工业4.0与中国智造转型

1、工业4.0与中国智造转型第1页人类工业革命四个伟大进程德国工业4.0出台背景 工业4.0对制造业企业带来挑战与机遇工业4.0关键中国企业跨入工业4.0时代步骤0102030405目录CONTENTS第2页人类工业革命四个伟大进程1第章第3页人类工业发展进程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以蒸汽驱动机械设备出现以电力驱动生产线出现以电子和信息技术驱动自动化出现以互联网驱动信息物理系统智能化出现1760年1840年1840年1950年1950年现在手工生产第4页第一次工业革命1.0特征 詹姆斯.瓦特1736年1月188月 英国1776年第一台能够用于实际蒸汽机诞生21工厂取

2、代作坊机械取代手工3生产力极大发展 1840年前后，英国大机器生产已基本取代了工场手工业生产，工业革命基本完成，英国成为世界上第一个工业国家。 英国从1770年1840年，每个工人日生产率平均提升20倍；英国原棉消耗量从1823500吨，增加到1840年206800吨，增加10倍，生铁产量从1725000吨，1840年增至139640吨，增加5.5倍；煤产量从1770年260万吨增加到1836年3000万吨，增加11.5倍。1851年英国城市人口到达50.2%，初步实现城市化。第5页第二次工业革命2.0特征21电力取代煤内燃机取代蒸汽机3科学技术迅猛发展1866年，德国人西门子制成了发电机18

3、76年，德国创造家奥托（Otto）利用罗沙原理，创制成功第一台往复活塞式四冲程内燃机1880年代德国人卡尔弗里特立奇本茨等人成功地制造出由内燃机驱动汽车1870年代，美国人贝尔创造了电话1890年代意大利人可尼试验无线电报取得了成功19福特企业亨利.福特创造出一套完整汽车流水线，将原装配底盘所需12小时30分钟降低到2小时40分钟。汽车价格从850美元降到265美元。第二次工业革命几乎在美、德、英、法、日同时开始。表明工业已经进入电气时代第6页第三次工业革命3.0特征21计算机替换人脑自动控制取代人工3生物、信息技术迅猛发展从20世纪四五十年代，新科学技术革命，以原子能技术、航天技术、电子计算

4、机技术应用为代表，还包含人工合成材料、分子生物学和遗传工程等高新技术，掀起了第三次工业革命开始。 从1980年开始，微型计算机快速发展。电子计算机广泛应用，促进了生产自动化、管理当代化、科技伎俩当代化和国防技术当代化，也推进了情报信息自动化。（数控机床、机器人、啤酒生产线、电饭煲等）第7页万物互联开启工业4.0时代 “互联网+”和“IOT”（Internet Of Things）物联网。就是把今天我们全部能看到、能想到、能碰到各种各样设备，大到工厂里发电机、车床，小到家里冰箱、插座、灯泡，甚至到每个人身上戴戒指、耳环、手表、皮带等全部东西都和互联网连接起来。万物互联网促成“互联网+”实现。带来

5、了工业4.0开启。把全部物品智能化把他们连接到互联网，云端化智能工厂智能制造第8页什么是工业4.0第9页 在过去200多年世界工业化、当代化历史上，我们曾先后失去过三次工业革命机会。在前两次工业革命过程中，中国都是边缘化者、落伍者，急剧地衰落，因为错失工业革命机会，中国GDP占世界总量比重，由18(清仁宗嘉庆二十五年)1/3下降至1950年不足1/20。之后中国在极低发展水平起点下，发动国家工业化，同时进行了第一次、第二次工业革命。即使是在上世纪80年代以来信息革命中，我们也仅仅是侥幸上了末班车，还是个“以后者”，因为对外开放才成为“追赶者”。不过中国实现了成功追赶，已经成为世界最大ICT（信

6、息通信技术）生产国、消费国和出口国，正在成为领先者。进入二十一世纪，中国第一次与美国、欧盟、日本等发达国家站在同一起跑线上，在加速信息工业革命同时，正式发动和创新第四次绿色工业革命。四次工业革命中国处于位置第10页德国工业4.0出台背景2第章第11页前三次工业革命给制造业企业带来生存压力前三次工业革命给社会带来丰富物资文化生活同时也给制造业企业带来前所未有压力市场01成本03 资源与环境02产品多样化、个性化用户需求改变市场多样化利润空间降低竞争白热化同行产能增加环境压力加大资源相对短缺劳动力成本提升原材料价格上升第12页制造业企业生存压力一览表项目1978年涨幅项目1980年涨幅原材料钢铁0

7、.35亿吨5000元20倍人力工资水泥450元赔付塑料项目需求实际木材产能超需求钢铁棉花水泥能源水汽车电服装汽油玻璃煤6亿吨37亿吨6倍食品第13页发达国家应对压力方法是“去工业化”服务业75%制造业21%农业1%美国中国服务业40%制造业48%农业11%第14页发达国家制造业对国内GDP贡献改变趋势10%15%20%25%30%35%1970年德国美国资料起源：联合国国民核实主要总量数据库第15页发达国家“去工业化”两条思绪国际分工制造业服务化 发到国家经过传统制造业转移，改为制造业服务获取更大效益 发达国家基于生产成本上升，纷纷将传统制造业转移到其它生产成本更低国家或地域，中国改革开放刚好

8、碰到这次机遇第16页“再工业化”不是简单制造业回流 伴随发展中国家劳动力成本和管理成本不停上升，美国、德国一些著名跨国企业相继加入回流大潮，纷纷把生产线转移回国内,防止产业空洞化。高端制造业工业互联网环境保护产业010203“再工业化”不是传统意义上制造业回归，而是催生一个新生产方式第17页德国工业4.0顺应了时代需求18273645资源匮乏效能仍需提升产业转移带来国内制造业空洞化发展中国家技术实力不停增强经济全球化中需要对市场做出快速响应需要依据消费者需求，实现差异化个性化生产保持制造业国际领先地位所需标准化制造业占据全国GDP25%出口60%，影响极大老年化社会带来劳动力降低第18页工业4

9、.0改变什么e工厂生产市场环境企业经营43%100%58%100%60%100%第19页工业4.0处理方案第20页德国工业4.0战略关键点第21页工业4.0四大特点01040203 集成工业4.0将无处不在传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施经过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，能够形成一个互联，从而实现横向、纵向和端到端高度集成。 数据工业4.0连接和产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运行数据、管理数据、销售数据、消费者数据。 创新工业4.0实施过程是制造业创新发展过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面创新，将会层出不穷，从技

10、术创新到产品创新，到模式创新，再到液态创新，最终到组织创新。 互联互联工业4.0关键是连接，要把设备、生产线、工厂、供给商、产品和客户紧密地联络在一起。第22页工业4.0九大支柱第23页德国工业4.0与美国工业互联网同与异项目美国德国名称工业互联网工业4.0伎俩希望关注设备互联、数据分析、以及数据基础上对业务洞察，他们对传统工业互联网互联互通凭借强大机械制造技术，嵌入式以及控制设备先进设备和能力关注点大数据和云计算生产过程智能化和虚拟化深刻改变形式软到硬硬到软共同点美国工业互联网和德国工业4.0，实施路径和逻辑相反，不过目标一致。不论从软到硬，还是从硬到软，二者目标是一致，就是实现智能制造，实

11、现移动互联网和工业融合。第24页中国为何选择德国家标准准德国路径比美国路径更轻易实现美国工业空心化严重。IT企业出现，工业4.0挑战大，缺乏基础设施落地，德国工业技术雄厚，是生产制造基地，生产设备供给商加IT业务处理方案提供商。在第四次工业革命战略选择上，中国政府策略是，紧盯新一轮产业发展时尚，选择工业4.0，推出中国版中国制造2025，寻找机会弯道超车，后发先制。第25页德国制造与中国制造3第章第26页德国制造六大目标成本可控大规模定制生产 制造业出口超出中、美成为世界第一 带动新一代信息技术产业发展经过服务化、标准化巩固制造业优势高效工业节能减排生产方式强化工业控制系统信息安全2025第2

12、7页让标准主导一切标准化将人力、物料、信息等资源融合，实现整个生产过程有序化、从而取得更多经济效益信息技术时代标准作为组织当代化生产主要技术基础和交换性确保，在制造业发展中起着主要基础作用传统工业时代利用标准，进行简化、优化和统一化，才能形成各种标准化模块，为产品大规模定制奠定基础 市场多样化和个性化第28页标准化目标01确保制造业企业市场竞争力02实施贸易保护主要技术伎俩03产业竞争制高点04连续领跑先决条件第29页让技术独领风骚生产设备经过嵌入不一样传感器进行实时感知宽带网络利用数据对这个过程进行准确控制生产管理经过互联网技术、云计算、大数据、宽带网络、工业软件、管理软件等一系列技术组成互

13、联网，实现物理设备信息感知、网络通信、准确控制和远程协作第30页不停切下更大市场蛋糕第31页德国逐年经济增加趋势图表领域增加值（亿欧元）工业4.0带动效果年增加率增加（亿欧元）2025年2025年2025年2025年化工400.8521+30%2.21%120.2汽车740888+20%1.53%148机械767.9998.3+30%2.21%230.4电子402.7523.5+30%2.21%120.8农业185.5213.3+15%1.17%27.8信息通信技术936.51077+15%1.17%140.5所选六大行业3433.44221.1+23%1.74%787.7其余行业19832.

14、722113.5+11.5%0.91%2280.8对2025年经济增加带动效果23266.126334.6+13.2%1.04%3068.5第32页德国节能减排增加社会效益路线图监控能耗数据分析能耗信息识别能耗问题报送管理部门制订改进方案提升能效水平物联网、传感器云计算、大数据第33页中国制造业30年赶超历程代1990年代1980年代123劳动力等生产要素活跃改革开放促进中国制造业第一阶段高速发展 装备当代化生产效率提升，规模化经济开始发展 产品创新与信息化信息化与工业化融合从底层改变制造业；设计、工艺、管理模式创新带动制造业升级第34页十三五规划与工业4.0高度融合 习近平指出：实现“十三五

15、”时期发展目标，破解发展难题，厚植发展优势，必须牢靠树立并切实落实“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念。 李克强总理在政府工作汇报中提出制订“互联网+”行动计划，并把这个计划上升为国家战略。 “互联网+”是利用互联网平台，利用信息通信技术，能够把互联网和包含传统行业在内各行各业结合起来，能够在新领域创造一个新生态。“+”就是传统行业各行各业。互联网+制造业第35页中国制造转型与两化融合5大目标BDACE生产性服务业领域信息技术应用深入深化两化融合基本目标两化融合：信息化与工业化融合业务流程优化再造和产业链协同能力显著增强信息产业创新发展能力和服务水平显著提升重点骨干企业实现向集成应用转变信

16、息技术在生产经营和管理过程中得到充分有效应用第36页中国制造转型总体思绪与规划总体思绪坚持走中国特色新型工业化道路 主题促进制造业创新发展 中心提质增效 根本加紧新一代信息技术与制造业融合 主攻方向推进智能化制造 目标满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备需求第37页中国制造转型五项方针中国制造业转型五项方针质量为先绿色发展结构优化创新驱动人才为本制度创新跨行业协同数字化网络化智能化自主品牌质量攻关法规标准质量文化节能环境保护清洁能源资源回收生态文明先进制造业产业升级服务型制造业技术人才管理人才技能人才合理梯队第38页中国制造转型九大任务010203040506070809010203040

17、506070809提升国家制造业创新能力提升制造业国际化发展水平主动发展服务型制造业和生产性服务业深入推进制造业结构调整推进信息化与工业化深度融合强化工业基础能力加强质量品牌建设全方面推行绿色制造大力推进重点领域突破发展第39页中国制造转型十大重点领域新一代信息通信技术产业高档数控机床和机器人海洋工程装备及高技术船舶航空航天准备先进轨道交通装备节能与新能源汽车电力装备农机装备新材料生物医药及高性能医疗器械十大领域第40页中国从制造业大国到制造业强国三步走战略力争用十年即2025年迈入制造业强国行列第一步01第二步02到2035年，我国制造业整体到达世界制造强国阵营中等水平第三步03新中国成立1

18、时即2049年，转专业大国地位愈加巩固，综合实力进入世界制造强国前列第41页工 业 4.0 核 心4第章第42页智能制造是工业4.0关键软件信息化硬件自动化 自动化只是单纯控制，智能化是在控制基础上，经过物联网传感器采集海量数据进行分析从而进行正确决议。 这些决议附加给自动化设备是“智能”，从而提升生产灵活性和资源利用率，增强客户与商业搭档之间紧密关联度。机器人、数控机床、机械手等智能制造主要是基于信息物理系统。信息是指软件，物理是至硬件。信息物理系统智能化=软件信息化+硬件自动化第43页信息系统主要组成CAD（Computer Aided Design) 计算机辅助设计CAM（Compute

19、r Aided Manufacturing) 计算机辅助制造PPS（Production Planning System) 生产计划控制系统PLM（Product Life Cycle) 产品生命周期第44页工厂智能化物联网传感器执行器控制器移动设备服务互联网PLM产品生命周期SCM供给链管理CRM客户关系管理QMS质量管理体系ERP资源管理系统智能工厂信息物理系统智能产品智能物料应用程序平台应用程序平台应用程序平台第45页产品智能化BA智能化产品把它连接到互联网、云端化红绿灯、空调、电饭煲、发动机把它智能化智能手表智能汽车第46页生产方式智能化智能制造智能工厂智能产品智能数据智能设备AMET

20、AMETAMETAMET 经过互联互通、云计算、大数据互联网技术，和以前自动化技术结合在一起，生产工序实现纵向系统上融合，设备和设备之间、工人与设备之间合作把整个工厂内部连接起来，形成信息物理系统，相互之间能够合作、能够响应，能够开展个性化生产制造，能够调整产品生产率，还能够调整利用资源多少、大小，采取最节约资源方式。第47页设备智能化智能工厂是一个由智能设备组成网络经过网络使产品/设备信息互联在工厂网络中产品、设备、资产实现互联基于互联网实时提供语义服务获取语义信息自动化设备在原有控制功效基础上，附加一定新功效，就能够实现产品生命周期、安全性、可追踪性与节能等智能化要求第48页管理智能化第4

21、9页服务智能化第50页供给链管理智能化第51页能源管理智能化工厂负载工厂能源数据监控服务系统第52页工业4.0带给中国企业带来挑战与机遇5第章第53页发达国家“再工业化”带给我们压力美国德国1、美国政府“再工业化”战略于年底开启；2、年开启先进制造业搭档计划和先进制造业国家战略计划；3、20奥巴马提出投资10亿美元，创建15个美国“国家制造业创新网络（NNMI）计划；4、20美国完成振兴美国先进制造业规划；5、美国争取未来在制造业上打败中国。 制造业是德国传统经济增加动力，制造业发展是德国工业不可或缺原因。 1、德国政府出台德国高技术战略； 2、年德国政府正式公布工业4.0发展战略。第54页中

22、国企业还处于工业2.0和3.0交汇之处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以蒸汽驱动机械设备出现以电力驱动生产线出现以电子和信息技术驱动自动化出现以互联网驱动信息物理系统智能化出现我国第55页人类对产品需求演变过程有就是好多中求好有中求多好中求精精中求变第56页制造业企业“爽”与“痛”痛21爽大规模生产定制生产第57页处理制造业企业“痛点”方法大规模定制生产定制生产成本高效率低交货慢大规模生产品种单一标准化品种多个性化成本低训练高交货快工业4.0智能制造就是让“个性化”和“规模化”相互矛盾概念相融合第58页微笑曲线疆界必将打破营销与服务研发与设计附加值后端前端生产与制造微笑

23、曲线是台湾宏碁集团创办人施振荣于1992年提出 微笑曲线理论分工模式下，企业经过规模化生产、流程化管理，提供低成本标准化产品，获取竞争优势，企业规模和实力发挥着决定性作用。 工业4.0时代，企业、客户及各利益经过互联网，广泛地、深度地参加到价值创造、价值传递、价值分享等步骤，客户得到个性化产品、定制化服务，企业获取利润。第59页新价值链正在形成共同传递价值共同创造价值共同分享价值新价值链010302未来制造业企业：1、不再自上而下地控制生产；2、不再从事单独研发与设计步骤；3、不再从事单独生产与制造；4、不再从事单独营销与服务。与之对应是：1、直接接收订单并与客户共同设计；2、寻求生产合作者，

24、制订生产计划；3、经过互联网沿着原材料传递，指示必要生产步骤，最终产品满足客户特定需求。第60页整合资源比制造更主要 经济全球化时代，大规模定制经济效益仅仅依靠单个企业传统战略竞争思维是无法实现，要在企业传统有限资源基础上快速、低成当地实现大规模定制所要求个性化产品，必须依赖外部资源与企业本身资源有效整合。BA+物理系统信息化系统产品生命周期管理PLM企业资源计划ERP制造执行系统MES自动化设备传感器第61页中国企业跨入工业4.0时代步骤6第章第62页中国制造业企业现实状况人才匮乏高库存没有自己品牌现场“脏乱差”低质量高消耗交期延误第63页打好“精益生产”坚实基础 精益生产是丰田企业创造全新

25、生产方式，丰田就是靠着这种生产方式打败了美国三大汽车企业：福特、通用和克莱斯勒。这引发了西方管理学者重视，他们到丰田考查后，把丰田生产方式命名为：精益生产Lean Production 中国管理学者到丰田考查后，把丰田生产方式命名为：零库存 库存危害：1、积压资金，投入产出效率低；2、掩盖企业管理各种矛盾。第64页精益生产详细表现形式1、与供给商结成战略联盟2、JIT按时化1、均衡化生产2、一件流原材料在制品产成品按“订单”生产第65页精益生产价值体系 小 组 改 善 活 动 快换工装U 型布置多能工制订标准小批生产一个流生产缩短生产周期看板管理按时化生产JIT少库存量杜绝浪费降低成本追求利润

26、最大化弹性作业 少人化修改作业自动化零缺点提升工人 主动性全企业QC质量确保尊重人性降低作业人数第66页精益生产工具图全员5S活动单元生产TQM质量改进方法流程改进拉动看板TPM全方面生产保全生产均衡化快速切换精益工厂工具使用步骤1、现场5S活动；2、价值流分析；3、现场改造单元生产；4、进度控制拉动生产；5、快速切换；6、IE连续改进；7、TPM全员生产保全；8、TQM质量改进。第67页精益生产应该打牢12个基础学习型组织高端课程精益生产班组建设精益生产辅导工业4.0TOC约束理论生产计划与物料管理TQC全方面质量管理TPM全方面生产维护精益生产实务生产成本降低与控制5S现场管理TBP丰田问题处理法TWI督导人员训练怎样做一名优异现场主管整年到企业现场辅导第68页推行TOC全方面提升企业效能艾利.高德拉特Eliyahu Goldratt 高德拉特博士是以色列物理学家、企管大师、哲学家、教育家、国际性