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业4.0工业业4.0的构构架架和和参参考考体体系系工业业4.0-智能能化化制制造造方方案案结结构构ICT信息息与与通通讯讯技技术术（（InformationandCommunicationsTechnology）M2M机器器对对机机器器（（Machine-To-Machine）通通信信的的简简称称。。云计计算算运用用大大型型计计算算机机进进行行大大数数据据海海量量计计算算（（每每秒秒10万亿亿次次））智能能化化是指指由由现现代代通信信与信息息技术术、、计计算算机机网络络技术术、、行业业技术术、、智能能控控制制技术术汇集集而而成成的的针针对对某某一一个个方方面面的的应应用用工业业4.0的关关键键词词-13D打印印以数字字模模型型文文件件为基础，运用用粉末状金属属或塑料等可可粘合材料，，通过逐层打打印和激光烧结的的方式来构造造物体的快速成型技术物联网（IOT）（InternetOfThings）物联网是互互联网的延伸伸，它包括互互联网及互联联网上所有的资源信息物理系统统（CPS）（Cyber-PhysicalSystems）是一个综合合计算、网络和和物理环境的多维智能系统统工业4.0的关键词-2工业4.0未来的制造业业和工厂未来的制造业业将在一个““智能、网络化化的世界”里进进行，物联网和服务务网-IOTS（InternetofThingsandServices）将渗透到所所有的制造关关键领域。工业4.0的重点是以智能化生产方方式创造智能产品，智能工厂构构成了工业4.0的一个关键特特征。在智能工厂里里，人、机器器和资源如同同在一个社交网络里一般自然地地相互沟通协协作。工业4.0–未来的制造业业在工业4.0背景下，通过过物联网、互联联网、服务网网等链接手段，，传统的行业界界限将消失，新的业态将将产生，产品品的创造过程程将改变，产业链分工也也将被重组。工业4.0的愿景：让设备和设备备开启对话，，让产品和生生产设备之间间进行沟通，，让客户和业业务伙伴加入入到生产制造造环节中来，，建立虚拟世界与现实世界之间的对话窗窗口。工业4.0将不断挑战人人类的想象力力，这个过程程才刚刚开始始。工业4.0–行业界限工业4.0将不断挑战人人类的想象力力：谷歌做汽车微软做飞机西门子做软件件马云做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：：总装车间安装装了西门子LIS超宽带实时定定位识别系统统的辅助，取取消了原来专专门用于扫描描车辆条形码码的工位。车车辆每到一个个工位，车型型、车辆识别别码、根据车车辆的不同配配置，需要装装配的各种零零件等信息会会自动显示在工位前方的的操作屏上，，甚至会自动动提供图片及及装配辅助指指令，直接引引导工人完成成相应工作。。BMW铁西工厂的生生产制造过程程高度灵活，，一条生产线线能同时生产产多个车型（混线柔性生生产）；用户在4S店可以根据个个人喜好选择择的车型、车车辆配置，甚甚至可以实现现当月定制，下个月就生生产出来。工业4.0-BMW案案例1.工业3.0是自动化，工业4.0是智能化2.生产系统根据据产品的不同同，发送的信信息也不同：：工业3.0--自动化生产大规模，标准准化的产品工业4.0--智能化生产个性化的产品3.工业4.0的集成度远远高于工业业3.0工业4.0通过CPS系统，SAP-ERP软件，制造执执行系统MES软件，把生产计划，，物料计划，，流水线，机机器人，设备备，信息，人人员，产品过程监控控等所有生产产流程整合成成一个完整的的智能生产网络络4.工业4.0能支持企业““多品种多批次次小批量”的生产方式式5.工业4.0能满足企业““个性化定制型型生产”的要求工业3.0与工业4.0的差别1.整体运营成本本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”美国的工工业4.0---敏捷制造造敏捷制造造案例：：位于美国国宾夕法法尼亚州州的Landsdale公司，每每天为福福特汽车车等公司司提供12.4万个发动动机控制制器，速速度控制制器等部部件。每每个产品品有400-500个零件，，这意味味着每天天要对5000万个零件件进行组组装。当收到要要求改变变产品的的订单后后，工厂厂通常能能在24小时内将将符合客客户要求求的产品品发出。。该工厂之之所以能能对订单单变化做做出如此此迅速的的反应是是因为：：a)它具有高高度柔性性的设备备，能进进行快速速切换，，实现均均衡化生生产模式式b)为适应变变化而设设计的管管理流程程和软件件（MES系统）c)不必急于于出售的的少量合合理库存存敏捷生产产:---能迅速、、经济的从一种种产品切切换到另另一种产产品的设设计和制制造方式式---从强调大大批量生生产减少少成本的的传统大大量生产产方式转转向以速度和柔柔性为重点---在满足敏捷制造造实现敏捷捷制造的的关键：：信息的快快速收集集与处理理。(工厂现场场的信息息系统集集成-CPS，MES）2.一旦发现现有缺陷陷，将有有审计线线索返回回追查该该缺陷产产生的确确切地点点和时间间，从而而消除问问题的根根源。敏捷制造造技术的的不断发发展，将将使未来来的工厂厂发生以以下变化化：---强调运作作的柔性和反反应速度度来取得竞竞争优势势---工厂将在在面向客户户的个性性化定制制能力方面大为为提高，，甚至超超过个性性化服务务的手工工作坊---很短的交交付时间间（LeadTime）---工厂将变变得更小型化，运用更更少但更更柔性的的设备，，生产更更丰富的的产品---敏捷制造造技术在在支持性性的工作作中，将将创造出出许多新新的“白领工工人”未来工厂厂运作模模式的展展望：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%工厂进化化敏捷制造造方式在在美国的的进展---2000年，在Lehigh大学研究究所所长长奈杰尔尔协助下下，成立立了美国国敏捷生生产企业业论坛。。---有超过200家著名企业业加入该该论坛，，包括:克莱斯勒勒、汉诺诺威、德德州仪器器、希尔尔斯。---在美国国国家科学学基金和和五角大楼楼高新技术术研究项项目机构构帮助下下，成立立了3个敏捷生生产研究所所，分别设在在伊利伊伊诺大学学，德克克萨斯大大学，伦伦斯勒综综合技术术研究所所。---由于敏捷捷制造方方式的兴兴起，许许多离岸岸的生产产工作在在2000年代重新新回到美美国本土土。Lehigh大学技术术史学家家戈德曼曼教授：：“日本本人的神神话是基基于生产产的极度度完善，，但是敏敏捷生产产超越了了生产本本身的价价值，现现在更重重要的是是管理软件件和技术术知识---日本之外外的技术术知识。。”