工业4.0之理念创新和发展.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,工业,4.0,理念,创新,发展,Industry 4.0 Idea Innovation Development,第1页,目 录,战略背景,解读工业,4.0,工业,4.0,中国版,启示与发展,总结,分工,参考文件,致谢,2,第2页,目 录,战略背景,解读工业,4.0,工业,4.0,中国版,启示与发展,总结,分工,参考文件,致谢,3,第3页,人类工业史三次工业革命使得人类发展进入了空前繁荣时代,三次工业革命产生弊端,巨大能源以及资源消耗,巨大环境代价以及生态成本,二十一世纪，人类面临空前全球能源与资源危机、全球生态与环境危机、全球气候改变危机多重挑战,互联网高度发展,越来越多功效强大、自主微型电脑（嵌入式系统）实现了与其它微型电脑和互联网互联,物理世界和虚拟世界（网络空间）以信息,-,物理系统（,CPS,）形式实现了融合,由此引发了第四次工业革命绿色工业革命,“工业,4.0”,概念即是以智能制造为主导第四次工业革命，利用信息物理系统，实现生产方式当代化。,发展背景,基本概念,背景一,4,第4页,德国政府正面临着数十年来最严峻经济与金融危机挑战,经济与金融危机加速了全球知识竞赛，人才、技术和市场领导地位国际竞争也将深入加剧,重大全球性挑战,气候改变,人口增加,疾病扩散,粮食供给,化石原料与能源有限性,工业基础雄厚,德国是全球八大工业国之一，其制造业尤为发达，是德国经济复苏主要拉动力,德国机械工业高度当代化、机械化、高效化,东方命脉,中国是德国出口增速最快国家之一,过半数德国企业视中国为全球范围内最为主要三大市场之一,于提出德国高技术战略,发展背景,背景二,5,第5页,初步概念,德国汉诺威工业博览会（HANNOVER MESSE）上，德国相关协会提出工业4.0初步概念,发展完善,德机械设备制造联合会等协会牵头，德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子企业等德国学术界和产业界提议和推进下，成立“工业4.0工作组”深入加强工业4.0研究并向德国政府进行汇报,国家战略,发展制造业是德国政府高技术战略2020确定十大未来项目之一，“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，已上升为国家战略,正式提出,204月，德国政府于2013汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”,中德合作,今年10月初，克强总理访德期间，中德签署了中德合作行动纲要：共塑创新，提出两国将开展工业生产数字化（工业4.0）合作,发展历程,6,第6页,目 录,战略背景,解读工业,4.0,工业,4.0,中国版,启示与发展,总结,分工,参考文件,致谢,7,第7页,总体概念,工业,4.0”,概念即是以智能制造为主导第四次工业革命，或革命性生产方法。该战略意在经过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统,信息物理系统（,Cyber-Physical System),相结合伎俩，将制造业向智能化转型,总体概念,两大主题,一是,“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实现,二是,“智能生产”,，主要包括整个企业生产物流管理、人机互动以及,3D,技术在工业生产过程中应用,8,第8页,技术基础,ICT,是信息、通信和技术三个英文单词词头组合,(Information Communication Technology,，简称,ICT),。它是信息技术与通信技术相融合而形成一个新概念和新技术领域。,近二三十年来，德国制造业已成功地利用信息通信技术（,ICT,）实现对工业生产过程管理,如今，大约,90%,工业生产过程已应用,ICT,技术,ICT,物联网（,Internet of things,）是指经过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动物体或过程等各种需要信息，与互联网结合形成一个巨大网络。,目标是实现物与物、物与人，全部物品与网络连接，方便识别、管理和控制。,物联网,9,第9页,技术基础,信息物理系统（,CPS,Cyber-Physical Systems,）是一个以通讯和计算为关键集成监控和协调行动工程化物理系统，是计算、通讯和控制融合，具备很高可靠性、安全性和执行效率。,信息物理系统,CPS雏形：1948年Wiener在Cybernetics，or Control and Communication in the Animal and the Machine一书所提出控制论以及我国著名科学家钱学森博士1954在Engineering Cybernetics一书中提出“工程控制论”,CPS官方正式提出起源于美国总统科学技术咨询委员会汇报,发展过程,10,第10页,工业,4.0,11,第11页,三个特征,经过价值网络,实现横向集成,工程端到端数字集成,横跨整个价值链,垂直集成和网络化制造系统,12,第12页,三个特征,经过价值网络实现横向集成,把产品、机器、资源、人有机联络在一起，各企业各步骤,数据共享,，实现产品全生命周期和全制造流程,数字化,由大规模批量生产向大规模定制生产转变,由集中生产向网络化异地协同生产转变,由传统制造企业向跨界融合企业转变,协同、分享,13,第13页,三个特征,经过价值网络实现横向集成,西门子,阿基米德计划,并购,UGS PLM Software,设计与生产业务流程集成并形成闭环循环,并行流程针对多学科多部门并行流程,信息交互信息同源化信息集成,按设计制造按客户和企业需求制造,产品仿真产品全生命周期仿真,缩短产品公布时间缩短产品取得利润时间,企业研发部门创新遍布全球创新网络,硬件与软件简单连接，信息全方位集成,14,第14页,三个特征,工程端到数字端集成横跨整个价值链,两个特点,在全部终端实现数字化前提下所实现基于价值链与不一样企业之间一个,整合,客户可实现随时,参加和决议,并,自由配置,各个功效组件,数字空间物理空间,15,第15页,三个特征,工程端到数字端集成横跨整个价值链,虚拟制造,数字化模型,计算机仿真,产品数据管理（,PDM,）,Sutherland,，,终极显示,，,1965,MIT,林肯试验室,，头盔显示,，,1966,NASA,，火星探测虚拟环境，,1985,3,D,打印,16,第16页,三个特征,工程端到数字端集成横跨整个价值链,虚拟现实,虚拟产品设计,虚拟产品性能分析,虚拟加工,虚拟装配,虚拟测试,虚拟生产调度与仿真,连接物理空间与数字空间,17,第17页,三个特征,垂直集成和网络化制造系统,在智能工厂中，制造结构将不是固定和事先定义好，信息技术组合规则为不一样情况,自动形成,特定结构。,确保调整器和传感器通讯顺畅,开发工厂模块以及重新使用战略,领导者和操作者需要接收培训,欧盟“智能工厂”研发团体,FRAME,采取世界上最先进创新型传感网络技术和人机交互技术，开发出含有自我意识、自我学习和自我适应能力,智能型自动控制系统,。,英飞凌对工厂进行智能化改造，提供面向物联网半导体处理方案，在6月推出“工业4.0 试点基地”项目，应用于部分芯片生产。其智能卡与安全事业部全球总裁Stefan Hofschen认为在工业4.0时代，安全市场也会增加。,18,第18页,两个战略,领先供,应商战略,领先,市场战略,19,第19页,八大关键,20,第20页,八大价值,21,第21页,目 录,战略背景,解读工业,4.0,工业,4.0,中国版,启示与发展,总结,分工,参考文件,致谢,22,第22页,在中国,挑战,发达国家“去工业化”“再工业化”,东南亚、印度等：廉价劳动力,无人化生产社会负面影响,工信部：,信息化和工业化深度融合专题行动计划（,-,）,保持经济，调整产业结构,实例：三一重工智能工厂,18,号厂房，亚洲最大总装车间,23,第23页,目 录,战略背景,解读工业,4.0,工业,4.0,中国版,启示与发展,总结,分工,参考文件,致谢,24,第24页,启示发展,德国：工业,4.0,重视硬件制造,中国：“工业化”与“信息化”融合,加强硬件制造能力,经验数据：,ansys,、,proe,、,ug,极端制造,加大投入,GE,“,1%,定律”：,工业水平提升,1%,1.5%,，收入水平提升,25%,40%,预防互联网过热,美国：工业互联网,重视软件、网络和大数据,25,第25页,启示发展,建立知识体系间,联络,微创新,对行业内人员提出更高要求,科学技术,与,理念概念,之间相互促进,信息技术时代,向,大数据时代,转变,26,第26页,目 录,战略背景,解读工业,4.0,工业,4.0,中国版,启示与发展,总结,分工,参考文件,致谢,27,第27页,总 结,多品种小批量智能产品高精度卓越品质生产是未来像德国一样成功经济发展趋势,80%,制造创新基于信息通信技术，经过信息通信技术实现了智慧工厂、绿色和城市生产,第四次工业革命将基于信息物理系统、物联网和互联服务，它将产生大量大数据流，这些大数据能够被搜集和分析用于指导高效高品质生产；,基于信息物理系统工业辅助系统能够支持、帮助和培训智慧工厂下一代工人；,多通道增强现实系统能够允许个性化工作流程和快速学习新产品工艺。,德国经济以其强大工业基础为特征，尤其是它机械与设备制造、汽车工业和能源工业。工业,4.0,实施绝对是对未来发展关键,Ernst Burgbacher,议会国务秘书，联邦经济技术部部长,物联网和服务网在制造业中拥有巨大创新潜力，假如我们成功把基于网络服务整合进工业,4.0,，将极大地扩展这种潜力。,Johannes Helbig,博士,工业,-,科学研究联盟交流促进组织组员,中国在没有完成工业化（电气化）情况下，就进入了信息化时代，所以，德国“工业,4.0”,对中国启示是，经过两化融合伎俩促进制造业继续向更高水平发展。,周济 中国工程院院士,28,第28页,分工说明,29,第29页,参考文件,1.把握德国制造业未来实施“工业4.0”攻略提议，德国联邦教育研究部工业4.0工作组，9月,2.保障德国制造业未来关于实施工业4.0战略提议，工业和信息化部国际经济技术合作中心，10月,3.德国高科技战略：创意创新增加，科技导报，,29（8）,4.德国工业4.0路线图，建设机械技术与管理，,27（2）,5.工业4.0：智能工业，物联网技术，,12,6.工业4.0：智能化工厂与生产，化工管理，,11,7.工业4.0和智能制造，机械设计与制造工程，,43（8）,8.虚拟制造研究进展与展望，系统仿真学报，,09,9.虚拟制造技术及其应用现实状况与发展展望，山东大学学报(工学版)，,03,10.WAHLSTER,Wolfgang.From Industry 1.0 to Industry 4.0:Towards the 4th Industrial Revolution.In:Forum Business meets,Research.,11.BAUERNHANSL,T.Industry 4.0:Challenges and limitations in the production.Keynote.ATKearney,Factory of the year,.,30,第30页,感激老师辛劳备课和认真讲授,！,感激共同学习,、共同讨论,各位同学,！,新年高兴,万事如意,致 谢,31,第31页,谢谢大家！,机械工程系,32,第32页,