全球视野下的工业40课程讲义.pptx
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1、全球视野下的工业4.0赵 胜硅谷创客工场孵化器CEO以色列创客工场孵化器CEO华制国际CEO边界之内是知识,边界之外是见识。中欧商学院教授李善友在知识中寻找见识。罗辑思维创始人罗振宇跨越边界 寻找见识移动互联网、大数据、智能制造这三个技术结合在一起正在彻底颠覆我们的生活工业4.0消费互联网农业互联网Internet+消费互联网 如火如荼产业互联网 呼啸而来工业4.0 应运而生工业4.0 来了!Industrie 4.0 is Coming!错过了工业4.0,你就错过了这个时代!什么是工业4.0What is Industrie 4.0 20142014年年3 3月月,国国家家主主席席习习近近平
2、平访访问问德德国国时时曾曾在在法法兰兰克克福福汇汇报报发发表表中中德德携携手手合合作作造造福福中中欧欧和和世世界界的的署署名名文文章章指指出出,当当前前,全全球球新新一一轮轮科科技技和和产产业业革革命命呼呼之之欲欲出出,世世界界各各国国争争相相调调整整、适适应应,抓抓紧紧实实施施必必要要改改革革。其其中中,重重点点提提到德国到德国“工业工业4.0”4.0”战略。战略。习近平:全球新一轮科技和产业革命呼之欲出 德德国国推推出出了了“工工业业4.0”4.0”战战略略,积积极极推推行行能能源源转转型型,并并引引领领欧欧洲洲改改善善财财政政,实实施施结结构构性性改改革革,大大力力落落实实“欧欧洲洲20
3、20”2020”战战略略提提出出的的举举措措,推推进进欧欧洲洲一一体体化化。中中德德合合作作将将会会有有更更多多契契合合点点,获获得得新新动动力力。中中德德关关系系也也将将在在现现有有高高水水平平基基础础上上,进进入入一一个个精精确确磨磨合合和和深深度对接的新阶段。度对接的新阶段。习近平:中德合作将会有更多契合点 2014 2014年年1010月,月,李克强李克强总理访问德国,中总理访问德国,中德发表德发表中德合作行动纲要中德合作行动纲要,总理说总理说:”由由于中德合作领域和内容非常广阔和丰富,所以于中德合作领域和内容非常广阔和丰富,所以双方要像吃螃蟹那样,用智慧、技术和耐心抓双方要像吃螃蟹那
4、样,用智慧、技术和耐心抓好落实。好落实。”纲要涵盖中德合作纲要涵盖中德合作2020多个细分领域,多个细分领域,是迄今为止中德之间内容最丰富的一份共同文是迄今为止中德之间内容最丰富的一份共同文件,而件,而这个这个“大螃蟹大螃蟹”最核心的最核心的“蟹黄蟹黄”是中是中德德“工业工业4.04.0”合作合作。李克强:像吃“螃蟹”一样吃“工业4.0”一、新一轮全球工业革命二、德国工业4.0战略 三、工业4.0的主要特点四、工业4.0的目标智能制造&智能工厂五、工业4.0的基石六、工业4.0的技术支柱七、德国工业4.0实践八、工业4.0时代中国企业的发展方向一、新一轮全球工业革命1.美国工业互联网2.德国工
5、业4.03.中国制造20254.新一轮全球工业革命的本质品牌核心技术标准/专利大规模集成电路芯片、关键元器件等、高端消费类电子产品零部件为代表的中间件、集成电路、半导体元器件的制造原材料,劳动密集型的基础加工服务,整机的加工和组装美国、德国等韩国、日本等中国内地、台湾地区、韩国、新加坡等中国内地、越南、泰国、孟加拉国等高端中端低端各国在制造业产业链中的位置工业互联网:用互联网重振制造业2012年提出,代表企业:通用电气(GE)全球工业系统与高级计算、分析、传感技术以及互联网的高度融合工业4.0:国家产业战略2013年提出,代表企业:西门子围绕智能工厂和智能生产两大方向,巩固和提升其制造业的领先
6、优势制造2025:向工业强国转型2014年推出中国在由制造大国向制造强国转型过程中的顶层设计和路径选择新一轮全球工业革命:工业与互联网的融合美国工业互联网:用互联网重振制造业打破智慧与机器的边界促进全球工业系统与高级计算、分析、传感技术以及互联网的高度融合工业互联网将帮助工业系统在每个层面都更好地运行德国工业4.0:国家产业战略n工业4.0是德国政府推出的高技术战略2020中十大未来项目之一n“工业4.0”一词最早出现在2011年德国举行的汉诺威工业博览会上,在2013年汉诺威工业博览会上,“工业4.0”概念正式由德国“工业4.0小组”提出n围绕智能工厂和智能生产两大方向,巩固和提升德国制造业
7、的领先优势中国制造2025:向工业强国转型中国在由制造大国向制造强国转型过程中的顶层设计和路径选择总体目标:中国基本实现工业化;进入制造强国行列,打造中国制造升级版一条主线:是以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化网络化智能化制造为主线新一轮工业革命的核心:智能制造新一轮产业技术革命,无论德国叫工业4.0也好,美国叫工业互联网也好,中国叫量化深度融合也好,尽管其理念战略提出的出发点、角度有所不同,但其内核和本质都是一样的,用三个词概括就是:异曲同工、如出一辙,殊途同归。“同”在“智能制造”,也“归”在“智能制造”在新一轮全球工业革命中,各国都在构建自己的智能制造产业体系这个体系背后是技术体系
8、、标准体系、产业体系,是智能制造产业生态系统的主导权各国新一轮工业革命的竞争,是未来全球新工业革命的标准之争本质:智能制造生态系统主导权之争路径:智能软件系统+智能硬件设备软 件硬 件美国德国逻辑相反目标一致美国逻辑路径:从软件到硬件美国的切入点是虚拟化和大数据,是互联网技术和传感器的整合美国众多IT巨头加入,比如谷歌、CISCO、IBM、苹果德国逻辑路径:从硬件到软件n德国的切入点是工厂的智能化n德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一,其装备制造行业全球领先,在嵌入式系统和自动化工程行业领域具有很高的技术水平n德国的装备制造业不断地将信息技术集成到传统的高技术战略来维持其全球市场领导地位,以
9、便成为智能制造技术的主要供应商推行工业4.0,德国路径比美国路径更容易实现n工业和互联网或者是信息产业之间的壁垒非常大n美国工业空心化严重,IT公司推行工业4.0挑战很大,因为它没有基础设施的落地n德国工业基础雄厚:生产制造基地+生产设备供应商+IT业务解决方案中国路径:”紧盯”战略全面选择工业4.0在新一轮工业革命中迎头赶上伺机”弯道超车”工业4.0是一个全新的时代,刚刚开始我们预计需要30-50年时间发展演进n工业1.0:以1780年瓦特改良型蒸汽机投入使用为标志,历时约100年;n工业2.0:以1880年电动机的使用为标志,历时近90年;n工业3.0:以1969年第一个可编程逻辑控制器的
10、使用为标志,已历时45年,还将继续10-20年;n工业4.0:以智能制造为标志,至少需要用30年到50年的时间尺度来观察其演进发展的趋势。一、新一轮全球工业革命二、德国工业4.0战略 三、工业4.0的主要特点四、工业4.0的目标智能制造&智能工厂五、工业4.0的基石六、工业4.0的技术支柱七、德国工业4.0实践八、工业4.0时代中国企业的发展方向工业4.0是德国政府推出的高技术战略2020中十大未来项目之一“工业4.0”为人们展现了一幅全新的工业蓝图:在一个“智能、网络化的世界”里,物联网和务联网(服务互联网技术)将渗透到所有的关键领域,创造新价值的过程逐步发生改变,产业链分工将重组,传统的行
11、业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。工业4.0将使得工业生产过程更加灵活、坚强工业4.0将发展出全新的商业模式和合作模式工业4.0将带来工作方式和环境的全新变化工业4.0将促进形成全新的信息物理系统平台工业4.0是德国政府推出的高技术战略2020中十大未来项目之一德国欲借“工业4.0”快速崛起长期以来工业领域的优势让德国人引以为傲。但“数字时代”的到来让德国人的优越感荡然无存,尤其是当美国互联网巨头纷纷“涉足”工业领域时,德国人感受到了来自大西洋彼岸的巨大威胁德国总理默克尔亲自不予余力地推动工业4.0,其背后的用意是为了对抗美国互联网(CPU、操作系统、软件以及云计算等网络平台几
12、乎都由美国掌控覇权)德国提出并力推“工业4.0”战略,努力实现实体工业生产与虚拟数字世界的“无缝对接”,并意图引领“第四次工业革命”德国工业4.0战略的要点工作的组织和设计培训与再教育监管框架资源利用效率标准化和参考架构管理复杂系统工业宽带基础安全和保障“8”项计划“3”项集成“4”大主题纵向集成横向集成端到端集成智能生产智能工厂智能物流智能服务“1”个网络-信息物理系统网络CPS工业4.0德国工业4.0战略的要点建设一个网络研究四大主题实现三项集成实施八项计划建设一个网络:信息物理系统网络CPS人类互联网社交 媒体商业 网站服务型互联网智能建筑/家居智能工厂/车间智能 电网互联网交通建设一个
13、网络:信息物理系统网络 信息物理系统信息物理系统(CPSCPS)就是将物理设备连接到互联网上,让物理设备具就是将物理设备连接到互联网上,让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能,从而实现虚拟网络有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能,从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。世界与现实物理世界的融合。CPS CPS可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网及相关服务,并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工业及相关服务,并将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现工业4.04.0的基础。的基础
14、。研究四大主题:智能工厂智能生产智能物流智能服务智能工厂是未来智能基础设施的关键组成部分,重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现智能生产侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程,从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链智能物流主要通过互联网、移动互联网、物联网和企业内网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率。需求方则能快速获得服务匹配并能得到智能物流支持智能服务智能产品+状态感知控制+大数据处理,将改变产品的现有销售和使用模式,增加了在线租用、自动配送和返还、优化保养和自动预警、自动维修等智能服务新模式智能工厂智能设备智能物料智能
15、物流智能工具智能工装大数据分析及处理其他智能制造制造仿真智能计划智能物流状态感和控制大数据分析及处理其他智能服务O2O自动预警自动维修自主学习自我维护/升级大数据分析及处理其他工业4.0提供智能服务的新模式工业4.0提供智能服务的新模式智能工厂+智能制造智能产品核心:CPS系统(通过协同计算元部件来控制各种物理实体的系统)智能服务:智能产品+状态感知控制+大数据处理,将改变产品的现有销售和使用模式,增加网上租用、自动配送和返还、优化保养和维修等智能服务新模式。实现三项集成:横向集成、纵向集成与端对端的集成 横向集成横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合,是为是企业之间通过
16、价值链以及信息网络所实现的一种资源整合,是为了实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务;了实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务;纵向集成纵向集成是基于未来智能工厂中网络化的制造体系,实现个性化定制生产,是基于未来智能工厂中网络化的制造体系,实现个性化定制生产,替代传统的固定式生产流程(如生产流水线);替代传统的固定式生产流程(如生产流水线);端对端集成端对端集成是指贯穿整个价值链的工程化数字集成,是在所有终端数字化的是指贯穿整个价值链的工程化数字集成,是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合,这将最大限度地实现前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合,这
17、将最大限度地实现个性化定制。个性化定制。标准化和参考架构实施八项计划工业4.0得以实现的基本保障管理复杂系统工业宽带基础设施安全和保障工作的组织和设计培训和持续的职业发展监管框架资源利用效率需要开发出一套单一的共同标准,不同公司间的网络连接和集成才会成为可能。实施八项计划之一:标准化和参考架构适当的计划和解释性模型可以为管理日趋复杂的产品和制造系统提供基础。实施八项计划之二:管理复杂系统可靠、全面、高品质的通信网络是工业4.0的一个关键要求。实施八项计划之三:一套综合的工业宽带基础设施 在确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁的同时,要防止生产设施和产品滥用及未经授权的获取。实施八项计划
18、之四:安全和保障随着工作内容、流程和环境的变化,对管理工作提出了新的要求。实施八项计划之五:工作的组织和设计 有必要通过建立终身学习和持续职业发展计划,帮助工人应对来自工作和技能的新要求。实施八项计划之六:培训和持续的职业发展 创新带来的诸如企业数据、责任、个人数据以及贸易限制等新问题,需要包括准则、示范合同、协议、审计等适当手段加以监管。实施八项计划之七:监管框架需要考虑和权衡在原材料和能源上的大量消耗给环境和安全供应带来的诸多风险。实施八项计划之八:资源利用效率一、新一轮全球工业革命二、德国工业4.0战略 三、工业4.0的主要特点四、工业4.0的目标智能制造&智能工厂五、工业4.0的基石六
19、、工业4.0的技术支柱七、德国工业4.0实践八、工业4.0时代中国企业的发展方向三、工业4.0的主要特点1.工业4.0是互联2.工业4.0是数据3.工业4.0是集成4.工业4.0是创新5.工业4.0是转型工业4.0是互联工业4.0的核心是连接,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起工业4.0是互联工业4.0的核心是连接,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起生产设备之间的互联 工业4.0的核心是单机智能设备的互联,不同类型和功能的智能单机设备的互联组成智能生产线,不同的智能生产线间的互联组成智能车间,智能车间的互联组成智能工厂,不同地域、行业、企业的智能工厂
20、的互联组成一个制造能力无所不在的智能制造系统,这些单机智能设备、智能生产线、智能车间及智能工厂可以自由的、动态的组合,以满足不断变化的制造需求,这是工业4.0区别与工业3.0的重要特征。工业4.0是互联工业4.0的核心是连接,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起设备和加工对象的互联 工业4.0意味着智能工厂能够自行运转,零件与机器可以进行交流。由于产品和生产设备之间能够通信,使得产品能理解制造的细节以及自己将被如何使用。同时,它们能协助生产过程,回答诸如“我是什么时候被制造的”、“哪组参数应该被用来处理我”、“我应该被传送到哪”等问题。工业4.0是互联工业4.0的核心是连接
21、,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起所有制造系统、设备与人的互联 信息物理系统(CPS)可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网及相关服务,并将生产工厂转变为一个智能环境,是实现设备、产品、人协调互动的基础。智能制造的核心在于实现机器智能和人类智能协,实现生产过程的自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复。工业4.0是互联工业4.0的核心是连接,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起万物互联(IOE,Internet of Everything)万物互联就是人、物、数据和程序通过互联网联接在一起,实现人类社会所有人和人、人和物以及物和物之
22、间的互联,重构整个社会的生产工具、生产方式和生活场景。工业4.0是数据 当传感器无处不在,智能设备无处不在,智能终端无处不在的时候,连接无所不在的时候,其必然的结果就是数据无所不在!工业4.0是数据当传感器无处不在,智能设备无处不在,智能终端无处不在的时候,连接无所不在的时候,其必然的结果就是数据无所不在!产品数据设备数据研发数据供应链数据运营数据管理数据销售数据消费者数据工业4.0是数据当传感器无处不在,智能设备无处不在,智能终端无处不在的时候,连接无所不在的时候,其必然的结果就是数据无所不在!工业大数据的及时性、准确性和完整性。带来了更精准、更高效、更科学的管理、决策,带来更高的研发生产效
23、率以及更低的运营成本。工业4.0是集成集成是工业4.0的关键词,也是中国推动两化融合的关键词 “工业4.0”将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过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互联,从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。工业4.0是集成集成是工业4.0的关键词,也是中国推动两化融合的关键词n纵向集成。指的是研发、设计、生产、制造、运营、管理、服务等所有的环节集成;工业4.0是集成集成是工业4.0的关键词,也是中国推动两化融合的关键词n横向集成。指的是是一级供应商、二级供应商,以及销售商信息的无缝对接。企业之间通过价值链以及信
24、息网络所实现的一种资源整合,为实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务,推动企业间研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成,实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同的企业间的信息共享和业务协同;工业4.0是集成集成是工业4.0的关键词,也是中国推动两化融合的关键词n端到端集成。端到端的集成是一个新理念,是围绕产品全生命周期的价值链创造,通过价值链上不同企业资源的整合,实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务,它以产品价值链创造集成供应商(一级、二级、三级)、制造商(研发、设计、加工、配送)、分销商(一级、二级、三级)以及客户信息流、物
25、流和资金流,在为客户提供更有价值的产品和服务同时,重构产业链各环节的价值体系。工业4.0是创新技术创新产品创新模式创新业态创新组织创新“工业4.0”的实施过程是制造业创新发展的过程,制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新将会层出不穷。工业4.0是创新技术创新一是新型传感器、集成电路、人工智能、移动互联、大数据在信息技术创新体系中不断演进,并为新技术在其它行业的不断融合渗透奠定技术基础;二是传统工业在信息化创新环境中,不断优化创新流程、创新手段和创新模式,在既有的技术路线上不断演进;三是传统工业与信息技术的融合发展,它既包括信息物理空间(CPS)、智能工厂整体解决方案等一系综合集成技术,也
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