工业学习材料2

工业4.0学习材料目录第一部分工业发展历程第三部分核心技术内涵第二部分工业4.0简介第四部分应用场景第五部分机遇与挑战工业发展历程工业发展历程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:网络化生产，虚实融合。

“工业4.0”

研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成。国内外工业发展现状国外发展现状国内发展现状泉州发展现状德国作为世界工业制造的翘首，在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”的概念，通过《保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议》完成了未来十年德国国家工业发展战略级规划。并率先完成了对信息物理系统(CPS)、产品生命周期管理(PLM)、全集成自动化(TIA)、实时定位识别协同(LIS)等体系化的研究及应用。

中国首套工业4.0流水线也已经亮相第十六届中国工业博览会，并由工信部及中国工程院牵头完成了《中国制造2025》的工业规划。上海柯马、华晨宝马等一批中国制造领头企业正借助引入国外先进技术，率先与国际接轨进行工业4.0改造实践。泉州目前工业现状是，全面实现达到工业1.0，大部达到工业2.0，局部具有工业3.0，点状出现工业4.0萌芽。晋江市和哈工大共同投入研发了具有共性技术的“食品自动包装线”、“大规格瓷砖自动包装线”和“纺织自动断线检测系统”目前已投入产业化阶段。泉州作为全国“中国制造2025”唯一的地方样板和实践范例，相信对整个产业升级及地方经济的发展都是一个重大的机遇。目录第一部分工业发展历程第三部分核心技术内涵第二部分工业4.0简介第四部分应用场景第五部分机遇与挑战工业4.0简介

通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未有的价值、构建新的商业模式的产官学一体的项目。“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，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。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。工业4.0的概念

在生产能力上，工业4.0将确保仅一次性生产，且产量很低时的获利能力，确保工艺流程的灵活性和资源利用率。另一方面，工业4.0将使人的工作生涯更长，工作与生活更加平衡，高工资时产业仍有强大竞争力。发展优势主要是通过深度应用CPS（信息物理系统），总体掌控从消费需求到生产制造的所有过程，由此实现高效生产管理。实现方式智能工厂：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；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；破译“工业4.0”--2大主题注：“工业4.0”项目主要分为三大主题:一是智能工厂；二是智能生产；三是智能物流：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。破译译““工工业业4.0”--工业业4.0--3个重重点点和和8大关关键键工业业4.0的愿景德国学术术界和产产业界认认为，“工业4.0””概念即是是以智能制造造为主导的的第四次次工业革革命，或或革命性性的生产产方法。。该战略略旨在通通过充分分利用信信息通讯讯技术和和网络空空间虚拟拟系统—信息物理理系统（（Cyber-PhysicalSystem)[5]相结合的的手段，，将制造造业向智智能化转转型。畅想“工业4.0”工业4.0三大趋势势在未来，，生产过过程中的的每一步步都将在在虚拟世世界被设设计、仿仿真以及及优化，，为真实实的物理理世界包包括物料料、产品品、工厂厂等建立立起一个个高度仿仿真的数数字“双双胞胎””虚拟与现现实世界界的完美美融合生产网络络在未来的的只能工工厂中，，产品信信息都将将被输入入到产品品零部件件本身，，他们会会根据自自身生产产需求，，直接与与生产系系统和设设备沟通通，发出出下一道道生产工工序指令令，指挥挥设备进进行自组组织生产产。这种种自主生生产模式式能够满满足每个个用户的的“定制制需求””制造运行行管理系系统（MOM）将帮助助生产价价值链中中的供应应商获得得并交换换实时的的生产信信息。供供应商所所提供的的全部零零部件都都将在正正确的时时间以正正确的顺顺序到达达生产线线。三大趋势势信息物理理融合系系统工业4.0下的产品品特点产品是信信息载体体产品在整整个完整整的供应应链和生生命周期期中都一一直带有有自身信信息产品是一一个agent产品会影影响其所所在环境境产品具有有自监测测功能产品会对对其自身身状态和和环境进进行监测测我生产于于2010年4月30日，5月3日出厂请握中间间已经打开开2分钟了，，请盖上上集成了信信息存储储、传感感、无线线通信功功能目录录第一部分分工业发展展历程第三部分分核心技术术内涵第二部分分工业4.0简介第四部分分应用场景景第五部分分机机遇与挑挑战工业4.0的三大技技术支撑撑核心技术术内涵—信息物理理系统信息物理理系统（（CPS）信息物理理系统（（CyberPhysicalSystem，CPS）强调物理过程程与信息息间的反反馈。2008年美国加加利福利利亚大学学的Lee.E在其技术术报告《信息物理理系统：：设计挑挑战》中指出：：信息物物理系统统是计算算和物理理过程的的整合集集成。嵌嵌入式计计算机和和网络对对物理过过程进行行监测和和控制。。从自动化化技术的的观点看看，CPS是一种工工程系统统，由一一个嵌入入在物体体中的计计算和通通信的内内核，以以及物理理环境中中的结构构所监测测和控制制。基于上下下文的自自适应故障障诊断辅辅助工具具基于肢体体动作的的物理辅辅助移动式个个性化自自适应的的辅助导导航系统统多模式的的人机交交互基于位置置的维护护和规划辅助助工具基于虚拟拟现实/增强现实实的复杂杂工作流程辅助助管理工具核心技术术内涵—信息物理理系统算法文档三维模型工艺数据…CPS：系统中中的物理理对象和和相应的虚虚拟对象通过过泛在信信息网络进行行通信Cyber：算法和和服务，，服务的的动态集集成和服务提提供商，，并跨越边界界进行信信息交流Cyber：包括3D模型，仿仿真模型型，文档档，关系系，工作条件等数据能能够通过过可变信信息网络络在任何地方方和任何何时间进行行搜集Physcial：在生产产系统中中的人和和自动化化模块具具有智能能化、自自我解释释、自我我意识、、自我诊诊断、交交互评估估能力CPS系统触发发了工业业自动化化模式转转变服务云物理对象象核心技术术内涵—物联网文化科技…工业CPS应用智慧工厂CPPS能源CPS应用智能电网网移动通信信CPS应用智能手机机健康CPS应用智能健康康…与所有领领域相关关的通用用技术（语义技技术、云云计算服服务平台台）经济安全、工工程、教教育、参参考框架架、模型型物联网工业4.0是物联网网从消费费服务领领域向工工业生产产领域的的扩展。。核心技术术内涵—云计算、、大数据据云计算推推动工业业4.0的创新能能力发展展，通过过资源的的平台集集中管理理，实现现智能化化实时控控制调配配。同时时大数据据分析实实现制造造、库存存、采购购、物流流等的最最优化管管理。行业应用用软件即服服务SAAS基础设施施即服务IAAS平台即服服务PAASOA切削云焊接云数据分析析云…管理和业业务这次次恒安全CRM门户即时通信信邮件内容管理理工业应用ansysabqqusfluentblast基服础务基设础施身份认证证ACLDataMiningFramework…CloudAPIDevelopmentFramework虚拟化主机存储网络其他硬件件数据存储储计算服务务负载管理理备份精加工云云核心技术术内涵—人工智能能通过采用用机器人人、无人人搬运机机、无人人工厂等等人工智智能技术术，实现现智能工工厂的建建设，大大幅度提提升企业业成本竞竞争了，，同时创创造更多多的服务务与软件件行业岗岗位。通过机器视觉觉，指纹纹识别，，人脸识识别，视视网膜识识别，虹虹膜识别别，掌纹纹识别，，专家系系统，自自动规划划，智能能搜索，，定理证证明，博博弈，自自动程序序设计，，智能控控制，机机器人学学，语言言和图像像理解，，遗传编编程等在在工业制制造中的的实际应应用，人人工智能能将越来来越多的的参与到到工业4.0的推进当当中，构构建智能能工厂。。自1956年“人工工智能””被提出出以来，，经过50多年的发发展，““人工智智能”取取得了长长足的发发展，但但在现实实生活中中的应用用还是太太少。随随着工业业4.0智能工厂厂概念的的提出，，机器人人和人工工智能将将迎来一一轮新的的发展。。目录录第一部分分工业发展展历程第三部分分核心技术术内涵第二部分分工业4.0简介第四部分分应用场景景第五部分分机机遇与挑挑战应用场景景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减少能耗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。生产均具有高度的灵活性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。动态生产线在工业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。远程维护服务应用场景景智慧工厂厂案例面向智慧慧工厂的的app商店---下载量身身定制的的用户界界面面向智慧慧工厂的的室内精精确定位位智慧工厂厂中的机机器人技技术智慧工厂厂中的增增强现实实技术智慧工厂厂案例智慧工厂厂中的智智能装配配工业4.0工厂畅享享通过工业业4.0的制造方方案，产品设计计时间、、成本、、产品质质量、设设备可用用率均得到了了显著提提升。智能产品品案例-智能化汽汽车动力管理理APP驾驶员辅辅助APP智能用户户界面APP绿色驾驶驶APP智能产品品案例-波音智能产品品案例-德国企业业目录第一部分工业4.0简介第三部分核心技术内涵涵第二部分国内外发展历历程第四部分应用场景第五部分机机遇遇与挑战中国制造现状状—“大而不强””从中国制造业业形势看，2013年工业占GDP的37%，装备制造业业产值规模突突破20万亿元人民币币，占全球装装备制造业总总量的三分之之一以上。中中国发电设备备产量约占全全球总量的60%；造船占全球球比重的41%；机床占全球球比重38%。在500余种工业产品品中，中国有有220多种产量居世世界第一。发达国家正在在进行“再工工业化”运动动东盟国家、印印度和拉美国国家则拥有更更低的劳动力力和资源成本本。美国、德国、、英国等发达达国家纷纷提提出以重振制造业为核心心、以信息网络技术术、数字化制制造技术应用用为重点，旨在在依靠科技创创新，抢占制制造业新的制制高点的“再工业化””战略。如何将中国制造转变为中国创造，如何提升中中国制造业的的全球竞争力力，成为中国国政府和企业业的一大任务务。人口红利消失失劳动力供给减少人口成本上升升从事制造业意愿降低国际金融危机机，凸显实体体经济的重要要性中国的“世界界工厂”面临