工业4.0与中国制造2025教学课件

1、中国制造2025黄河科技学院 于善甫第1页，共23页。工业工业4.0与中国制造2025于善甫黄河科技学院 商贸学院第2页，共23页。第四次工业革命系统基于信息物理融合第三次工业革命用电子和IT技术实现制造流程的进一步自动化第二次工业革命随着基于劳动分工的、电力驱动的大规模生产的出现第一次工业革命随着蒸汽驱动的机械制造设备的出现18世纪末20世纪初20世纪70年代现在1784年第一台纺织机1870年第一条生产线美国辛辛那提屠宰场1959年第一个可编程逻辑控制器PLC工业1.0:机器制造，机械化生产；工业2.0:流水线，批量生产，标准化；工业3.0:高度自动化，无人/少人化生产；工业4.0:网络化

2、生产，虚实融合。第3页，共23页。 德国所谓的工业四代(Industry4.0)是指利用物联信息系统(CyberPhysical System简称CPS)将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。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。多品种、小批量、个性化定制生产，这就是工业4.0的含义。第4页，共23页。第5页，共23页。第6页，共23页。第7页，共23页。工业4.0三大主题智能生产：主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在

3、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。智能工厂：重点研究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； 123第8页，共23页。 “智能工厂”的定义相对明确，除了高端机床、热处理设备、机器人、 AGV、测量测试设备等数字化、自动化的硬件生产设施以外，还包括在生产过程中进行管理与控制的软件系统，我们可以称之为MES系统。“以及网 络化

4、分布式生产设施的实现”，这里面的分布式，英文是Distributed。就是将分布在不同地点的数控设备、 机器人等数字化生产设施联成网络，实现互联互通，乃至达到状态感知、实时分析、自主决策、精准执行的自组织生产的最高境界，但基础就是实现数字化设备的联 网通讯、数据采集等网络化分布式管理。(生产环节的管控和执行）智能工厂第9页，共23页。智能生产原材料生产设备管理系统信息系统 百事可乐的生产车间里，生产线上连续过来了三个瓶子，每个瓶子都自带一个二维码，里面记录着这是为张三、李四和王二麻子定制的可乐。 第一个瓶子走到灌装处时，通过二维码的无线通讯告诉中控室的控制器，说张三喜欢甜一点的，多放糖，然后控

5、制器就告诉灌装机器手，“加二斤白糖！”（张三真倒霉）。 第二个瓶子过来，说李四是糖尿病，不要糖，控制器就告诉机器手，“这货不要糖！” 第三个瓶子过来，说王二麻子要的是芬达，控制就告诉灌可乐的机械手“你歇会”，再告诉灌芬达的机械手，“你上！” 多品种、小批量、定制生产，每一灌可乐从你在网上下单的那一刻起，他就是为你定制的，他所有的特性，都是符合你的喜好的。 这就是智能生产。第10页，共23页。这是基于GPS卫星导航定位技术、RFID（射频识别）技术、传感技术等多种技术，在物流过程中实时实现车辆定位、运输物品监控、在线调度与配送可视化与管理的系统。目前，初级的应用比较普遍。智能物流物流过程可视化智

6、能管理网络系统第11页，共23页。物联网大数据互联网提高生产效率降低成本信息化工业化第12页，共23页。 在未来，生产过程中的每一步都将在虚拟世界被设计、仿真以及优化，为真实的物理世界包括物料、产品、工厂等建立起一个高度仿真的数字“双胞胎”虚拟与现实世界的完美融合生产网络在未来的智能工厂中，产品信息都将被输入到产品零部件本身，他们会根据自身生产需求，直接与生产系统和设备沟通，发出下一道生产工序指令，指挥设备进行自组织生产。这种自主生产模式能够满足每个用户的“定制需求”制造运行管理系统（MOM）将帮助生产价值链中的供应商获得并交换实时的生产信息。供应商所提供的全部零部件都将在正确的时间以正确的顺

7、序到达生产线。三大趋势信息物理融合系统工业4.0三大趋势第13页，共23页。工业4.0特点生产均具有高度的灵活性当前产品设计已被高度固化，客户不可以将跨一款车的雨刷器用于跨厂商的其它车型。工业4.0之下，设计、生产均具有高度的灵活性，可以完成端到端的从客户需求到加工制造等各方面的配置，以较低的成本满足客户需求，实现产量很低仍能获利的一次性生产，为客户生产该款雨刷器。减少能耗当前汽车车身激光焊接生产线运行具有间歇性。间歇期各种设备的能耗占总能耗的12%。工业4.0之下，采用“网络唤醒模式”，可大幅减少间歇期能耗。 动态生产线 当前汽车生产线也是高度静态配置，不可能将同一厂商不同产品组的部件相互置

8、换。比如，客户不能将同是大众品牌下的保时捷的坐椅用于大众其它车型。工业4.0之下，将形成动态生产线，实现车辆的混装并确保匹配。远程维护服务在工业4.0之下，生产系统将如同“社会机器”，以类似于社交网络的方式运转，自动连接到云平台搜索合适的专家处理问题。专家将通过集成的知识平台，通过移动设备更有效地进行传统的远程维护服务。第14页，共23页。第15页，共23页。世界工厂习学不足：一是自主创新能力不强；二是产品质量问题还比较突出；三是资源效率利用比较低，能耗比较高，污染比较严重；四是产业结构不是很合理，低端产品产能严重过剩，高端产品能力比较差。 “ 制造强国战略研究”咨询项目对8个国家：美国、德国

9、、日本、英国、法国、韩国、印度和中国，从1946年到2012年制造业的数据进行趋势分析。上世纪90年代，我国还处在世界第8位。现在已经到了第4位，和德国、日本还有一定的差距。优势。第一，经过几十年的快速发展，我国制造业规模跃居世界第一位.第二，在于“亚洲工厂”本身。部分低端经济活动由于工资增长从中国转移，却强化了以中国为中心的地区供应链。第三，内需在不断扩大。中国制造业现状第16页，共23页。 发达国家正在进行“再工业化”运动 东盟国家、印度和拉美国家则拥有更低的劳动力和资源成本。人口红利消失有效劳动力供给减少人口成本上升从事制造业意愿降低中国的“世界工厂”面临双重挑战互联网时代到来全球产能过

10、剩薄利多销难以为继销售模式转变生产模式发生转变工业模式悄然改变第17页，共23页。强国战略规划：远超制造本身国家效益：20年3万亿美元GDP增量。企业效益：效率20%，成本20%，节能减排10%。4十大重点领域五大工程核心关键一条主线2015年中国制造2025+“1+X”实施方案和规划体系+高端领域技术路线图的绿皮书信息化与工业化深度融合创新驱动、智能转型国家制造业创新中心建设工程大力推进智能制造新一代信息技术高档数控机床和机器人航空航天装备海洋工程装备及高技术船舶先进轨道交通装备智能制造网络化、数字化、智能化工业强基工程绿色发展工程节能与新能源汽车电力装备新材料生物医药及高性能医疗器械农业机

11、械装备高端装备创新工程互联网+第18页，共23页。第19页，共23页。智能工厂智能生产智能物流当前国内工厂大都处在工业电气3.0甚至2.0的时代，关键零部件依赖进口信息数据的采集不够，工业3.0+未完成学习国外流模式，但效率高，国内人口集中，发展前景大硬件技术必须提高，注重人才培养，引导人才流向利用国内互联网发展的成果，加快数据采集进程，做好大数据部分进一步完善物流体系，发展自身优势1.提升自身水平第20页，共23页。对外：丝绸之路经济带：中国经中亚、俄罗斯至欧洲（波罗的海）；中国经中亚、西亚至波斯湾、地中海；中国至东南亚、南亚、印度洋。21世纪海上丝绸之路：从中国沿海港口过南海到印度洋，延伸至欧洲；