数字化第四次第四次工业革命工业革命自动化自动化 智能化智能化1784 年，

6、出现了第一台机械织布机年，出现了第一台机械织布机传送带方式于传送带方式于 1870 年开始在辛辛那提屠年开始在辛辛那提屠宰场使用宰场使用1969 年，美国年，美国 Modicon 公司公司推出推出 084 PLC工业发展史的解放人的工作维度从工业从工业 1.0 到工业到工业 4.0180019002000时间轴时间轴今天今天复杂程度复杂程度第一次第一次工业革命工业革命解放解放“工工”机器替代体力活机器替代体力活第二次第二次工业革命工业革命解放解放“工工”机器替代体力活机器替代体力活第三次第三次工业革命工业革命解放解放“员员”机器替代以定机器替代以定规则下的繁琐劳动规则下的繁琐劳动第四次第四次工

7、业革命工业革命解放解放“师师”机器替代部分机器替代部分可创造性劳动可创造性劳动1784 年，出现了第一台机械织布机年，出现了第一台机械织布机传送带方式于传送带方式于 1870 年开始在辛辛那提屠年开始在辛辛那提屠宰场使用宰场使用1969 年，美国年，美国 Modicon 公司公司推出推出 084 PLC工业发展史的生产方式维度STO（Sale-to-Order）工业2.0MTO(Make-to-Order)工业3.0ETO(Engineer-to-Order)工业4.0物联网是技术融合企业应用软件: ERP、SCM、CRM、PLM、MES、OA等自动化 ：总线、DCS，PLC，工厂自动化等互联

8、网 ：以太网、电子商务、社交媒体、移动互联网等数据处理：数据库、在线分析、 ETL、 BI、数据挖掘、MDM、ODS、非结构化数据等通讯技术：3G、4G、5G、WIFI，Zigbee，蓝牙，Z-Wave等云计算 ：IaaS、PaaS、SaaS、虚拟化物联网技术：RFID，二维码，传感技术，M2M，安全技术等等物联网是技术的融合，而不是单个技术的突破。融合的基础是因为云计算的发展是突破，在云计算技术成熟之后，计算能力、存储的瓶颈被突破，移动互联网、大数据、物联网等概念才可以落地云计算是迎接管理学第三个春天的技术基础云计算不仅仅是一种技术，更重要它促进上商业模式创新云计算促进了社会分工云计算促进商

9、业模式从产品向服务转型IaaSPaaSSaaS云计算触发商业模式创新云成为一种商业模式终端的物联网（IOTIOT）Vs. Vs. 工业4.04.0IoT Market“Revolution”+20% YoY(Market Size)140 Market“Evolution”+1.5% YoY(Value Added)“Industry 4.0” transplants “IoT” excitement“Industry 4.0” transplants “IoT” excitementInto evolutionary industrial automationInto evolutionar

10、y industrial automationVirtual WorldVirtual World Internet ofInternet of ThingsThings Connected Consumer Connected Consumer Connected DataComputerSmart PhoneTabletsVirtual WorldVirtual World SensorsSensors Industry Automation Industry Automation Connected DataManual Data SmartCardsBarcodeRFIDTimeTim

11、e德国的强项在生产端VsVs美国的强势在消费端Internet of Things Market Shares 2018 Cagr: +20% (IDC)MfgMfg20%20%ConsumerConsumer29%29%13%13%7%7%7%7%7%7%4%4%Systems & ServiceSystems & ServicePlatformsPlatformsGlobal User Access, Markets, Global User Access, Markets, StandardsStandardsNew Business ModelsNew Business

12、 ModelsSmartSmartMobiliMobilitytySmartSmartLogistLogisticicSmartSmartBuildinBuildingsgsSmartSmartGridGridSmartSmartProductProducts sSmart FactorySmart FactoryCybar Physical Cybar Physical SystemsSystemsIndustrial Internet“The Power of +1%” efficiency growth (GE)效率提高效率提高1%一年可带来利益一年可带来利益200亿美元亿美元 15一、

13、工业4.0背景二、工业4.0的目标三、德国先进企业工业4.0的战略四、工业4.0的发展趋势五、中国企业如何应对工业4.0目录德国工业4.04.0蓝图“1”个网络信息物理系统网络“2”大主题智能工厂智能生产“3”项集成横向集成端到端集成纵向集成“8”项计划标准化参考架构管理复杂系统工业宽带基础安全和保障工作的组织和设计培训持续的职业发展监管架构资源利用效率感知层感知层网络网络(广域网广域网/传感传感网网)边缘计算边缘计算云计算云计算物联网物联网服务平台服务平台应用程序应用程序数据分析数据分析政政 府府大大 学学标准制定组织标准制定组织物联网服务物联网服务消费者消费者物联网生态系统物联网生态系统主

14、要主要利益相关者利益相关者服务服务供应商供应商分析软件供应商分析软件供应商应用软应用软/硬件供应商硬件供应商技术技术供应商供应商物联网平台软件物联网平台软件云软云软/硬件供应商硬件供应商边缘计算软边缘计算软/硬件供应商硬件供应商网络软网络软/硬件供应商硬件供应商传感装置传感装置/嵌入式软件嵌入式软件物联网平台服务物联网平台服务网络服务网络服务云服务云服务物联网（应用物联网（应用/商业）服务商业）服务系统整合服务系统整合服务咨询服务咨询服务测试服务测试服务德国工业4.04.0的企业生态工业4.04.0的理解 横向集成与纵向集成 制造业的FA（生产自动化）与经营管理系统的整合国际标准IEC6226

15、4 以前为“交易连接”、I4.0特点为“过程（Procedures & Processes)连接”企业内水平连接企业内水平连接企业间连接企业间连接企业经营企业经营ERPERP、SCMSCM、etcetc制造实施制造实施 MES MES设备设备控制系统控制系统企业经营企业经营ERPERP、SCMSCM、etcetc制造实施制造实施 MES MES设备设备控制系统控制系统层级四层级四层级三层级三层级二层级二层级一层级一生命周期集成智能化互联智能化互联 采用最高效技术采用最高效技术 产品设计产品设计生产规划生产规划生产工程生产工程生产实施生产实施服务服务通往工业通往工业 4.0 之路：集成产

16、品规划与生产过程，提高生产力、效率和灵活性之路：集成产品规划与生产过程，提高生产力、效率和灵活性 21一、工业4.0背景二、工业4.0的目标三、德国先进企业工业4.0的战略四、工业4.0的发展趋势五、中国企业如何应对工业4.0目录第第 5 页页鲁思沃鲁思沃2013 年年 4 月月 8 日日”西门子工业 4.0战略：基于信息物理融合系统的数字化“生产模式“工业 4.0”的愿景 将要生产的产品包含了生产所需的全部信息 根据整个价值链，自行配置集成化生产设施 根据当前条件，灵活制定生产工艺分布式信息物理融合系统分布式信息物理融合系统 （CPS） 通过嵌入式互联网技术相互协同通过嵌入式互联网技术相互协

17、同西门子工业4.0战略人，是人，是具有创造性的规划者、管理者和决策者具有创造性的规划者、管理者和决策者第第 1 步步由人提出产品构思与设计由人提出产品构思与设计第第 2 步步由人由人确定生产规则和参数确定生产规则和参数第第 3 步步信息物理融合系统信息物理融合系统 (CPS) 根据指令仿真并对根据指令仿真并对比各种生产选项比各种生产选项第第 4 步步信息物理融合系统信息物理融合系统 (CPS) 给出符合要求的给出符合要求的“最佳最佳”生产路径建议生产路径建议第第 5 步步由人由人选择最佳生产路径，实现生产选择最佳生产路径，实现生产第第 7 页页鲁思沃鲁思沃2013 年年 4 月月 8 日日西门

18、子：生产技术潮流的先驱者SIMATIC PCS 7SIMATIC IT2020 1995 1996201020092012 1979 19731958S7-1500联手联手 TIA 博途博途S7-1200 SIMATIC S7 和和 TIA PLM 针对自动化驱动的针对自动化驱动的 TIA 博途软博途软件平台件平台SIMATIC S3SIMATIC S5SIMATIC GPLM 软件软件JT 标标准准长期兼容长期兼容创新领袖创新领袖开放接口开放接口TIA 博途博途 V12第第 8 页页鲁思沃鲁思沃“数字化企业”西门子正在为实现工业 4.0 奠定基础生产工程生产工程产品工程产品工程早期应用者早期

19、应用者克服生产利润下滑克服生产利润下滑无缝集成无缝集成采用共用数据模型采用共用数据模型产品产品 生产生产2013 年年 4 月月 8 日日生产力在未来发展阶段的变化：通过整合产品规划和产品生产，生产力在未来发展阶段的变化：通过整合产品规划和产品生产，可缩短上市时间达可缩短上市时间达 50% 生产力与竞争力生产力与竞争力201020202030时间轴时间轴2000PDMcPDMPLM产品产品生产生产同类最佳产品同类最佳产品通过数据导入和导出通过数据导入和导出实现互联互通实现互联互通2013 年年 4 月月 8 日日第第 10 页页鲁思沃鲁思沃TIATIP生产生产全集成自动化全集成自动化全集成能源

20、管理全集成能源管理工厂设计工厂设计 产品设计产品设计自动化自动化设计设计PLM产品生命产品生命周期管理周期管理CAD 设计软设计软件，用于复合件，用于复合材料生产材料生产（2011 年）年）产品成本管理产品成本管理（2012 年）年）MES 软件，用于软件，用于制制药与生物科技行业药与生物科技行业（2011 年）年）MES 软件，软件，用于用于生命科学生命科学行业（行业（2009 年）年）以太网通信产品及网络解决方案以太网通信产品及网络解决方案（2012 年）年）Comos 过程工业软件过程工业软件（2008 年）年）工业质量与生工业质量与生产管理产管理（2012 年年）计算机辅助运计算机辅助

21、运动软件动软件（2012 年）年）CAE 软件，用于软件，用于仿真和测试仿真和测试机电机电一体化系统一体化系统（2012 年）年）（2007 年）年）西门子正在融合数字化产品规划与实际生产SAP工业4.0战略27自动化自动化手动手动 组装组装半自动化半自动化高度自动化高度自动化新商业模式新商业模式智能化智能化SAP拟于今年在上海开设拟于今年在上海开设I4.0研究中心研究中心配合总部做用户端应用研究！配合总部做用户端应用研究！通过减少操作成本取的附加价值通过减少操作成本取的附加价值IOT/IOT/服服务化务化Biz Biz Suite Suite 整整合合大数据分析大数据分析M2MM2MSAP

22、MIISAP MIIMESMES手动手动PCPC、打印等、打印等智能手机、嵌入式电子元智能手机、嵌入式电子元器件等器件等CPSCPS（智能系统）服务自动（智能系统）服务自动化等化等博世有序推进“工业4.0”Lean Lean processprocessenablingenablingReal time Real time analysisanalysisAdaptive Adaptive logisticslogisticsPredictiPredictive ve logisticlogistics sBoschBusiness event platformCapturingAutomat

23、ionHMIcontrollecontroller rRFIDRFIDrobotiroboticscsMobileMobileSolutionSolutions sAugrnerAugrnerbebeRealityRealityotherotherAutomationAutomationtechnologietechnologies sSensorSensorModernModernHMIHMI 29一、工业4.0背景二、工业4.0的目标三、德国先进企业工业4.0的战略四、工业4.0的发展趋势五、中国企业如何应对工业4.0目录工业4.04.0的趋势判断n工业返璞归真的变化趋势l工业革命前 ：完

24、全定制化l工业1，2 ：产品由工厂设计，用户采购（STO，Sale-to-Order）l工业3.0 ：产品根据工厂选项，根据用户选择生产（MTO）l工业4.0 ：产品根据用户需求定制（ETO）n借助信息平台实现服务的规模化l设计制造的规模化服务l售后服务的规模化工业3.03.0的案例，DellDell案例lDell 1984年由迈克尔。戴尔创立于美国德克萨斯州奥斯丁l1996年开始通过采用直销模式销售戴尔计算机产品l戴尔的直销模式、供应链管理成为全球电脑行业的标杆l2004年5月，戴尔公司全球电脑市场占有率排名第一，进入世界500强延迟制造 延迟制造实施的关键延迟制造实施的关键顾客需求切入顾客

25、需求切入点的定位点的定位 在延迟制造中，我们把推式流程与拉式流程的分界点称为顾客需求解耦在延迟制造中，我们把推式流程与拉式流程的分界点称为顾客需求解耦点点 （CODPCODP：Customer Order Postponement Decoupling PointCustomer Order Postponement Decoupling Point）。）。 CODP是供应链中产品的生产从基于预测转向响应客户需求的转折点转折点DellDell的创新将CODPCODP向前移COPD决定供应模式的选择： 供应规模化低成本，批量化，交期短，易预测 多样化服务高成本，灵活多样，交期长，难预测设计设计采

26、购原料采购原料零部件生产零部件生产总装总装发运发运1 12 23 34 45 51 ETO2 BTO3 MTO4 ATO/CTO5 PTO/STO6 BTF6 6TCODP移动方向DellDell的横向集成供应商规划顾客顾客的顾客Make交付采购制造DeliverMakeSourceDeliverSourceDeliver内部或外部内部或外部你的公司SourceReturnReturnReturn逆向逆向ReturnReturnReturnBuilding Block ApproachProcessesMetricsBest PracticeTechnologyDellDell的纵向集成战略计

27、划SP财务计划业务计划BP销售及营运（SOP）计划主生产计划详细物料计划/能力计划车间及供应计划计划执行需求管理粗能力计划制造工程供应商销售客户市场其他需求订单录入和承诺（合同）BOM工艺路线存货记录工作中心陕鼓动力有工业4.04.0的雏形l陕鼓动力是陕鼓集团的精良资产，是借助信息化，从卖产品向卖服务成功转型的机械制造业企业代表，是国内鼓风机行业唯一一家上市公司。在向服务转型过程中，陕鼓动力有一个突破性创新：陕鼓旋转机械远程在线检测及故障诊断系统（远程检测系统）。l 陕鼓动力是旋转机械设备以及解决方案的供应商。在远程检测系统发明之前，一般设备以及解决方案供应商对客户的服务模式是：客户通过电话联系陕鼓，陕鼓派人到现场检查，维护。一方面风机的维护有较高的技术含量，对维修人员的技术水平有很高的要求，因而维修人员的水平决定了对客户的服务水平；另外一方面维修人员的差旅，经济成本高、人员的使用率低，对陕鼓也是一种负担。陕鼓动力案例l陕鼓远程检