工业40理念创新发展课件.ppt

工业工业4.0 4.0 理念理念创新创新发展发展Industry 4.0 Idea Innovation Development 目 录1.战略背景2.解读工业4.03.工业4.0中国版4.启示与发展5.总结6.分工7.参考文献8.致谢2目 录1.战略背景战略背景2.解读工业4.03.工业4.0中国版4.启示与发展5.总结6.分工7.参考文献8.致谢3n 人类工业史三次工业革命使得人类发展进入了空前繁荣的时代n 三次工业革命产生的弊端n 巨大的能源以及资源消耗n 巨大的环境代价以及生态成本n 21世纪，人类面临空前的全球能源与资源危机、全球生态与环境危机、全球气候变化危机的多重挑战n 互联网的高度发展n 越来越多功能强大的、自主的微型电脑（嵌入式系统）实现了与其他微型电脑和互联网的互联n 物理世界和虚拟世界（网络空间）以信息-物理系统（CPS）的形式实现了融合n 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的第四次工业革命，运用信息物理系统，实现生产方式的现代化。发展背景基本概念背景一4n 德国政府正面临着数十年来最严峻的经济与金融危机的挑战n 经济与金融危机加速了全球的知识竞赛，人才、技术和市场领导地位的国际竞争也将进一步加剧n 重大全球性挑战n 气候变化n 人口增长n 疾病扩散n 粮食供应n 化石原料与能源的有限性n 工业基础雄厚n 德国是全球八大工业国之一，其制造业尤为发达，是德国经济复苏的重要拉动力n 德国机械工业高度现代化、机械化、高效化n 东方命脉n 中国是德国出口增速最快的国家之一n 过半数的德国企业视中国为全球范围内最为重要的三大市场之一n 于2010年提出德国高技术战略2020发展背景背景二5n 初步概念n 2011年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的初步概念n 发展完善n 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、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下，成立“工业4.0工作组”进一步加强工业4.0的研究并向德国政府进行报告n 国家战略n 发展制造业是德国政府高技术战略2020确定的十大未来项目之一，“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n 正式提出n 2013年4月，德国政府于2013汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”n 中德合作n 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的数字化（工业4.0）合作发展历程6目 录1.战略背景2.解读工业解读工业4.04.03.工业4.0中国版4.启示与发展5.总结6.分工7.参考文献8.致谢7总体概念工业4.0”概念即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。该战略旨在通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)相结合的手段，将制造业向智能化转型总体概念两大主题n 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的实现n 二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用8技术基础n ICT是信息、通信和技术三个英文单词的词头组合(Information Communication Technology，简称ICT)。它是信息技术与通信技术相融合而形成的一个新的概念和新的技术领域。n 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的管理如今，大约90%的工业生产过程已应用ICT技术ICTn 物联网（Internet of things）是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。n 目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网9技术基础n 信息物理系统（CPS,Cyber-Physical Systems）是一个以通讯和计算为核心的集成的监控和协调行动的工程化物理系统，是计算、通讯和控制的融合，具备很高的可靠性、安全性和执行效率。信息物理系统n 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一书中提出的“工程控制论”n CPS官方正式提出来源于2007年美国总统科学技术咨询委员会报告发展过程10工业4.011三个特征通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的制造系统12三个特征p 通过价值网络实现横向集成 把产品、机器、资源、人有机联系在一起，各公司各环节数据共享，实现产品全生命周期和全制造流程的数字化1.由大规模批量生产向大规模定制生产转变2.由集中生产向网络化异地协同生产转变3.由传统制造企业向跨界融合企业转变 协同、分享13三个特征p 通过价值网络实现横向集成 西门子的阿基米德计划并购UGS PLM Software 设计与生产的业务流程集成并形成闭环循环1.并行流程针对多学科多部门的并行流程2.信息交互信息同源化的信息集成3.按设计制造按客户和企业的需求制造4.产品仿真产品全生命周期仿真5.缩短产品发布时间缩短产品获得利润时间6.企业研发部门创新遍布全球的创新网络 硬件与软件的简单连接，信息的全方位集成14三个特征p 工程端到数字端集成横跨整个价值链 两个特点 在所有终端实现数字化的前提下所实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合 客户可实现随时参与和决策并自由配置各个功能组件 数字空间物理空间15三个特征p 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林肯实验室，头盔显示，1966 NASA，火星探测虚拟环境，1985 3D打印16三个特征p 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17三个特征p 垂直集成和网络化的制造系统 在智能工厂中，制造结构将不是固定和事先定义好的，信息技术组合规则为不同情况自动形成特定结构。1.确保调节器和传感器通讯顺畅2.开发工厂模块以及重新使用战略3.领导者和操作者需要接受培训欧盟“智能工厂”研发团队FRAME采用世界上最先进的创新型传感网络技术和人机交互技术，开发出具有自我意识、自我学习和自我适应能力的智能型自动控制系统。英飞凌对工厂进行智能化改造，提供面向物联网的半导体解决方案，在2014年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，安全市场也会增长。18两个战略领 领先 先的 的供 供应 应商 商战 战略 略领 领先 先的 的市 市场 场战 战略 略19八大关键20八大价值21目 录1.战略背景2.解读工业4.03.工业工业4.04.0中国版中国版4.启示与发展5.总结6.分工7.参考文献8.致谢22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 无人化生产社会的负面影响 工信部：信息化和工业化深度融合专项行动计划（2013-2018）保持经济，调整产业结构 实例：三一重工的智能工厂18号厂房，亚洲最大的总装车间23目 录1.战略背景2.解读工业4.03.工业4.0中国版4.启示与发展启示与发展5.总结6.分工7.参考文献8.致谢24启示发展 德国：工业4.0 注重硬件制造 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”：工业水平提高1%1.5%，收入水平提高25%40%防止互联网过热 美国：工业互联网 注重软件、网络和大数据25启示发展1.建立知识体系间的联系2.微创新对行业内人员提出更高要求3.科学技术与理念概念之间的相互促进4.信息技术时代向大数据时代的转变26目 录1.战略背景2.解读工业4.03.工业4.0中国版4.启示与发展5.总结总结6.分工7.参考文献8.致谢27总 结n 多品种小批量智能产品的高精度卓越品质生产是未来像德国一样成功经济的发展趋势n 80%制造创新基于信息通信技术，通过信息通信技术实现了智慧工厂、绿色和城市生产n 第四次工业革命将基于信息物理系统、物联网和互联服务，它将产生大量的大数据流，这些大数据能够被搜集和分析用于指导高效高品质生产；n 基于信息物理系统的工业辅助系统能够支持、帮助和培训智慧工厂的下一代工人；n 多通道增强现实系统能够允许个性化的工作流程和快速学习新产品工艺。n 德国经济以其强大的工业基础为特征，特别是它的机械与设备制造、汽车工业和能源工业。工业4.0的实施绝对是对未来发展的关键Ernst Burgbacher议会国务秘书，联邦经济技术部部长n 物联网和服务网在制造业中拥有巨大的创新潜力，如果我们成功把基于网络的服务整合进工业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成员n 中国在没有完成工业化（电气化）的情况下，就进入了信息化时代，所以，德国“工业4.0”对中国的启示是，通过两化融合的手段促进制造业继续向更高的水平发展。周济 中国工程院院士28分工说明29 参考文献1.把握德国制造业的未来 实施“工业4.0”攻略的建议，德国联邦教育研究部工业4.0 工作组，2013 年9 月2.保障德国制造业的未来 关于实施工业4.0 战略的建议，工业和信息化部国际经济技术合作中心，2013 年10 月3.德国2020 高科技战略：创意 创新 增长，科技导报，2011,29（8）4.德国的工业4.0 路线图，建设机械技术与管理，2014,27（2）5.工业4.0：智能工业，物联网技术，2013,126.工业4.0：智能化工厂与生产，化工管理，2013,117.工业4.0 和智能制造，机械设计与制造工程，2014,43（8）8.虚拟制造研究进展与展望，系统仿真学报，2004,09 9.虚拟制造技术及其应用的现状与发展展望，山东大学学报(工学版)，2002,0310.WAHLSTER,Wolfgang.From Industry 1.0 to Industry 4.0:Towards the 4th Industrial Revolution.In:Forum Business meets Research.2012.11.BAUERNHANSL,T.Industry 4.0:Challenges and limitations in the production.Keynote.ATKearney,Factory of the year,2013.30感谢老师的辛苦备课和认真讲授！感谢共同学习、共同讨论的各位同学！新年快乐万事如意 致 谢31谢谢大家！机械工程系32 11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。19、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会中看到了某种忧患。莫找借口失败，只找理由成功。20、每一个成就和长进，都蕴含着曾经受过的寂寞、洒过的汗水、流过的眼泪。许多时候不是看到希望才去坚持，而是坚持了才能看到希望。1、有时候，我们活得累，并非生活过于刻薄，而是我们太容易被外界的氛围所感染，被他人的情绪所左右。2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，只是不够努力的自己。3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起来。不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会。在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长。13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过.但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己。19、你相信梦想，梦想才会相信你。有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难。20、生活不会按你想要的方式进行，它会给你一段时间，让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处，多看一本书，去做可以做的事，放下过去的人，等你度过低潮，那些独处的时光必定能照亮你的路，也是这些不堪陪你成熟。所以，现在没那么糟，看似生活对你的亏欠，其实都是祝愿。