德国工业4.0.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,德国工业,4.0,介绍,2015,年,06,月,10,日,目录,一、时代背景,二、基本概念,三、关键技术,四、变化领域,五、实践案例,六、启示意义,一、时代背景,1,、工业化的进程,2,、工业,4.0,的提出原因,一、时代背景,1,、工业化的进程,一、时代背景,1,、工业革命的进程,一、时代背景,1,、工业革命的进程,第一次工业革命的核心是机械化；,第二次工业革命的核心是电气化；,第三次工业革命的核心是电子和,IT,技术在工业中的应用；,而第四次工业革命的核心是,Cyber-Physical Systems,，也就是,CPS,，目标是建立智能的数字化工厂（,Digital enterprise,）。,与美国流行的第三次工业革命的说法不同,。,一、时代背景,美国提出,第三次工业革命,2008,年金融危机之后，美国、欧盟重提“再工业化”。在这种背景下，工业化问题再次成为舆论界关注的核心议题之一。,2011,年,9,月，美国著名趋势学家杰里米,里夫金的,第三次工业革命,，预言一种建立在互联网和新能源相结合基础上的新经济即将到来。,人类历史上所有经济和生产力进步在其产生条件上都有两个共同之处：,一是能源使用方式发生变革，二是可以管理这些能源系统的新信息手段出现。,19,世纪蒸汽机和煤炭的使用加快了信息流通速度，使大量廉价印刷报纸成为可能，提高了民众的受教育比例。印刷术又反过来管理了以蒸汽、煤炭为动力的能源革命。这就是第一次工业革命。,20,世纪，集中化的电力，使电话、广播和电视成为通讯中介，来管理石油时代，继而出现了消费文化。这就是第二次工业革命。,将互联网技术应用到新能源领域，产生了新能源革命，新能源资源的分散分布化、就地取用化与互联网相结合产生了智能电网。由于这些新领域的开拓，需要大量的新技术、新产品、新的工程解决方法，又引进储能控制技术、微网技术、云技术、物联网、电源管理技术等新的创新理念和方法，形成了能源领域的产业革命。本质上它是新能源与互联网相结合的新的一次产业革命，它的推动力就是互联网技术在新能源领域的应用。这就是第三次工业革命。,一、时代背景,2,、工业,4.0,的提出原因,概括起来，主要是由于三种意识,:,危机意识,机遇意识,领先意识,（一）危机意识,德国是传统的科技工业强国，但是在新一轮产业技术革命中，传统的竞争优势受到了来自各方面的挑战，一部分新兴产业成长乏力，各界对德国未来发展表现出某种忧虑。,对新兴产业创新能力的忧虑,对传统产业竞争优势的忧虑,对国家产业战略方向的忧虑,（一）危机意识,对新兴产业创新能力的忧虑,信息通信技术是全球新一轮产业变革中最具活力的技术，德国各界的普及共识是，德国乃至整欧洲丧失了全球信息通信产业发展的机遇。,在全球产业创新最活跃的互联网领域，全球市值最大,20,个互联网企业中没有欧洲企业欧洲的互联网市场基本被美国企业垄断，德国副部理兼经济和能源部长加布里尔曾说：”德国企业的数据由美国硅谷的四大科技公司把持，这正是他所担心的。“,全球通信产业蓬勃发展，但欧洲企业节节败退，仅有少数企业苦苦支撑。,欧洲的集成电路公司纷纷转型设计企业，并不断从消费市场退出。,美国的互联网以及,ICT,巨头与传统制造业领导厂商携手，,GE,、思科、,IBM,、,AT&T,英特尔等,80,多家企业成立了工业互联网联盟，重新定义制造业的未来，并在技术、标准、产业化等方面做出一系列前瞻性布局，工业互联网与成为美国先进制造伙伴计划的重要任务之一。,欧洲及德国对新兴产业创新能力及对未来发展前景表现出了一种深深的忧虑。,（一）危机意识,对传统产业竞争优势的忧虑,德国传统工业在全球的竞争优势仍十分突出，但是在新一代信息技术与工业加速融合，产品、装备、工艺、服务智能化步伐不断加快的背景下，德国能否跟上时代发展的潮流，德国各界有深刻的危机意识。,德国总理默克尔指出，目前,90%,的创新在欧洲之外产生，欧洲不能错失下一代工业技术变革。默克尔对德国的制造业能否及时与现代的信息和通讯技术实现对接，保障德国制造业在世界上的领先地位表示担忧。,德国企业界对美国再工业化、中国制造业发展给予了充分的关注，,2014,年,6,月,24,日，德国机械协会（,VDMA,）主席在日本说，德国和日本携手应用中国的挑战。德国信息技术、通讯、新媒体协会工业,4.0,部部长曾说，不仅仅亚洲对德国工业构成竞争优威胁，美国正通过各种计划应对“去工业化”，加快先进制造业发展。,（一）危机意识,对国家产业战略方向的忧虑,2008,年国际金融危机后，新一代信息技术的突破扩散及与工业融合发展，引发了国际社会对第三工业革命、能源互联网、工业互联网、数字化制造等一系列发展理念和发展模式的广泛讨论和思考。,美国、欧盟、日本、韩国等纷纷制订了一系列规划和行动计划，实施制造业回归战略。这既体现了发达国家对制造业传统发展理念的深刻反思，也反映了其抢占新一轮国际制高点意图和决心。,德国作为全球制造业强国，在新一轮技术变革中能不能找到工业发展方向并引领全球工业发展，是德国各界广泛关注的问题。,（二）机遇意识,尽管德国各界对有些产业的发展的不尽如人意表现出了忧虑，但对德国传统优势产业的竞争力还是表现出强烈的自信，认为德国工业经济发展面临许多机遇。,市场机遇,技术机遇,产业机遇,（二）机遇意识,市场机遇,信息通信技术与制造业融合发展带来一个重要变革就是智能制造时代的来临，云计算、大数据、人工智能、机器学习等驱动人类智能迈向更高境界，推动着人类各种生产工具的智能化和现代化，在廉价体力劳动不断被机器替代同时，越来越多的脑力劳动者正在被智能工具所替代，人类正在迈向第二次机器时代，其带来产业变革和就业结构影响将超越过去,300,年工业化历史。,基于新一代智能装备生产组织方式将广泛普及，从普及单机智能化到普及智能生产线、智能车间、智能工厂，其背后是庞大的、快速成长的智能装备市场。,德国一直在探讨以什么样的方式抓住快速成长的市场。,（二）机遇意识,技术机遇,智能制造不仅需要单项技术突破，也需要各种技术综合集成，而这正是德国的优势所在。,面对全球新一代信息技术与制造技术融合的趋势，德国迎来了巩固和强化技术优势的机遇。具体来说：,一是工业软件优势。工业软件是智能装备的核心和基础，德国企业资源管理（,ERP,）、制造执行系统（,MES,）、产品生命周期管理（,PLM,）、可编程控制器（,PLC,）等核心工业软件在全球都处于领导地位。,二是工业电子优势。集成了传感、计算、通信的工业电子是智能装备的核心，这是德国优势领域所在，一批德国企业在汽车电子、机械电子、机床电子、医疗电子等领域引领全球发展。,三是制造技术优势。德国工业的基础材料、基础工艺、基础装备、基础元器件核心技术领域一直在全球处于领先地位，机械出口占全球,16%,，居全球首位，其在创新性制造技术领域的研究、开和生产，以及复杂工业过程管理领先性无人能比。传统制造技术与工业软件、工业电子技术的结合，为德国抢占智能装备竞争制高点带来了难的机遇。,（二）机遇意识,产业机遇,装备制造业是德国最具优势的产业，面对全球智能制造带来的机遇，德国各界的共识是，要把握信息通信技术与装备制造业融合的趋势，瞄准全球快速成长的智能工厂装备市场，确保德国企业成为全球智能制造产业“领先的供应商”地位。,对于德国而言，这个市场是潜在的、也是现实的，没有哪个国家比德国更有条件和优势发展智能制造。德国相关协会调查表明，,60%,的德国机械设备制造商确信他们的技术和产品竞争优势在未来五年会得到提高。,欧洲、德国失去了互联网的机遇，但不能失去物联网的机遇，物联网应用的主战场是工业领域，德国不仅可以而且能够在物联网的技术变革中抓住机遇引领潮流。,（三）领先意识,在新一轮技术革命和产业变革中，德国人有危机感，也看到新机遇，并试图在工业领域继续保持全球领先的地位。,基本途径就是，在向工业化,4.0,迈进的过程中先发制人，与世界制造强国争夺新科技产业革命的话语权，抢占产业发展的制高点和领先地位。,理念领先,技术领先,产业领先,标准领先,市场领先,（三）领先意识,理念领先,信息技术领域从来不缺乏新概念和新理念，但真正能够被各界广泛认可并快速传播的发展理念屈指可数。,物联网、移动互联、云计算、大数据等新一代信息技术广泛普及并推进生产方式变革，当各国纷纷提出数字化制造、工业互联网、能源互联网等制造业发展新理念时候，德国作为欧洲传统的工业强国，需要一个既能继承传统工业发展思想、又能启发未来工业趋势的新理念，抢占发展理念的制高点，并引领德国工业继续保持全球领导地位。,正是在这一背景下，德国工业,4.0,的概念出现了，这一概念最大的成功在于它把几百年工业发展的历史与现代信息技术趋势进行了完美的集成，它是继承性与创新性的统一、理论性与通俗化的统一、严肃性与时尚性的统一，其传播的速度、广度、深度也超过了德国人的预期。,（三）领先意识,技术领先,信息技术创新步伐不断加快，正步入泛在、智能、集成的新阶段。从计算到处理，从感知、传输到智能，泛在连接和普适计算已无所不在，云计算、大数据、人工智能、机器学习等驱动人类智能迈向更高境界，虚拟化技术、,3D,打印、工业互联网、大数据等技术将重构制造业技术体系。,德国提出“工业,4.0”,，其宗旨是支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，大力推动物联网和服务互联网技术在制造业领域的应用，从而应对新一轮科技革命带来的挑战，以此抢占信息技术与工业融合发展中技术的制高点。,（三）领先意识,产业领先,在新一轮科技革命影响下，全球新产业分工体系和分工格局正在形成，基于信息物理系统（,CPS,）的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式变革，全球研发设计、生产制造、服务交易等资源配置体系加速重组，网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理等正构建企业新的竞争优势，全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等加速重构产业价值链新体系。,德国提出“工业,4.0”,，在智能生产体系的支撑下，重构全球的生产方式。德国信息技术、通讯、新媒体协会工业,4.0,部部长说，德国传统工业的核心架构以及它在国际上的卓越地位，能够与,ICT,技术结合并改革德国的传统工业，德国希望在新一轮产业技术革命浪潮中扮演主要角色。,（三）领先意识,标准领先,产品的智能化、装备的智能化、生产的智能化、管理的智能化以及服务的智能化，迫切要求装备、产品之间，装备和人之间，以及企业、产品、用户之间全流程、全方位、实时的互联互通，实现数据信息的实时、准确交换、识别、处理、维护。,研发、生产、管理、服务的高度协同对智能制造的标准化提出了新的要求，这就必须通过制定和执行许许多多的技术标准、服务标准、管理标准和安全标准，智能制造的标准体系是全球产业竞争的一个制高点，德国已抢先一步，制定了,工业,4.0”,标准路线图,，以此抢占“工业,4.0”,标准化领域的制高点。,（三）领先意识,市场领先,巩固并不断扩大全球市场的优势是德国工业,4.0,的根本出发点，也是各界的共识。,在“工业,4.0”,战略中，德国采用了“领先的供应商战略”与“领先的市场战略”的双重战略来释放市场潜力。,“领先的供应商战略”强调德国装备制造供应商要通过技术创新和集成，不断提供世界领先技术解决方案，并藉此成为“工业,4.0”,产品的全球领先的开发商、生厂商。,“领先的市场战略”强调将德国国内制造业作为主导市场加以培育，率先在德国国内制造企业加快推行“工业,4.0”,与部署信息物理网络系统（,CPS,），进一步壮大德国装备制造业。,二、基本概念,1,、工业,4.0,的定义,在制造领域里，将资源、信息、物品和人相互关联的,“,虚拟网络,实体物理系统（,Cyber-Physical System,，,CPS,）,”,定义为工业,4.0,。,CPS,包括智能机器、存储系统和生产设施，从入厂到出厂，整合整个制造和物流过程，实现数字化和基于信息技术的端对端集成。,它通过将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、控制、远程协调和自治等智能功能，并将资源、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。,物理世界和虚拟世界一直试图在以信息的方式予以,“,融合,”,，但是融合的速度比较缓慢，效果并不尽如人意。或许,CPS,的出现，是这种融合的催化剂。,信息物理融合系统,CPS,信息世界与物理世界的互动,二、基本概念,工业,4.0,成为德国国家战略,2013,年德国政府将工业,4.0,列入,高技术战略,2020,，作为十大未来项目之一，联盟政府投入,2,亿欧元，支持德国三大工业协会,德国信息技术、通讯、新媒体协会（,BITKOM,）、德国机械设备制造业联合会（,VDMA,）以及德国电气和电子工业联合会（,ZVEI,）成立跨领域研究平台工业,4.0,平台（,Platform-i4.0,）。,工业,4.0,的概念,德国西门子工业集团总裁鲁斯沃博士在中国工程院与国务院国资委举办的学术报告会上阐述,“工业,4.0”,是以智能制造为主导的第四次工业革命或革命性的生产方法,智能工厂将是构成未来工业体系的一个关键特征,在智能工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里自然地相互沟通协作；生产出来的智能产品能够理解自己被制造的细节以及将如何使用，能够回答“哪组参数被用来处理我”、“我应该被传送到哪里”等问题。,在智能工厂里，智能辅助系统将从执行例行任务中解放出来，使他们能够专注于创新、增值的活动；灵活的工作组织能够帮助工人把生活和工作实现更好地结合，个体顾客的需求将得到满足。,德国工业,4.0,是,工业,4.0,是互联,生产设备之间的互联,设备和产品的互联,虚拟和现实的互联,万物互联（,IOE,，,Internet of Everything,）,工业,4.0,是集成,工业,4.0,是数据,工业,4.0,是创新,工业,4.0,是转型,德国工业,4.0,是,工业,4.0,是互联,生产设备之间的互联,设备和产品的互联,虚拟和现实的互联,万物互联（,IOE,，,Internet of Everything,）,工业,4.0,是集成,工业,4.0,是数据,工业,4.0,是创新,工业,4.0,是转型,（一）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、客户紧密地连接在一起。,“工业,4.0”,适应了万物互联的发展趋势，将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统（,CPS,）形成一个智能网络，使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间以及数字世界和物理世界之间能够互联，使得机器、工作部件、系统以及人类会通过网络持续地保持数字信息的交流。,（一）工业,4.0,是互联,生产设备之间的互联,从工业,2.0,到工业,3.0,时代的重要标志是，单机智能设备的广泛普及。工业,4.0,工作组把,1969,年第一个可编程逻辑控制器,Modicon084,的使用作为工业,3.0,的起点，其核心是各种数控机床、工业机器人自动化设备在生产环节的推广，可以把它理解为单机设备智能化水平不断提升并广泛普及推广。,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。,（一）工业,4.0,是互联,设备和产品的互联,正如德国总理默克尔在,2014,年汉诺威工博会上所讲的，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”等等问题。,（一）工业,4.0,是互联,虚拟和现实的互联,信息物理系统（,CPS,）是工业,4.0,的核心，它通过将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、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。,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同，实现生产过程的自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复。,（一）工业,4.0,是互联,万物互联（,IOE,，,Internet of Everything,）,信息技术发展的终极目标是实现无所不在的连接，所有产品都将成为一个网络终端。,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间的互联，重构整个社会的生产工具、生产方式和生活场景。,人们能够以多种方式通过社交网络联接到互联网，基于感知、传输、处理的各类人造物将成为网络的终端，人、物、数据在网络环境下进行流程再造，基于物理世界感知和人群交互的在线化、实时化的数据与智能处理改变着我们对外部世界的响应模式。,德国工业,4.0是,工业,4.0,是互联,工业,4.0,是集成,纵向集成,横向集成,端到端集成,工业,4.0,是数据,工业,4.0,是创新,工业,4.0,是转型,（二）工业,4.0,是集成,“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。,集成是德国工业,4.0,的关键词，也是长期以来中国推动两化融合的关键词。在两化融合评估体系中，将两化融合分为起步阶段、单项应用阶段、综合集成阶段、协同创新阶段等四个阶段，综合集成是信息化和工业化融合走向纵向重要标志，中国两化融合主要强调了企业间的横向集成和企业内部的纵向集成，而德国工业,4.0,增加了端到端的集成。,（二）工业,4.0,是集成,纵向集成,企业信息化在各个部门发展阶段的里程碑，就是企业内部信息流、资金流和物流的集成，是在哪一个层次、哪一个环节、哪一个水平上，是生产环节上的集成（如研发设计内部信息集成），还是跨环节的集成（如研发设计与制造环节的集成），还是产品全生命周期的集成（如产品研发、设计、计划、工艺到生产、服务的全生命周期的信息集成）。,工业,4.0,所要追求的就是在企业内部实现所有环节信息无缝链接，这是所有智能化的基础。,（二）工业,4.0,是集成,横向集成,在市场竞争牵引和信息技术创新驱动下，每一个企业都是在追求生产过中的信息流、资金流、物流无缝链接与有机协同，在过去这一目标主要集中在企业内部，但现在这一远远不够了，企业要实现新的目标：从企业内部的信息集成向产业链信息集成，从企业内部协同研发体系到企业间的研发网络，从企业内部的供应链管理与企业间的协同供应链管理，从企业内部的价值链重构向企业间的价值链重构。,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，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。,端到端的集成是一个新理念，各界对于端到端集成有不同的理解。,端到端就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。,（二）工业,4.0,是集成,端到端集成,德国工业,4.0,是,工业,4.0,是互联,工业,4.0,是集成,工业,4.0,是数据,产品数据,运营数据,价值链数据,外部数据,工业,4.0,是创新,工业,4.0,是转型,（三）工业,4.0,是数据,从工业,1.0,、,2.0,、,3.0,演进的角度来看，数据是工业,4.0,区别于传统工业生产体系的本质特征。,在“工业,4.0”,时代，制造企业的数据将会呈现爆炸式增长态势。随着信息物理系统（,CPS,）的推广、智能装备和终端的普及以及各种各样传感器的使用，将会带来无所不在的感知和无所不在的连接，所有的生产装备、感知设备、联网终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据。,这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期，是工业,4.0,和制造革命的基石。,（三）工业,4.0,是数据,产品数据,包括设计、建模、工艺、加工、测试、维护、产品结构、零部件配置关系、变更记录等数据。,产品的各种数据被记录、传输、处理和加工，使得产品全生命周期管理成为可能，也为满足个性化的产品需求提供了条件。,首先，外部设备将不再是记录产品数据的主要手段，内嵌在产品中的传感器将会获取更多的、实时的产品数据，使得产品管理能够贯穿需求、设计、生产、销售、售后到淘汰报废的全部生命历程。,其次，企业与消费者之间的交互和交易行为将产生大量数据，挖掘和分析这些数据，能够帮助消费者参与到产品需求分析、设计、柔性加工等创新活动中。,（三）工业,4.0,是数据,运营数据,包括组织结构、业务管理、生产设备、市场营销、质量控制、生产、采购、库存、目标计划、电子商务数据。,工业生产过程的无所不在的传感、连接，带来了无所不在的数据，这些数据会创新企业的研发、生产、运营、营销和管理方式。,首先，生产线、生产设备的数据可以用于对设备本身进行实时监控，同时生产所产生的数据反馈至生产过程中，使得工业控制和管理最优化。,其次，通过对采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据采集和分析，将带来效率的大幅提升和成本的大幅下降，并将极大地减少库存，改进和优化供应链。,再次，利用销售数据、供应商数据的变化，可以动态调整优化生产、库存的节奏和规模。,此外，基于实时感知的能源管理系统，能够在生产过程中不断实时优化能源效率。,（三）工业,4.0,是数据,价值链数据,包括客户、供应商、合作伙伴等数据。,企业在当前全球化的经济环境中参与竞争，需要全面地了解技术开发、生产作业、采购销售、服务、内外部后勤等环节的竞争力要素。大数据技术的发展和应用，使得价值链上各环节数据和信息能够被深入分析和挖掘，为企业管理者和参与者提供看待价值链的全新视角，使得企业有机会把价值链上更多的环节转化为企业的战略优势。,例如，汽车公司大数据提前预测到哪些人会购买特定型号汽车，实现目标客户响应率提高,15%,至,20%,，客户忠诚度提高,7%,。,（三）工业,4.0,是数据,外部数据,包括经济运行、行业、市场、竞争对手等数据。,为了应对外部环境变化所带来的风险，企业必须充分掌握外部环境的发展现状以增强自身的应变能力。大数据分析技术在宏观经济分析、行业市场调研中得到了越来越广泛的应用，已经成为企业提升管理决策和市场应变能力的重要手段。,少数领先的企业已经通过为包括从高管到营销甚至车间工人在内的员工提供信息、技能和工具，引导员工更好、更及时地在“影响点”做出决策。,德国工业,4.0,是,工业,4.0,是互联,工业,4.0,是集成,工业,4.0,是数据,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,是转型,（四）工业,4.0,是创新,“工业,4.0”,的实施过程实际就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。,（四）工业,40,是创新,技术创新,未来工业,4.0,的技术创新在三条轨道上进行,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，也包括集成工业软硬件的各种嵌入式系统、虚拟制造、工业应用电子等单项技术突破。,（四）工业,4.0,是创新,产品创新,信息通信技术不断融入工业装备中，推动着工业产品向数字化、智能化方向发展，使产品结构不断优化升级。,一方面，传统的汽车、船舶、家居的智能化创新步伐加快，如汽车正进入“全面感知,+,可靠通信,+,智能驾驶”的新时代，万物互联（,IOE,）时代正在到来。,另一方面，制造装备从单机智能化向智能生产线、智能车间到智能工厂演进，提供工厂级的系统化、集成化、成套化的生产装备成为产品创新的重要方向。,（四）工业,4.0,是创新,模式创新,“工业,4.0”,将发展出全新的生产模式、商业模式。,首先在生产模式层面，“工业,4.0”,对传统工业提出了新的挑战，人脑分析判断,+,机器生产制造”的方式转变为“机器要求从过去的“分析判断,+,机器生产制造”的方式，基于信息物理系统（,CPS,的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革。,其次在商业模式层面，“工业,4.0”,的“网络化制造”、“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等特征，也使得它追求新的商业模式以率先满足动态的商业网络而非单个公司，网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理等新型智能制造模式将加速构建产业竞争新优势。,（四）工业,4.0,是创新,业态创新,伴随信息等技术升级应用，从现有产业领域中衍生叠加出的新环节新活动，将会发展成为新的业态，进一步来讲在新市场需求的拉动下，将会形成引发产业体系重大变革的产业。,就目前来看，工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点。制造与服务融合的趋势，使得全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等加速重构产业价值链新体系。,（四）工业,4.0,是创新,组织创新,在工业,4.0,时代，很多企业将会利用信息技术手段和现代管理理念，进行业务流程重组和企业组织再造，现有的组织体系将会被改变，符合智能制造要求的组织模式将会出现。,基于信息物理系统（,CPS,）的智能工厂将会加快普及，进一步推动企业业务流程的优化和再造。,企业组织管理创新，也是两化融管理体系标准的重要内容，在两化融合管理体系的九大原则、四大核心要素、四个管理域中都涉及到，如何围绕企业获取可续的竞争优势，不断优化企业的业务流程和组织架构。从实践的角度来看，国内企业在组织创新方面做了很多积极的探索：,海尔张瑞敏提出企业无边界、组织无领导、供应链无中心等新的管理理念。,华为任正非提出让听见炮火的人指挥战斗，作战的基本单元要从师一级缩小到旅、团、营、连，一直到班，以后的战争是“班长的战争”。,德国工业,4.0,是,工业,4.0,是互联,工业,4.0,是集成,工业,4.0,是数据,工业,4.0,是创新,工业,4.0,是转型,从大规模生产向个性化定制转型,从生产型制造向服务型制造转型,从要素驱动向创新驱动转型,（五）工业,4.0,是转型,在“工业,4.0”,时代，物联网和（服）务联网将渗透到工业的各个环节，形成高度灵活、个性化智能化的产品与服务的生产模式，推动生产方式向大规模定制、服务型制造、创新驱动转变。,（五）工业,4.0,是转型,从大规模生产向个性化定制转型,“工业,4.0”,给生产过程带来了极大的自由度与灵活性，通过在设计、供应链、制造、物流、服务等各个环节植入用户参与界面，新的生产体系能够实现每个客户、每个产品进行不同设计、零部件采购、安排生产计划、实施制造加工、物流配送，极端情况下可以实现个性化的单件制造，问题的关键是，设计、制造、配送单件产品是盈利的。,在这一过程中，用户由部分参与向全程参与转变，用户不仅出现在生产流程的两端，而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。,实现真正的个性化定制将是一个漫长而艰辛的过程，这一进程只有起点没有终点。,“这次去德国考察工业,4.0,，德国相关机构提供了几个可供参观的工业,4.0,典型企业，其中一家企业的材料给我留下深刻的影响，它介绍说工业,4.0,帮助企业建立了极多品种的极少量生产模式，这是我们后来考虑去这家企业参观学习的重要原因。”,（五）工业,4.0,是转型,从生产型制造向服务型制造转型,服务型制造是工业,4.0,理念中工业未来转型的重要方向，越来越多的制造型企业围绕产品全生命周期的各个环节不断融入能够带来市场价值的增值服务，以此实现从传统的提供制造业产品向提供融入了大量服务要素的产品与服务组合转变。,“在德国工业,4.0,概念提出之前，服务型制造理念已得到广泛认同。关于制造业服务化，我之前曾出版了一本专著,制造业服务路线图：机理、模式与选择,，提出服务型制造的四种基本模式。”,围绕增强产品效能，拓展在线维护、个性化设计等服务,围绕提高产品交易便捷性，拓展融资租赁、现代物流和电子商务等服务,围绕提高产品线效能，提供专业化产品集成服务,围绕客户全方位需求，实现从基于产品的服务到基于需求的服务。,“在与德国三个大协会以及西门子、博世、蒂森克虏伯等企业交流时，他们都从不同角度提出，推动制造业服务化转型是工业,4.0,的核心理念。”,（五）工业,4.0,是转型,从要素驱动向创新驱动转型,以廉价劳动力、大规模资本投入的传统要素驱动发展模式将难以为继，移动互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术在制造业的集成应用，带来产业链协同开放创新，带来了用户参与式创新，带来了制造业技术、产品、工艺、服务的全方位创新，不断催生和孕育出新技术、新业态和新模式，从而激发整个社会的创新创业激情，加快从传统的要素驱动向创新驱动转型。,2014,年,10,月初，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的数字化（工业,4.0,）合作,总理李克强,2014,年,10,月,10,日在柏林总理府与德国总理默克尔共同主持第三轮中德政府磋商，中德两国政府,26,位部长参加磋商。工业和信息化部部长苗圩与德国工业,4.0,平台相关机构就加强中德制造业创新合作进行了座谈。,德国工业,4.0,的发起机构德国信息通信与新媒体协会（,BITKOM,）、机械设备制造业联合会（,VDMA,）、弗劳恩霍夫协会的负责人以及德国大众汽车公司、蒂森克虏伯公司、博世集团、,SAP,公司、西门子公司等德国工业企业的专业技术负责人和专家代表结合各自实践，从不同角度阐述了通过供应链横向协同、研发生产纵向信息集成以及全生命周期管理，实现个性化定制、服务型制造和产业价值链提升的基于信息物理系统（,CPS,）的智能制造新模式，就其内涵、意义、前景和挑战等议题进行精辟论证和广泛的交流，表达了与中国工业界开展有关合作的积极态度。,工业和信息化部国际合作司司长屠森林、电子信息司副司长安筱鹏、办公厅副巡视员瞿国春等参加上述活动,三、关键技术,标准化和参考架构：工业,4.0,将会涉及多种网络技术间的互通，因此需要建立一个一揽子标准，为最终实现共同标准需要建立一个参照架构来为这些标准提供描述并促进共同标准的实现；,基础设施：综合性强且高质量的通讯网络是工业,4.0,的关键要求；,安全：是智能制造系统成功的关键，不仅涉及到设备的操作安全，环境安全，更为关键的是保证设备和产品中包含信息的安全，以防止这些信息被滥用或在未被授权的情况下使用；,资源效率：工业,4.0,将会使得生产过程更加多产和高效。企业将会权衡“投资在智慧工作中的额外资源”与“带来的潜在节约”之间利弊，这对企业提升竞争力将非常必要；,复杂系统的管理模型：制造系统正在日益复杂，适当的计划、描述和说明模型可以为这些复杂系统提供管理基础；,组织调整：在智慧工厂里，雇员的角色将会发生重大改变。越来越多的实时导向性控制将会让工作内容、流程和环境发生转变，企业组织需要跟进调整；,规章制度：在工业,4.0,下，建立新的制造流程和水平的商业网络架构时必须遵守法律，而已存在的立法也同样需要在必要时考虑创新对法律带来的影响。面临的挑战包括合作信息的保护、责任议题、管理私人信息和贸易限制等；,培训和持续性的职业发展：工业,4.0,将从根本上改变工人的工作和职业诉求，因此需要与之相适应的教育、培训体系德国如何实现,4.0,关键技术之,：智能工厂、车间、装备和产品技术,关键技术之,：智能工厂、车间、装备和产品技术,关键技术二：支持智能工厂的制造执行系统,MES,工业,4.0,报告中描述的,动态配置的生产方式,主要是指从事作业的机器人（工作站）能够通过网络实时访问所有有关信息，并根据信息内容，自主切换生产方式以及更换生产材料，从而调整成为最匹配模式的生产作业。,动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送，杜绝整个链条中的浪费环节。与传统生产方式不同，动态配置的生产方式在生产之前，或者生产过程中，都能够随时变更最初的设计方案关键技术之三：大数据驱动制造业迈向智能化,制造业整个价值链、制造业产品的整个生命周期，都涉,及到诸多的数据，制造业企业的数据呈现出爆炸性增长,趋势,关键技术之四：工业,4.0,的标准化,德国工业影响力的一个侧面就是,“,标准化,”,PLC,编程语言的国际标准,IEC 61131-3,（,PLCopen,）主要来自德国企业,通信领域普及的,CAN,、,Profibus,以及,EtherCAT,也全都诞生于德国,工业,4.0,工作组认为，推行工业,4.0,需要在,8,个关键领域采取行动，第一个领域就是,“,标准化和参考架构,”,工业,4.0,的标准化工作主要围绕智能工厂生态链上各个环节制定合作机,制，确定哪些信息可被用来交换。为此，工业,4.0,将制定一揽子共同标,准，使合作机制成为可能，并通过一系列标准（如成本、可用性和资源,消耗）对生产流程进行优化。,与,“,产品的标准化,”,不同，德国工业,4.0,将推广,“,工厂的标准化,”,，借助智能工厂的标准化将制造业生产模式推广到国际市场，以标准化提高技术创新和模式创新的市场化效率，继续保持德国工业的世界领先地位。,关键技术之五：工业,4.0,的集成技术,通过价值链实现横向集成,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，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,。,纵向集成与网络化制造,企业内部信息流、资金流和物流的集成实现所有环节信息无缝链接,端到端的集成,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,关键技术之六：工业,4.0,的辅助系统,以人为中心的基于信息物理系统的智能工厂辅助系统,关键技术之七：工业,4.0,工控系统安全技术,工业控制系统,(Industry Control System,，以下简称为,ICS),的安全，首先想到的就是,2010,年伊朗布什尔核电站遭到的,“,震网病毒,”,攻击。,国际标准,IEC62443,中定义一个完整的安全工控系统是由功能安全、物理安全和信息安全三部分组成。,关键技术之八：工业,4.0,的产品技术,智能产品案例,智能化汽车,四、变化领域,五、实践案例,六、启示意义,制造业发展回顾与展望,回顾,平稳发展，后继乏力,现状,后工业化（中国将会在,2020,年进入后工业化期）,产能绝对过剩,创新压力，成本压力,海外环境,展望,美国：第三次工业革命,德国：工业,4.0,中国：两化深度融合,工业,4.0,的本质是提升企业、行业、国家的竞争优势,工业,4.0,是的一个发展的概念、是一个动态的概念，工业,4.0,是一个