智能制造-走進(jìn)第四次工業(yè)革命教學(xué)課件

智能制造走進(jìn)第四次工業(yè)革命智能制造走進(jìn)第四次工業(yè)革命01革命——生產(chǎn)力的爆發(fā)020304產(chǎn)業(yè)——中國(guó)智能制造2025規(guī)劃CONTENTS目錄

智能——第四次工業(yè)革命的到來趨勢(shì)——工業(yè)的進(jìn)擊之路01革命——生產(chǎn)力的爆發(fā)020304產(chǎn)業(yè)——中國(guó)智能制蒸汽機(jī)指南針Alphago革命——生產(chǎn)力的爆發(fā)

石器蒸汽機(jī)指南針Alphago革命——生產(chǎn)力的爆發(fā)石器第四次工業(yè)革命人機(jī)物互聯(lián)互通四次工業(yè)革命時(shí)間18世紀(jì)末工業(yè)1.0創(chuàng)造了機(jī)器工廠的“蒸汽時(shí)代”20世紀(jì)初電力廣泛應(yīng)用蒸汽機(jī)信息物聯(lián)系統(tǒng)從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0 1970年代初今天工業(yè)2.0將人類帶入分工明確、大批量生產(chǎn)的流水線模式和“電氣時(shí)代”工業(yè)3.0應(yīng)用電子信息技術(shù)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，工業(yè)生產(chǎn)能力自此超越了人類的消費(fèi)能力，人類進(jìn)入了產(chǎn)能過剩時(shí)代。自動(dòng)化、信息化工業(yè)4.0開始應(yīng)用信息物理融合系統(tǒng)（CPS）復(fù)雜度目標(biāo)：建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化、數(shù)字化產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式關(guān)鍵點(diǎn)：“原材料（物質(zhì)）”=“信息”。智能工廠使用了含有信息的原材料，實(shí)現(xiàn)了“原材料（物質(zhì)）”=“信息”，制造業(yè)將成為信息產(chǎn)業(yè)的一部分。4

第四次工業(yè)革命時(shí)間18世紀(jì)末工業(yè)1.020世紀(jì)初電力廣泛應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)老齡化新技術(shù)產(chǎn)能過?；ヂ?lián)網(wǎng)老齡化新技術(shù)產(chǎn)能過剩人類工業(yè)史三次工業(yè)革命使得人類發(fā)展進(jìn)入了空前繁榮的時(shí)代三次工業(yè)革命產(chǎn)生的弊端巨大的能源以及資源消耗巨大的環(huán)境代價(jià)以及生態(tài)成本21世紀(jì)，人類面臨空前的全球能源與資源危機(jī)、全球生態(tài)與環(huán)境危機(jī)、全球氣候變化危機(jī)的多重挑戰(zhàn)社會(huì)老齡化6

2022/11/12人類工業(yè)史三次工業(yè)革命使得人類發(fā)展進(jìn)入了空前繁榮的時(shí)代6互聯(lián)網(wǎng)的高度發(fā)展越來越多功能強(qiáng)大的、自主的微型電腦（嵌入式系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)了與其他微型電腦和互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)物理世界和虛擬世界（網(wǎng)絡(luò)空間）以信息-物理系統(tǒng)（CPS）的形式實(shí)現(xiàn)了融合7

2022/11/12互聯(lián)網(wǎng)的高度發(fā)展7總體概念工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型總體概念兩大主題一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用8

2022/11/12總體概念工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命趨勢(shì)——工業(yè)的進(jìn)擊之路跨界打擊黑客帝國(guó)新的商業(yè)模式云工廠數(shù)據(jù)服務(wù)智能服務(wù)射頻識(shí)別智能生產(chǎn)趨勢(shì)——工業(yè)的進(jìn)擊之路跨界打擊黑客帝國(guó)新的商業(yè)模式云工廠數(shù)據(jù)智能工廠的車間

——基于無線、RFID（無線射頻識(shí)別芯片）、傳感器和服務(wù)的架構(gòu)10

2022/11/12智能工廠的車間10工業(yè)4.0下的產(chǎn)品特點(diǎn)

產(chǎn)品是信息載體產(chǎn)品在整個(gè)完整的供應(yīng)鏈和生命周期中都一直帶有自身信息

產(chǎn)品是一個(gè)agent產(chǎn)品會(huì)影響其所在環(huán)境

產(chǎn)品具有自監(jiān)測(cè)功能產(chǎn)品會(huì)對(duì)其自身狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)我生產(chǎn)于2010年4月30日，5月3日出廠請(qǐng)握中間已經(jīng)打開2分鐘了，請(qǐng)蓋上智能工廠和智能生產(chǎn)集成了信息存儲(chǔ)、傳感、無線通信功能11

2022/11/12工業(yè)4.0下的產(chǎn)品特點(diǎn)我生產(chǎn)于2010年4月30日，5月3日智慧工廠中的機(jī)器人技術(shù)今天明天機(jī)器人不再被固定在安全工作地點(diǎn)而是與人一起協(xié)同工作新一代輕量化，靈活的機(jī)器人與人類在智能工廠一起協(xié)同工作12

2022/11/12智慧工廠中的機(jī)器人技術(shù)今天明天機(jī)器人不再被固定在新一代輕量化核心技術(shù)內(nèi)涵—人工智能通過采用機(jī)器人、無人搬運(yùn)機(jī)、無人工廠等人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能工廠的建設(shè)，大幅度提升企業(yè)成本競(jìng)爭(zhēng)了，同時(shí)創(chuàng)造更多的服務(wù)與軟件行業(yè)崗位。通過機(jī)器視覺，指紋識(shí)別，人臉識(shí)別，視網(wǎng)膜識(shí)別，虹膜識(shí)別，掌紋識(shí)別，專家系統(tǒng)，自動(dòng)規(guī)劃，智能搜索，定理證明，博弈，自動(dòng)程序設(shè)計(jì)，智能控制，機(jī)器人學(xué)，語言和圖像理解，遺傳編程等在工業(yè)制造中的實(shí)際應(yīng)用，人工智能將越來越多的參與到工業(yè)4.0的推進(jìn)當(dāng)中，構(gòu)建智能工廠。自1956年“人工智能”被提出以來，經(jīng)過50多年的發(fā)展，“人工智能”取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用還是太少。隨著工業(yè)4.0智能工廠概念的提出，機(jī)器人和人工智能將迎來一輪新的發(fā)展。13

2022/11/12核心技術(shù)內(nèi)涵—人工智能通過采用機(jī)器人、無人技術(shù)基礎(chǔ)ICT是信息、通信和技術(shù)三個(gè)英文單詞的詞頭組合(InformationCommunicationTechnology，簡(jiǎn)稱ICT)。它是信息技術(shù)與通信技術(shù)相融合而形成的一個(gè)新的概念和新的技術(shù)領(lǐng)域。近二三十年來，德國(guó)制造業(yè)已成功地利用信息通信技術(shù)（ICT）實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的管理——如今，大約90%的工業(yè)生產(chǎn)過程已應(yīng)用ICT技術(shù)ICT物聯(lián)網(wǎng)（Internetofthings）是指通過各種信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)14

2022/11/12技術(shù)基礎(chǔ)ICT是信息、通信和技術(shù)三個(gè)英文單詞的詞頭組合(In技術(shù)基礎(chǔ)信息物理系統(tǒng)（CPS,Cyber-PhysicalSystems）是一個(gè)以通訊和計(jì)算為核心的集成的監(jiān)控和協(xié)調(diào)行動(dòng)的工程化物理系統(tǒng)，是計(jì)算、通訊和控制的融合，具備很高的可靠性、安全性和執(zhí)行效率。信息物理系統(tǒng)CPS雛形：1948年Wiener在《Cybernetics，orControlandCommunicationintheAnimalandtheMachine》一書所提出控制論以及我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森博士1954在《EngineeringCybernetics》一書中提出的“工程控制論”CPS官方正式提出來源于2007年《美國(guó)總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)咨詢委員會(huì)報(bào)告》發(fā)展過程15

2022/11/12技術(shù)基礎(chǔ)信息物理系統(tǒng)（CPS,Cyber-Physical三個(gè)特征通過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向集成工程端到端數(shù)字集成橫跨整個(gè)價(jià)值鏈垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)16

2022/11/12三個(gè)特征通過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)工程端到端數(shù)字集成垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造三個(gè)特征通過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向集成把產(chǎn)品、機(jī)器、資源、人有機(jī)聯(lián)系在一起，各公司各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化由大規(guī)模批量生產(chǎn)向大規(guī)模定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變由集中生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化異地協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變由傳統(tǒng)制造企業(yè)向跨界融合企業(yè)轉(zhuǎn)變協(xié)同、分享17

2022/11/12三個(gè)特征通過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向集成把產(chǎn)品、機(jī)器、資源、人有機(jī)三個(gè)特征工程端到數(shù)字端集成橫跨整個(gè)價(jià)值鏈兩個(gè)特點(diǎn)在所有終端實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的前提下所實(shí)現(xiàn)的基于價(jià)值鏈與不同公司之間的一種整合客戶可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)參與和決策并自由配置各個(gè)功能組件數(shù)字空間＝物理空間18

2022/11/12三個(gè)特征工程端到數(shù)字端集成橫跨整個(gè)價(jià)值鏈兩個(gè)特點(diǎn)18三個(gè)特征垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)在智能工廠中，制造結(jié)構(gòu)將不是固定和事先定義好的，信息技術(shù)組合規(guī)則為不同情況自動(dòng)形成特定結(jié)構(gòu)。確保調(diào)節(jié)器和傳感器通訊順暢開發(fā)工廠模塊以及重新使用戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)者和操作者需要接受培訓(xùn)歐盟“智能工廠”研發(fā)團(tuán)隊(duì)FRAME采用世界上最先進(jìn)的創(chuàng)新型傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)，開發(fā)出具有自我意識(shí)、自我學(xué)習(xí)和自我適應(yīng)能力的智能型自動(dòng)控制系統(tǒng)。英飛凌對(duì)工廠進(jìn)行智能化改造，提供面向物聯(lián)網(wǎng)的半導(dǎo)體解決方案，在2014年6月推出“工業(yè)4.0試點(diǎn)基地”項(xiàng)目，應(yīng)用于部分芯片生產(chǎn)。其智能卡與安全事業(yè)部全球總裁StefanHofschen認(rèn)為在工業(yè)4.0時(shí)代，安全市場(chǎng)也會(huì)增長(zhǎng)。19

2022/11/12三個(gè)特征垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)在智能工廠中，制造結(jié)兩個(gè)戰(zhàn)略需要加強(qiáng)制造技術(shù)和信息技術(shù)的融合，依靠物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為向工業(yè)4.0邁進(jìn)的部分戰(zhàn)略，使用技術(shù)來創(chuàng)造新價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。把現(xiàn)存的大規(guī)模任務(wù)和中小企業(yè)同步整合在新的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)中。要求在不同廠址的商務(wù)間的緊密聯(lián)系，并且需要不同企業(yè)間的密切合作。領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略領(lǐng)先的市場(chǎng)戰(zhàn)略20

2022/11/12兩個(gè)戰(zhàn)略需要加強(qiáng)制造技術(shù)和信息技術(shù)的融合，依靠物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作海爾的工業(yè)4.0-建設(shè)智慧互聯(lián)工廠實(shí)現(xiàn)智能制造為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求，2014年海爾就通過了全流程實(shí)現(xiàn)互聯(lián)可視的互聯(lián)工廠體系的構(gòu)建將大規(guī)模制造升級(jí)為大規(guī)模定制通過大量傳感器、大數(shù)據(jù)信息化工具和機(jī)器人的協(xié)作，海爾互聯(lián)工廠可以高效地完成定制化批量訂單的生產(chǎn)，在不提高制造成本的基礎(chǔ)之上提升產(chǎn)品附加值，并為創(chuàng)新性設(shè)計(jì)的低成本實(shí)踐提供有力支撐。海爾沈陽冰箱互聯(lián)工廠：人員配置減少57%單線產(chǎn)能100萬臺(tái)提升至180萬臺(tái)單位面積產(chǎn)出50臺(tái)/平提升至100臺(tái)/平定單交付周期由15天降低到7天截止到2015年第1季度海爾已建成沈陽冰箱互聯(lián)工廠、海爾佛山滾筒互聯(lián)工廠、海爾鄭州空調(diào)互聯(lián)工廠、膠南電熱互聯(lián)工廠、青島熱水器互聯(lián)工廠。工業(yè)4.0典型案例案例：海爾新能源互聯(lián)工廠.flv21

2022/11/12海爾的工業(yè)4.0-建設(shè)智慧互聯(lián)工廠實(shí)現(xiàn)智能制造為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+Amazon倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人-智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的典范案例：亞馬遜倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人.flv亞馬遜已為其在美國(guó)的多個(gè)倉(cāng)庫(kù)配備了橙色輪式機(jī)器人Kiva。這種機(jī)器人用于移動(dòng)庫(kù)存貨架，員工再也不需要在堆滿貨物的長(zhǎng)過道里尋找制定的商品。使用機(jī)器人可以減少每個(gè)商品的“被觸碰”次數(shù)，能幫助亞馬遜每年節(jié)省$4億-$9億的物流成本幫助工人節(jié)省了50%以上的取貨時(shí)間每個(gè)訂單的分揀和包裝費(fèi)用為平均$3.5-$3.75，使用機(jī)器人可將其減少20%-40%亞馬遜目前在美國(guó)的三座倉(cāng)庫(kù)（加利福尼亞州，肯塔基州和德克薩斯州）中一共部署了1400臺(tái)Kiva機(jī)器人工業(yè)4.0典型案例22

2022/11/12Amazon倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人-智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的典范亞馬遜已為其在美國(guó)寶馬智能工廠：打造汽車工業(yè)4.0-智能工廠&智能車間案例：全新寶馬7系車身生產(chǎn)及組裝過程-工業(yè)4.0的典范不容錯(cuò)過.flv寶馬公司在中國(guó)沈陽的鐵西工廠在沖壓、車身、涂裝和總裝四大車間內(nèi)全面實(shí)施了工業(yè)智能化。車身車間通過使用智能機(jī)器人和工業(yè)電腦控制技術(shù)，能效得到顯著提升。機(jī)器人熱能回收技術(shù)更可每年節(jié)約超過780萬度電。汽車制造最耗能的涂裝環(huán)節(jié)（約占汽車制造能耗的70%），實(shí)現(xiàn)節(jié)水30%，節(jié)能40%，減排20%。相比傳統(tǒng)液壓機(jī)，華晨寶馬鐵西工廠的告訴沖壓機(jī)生產(chǎn)效率提升超過70%，節(jié)能50%。截止2014年底，寶馬集團(tuán)在全球使用的生產(chǎn)能耗中，來自于可再生使用的比例首次達(dá)到51%。工業(yè)4.0典型案例23

2022/11/12寶馬智能工廠：打造汽車工業(yè)4.0-智能工廠&智能車間寶馬公司實(shí)施工業(yè)4.0后將在多個(gè)領(lǐng)域帶來的變化去人力化高度靈活性／大規(guī)模定制P2P的客戶關(guān)系分布式／地區(qū)化降低了人員的使用數(shù)量，降低了人力成本占比實(shí)時(shí)滿足客戶需求的動(dòng)態(tài)產(chǎn)品規(guī)劃實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的無縫對(duì)接，生產(chǎn)過程全程可監(jiān)控，縮短生產(chǎn)任務(wù)的轉(zhuǎn)換時(shí)間去中介化，帶來商業(yè)模式的創(chuàng)新制造業(yè)企業(yè)和客戶間的關(guān)系變得更加緊密減小了規(guī)模效應(yīng)，處理能力被分散到各地能夠快速重新定義需求，制定更加符合客戶需求的生產(chǎn)流程24

2022/11/12實(shí)施工業(yè)4.0后將在多個(gè)領(lǐng)域帶來的變化去人力化高度靈活性／大實(shí)施工業(yè)4.0后將在多個(gè)領(lǐng)域帶來的變化快速迭代推出新產(chǎn)品能力的大幅提升資產(chǎn)周轉(zhuǎn)隨著3D打印、3D掃描以及新材料的廣泛使用，產(chǎn)品的生產(chǎn)將變得更加高效多種增強(qiáng)顯示、虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備及智能設(shè)備將指導(dǎo)人們?cè)O(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用產(chǎn)品更加簡(jiǎn)單、便利的人機(jī)交互使得工人得以快速使用新技術(shù)自動(dòng)機(jī)器人使日常運(yùn)營(yíng)需要的工廠更少極大的降低了庫(kù)存量，提升了貨物周轉(zhuǎn)效率設(shè)備正常運(yùn)行的時(shí)間大大延長(zhǎng)，降低了因?yàn)樵O(shè)備檢修和故障造成停機(jī)的損失25

2022/11/12實(shí)施工業(yè)4.0后將在多個(gè)領(lǐng)域帶來的變化快速迭代推出新產(chǎn)品能力互聯(lián)網(wǎng)+“智能制造2025”好好整必須的必?。?！26

2022/11/12互聯(lián)網(wǎng)+好好整必須的必?。?！26中國(guó)制造2025十大重點(diǎn)領(lǐng)域與傳統(tǒng)的規(guī)劃相比，《中國(guó)制造2025》的主要突出之處包括：1、突出了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的戰(zhàn)略，始終將創(chuàng)新作為核心競(jìng)爭(zhēng)力；2、貫穿應(yīng)對(duì)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的內(nèi)容，通過這個(gè)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)從工業(yè)2.0、工業(yè)3.0到工業(yè)4.0的跨越式發(fā)展；3、采取重點(diǎn)突破（右圖十大領(lǐng)域）的戰(zhàn)略?！吨袊?guó)制造2025》明確，大力推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展，聚焦新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)機(jī)裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等十大重點(diǎn)領(lǐng)域。新一代信息技術(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械新材料電力裝備節(jié)能與新能源汽車先進(jìn)軌道交通裝備海洋工程裝備及高技術(shù)船舶高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人航空航天裝備《中國(guó)制造2025》十大重點(diǎn)領(lǐng)域27

2022/11/12中國(guó)制造2025十大重點(diǎn)領(lǐng)域與傳統(tǒng)的規(guī)劃相比，《中國(guó)制造20工業(yè)4.0概念下涵蓋的發(fā)展方向工業(yè)基礎(chǔ)：自動(dòng)化設(shè)備、工業(yè)軟件、數(shù)據(jù)安全、工業(yè)通信、機(jī)器人等物聯(lián)網(wǎng)：智能電網(wǎng)、智能儀器儀表、二維碼、智能安防等智能產(chǎn)品：智能可穿戴設(shè)備、智能汽車、智能家居等生產(chǎn)新模式：3D掃描、3D打印服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)：智能物流、生產(chǎn)服務(wù)化、開放設(shè)計(jì)服務(wù)等1234528

2022/11/12工業(yè)4.0概念下涵蓋的發(fā)展方向工業(yè)基礎(chǔ)：自動(dòng)化設(shè)備、工29

2022/11/1229感謝您的聆聽適用于工程設(shè)計(jì)/機(jī)械制造/配件加工等場(chǎng)合感謝您的聆聽適用于工程設(shè)計(jì)/機(jī)械制造/配件加工等場(chǎng)合智能制造走進(jìn)第四次工業(yè)革命智能制造走進(jìn)第四次工業(yè)革命01革命——生產(chǎn)力的爆發(fā)020304產(chǎn)業(yè)——中國(guó)智能制造2025規(guī)劃CONTENTS目錄

智能——第四次工業(yè)革命的到來趨勢(shì)——工業(yè)的進(jìn)擊之路01革命——生產(chǎn)力的爆發(fā)020304產(chǎn)業(yè)——中國(guó)智能制蒸汽機(jī)指南針Alphago革命——生產(chǎn)力的爆發(fā)

石器蒸汽機(jī)指南針Alphago革命——生產(chǎn)力的爆發(fā)石器第四次工業(yè)革命人機(jī)物互聯(lián)互通四次工業(yè)革命時(shí)間18世紀(jì)末工業(yè)1.0創(chuàng)造了機(jī)器工廠的“蒸汽時(shí)代”20世紀(jì)初電力廣泛應(yīng)用蒸汽機(jī)信息物聯(lián)系統(tǒng)從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0 1970年代初今天工業(yè)2.0將人類帶入分工明確、大批量生產(chǎn)的流水線模式和“電氣時(shí)代”工業(yè)3.0應(yīng)用電子信息技術(shù)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，工業(yè)生產(chǎn)能力自此超越了人類的消費(fèi)能力，人類進(jìn)入了產(chǎn)能過剩時(shí)代。自動(dòng)化、信息化工業(yè)4.0開始應(yīng)用信息物理融合系統(tǒng)（CPS）復(fù)雜度目標(biāo)：建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化、數(shù)字化產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式關(guān)鍵點(diǎn)：“原材料（物質(zhì)）”=“信息”。智能工廠使用了含有信息的原材料，實(shí)現(xiàn)了“原材料（物質(zhì)）”=“信息”，制造業(yè)將成為信息產(chǎn)業(yè)的一部分。34

第四次工業(yè)革命時(shí)間18世紀(jì)末工業(yè)1.020世紀(jì)初電力廣泛應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)老齡化新技術(shù)產(chǎn)能過?；ヂ?lián)網(wǎng)老齡化新技術(shù)產(chǎn)能過剩人類工業(yè)史三次工業(yè)革命使得人類發(fā)展進(jìn)入了空前繁榮的時(shí)代三次工業(yè)革命產(chǎn)生的弊端巨大的能源以及資源消耗巨大的環(huán)境代價(jià)以及生態(tài)成本21世紀(jì)，人類面臨空前的全球能源與資源危機(jī)、全球生態(tài)與環(huán)境危機(jī)、全球氣候變化危機(jī)的多重挑戰(zhàn)社會(huì)老齡化36

2022/11/12人類工業(yè)史三次工業(yè)革命使得人類發(fā)展進(jìn)入了空前繁榮的時(shí)代6互聯(lián)網(wǎng)的高度發(fā)展越來越多功能強(qiáng)大的、自主的微型電腦（嵌入式系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)了與其他微型電腦和互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)物理世界和虛擬世界（網(wǎng)絡(luò)空間）以信息-物理系統(tǒng)（CPS）的形式實(shí)現(xiàn)了融合37

2022/11/12互聯(lián)網(wǎng)的高度發(fā)展7總體概念工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型總體概念兩大主題一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用38

2022/11/12總體概念工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命趨勢(shì)——工業(yè)的進(jìn)擊之路跨界打擊黑客帝國(guó)新的商業(yè)模式云工廠數(shù)據(jù)服務(wù)智能服務(wù)射頻識(shí)別智能生產(chǎn)趨勢(shì)——工業(yè)的進(jìn)擊之路跨界打擊黑客帝國(guó)新的商業(yè)模式云工廠數(shù)據(jù)智能工廠的車間

——基于無線、RFID（無線射頻識(shí)別芯片）、傳感器和服務(wù)的架構(gòu)40

2022/11/12智能工廠的車間10工業(yè)4.0下的產(chǎn)品特點(diǎn)

產(chǎn)品是信息載體產(chǎn)品在整個(gè)完整的供應(yīng)鏈和生命周期中都一直帶有自身信息

產(chǎn)品是一個(gè)agent產(chǎn)品會(huì)影響其所在環(huán)境

產(chǎn)品具有自監(jiān)測(cè)功能產(chǎn)品會(huì)對(duì)其自身狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)我生產(chǎn)于2010年4月30日，5月3日出廠請(qǐng)握中間已經(jīng)打開2分鐘了，請(qǐng)蓋上智能工廠和智能生產(chǎn)集成了信息存儲(chǔ)、傳感、無線通信功能41

2022/11/12工業(yè)4.0下的產(chǎn)品特點(diǎn)我生產(chǎn)于2010年4月30日，5月3日智慧工廠中的機(jī)器人技術(shù)今天明天機(jī)器人不再被固定在安全工作地點(diǎn)而是與人一起協(xié)同工作新一代輕量化，靈活的機(jī)器人與人類在智能工廠一起協(xié)同工作42

2022/11/12智慧工廠中的機(jī)器人技術(shù)今天明天機(jī)器人不再被固定在新一代輕量化核心技術(shù)內(nèi)涵—人工智能通過采用機(jī)器人、無人搬運(yùn)機(jī)、無人工廠等人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能工廠的建設(shè)，大幅度提升企業(yè)成本競(jìng)爭(zhēng)了，同時(shí)創(chuàng)造更多的服務(wù)與軟件行業(yè)崗位。通過機(jī)器視覺，指紋識(shí)別，人臉識(shí)別，視網(wǎng)膜識(shí)別，虹膜識(shí)別，掌紋識(shí)別，專家系統(tǒng)，自動(dòng)規(guī)劃，智能搜索，定理證明，博弈，自動(dòng)程序設(shè)計(jì)，智能控制，機(jī)器人學(xué)，語言和圖像理解，遺傳編程等在工業(yè)制造中的實(shí)際應(yīng)用，人工智能將越來越多的參與到工業(yè)4.0的推進(jìn)當(dāng)中，構(gòu)建智能工廠。自1956年“人工智能”被提出以來，經(jīng)過50多年的發(fā)展，“人工智能”取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用還是太少。隨著工業(yè)4.0智能工廠概念的提出，機(jī)器人和人工智能將迎來一輪新的發(fā)展。43

2022/11/12核心技術(shù)內(nèi)涵—人工智能通過采用機(jī)器人、無人技術(shù)基礎(chǔ)ICT是信息、通信和技術(shù)三個(gè)英文單詞的詞頭組合(InformationCommunicationTechnology，簡(jiǎn)稱ICT)。它是信息技術(shù)與通信技術(shù)相融合而形成的一個(gè)新的概念和新的技術(shù)領(lǐng)域。近二三十年來，德國(guó)制造業(yè)已成功地利用信息通信技術(shù)（ICT）實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的管理——如今，大約90%的工業(yè)生產(chǎn)過程已應(yīng)用ICT技術(shù)ICT物聯(lián)網(wǎng)（Internetofthings）是指通過各種信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)44

2022/11/12技術(shù)基礎(chǔ)ICT是信息、通信和技術(shù)三個(gè)英文單詞的詞頭組合(In技術(shù)基礎(chǔ)信息物理系統(tǒng)（CPS,Cyber-PhysicalSystems）是一個(gè)以通訊和計(jì)算為核心的集成的監(jiān)控和協(xié)調(diào)行動(dòng)的工程化物理系統(tǒng)，是計(jì)算、通訊和控制的融合，具備很高的可靠性、安全性和執(zhí)行效率。信息物理系統(tǒng)CPS雛形：1948年Wiener在《Cybernetics，orControlandCommunicationintheAnimalandtheMachine》一書所提出控制論以及我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森博士1954在《EngineeringCybernetics》一書中提出的“工程控制論”CPS官方正式提出來源于2007年《美國(guó)總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)咨詢委員會(huì)報(bào)告》發(fā)展過程45

2022/11/12技術(shù)基礎(chǔ)信息物理系統(tǒng)（CPS,Cyber-Physical三個(gè)特征通過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向集成工程端到端數(shù)字集成橫跨整個(gè)價(jià)值鏈垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)46

2022/11/12三個(gè)特征通過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)工程端到端數(shù)字集成垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造三個(gè)特征通過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向集成把產(chǎn)品、機(jī)器、資源、人有機(jī)聯(lián)系在一起，各公司各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期和全制造流程的數(shù)字化由大規(guī)模批量生產(chǎn)向大規(guī)模定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變由集中生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化異地協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變由傳統(tǒng)制造企業(yè)向跨界融合企業(yè)轉(zhuǎn)變協(xié)同、分享47

2022/11/12三個(gè)特征通過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向集成把產(chǎn)品、機(jī)器、資源、人有機(jī)三個(gè)特征工程端到數(shù)字端集成橫跨整個(gè)價(jià)值鏈兩個(gè)特點(diǎn)在所有終端實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的前提下所實(shí)現(xiàn)的基于價(jià)值鏈與不同公司之間的一種整合客戶可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)參與和決策并自由配置各個(gè)功能組件數(shù)字空間＝物理空間48

2022/11/12三個(gè)特征工程端到數(shù)字端集成橫跨整個(gè)價(jià)值鏈兩個(gè)特點(diǎn)18三個(gè)特征垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)在智能工廠中，制造結(jié)構(gòu)將不是固定和事先定義好的，信息技術(shù)組合規(guī)則為不同情況自動(dòng)形成特定結(jié)構(gòu)。確保調(diào)節(jié)器和傳感器通訊順暢開發(fā)工廠模塊以及重新使用戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)者和操作者需要接受培訓(xùn)歐盟“智能工廠”研發(fā)團(tuán)隊(duì)FRAME采用世界上最先進(jìn)的創(chuàng)新型傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)，開發(fā)出具有自我意識(shí)、自我學(xué)習(xí)和自我適應(yīng)能力的智能型自動(dòng)控制系統(tǒng)。英飛凌對(duì)工廠進(jìn)行智能化改造，提供面向物聯(lián)網(wǎng)的半導(dǎo)體解決方案，在2014年6月推出“工業(yè)4.0試點(diǎn)基地”項(xiàng)目，應(yīng)用于部分芯片生產(chǎn)。其智能卡與安全事業(yè)部全球總裁StefanHofschen認(rèn)為在工業(yè)4.0時(shí)代，安全市場(chǎng)也會(huì)增長(zhǎng)。49

2022/11/12三個(gè)特征垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)在智能工廠中，制造結(jié)兩個(gè)戰(zhàn)略需要加強(qiáng)制造技術(shù)和信息技術(shù)的融合，依靠物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為向工業(yè)4.0邁進(jìn)的部分戰(zhàn)略，使用技術(shù)來創(chuàng)造新價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。把現(xiàn)存的大規(guī)模任務(wù)和中小企業(yè)同步整合在新的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)中。要求在不同廠址的商務(wù)間的緊密聯(lián)系，并且需要不同企業(yè)間的密切合作。領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略領(lǐng)先的市場(chǎng)戰(zhàn)略50

2022/11/12兩個(gè)戰(zhàn)略需要加強(qiáng)制造技術(shù)和信息技術(shù)的融合，依靠物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作海爾的工業(yè)4.0-建設(shè)智慧互聯(lián)工廠實(shí)現(xiàn)智能制造為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求，2014年海爾就通過了全流程實(shí)現(xiàn)互聯(lián)可視的互聯(lián)工廠體系的構(gòu)建將大規(guī)模制造升級(jí)為大規(guī)模定制通過大量傳感器、大數(shù)據(jù)信息化工具和機(jī)器人的協(xié)作，海爾互聯(lián)工廠可以高效地完成定制化批量訂單的生產(chǎn)，在不提高制造成本的基礎(chǔ)之上提升產(chǎn)品附加值，并為創(chuàng)新性設(shè)計(jì)的低成本實(shí)踐提供有力支撐。海爾沈陽冰箱互聯(lián)工廠：人員配置減少57%單線產(chǎn)能100萬臺(tái)提升至180萬臺(tái)單位面積產(chǎn)出50臺(tái)/平提升至100臺(tái)/平定單交付周期由15天降低到7天截止到2015年第1季度海爾已建成沈陽冰箱互聯(lián)工廠、海爾佛山滾筒互聯(lián)工廠、海爾鄭州空調(diào)互聯(lián)工廠、膠南電熱互聯(lián)工廠、青島熱水器互聯(lián)工廠。工業(yè)4.0典型案例案例：海爾新能源互聯(lián)工廠.flv51

2022/11/12海爾的工業(yè)4.0-建設(shè)智慧互聯(lián)工廠實(shí)現(xiàn)智能制造為適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)+Amazon倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人-智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的典范案例：亞馬遜倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人.flv亞馬遜已為其在美國(guó)的多個(gè)倉(cāng)庫(kù)配備了橙色輪式機(jī)器人Kiva。這種機(jī)器人用于移動(dòng)庫(kù)存貨架，員工再也不需要在堆滿貨物的長(zhǎng)過道里尋找制定的商品。使用機(jī)器人可以減少每個(gè)商品的“被觸碰”次數(shù)，能幫助亞馬遜每年節(jié)省$4億-$9億的物流成本幫助工人節(jié)省了50%以上的取貨時(shí)間每個(gè)訂單的分揀和包裝費(fèi)用為平均$3.5-$3.75，使用機(jī)器人可將其減少20%-40%亞馬遜目前在美國(guó)的三座倉(cāng)庫(kù)（加利福尼亞州，肯塔基州和德克薩斯州）中一共部署了1400臺(tái)Kiva機(jī)器人工業(yè)4.0典型案例52

2022/11/12Amazon倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人-智能倉(cāng)儲(chǔ)物流的典范亞馬遜已為其在美國(guó)寶馬智能工廠：打造汽車工業(yè)4.0-智能工廠&智能車間案例：全新寶馬7系車身生產(chǎn)及組裝過程-工業(yè)4.0的典范不容錯(cuò)過.flv寶馬公司在中國(guó)沈陽的鐵西工廠在沖壓、車身、涂裝和總裝四大車間內(nèi)全面實(shí)施了工業(yè)智能化。車身車間通過使用智能機(jī)器人和工業(yè)電腦控制技術(shù)，能效得到顯著提升。機(jī)器人熱能回收技術(shù)更可每年節(jié)約超過780萬度電。汽車制造最耗能的涂裝環(huán)節(jié)（約占汽車制造能耗的70%），實(shí)現(xiàn)節(jié)水30%，節(jié)能40%，減排20%。相比傳統(tǒng)液壓機(jī)，華晨寶馬鐵西工廠的告訴沖壓機(jī)生產(chǎn)效率提升超過70%，節(jié)能50%。截止2014年底，寶馬集團(tuán)在全球使用的生產(chǎn)能耗中，來自于可再生使用的比例首次達(dá)到51%。工業(yè)4.0典型案例53

2022/11/12寶馬智能工廠：打造汽車工業(yè)4.0-智能工廠&智能車間寶馬公司實(shí)施工業(yè)4.0后將在多個(gè)領(lǐng)域帶來的變化去人力化高度靈活性／大規(guī)模定制P2P的客戶關(guān)系分布式／地區(qū)化降低了人員的使用數(shù)量，降低了人力成本占比實(shí)時(shí)滿足客戶需求的動(dòng)態(tài)產(chǎn)品規(guī)劃實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的無縫對(duì)接，生產(chǎn)過程全程可監(jiān)控，縮短生產(chǎn)任務(wù)的轉(zhuǎn)換時(shí)間