工业与制造业大数据时代

《工厂运营大数据集成与应用》上海百仕瑞精益运营总监黄伟精益管理系列课程黄伟（LeisliHuang）---上海百仕瑞精益运营管理顾问年龄：星座：摩羯座外号：文艺青年角色扮演：1）制造业经理人2）音乐人3）医生关键词：跨界，穿越格言：笑，容。愿景：职场上半场，制造业经理人，引领企业走向卓越；职场下半场，专业讲师顾问，为中国的制造业做一点事情。黄伟---百仕瑞高级顾问精益卓越运营咨询总监---制造业22年工作经验，14年精益生产推行实施经验---先后担任多家500强跨国公司工厂运营管理和高级精益经理职位---工作服务过的公司包括:

日本住友电装（SUMITOMO）美国惠而浦家用电器

（Whirlpool）瑞典奥托利夫汽车安全系统（AUTOLIV）德国威图机械（RITTAL）---咨询及培训过的企业包括：宝马汽车，通用汽车，大众汽车，观致汽车，ABB，安川，松下，通力电梯，德国卓轮机械，哈曼汽车电子，索尼，SMC，西门子，博世，住友橡胶，德尔福，阿特拉斯，麦格纳，延锋伟世通，江森自控，采埃弗，伟巴斯特，中国中车集团，海尔集团，农夫山泉，惠氏营养品，达能乳业，伊利集团，道达尔集团，巴斯夫，爱立信，天士力集团，上海医药集团，云南白药集团1.工业4.0与制造业大数据时代2.大数据的应用技术和方法介绍3.工厂运营大数据的具体运用课程目录01-工业4.0与制造业大数据时代工业1.0-机械化生产

18世纪，蒸汽机的发明和机械制造设备的引入，是最早的工业1.0时代工业2.0-电气化自动化生产20世纪电气普及，生产流水线的出现，批量化标准化生产，开启了

工业2.0时代工业3.0-电子化信息化生产1970年代，可编程控制器（PLC）和自动化生产设备应用，进入工业3.0时代工业4.0–网络化生产（虚拟网络与物理网络融合）21世纪，通过信息技术和网络技术的集成，构建信息物理系统（CPS），将制造业向智能化转变，建立高度灵活的个性化和数字化的生产模式与服务模式

备注：CPS（

Cyber-PhysicalSystems）-信息物理系统从工业1.0到工业4.0工业4.0生产方式的三个转变

1、实现生产由集中向分散的转变，规模效应不再是工业生产的关键因素，工业生产的基本模式将由集中式控制向分散式增强型控制转变。2、实现产品由大规模趋同性生产向规模化定制生产转变，未来产品都将完全按照个人意愿进行生产，极端情况下，将成为自动化、个性化的单件制造。3、实现由客户导向向客户全程参与的转变，客户不仅出现在生产流程的两端，而是广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。-2011年，在汉诺威工业博览会上，德国提出工业4.0的概念-2012年，德国成立了“工业4.0工作组”-2013年4月，德国发布了《保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0战略的报告》-2014年10月，李克强总理访问德国，与德国签订了《中德开展工业4.0合作的协议》对中国企业而言意味着巨大的转型契机，工业4.0领域的合作将成为中德两国未来产业合作的新方向，值得中国制造业经理人的高度而持续的关注。-2014年11月，上海工业博览会的主题--如何把中国制造变成中国智造。-2015年3月，“中国制造2025”战略启动：用10年时间进入全球制造业第二方阵！中国在面临经济下行压力，制造业产能过剩的背景下，中国制造业如何转型升级？中国制造业能否抓住和把握工业4.0的机会，实现中国智造和中国创造？工业4.0的进展工业4.0-制造行业发展趋势工业4.0工业4.0的构架和和参考体体系工业4.0-智能化制制造方案案结构ICT信息与通通讯技术术（InformationandCommunicationsTechnology）M2M机器对机机器（Machine-To-Machine）通信的的简称。。云计算运用大型型计算机机进行大大数据海海量计算算（每秒秒10万亿次））智能化是指由现现代通信与信息技术、计计算机网络技术、行业技术、智能控制制技术汇集而成成的针对对某一个个方面的的应用工业4.0的关键词词-13D打印以数字模型型文件为基础，，运用粉粉末状金金属或塑塑料等可可粘合材材料，通通过逐层层打印和激光烧烧结的方方式来构构造物体体的快速成型型技术物联网（（IOT）（InternetOfThings）物联网网是互联联网的延延伸，它它包括互互联网及及互联网网上所有有的资源信息物理理系统（（CPS）（Cyber-PhysicalSystems）是一个个综合计算、网网络和物物理环境境的多维智能能系统工业4.0的关键词词-2工业4.0未来的制制造业和和工厂未来的制制造业将将在一个个“智能、网网络化的世界””里进行行，物联网和和服务网网-IOTS（InternetofThingsandServices）将渗透透到所有有的制造造关键领领域。工业4.0的重点是是以智能化生生产方式式创造智能产品品，智能工工厂构成成了工业业4.0的一个关关键特征征。在智能工工厂里，，人、机机器和资资源如同同在一个个社交网络络里一般自自然地相相互沟通通协作。。工业4.0––未来的制制造业在工业4.0背景下，，通过物联网、、互联网网、服务务网等链接手手段，传统的行行业界限限将消失失，新的业业态将产产生，产产品的创创造过程程将改变变，产业链分分工也将将被重组组。工业4.0的愿景：：让设备和和设备开开启对话话，让产产品和生生产设备备之间进进行沟通通，让客客户和业业务伙伴伴加入到到生产制制造环节节中来，，建立虚拟世界界与现实世界界之间的对对话窗口口。工业4.0将不断挑挑战人类类的想象象力，这这个过程程才刚刚刚开始。。工业4.0––行业界限限工业4.0将不断挑挑战人类类的想象象力：谷歌做汽汽车微软做飞飞机西门子做做软件马云做银银行中国移动做发发动机工业4.0–行业界限智能产品从生产到最后后的产品回收收服务，都能能实时监控和和追溯。整个个制造生产过过程都是智能能化的。工业4.0–智能产品动力管理APP驾驶员辅助APP智能用户界面APP绿色驾驶APP智能化汽车工业4.0-对劳动力的的需求未来工业4.0并不旨在创造造“减少劳动动力”的工厂厂，工业4.0将创造更多新新的工作机会会，特别是在在服务和软件行业。跨行业领域的的知识将对未未来产品的设设计，生产和和工厂运营起起到关键性的的作用，熟练练的工人和拥有跨领域知知识背景的劳动力，将将成为工业4.0时代的抢手货货。BMW宝马集团全球球最先进工厂厂之一的华晨晨宝马铁西工工厂的案例：：总装车车间安安装了了西门门子LIS超宽带带实时时定位位识别别系统统的辅辅助，，取消消了原原来专专门用用于扫扫描车车辆条条形码码的工工位。。车辆辆每到到一个个工位位，车车型、、车辆辆识别别码、、根据据车辆辆的不不同配配置，，需要要装配配的各各种零零件等等信息息会自动显显示在工位位前方方的操操作屏屏上，，甚至至会自自动提提供图图片及及装配配辅助助指令令，直直接引引导工工人完完成相相应工工作。。BMW铁西工工厂的的生产产制造造过程程高度度灵活活，一一条生生产线线能同同时生生产多多个车车型（混线线柔性性生产产）；用户户在4S店可以以根据据个人人喜好好选择择的车车型、、车辆辆配置置，甚甚至可可以实实现当当月定制，下个个月就就生产产出来来。工业4.0-BMW案例例1.工业3.0是自动化化，工业业4.0是智能化化2.生产系系统根根据产产品的的不同同，发发送的的信息息也不不同：：工业3.0--自动化化生产产大规模模，标标准化化的产品品工业4.0--智能化化生产产个性化化的产品品3.工业4.0的集成度度远远高高于工工业3.0工业4.0通过CPS系统，，SAP-ERP软件，，制造造执行行系统统MES软件，，把生产产计划划，物物料计计划，，流水水线，，机器器人，，设备备，信信息，，人员员，产品过过程监监控等等所有有生产产流程程整合合成一一个完完整的的智能生生产网网络4.工业4.0能支持持企业业“多品种种多批批次小小批量量”的生生产方方式5.工业4.0能满足足企业业“个性化化定制制型生生产”的要要求工业3.0与工业业4.0的差别别1.整体运运营成成本TOC（TotalOperationCost）降低低2.个性化化定制制生产模模式。。只要要技术术工艺艺可行行，客客户想想要什什么，，工厂厂就能能生产产什么么，哪哪怕你你只要要1个或单单批次次，工工厂也也能为为你生生产出出来，，并且且能够够赚取取利润润。3.工业4.0将提升升企业业柔性化化制造造水平，，产品品生产产的所所有环环节将将实现现无缝集集成链链接。4.工业4.0倡导数字化化制造造模式式，覆盖盖产品品生产产的全部制制造周周期和和价值值链，，令制造造企业业的生生产和和管理理更加加高效效，灵灵活，，反应应迅速速。5.智能化化机器器人技技术的广泛泛使用用，重重复而而不增增值，，以及及危险险的作作业交交由机机器人人完成成，强调机机器人人与人人的友好沟沟通界界面和和协作作，实现现机器器人与与人的的完美美结合合，和和谐共共处。。工业4.0背景下下企业业的运运营特特点德国工工业4.0的3大主题题德国工工业4.0分成3大主题题：智能工工厂重点研研究智智能化化生产产系统统及过过程，，以及及网络络化生生产设设施的的实现现。智能生生产重点涉涉及整整个企企业的的生产产物流流管理理，人人机互互动，，3D技术在在工业业过程程的运运用。。智能物物流通过互互联网网、物物联网网等整整合物物流资资源。。1.未来工工业生生产形形式，，将生生产高度个个性化化产品品。2.强调客客户与与业务务伙伴伴对业业务过过程和和价值值创造造过程程的高度参参与。。3.物联网网，服服务网网，数数据网网将取代代传统统封闭闭性的的制造造系统统，成成为未来工工业的的基础础。工业4.0和智能能工厂厂----物联网网和服服务网网的一一部分分智能工工厂：：一个个智能能化和和网络络化的的世界界智能工工厂在智能工工厂中，在在智能生生产方式下下，智能产产品通过独独特的的形式式加以以识别别、可可以在在任何何时候候被定定位、、并能能知道道它们们自己己的历史、当前前状态态和为为了实实现其其目标标状态态的替替代路路线。。实时管管理—贯穿从从下订订单，，设计计，制制造，，直到到外运运物流流的端端到端端工程程的整个价价值链链。智能生生产为了实实现这这一双双重的的CPS战略目目标，，应将将工业业4.0的下列列特性性加以以落实实：1）通过过价值值网络络实现现横向集集成2）贯穿穿整个个价值值链的的端到端端工程程和数字化化集成成3）纵向集集成和网络络化数数字化化制造造系统统迈向工工业4.0需要德德国投投入大大量的的研发发精力力。为为了实实施双双重战战略，，需要要研究究制造造系统统的横横、纵纵向集集成，，以及及工程程端到到端集集成。。此外外，应应重视视由于于工业业4.0系统所所建立立的工工作场场所新新的社社会基基础设设施，，并要要继续发发展CPS技术。德国工工业4.0：系统统集成成特性性不同商商业模模式间间合作；；2.在不同同公司司间的合作作；3.商业和和技术术的秘密保保护。1.横向集集成2.端到端端工程程和数数字集集成运用跨跨越不不同技技术学学科的的、全全面的的系统工工程方法，，从产产品开开发到到制造造工程程、产产品生生产和和服务务；装备恰恰当的的IT系统，，为整个价价值链链提供端端对端端支撑撑。3.纵向集集成纵向集集成是是在工厂内内部进行。。在将来来的智智能化化工厂厂里，，制造业业结构构不会会固定定并被被先期期限定定。取而而代之之的，，是根根据个个性化化需求求定制制的一一组IT结构化化模块块，根根据不不同情情况下下产品品生产产的需需要自动搭搭建出出特定定的结结构。包括括模型型、数数据、、通讯讯和算算法等等所有有相关关需求求，通通过自自动资资源配配置（（如机机器、、工作作、物物流，，原料料周转转等））来完完成制制造业业系统统调配配组合合。为了实实现纵纵向集集成，，确保保不同层层次的的传感感器信信号准准确传传输到到ERP层面,对端到端端数据据集成成来说非非常重重要。。工业4.0的变革革将是是一个个渐进进的过过程，，工业业4.0的真正正到来来可能能需要要20年左右右的时间间，西西门子子将这这一渐渐进的的过程程称作作工业3.X。西门子子踩准准了以以电力、、信息息化为标志志的前前两次次工业业革命命的关关键节节点。。基于于信息息物理理融合合系统统的工工业4.0概念诞诞生之之初，，西门门子再再度嗅嗅到了了新一一轮工工业革革命的的气息息。瞄准物物联网网、云云计算算、大大数据据等技技术，，西门门子集集成了了目前前全球球最先先进的的生产产管理理系统统，以以及生生产过过程软软件和和硬件件，如如西门门子制造执执行系系统（（MES）、西门门子产产品生命周周期管管理（（PLM）、工业业工程程设计计软件件（Comos）、全全集成成自动动化（（TIA）、全全集成成驱动动系统统（IDS）软件件等等等。西门子子的““工业业3.X”美国的的工业业4.0---敏捷制制造敏捷制制造案案例：：位于美美国宾宾夕法法尼亚亚州的的Landsdale公司，，每天天为福福特汽汽车等等公司司提供供12.4万个发发动机机控制制器，，速度度控制制器等等部件件。每每个产产品有有400-500个零件件，这这意味味着每每天要要对5000万个零零件进进行组组装。。当收到到要求求改变变产品品的订订单后后，工工厂通通常能能在24小时内内将符符合客客户要要求的的产品品发出出。该工厂厂之所所以能能对订订单变变化做做出如如此迅迅速的的反应应是因因为：：a)它具有有高度度柔性性的设设备，，能进进行快快速切切换，，实现现均衡衡化生生产模模式b)为适应应变化化而设设计的的管理理流程程和软软件（（MES系统））c)不必急急于出出售的的少量量合理理库存存敏捷生生产:---能迅速速、经经济的从一一种产产品切切换到到另一一种产产品的的设计计和制制造方方式---从强调调大批批量生生产减减少成成本的的传统统大量量生产产方式式转向向以速度度和和柔柔性性为重重点点---在满满足足客客户户要要求求和和预预算算的的前前提提下下实实现现工工厂厂的的成批批量量定定制制型型生产产敏捷捷制制造造实现现敏敏捷捷制制造造的的关关键键：：信息息的的快快速速收收集集与与处处理理。。(工厂厂现现场场的的信信息息系系统统集集成成-CPS，MES）2.一旦旦发发现现有有缺缺陷陷，，将将有有审审计计线线索索返返回回追追查查该该缺缺陷陷产产生生的的确确切切地地点点和和时时间间，，从从而而消消除除问问题题的的根根源源。。敏捷捷制制造造技技术术的的不不断断发发展展，，将将使使未未来来的的工工厂厂发发生生以以下下变变化化：：---强调调运运作作的的柔性性和和反反应应速速度度来取取得得竞竞争争优优势势---工厂厂将将在在面向向客客户户的的个个性性化化定定制制能能力力方面面大大为为提提高高，，甚甚至至超超过过个个性性化化服服务务的的手手工工作作坊坊---很短短的的交交付付时时间间（LeadTime）---工厂厂将将变变得得更更小型型化化，运运用用更更少少但但更更柔柔性性的的设设备备，，生生产产更更丰丰富富的的产产品品---敏捷捷制制造造技技术术在在支支持持性性的的工工作作中中，，将将创创造造出出许许多多新新的的“白白领领工工人人””未来来工工厂厂运运作作模模式式的的展展望望：：大批量生产柔性生产敏捷生产年代1900-19701970-20002000-2030典型设备数量15050-3025-20产品种类10-15100-1000无限不良率/返工率25%以上0.02%以下少于0.0005%工厂厂进进化化敏捷捷制制造造方方式式在在美美国国的的进进展展---2000年，，在在Lehigh大学学研研究究所所所所长长奈奈杰杰尔尔协协助助下下，，成成立立了了美美国国敏敏捷捷生生产产企企业业论论坛坛。。---有超超过过200家著名名企企业业加加入入该该论论坛坛，，包包括括:克莱莱斯斯勒勒、、汉汉诺诺威威、、德德州州仪仪器器、、希希尔尔斯斯。。---在美美国国国国家家科科学学基基金金和和五角角大大楼楼高新新技技术术研研究究项项目目机机构构帮帮助助下下，，成成立立了了3个敏敏捷捷生生产研研究究所所，，分别别设设在在伊伊利利伊伊诺诺大大学学，，德德克克萨萨斯斯大大学学，，伦伦斯斯勒勒综综合合技技术术研研究究所所。。---由于于敏敏捷捷制制造造方方式式的的兴兴起起，，许许多多离离岸岸的的生生产产工工作作在在2000年代代重重新新回回到到美美国国本本土土。。Lehigh大学学技技术术史史学学家家戈戈德德曼曼教教授授：：““日日本本人人的的神神话话是是基基于于生生产产的的极极度度完完善善，，但但是是敏敏捷捷生生产