深度解读工业4.0与中国制造2025.pdf

工业4.0与中国制造2025 王喜文 工信部国际经济技术合作中心 一 带着疑问看德国工业4.0 二 工业4.0的科学发展观 三 工业4.0对全球制造业的冲击 四 对未来制造业的探讨 目录 五 中国版工业4.0畅想 带着疑问看德国工业4.0 一 2011年年 1月月 2012年年 410月月 2014年年 4月月 2012年年 3月月 2013年年 4月月 工业工业4.0发展战略发展战略发布；由发布；由VDMA、BITKOM、ZVEI组成秘书处组成秘书处，组组建 工 业建 工 业 4.0平 台平 台 工业工业4.0平台发布平台发布白皮书白皮书（实施计划实施计划）2010年年 德国科学德国科学-产业经济研究联盟与德产业经济研究联盟与德国国家科学与工程院国国家科学与工程院（Acatech）共 同 制 定 工 业共 同 制 定 工 业 4.0 发 展 战 略发 展 战 略 德国德国2020高技术战略高技术战略行行动计划发布动计划发布，11个个“未来项未来项目目”缩减为缩减为10个个（投资投资84亿亿欧元欧元）；“工业工业4.0”一词一词首次出现首次出现（投资投资2亿欧元亿欧元）在德国科学在德国科学-产业经济研究联产业经济研究联盟盟（Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft）的倡导下的倡导下，开始研究工业开始研究工业4.0 德国德国2020高技术战略高技术战略发布发布，并重点推出并重点推出11个个“未来项目未来项目”出台过程 一、带着疑问看德国工业4.0 老龄化社会带来的劳动力减少老龄化社会带来的劳动力减少 资源匮乏，能效仍需提升资源匮乏，能效仍需提升 产业转移带来的国内制造业空心化产业转移带来的国内制造业空心化 发展中国家技术实力不断增强发展中国家技术实力不断增强 经济全球化中，需要对市场做出快速响应经济全球化中，需要对市场做出快速响应 保持制造业国际领先地位所需的标准化保持制造业国际领先地位所需的标准化 需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产需要根据消费者需求，实现差异化、个性化的生产 制造业占据全国制造业占据全国GDP的的25%、出口总额的、出口总额的60%，影响极大，影响极大 1 2 3 5 6 7 8 4 社会背景 一、带着疑问看德国工业4.0 一、带着疑问看德国工业4.0（一）为何是4.0？工业1.0 一、带着疑问看德国工业4.0 工业2.0 一、带着疑问看德国工业4.0 工业3.0 一、带着疑问看德国工业4.0 一、带着疑问看德国工业4.0（二）工业3.0与工业4.0有哪些不同？一、带着疑问看德国工业4.0 大规模生产 大规模定制 管理理念 以产品为中心，以低成本赢得市场 以顾客为中心，以快速响应赢得市场 驱动方式 根据市场预测安排生产，属推动式的生产方式 根据客户定点安排生产，属拉动式生产方式 核心 通过稳定性和控制力取得高效率 通过灵活性和快速响应来实现多样化和定制化 战略 成本领先战略：通过降低成本、提高生产效率获取竞争优势 差异化战略：通过快速反应、提供个性化的产品获取竞争优势 目标 以低价格开发、生产、销售、交付产品和服务 以多样化和定制化开发、生产、销售、交付顾客买得起的产品和服务 对企业转型升级的启示1:工业4.0时代企业要转型升级，改变思维 一、带着疑问看德国工业4.0 大规模定制的优势 大规模定制 定制生产 大规模生产 X 品种单一 成本低 效率高 交货快 X 成本高 X 效率低 X 交货慢 品种多 个性化 一、带着疑问看德国工业4.0（三）工业4.0具体能实现什么？智能 能源管理智能化 生产智能化 供应链管理智能化 设备智能化 一、带着疑问看德国工业4.0 传统生产方式 物质生产 产品 信息 材料 能源 一、带着疑问看德国工业4.0 智能生产方式 微信扫码，海量资源到手1.进群即领福利报告与资源合编，内有近百行业、上万份行研、管理及其他学习资源免费下载；2.每日学习分享6+份精选行研资料；3.群友信息交流，群主免费解答并提供相关行业报告。报告收集整理于网络，只用于群友学习，请勿他用知识星球 行业与管理资源社群1.无限制下载行业研究报告、咨询公司管理方案，企业运营制度、科技方案与大咖报告等。2.每月同步更新3000+份最新行业资源；涵盖科技、金融、教育、互联网、房地产、生物制药、医疗健康等行研报告、科技动态、管理方案；微信扫码，工作轻松无忧扫一扫二维码或添加客服微信（微信号：Teamkon3）免费报告等你取。添加好友请备注：姓名+单位+业务领域姓名+单位+业务领域行业与管理资源微信群海量资源在手 工作轻松无忧一、带着疑问看德国工业4.0 智能物料 一、带着疑问看德国工业4.0 智能物料 索菲亚 定制家 拍摄于2015年6月23日，索菲亚浙江嘉善工厂，德国的全自动生产线 一、带着疑问看德国工业4.0 智能物料 一、带着疑问看德国工业4.0 智能零部件 一、带着疑问看德国工业4.0 智能零部件 一、带着疑问看德国工业4.0（四）工业4.0为何引起广泛关注？改变 改变制造业思维 改变了制造业模式 改变了创新模式 一、带着疑问看德国工业4.0 对企业转型升级的启示2:制造业互联网思维，组织架构要调整 传统的分工合作 1.研发 3.原型制造 4.零部件生产 5.系统集成 6.销售服务 2.设计 1980:OEM价值链 仅将零部件的生产分包给不同的供应商 一、带着疑问看德国工业4.0 当前的外包开发 工艺过程开发 子装配体 零部件 供应链管理 产品生命周期管理 2000:部分外包的价值链 外包包括工艺过程开发等核心环节 用供应链管理、产品生命周期管理等软件系统管理外包工作 1.研发 3.原型制造 4.零部件生产 5.系统集成 6.销售服务 2.设计 一、带着疑问看德国工业4.0 未来的开放制造 第一层 子装配体 零部件 系统 第二层 第三层 工艺过程开发 项目管理 质量管理 商业模式开发 产品生命周期管理 供应链管理 2025:开放的价值链 学习型组织和精益生产 1.研发 3.原型制造 4.零部件生产 5.系统集成 6.销售服务 2.设计 一、带着疑问看德国工业4.0 一、带着疑问看德国工业4.0 创新的新模式 Text in here 行业支持 标准化 研发 一、带着疑问看德国工业4.0（五）工业4.0能产生多少价值？一、带着疑问看德国工业4.0 工业4.0的科学发展观 二 二、工业4.0的科学发展观 工业4.0：本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”核心是动态配置的生产方式 关键是信息技术应用 愿景是解决能源消费等社会问题 最终用意是标准化 物理 信息 CPS 系统通信 信息计算 物理控制 二、工业4.0的科学发展观（一）本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”二、工业4.0的科学发展观 智能工厂 二、工业4.0的科学发展观 智能生产 二、工业4.0的科学发展观 横向、纵向、端到端的集成 纵向打通管理 横向打通合作 端到端体现并行制造 实现大规模定制，满足不确定情况下的市场需求，提升生产调度管理水平 这是强化竞争力的根源。包括如何提高能源、资源的使用效率等 缩短创新周期，解决产品的复杂性，运用大数据的挖掘分析作用 缩短产品 上市时间 提高 生产率 提升 灵活性 强化竞争力 二、工业4.0的科学发展观 二、工业4.0的科学发展观（二）核心是动态配置的生产方式 二、工业4.0的科学发展观 汽车生产线的变迁 二、工业4.0的科学发展观 二、工业4.0的科学发展观 产品-服务坐标 产品开发 C3P PLM 买方交易 卖方交易 物流交易 供应商 客户 价值链坐标 企业坐标 生产 管理 CRM SCM ERP MES 信息交换 （三）关键是信息技术应用 二、工业4.0的科学发展观（四）愿景是解决能源消费等社会问题 二、工业4.0的科学发展观 制造业节能途径 工业节能减排 与综合利用 收集和分析能源信息 识别问题 管理运营 改变耗能不良习惯 二、工业4.0的科学发展观（五）最终用意是标准化 标准作为组织现代化生产的重要技术基础和互换性保证，在制造业的发展中起着重要基础的作用。标准化将人力、物料、信息等资源融合，实现整个生产过程的有序化，从而获得更多的经济效益。利用标准，进行简化、优化和统一化，才能形成各种标准化模块，为产品的大规模定制奠定基础。在传统的工业时代 在信息技术时代 市场多样化和个性化 标准在制造业发展过程中起到重要的基础作用 二、工业4.0的科学发展观 国际标准化的主导权 欧盟 美国 日本 欧盟标准化战略强调要进一步扩大欧洲标准化体系的参加国，要统一欧盟各国在国际标准化组织中的标准化提案。欧盟利用其条件，要在国际标准化活动中确立欧洲的地位，加强欧洲产业在世界市场上的竞争力。美国要与更多国家的政府标准化机构和标准化团体建立联盟，努力制定出反映美国技术的国际标准。美国在ISO、IEC的几个重点技术领域承担或从事领导工作，积极参加各种国际标准化活动，努力制定出反映美国技术的国际标准。为了创造良好的参加国际标准化活动的环境，日本建立了企业内和跨行业国际标准推进体制，扩大产业界参与国际标准化活动，同时，该国还采取一系列推进国际标准和国内标准的对策，从战略的观点出发，加强与美国和亚太各国的联系。争夺国际标准主导权 二、工业4.0的科学发展观 标准化的目的 标准是保证制造业企业市场竞争力的必要条件 1 标准已经更多地变成一个国家实行贸易保护的重要技术手段 2 标准已经成为产业，特别是高技术产业竞争的制高点 3 标准是持续领跑的先决条件 4 工业4.0对全球制造业的冲击 三 三、工业4.0对全球制造业的冲击 美、德两国是制造业大国，在先进制造业方面拥有绝对优势。新工业时代，美国推出“制造业回归”战略，德国推出“工业4.0”战略，可以说，两国都在制造业上发力，以期抢占制造业变革的主导权。（一）发达国家的制造业回归现象 三、工业4.0对全球制造业的冲击“再工业化”的含义“再工业化”是西方学者基于工业在各产业中的地位不断降低、工业品在国际市场上的竞争力相对下降、大量工业性投资移师海外而国内投资相对不足的状况提出的一种“回归”战略，即重回实体经济，使工业投资在国内集中，避免出现产业结构空洞化。自2008年金融危机爆发以后，美国经济惨遭重创，奥巴马政府于2009年年底启动“再工业化”发展战略，意在通过大力发展国内制造业和促进出口，达到振兴本土工业，进而保证经济均衡运行和可持续性的目的。背景 发达国家实现“再工业化”的途径 三、工业4.0对全球制造业的冲击 直接扶持战略性新兴产业 加大研发和教育培训投入 积极解决资源环境的问题 重新认识制造业的价值 （二）工业4.0背后的秘密 三、工业4.0对全球制造业的冲击 Google进军制造业 三、工业4.0对全球制造业的冲击 中国机械行业的崛起 三、工业4.0对全球制造业的冲击（三）日本如何看工业4.0？三、工业4.0对全球制造业的冲击 丰田的烦恼 品牌 代工 三、工业4.0对全球制造业的冲击 对未来制造业的探讨 四 四、对未来制造业的探讨 Business Customers FIN ERP EAM Equipment&Automation HR WMS T&A Suppliers Lean/CI TMS HMI MI Sched 产品 Production etc.CAM Quality MPM CRM CAD 运行设施 Operations Infrastructure 企业设施 Enterprise Infrastructure SCM MES 供应侧 客户侧 企业侧 支持 设计（一）工业软件充斥整个制造业 四、对未来制造业的探讨（二）数据制造 四、对未来制造业的探讨 数据量的增速 全球数据量预测（单位ZB）1980以来，每40个月翻一番 数据量增速，是GDP增速的4倍 数据处理能力，是GDP增速的9倍 2000年人类信息75%是模拟数据，2007年是6%，现在1%？四、对未来制造业的探讨 制造业大数据 产品数据 运营数据 制造业大数据 A B 外部数据 D 价值链数据 C 数据制造 数据制造数据制造 通过数据挖掘，精通过数据挖掘，精准研发设计产品准研发设计产品 精准匹配精准匹配 通过传感器以及工通过传感器以及工业大数据的应用，业大数据的应用，实现智能制造实现智能制造 智能制造智能制造 通过供应链大数据以及用户通过供应链大数据以及用户大数据，组织合作生产大数据，组织合作生产 合作生产合作生产 通过搜索引擎或电通过搜索引擎或电商平台的大数据，商平台的大数据，进行市场预测进行市场预测 市场预测市场预测 通过客户关系大数据，进通过客户关系大数据，进行推送营销行推送营销 推送营销推送营销 通过社交平台大数通过社交平台大数据，挖据定制化、据，挖据定制化、个性化需求信息个性化需求信息 社交应用社交应用 四、对未来制造业的探讨（三）网络制造 四、对未来制造业的探讨 四、对未来制造业的探讨 网络信息安全同样影响工厂 四、对未来制造业的探讨（四）产品网络化是一个必然趋势 四、对未来制造业的探讨 制造业产品将被视为电子产品或者网络产品 四、对未来制造业的探讨 未来的汽车能否与网络互联，可能成为汽车市场上的决定性因素 四、对未来制造业的探讨 中国版工业4.0畅想 五 五、中国版工业4.0畅想（一）中国制造业30年发展历程 劳动力等生产要素活跃 开放与经济体制改革促进中国制造业第一阶段的高速发展 1 第一阶段1980 2 3 第三阶段2000现在 装备现代化 直接生产效率提升，规模化经济开始发展 产品创新与信息化 设计、工艺、管理模式创新开始带动制造业升级；信息化与工业化融合改变着制造业从底层控制到管理的方方面面 第二阶段1990 “两化融合”与工业4.0异曲同工 十七届五中全会 提出“推动信息化与工业化深度融合，加快经济社会各领域信息化”的战略思想 十八大 提出“坚持走中国特色新型工业化、信息化道路，推动信息化和工业化深度融合，全面推进“四化两型”建设”的战略思想 十七大 提出“发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强”的战略思想 五、中国版工业4.0畅想（二）中国制造业的优势与劣势 劣势 能源消耗大，污染严重 五、中国版工业4.0畅想 五、中国版工业4.0畅想 能源消耗大，污染严重 0.32 0.2 0.2 1.08 0.18 0.21 0.18 0.23 0.49 0.49 0.85 1.54 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 美国 日本 德国 中国 英国 法国 意大利 西班牙 加拿大 韩国 印度 俄罗斯 2009年能耗情况国际比较 万元GDP消耗吨标准煤 五、中国版工业4.0畅想 微笑曲线 五、中国版工业4.0畅想 五、中国版工业4.0畅想 如何应对？重新挖掘比较成本的优势 提升制度创新和管理变革能力 五、中国版工业4.0畅想（三）中国制造业从工业3.0到工业4.0的产业路线图 点击添加文本 路线图1：定义未来制造业的关键词 路线图2：像工业4.0那样解决4大难题 路线图3：把两化深度融合作为主要着力点 五、中国版工业4.0畅想 美国先进制造业国家战略计划、德国工业4.0、英国工业2050 五、中国版工业4.0畅想 先进制造业关键词 五、中国版工业4.0畅想 两化融合目标 1 2 3 4 5 信息技术在生产经营和管理过程中得到充分有效应用 业务流程优化再造和产业链协同能力显著增强 重点骨干企业实现向综合集成应用的转变 生产性服务业领域信息技术应用进一步深化 信息产业创新发展能力和服务水平明显提高 两化融合基本目标 五、中国版工业4.0畅想 03 01 02 04 中国制造中国制造2025 德国工业德国工业4.0（四）中国制造2025 五、中国版工业4.0畅想 五、中国版工业4.0畅想 五、中国版工业4.0畅想 市场主导 政府引导 自主发展 开放合作 立足当前 着眼长远 整体推进 重点突破 基本原则 五、中国版工业4.0畅想 五、中国版工业4.0畅想 力争用十年时间，迈入制造强国行列。第一个十年 到2035 年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。第二个十年 新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。第三个十年 制造强国建设三个十年“三步走”的战略 五、中国版工业4.0畅想 5项 方针 创新驱动 质量为先 绿色发展 结构优化 人才为本 五、中国版工业4.0畅想 9大任务 1、提高国家制造业创新能力 2、推进信息化与工业化深度融合 3、强化工业基础能力 4、加强质量品牌建设 5、全面推行绿色制造 6、大力推动重点领域突破发展 7、深入推进制造业结构调整 8、积极发展服务型制造和生产性服务业 9、提高制造业国际化发展水平 五、中国版工业4.0畅想 新一代信 息通信技 术产业 航空航天装备 先进轨道交通装备 电力装备 新材料 高档数控机床和机器人 海洋工程装备及高技术船舶 节能与新能源汽车 农机装备 生物医药及高性能医疗器械 10大重点领域 五、中国版工业4.0畅想 制造业创新中心（工业技术研究基地）建设工程 到2020年，重点形成15家左右制造业创新中心（工业技术研究基地），力争到2025年形成40家左右制造业创新中心（工业技术研究基地）。围绕重点行业转型升级和新一代信息技术、智能制造、增材制造、新材料、生物医药等领域创新发展的重大共性需求 形成一批制造业创新中心（工业技术研究基地）重点开展行业基础和共性关键技术研发、成果产业化、人才培训等工作 制定完善制造业创新中心遴选、考核、管理的标准和程序 1.制造业创新中心（工业技术研究基地）建设工程 五、中国版工业4.0畅想 到2020年，制造业重点领域智能化水平显著提升，试点示范项目运营成本降低30%，产品生产周期缩短30%，不良品率降低30%。到2025年，制造业重点领域全面实现智能化，试点示范项目运营成本降低50%，产品生产周期缩短50%，不良品率降低50%。紧密围绕重点制造领域关键环节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。支持政产学研用联合攻关，开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化。依托优势企业，紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域 智能工厂/数字化车间。在基础条件好、需求迫切的重点地区、行业和企业中，分类实施流程制造、离散制造、智能装备和产品、新业态新模式、智能化管理、智能化服务等试点示范及应用推广。建立智能制造标准体系和信息安全保障系统，搭建智能制造网络系统平台。2.智能制造工程 五、中国版工业4.0畅想 到2020年，40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，受制于人的局面逐步缓解，航天装备、通信装备、发电与输变电设备、工程机械、轨道交通装备、家用电器等产业急需的核心基础零部件（元器件）和关键基础材料的先进制造工艺得到推广应用。到2025年，70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，80种标志性先进工艺得到推广应用，部分达到国际领先水平，建成较为完善的产业技术基础服务体系，逐步形成整机牵引和基础支撑协调互动的产业创新发展格局。3.工业强基工程 开展示范应用，建立奖励和风险补偿机制，支持核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、关键基础材料的首批次或跨领域应用。组织重点突破，针对重大工程和重点装备的关键技术和产品急需，支持优势企业开展政产学研用联合攻关，突破关键基础材料、核心基础零部件的工程化、产业化瓶颈。强化平台支撑，布局和组建一批四基研究中心，创建一批公共服务平台，完善重点产业技术基础体系。工业强基 五、中国版工业4.0畅想 4.绿色制造工程 组织实施传统制造业能效提升、清洁生产、节水治污、循环利用等专项技术改造。开展重大节能环保、资源综合利用、再制造、低碳技术产业化示范。实施重点区域、流域、行业清洁生产水平提升计划，扎实推进大气、水、土壤污染源头防治专项。制定绿色产品、绿色工厂、绿色园区、绿色企业标准体系，开展绿色评价。五、中国版工业4.0畅想 组织实施大型飞机、航空发动机及燃气轮机、民用航天、智能绿色列车、节能与新能源汽车、海洋工程装备及高技术船舶、智能电网成套装备、高档数控机床、核电装备、高端诊疗设备等一批创新和产业化专项、重大工程。开发一批标志性、带动性强的重点产品和重大装备，提升自主设计水平和系统集成能力，突破共性关键技术与工程化、产业化瓶颈，组织开展应用试点和示范，提高创新发展能力和国际竞争力，抢占竞争制高点。到2025年，自主知识产权高端装备市场占有率大幅提升，核心技术对外依存度明显下降，基础配套能力显著增强，重要领域装备达到国际领先水平。到2020年，上述领域实现自主研制及应用。5.高端装备创新工程 五、中国版工业4.0畅想 工业强国 工业强国 雄厚的 产业规模 良好的 效率效益 持续的 发展潜力 优化的 产业结构 五、中国版工业4.0畅想 五、中国版工业4.0畅想 从“群体”到“个体”数据制造 从“物理”到“信息”互联制造 互联网+工业 对企业转型升级的启示3:传统制造业专项升级的四个方向 上京东，搜索“王喜文”！