工業4.0學習材料目錄第一部分工業發展歷程第三部分核心技術內涵第二部分工業4.0簡介第四部分應用場景第五部分機遇與挑戰工業發展歷程工業發展歷程第四次工業革命系統基于信息物理融合第三次工業革命用電子和IT技術實現制造流程的進一步自動化第二次工業革命隨著基于勞動分工的、電力驅動的大規模生產的出現第一次工業革命隨著蒸汽驅動的機械制造設備的出現18世紀末20世紀初20世紀70年代現在1784年第一臺紡織機1870年第一條生產線美國辛辛那提屠宰場1959年第一個可編程邏輯控制器PLC工業1.0:機器制造，機械化生產；工業2.0:流水線，批量生產，標準化；工業3.0:高度自動化，無人/少人化生產；工業4.0:網絡化生產，虛實融合。

“工業4.0”

研究項目由德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司等德國學術界和產業界的建議和推動下形成。國內外工業發展現狀國外發展現狀國內發展現狀泉州發展現狀德國作為世界工業制造的翹首，在2013年4月的漢諾威工業博覽會上正式推出“工業4.0”的概念，通過《保障德國制造業的未來——關于實施工業4.0戰略的建議》完成了未來十年德國國家工業發展戰略級規劃。并率先完成了對信息物理系統(CPS)、產品生命周期管理(PLM)、全集成自動化(TIA)、實時定位識別協同(LIS)等體系化的研究及應用。

中國首套工業4.0流水線也已經亮相第十六屆中國工業博覽會，并由工信部及中國工程院牽頭完成了《中國制造2025》的工業規劃。上海柯馬、華晨寶馬等一批中國制造領頭企業正借助引入國外先進技術，率先與國際接軌進行工業4.0改造實踐。泉州目前工業現狀是，全面實現達到工業1.0，大部達到工業2.0，局部具有工業3.0，點狀出現工業4.0萌芽。晉江市和哈工大共同投入研發了具有共性技術的“食品自動包裝線”、“大規格瓷磚自動包裝線”和“紡織自動斷線檢測系統”目前已投入產業化階段。泉州作為全國“中國制造2025”唯一的地方樣板和實踐范例，相信對整個產業升級及地方經濟的發展都是一個重大的機遇。目錄第一部分工業發展歷程第三部分核心技術內涵第二部分工業4.0簡介第四部分應用場景第五部分機遇與挑戰工業4.0簡介

通過互聯網等通信網絡將工廠與工廠內外的事物和服務連接起來，創造前所未有的價值、構建新的商業模式的產官學一體的項目。“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。工業4.0的概念

在生產能力上，工業4.0將確保僅一次性生產，且產量很低時的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和資源利用率。另一方面，工業4.0將使人的工作生涯更長，工作與生活更加平衡，高工資時產業仍有強大競爭力。發展優勢主要是通過深度應用CPS（信息物理系統），總體掌控從消費需求到生產制造的所有過程，由此實現高效生產管理。實現方式智能工廠：重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；智能生產：主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者；破譯“工業4.0”--2大主題注：“工業4.0”項目主要分為三大主題:一是智能工廠；二是智能生產；三是智能物流：主要通過互聯網、物聯網、務聯網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。破譯“工業4.0”--工業4.0--3個重點和8大關鍵工業4.0的愿景德國學術界和和產業界認為為，“工業4.0”概念即是以智能制造為主導的第四四次工業革命命，或革命性性的生產方法法。該戰略旨旨在通過充分分利用信息通通訊技術和網網絡空間虛擬擬系統—信息物理系統統（Cyber-PhysicalSystem)[5]相結合的手段段，將制造業業向智能化轉轉型。暢想“工業4.0”工業4.0三大趨勢在未來，生產產過程中的每每一步都將在在虛擬世界被被設計、仿真真以及優化，，為真實的物物理世界包括括物料、產品品、工廠等建建立起一個高高度仿真的數數字“雙胞胎胎”虛擬與現實世世界的完美融融合生產網絡在未來的只能能工廠中，產產品信息都將將被輸入到產產品零部件本本身，他們會會根據自身生生產需求，直直接與生產系系統和設備溝溝通，發出下下一道生產工工序指令，指指揮設備進行行自組織生產產。這種自主主生產模式能能夠滿足每個個用戶的“定定制需求”制造運行管理理系統（MOM）將幫助生產產價值鏈中的的供應商獲得得并交換實時時的生產信息息。供應商所所提供的全部部零部件都將將在正確的時時間以正確的的順序到達生生產線。三大趨勢信息物理融合合系統工業4.0下的產品特點點產品是信息載載體產品在整個完完整的供應鏈鏈和生命周期期中都一直帶帶有自身信息息產品是一個agent產品會影響其其所在環境產品具有自監監測功能產品會對其自自身狀態和環環境進行監測測我生產于2010年4月30日，5月3日出廠請握中間已經打開2分鐘了，請蓋蓋上集成了信息存存儲、傳感、、無線通信功功能目錄第一部分工業發展歷程程第三部分核心技術內涵涵第二部分工業4.0簡介第四部分應用場景第五部分機機遇遇與挑戰工業4.0的三大技術支支撐核心技術內涵涵—信息物理系統統信息物理系統統（CPS）信息物理系統統（CyberPhysicalSystem，CPS）強調物理過程與信信息間的反饋饋。2008年美國加利福福利亞大學的的Lee.E在其技術報告告《信息物理系統統：設計挑戰戰》中指出：信息息物理系統是是計算和物理理過程的整合合集成。嵌入入式計算機和和網絡對物理理過程進行監監測和控制。。從自動化技術術的觀點看，，CPS是一種工程系系統，由一個個嵌入在物體體中的計算和和通信的內核核，以及物理理環境中的結結構所監測和和控制。基于上下文的的自適應故障診斷斷輔助工具基于肢體動作作的物理輔助助移動式個性化化自適應的輔輔助導航系統統多模式的人機機交互基于位置的維維護和規劃輔助工具具基于虛擬現實實/增強現實的復復雜工作流程輔助管理理工具核心技術內涵涵—信息物理系統統算法文檔三維模型工藝數據…CPS：系統中的物物理對象和相應的虛擬對象通過泛在在信息網絡進行通信信Cyber：算法和服務務，服務的動動態集成和服務提供商商，并跨越邊界進行行信息交流Cyber：包括3D模型，仿真模模型，文檔，，關系，工作條件等數據能夠通通過可變信息息網絡在任何地方和任任何時間進行搜集集Physcial：在生產系統統中的人和自自動化模塊具具有智能化、、自我解釋、、自我意識、、自我診斷、、交互評估能能力CPS系統觸發了工工業自動化模模式轉變服務云物理對象核心技術內涵涵—物聯網文化科技…工業CPS應用智慧工廠CPPS能源CPS應用智能電網移動通信CPS應用智能手機健康CPS應用智能健康…與所有領域相相關的通用技術（語義技術、、云計算服務務平臺）經濟安全、工程、、教育、參考考框架、模型型物聯網工業4.0是物聯網從消消費服務領域域向工業生產產領域的擴展展。核心技術內涵涵—云計算、大數數據云計算推動工工業4.0的創新能力發發展，通過資資源的平臺集集中管理，實實現智能化實實時控制調配配。同時大數數據分析實現現制造、庫存存、采購、物物流等的最優優化管理。行業應用軟件即服務SAAS基礎設施即服務IAAS平臺即服務PAASOA切削云焊接云數據分析云…管理和業務這這次恒安全CRM門戶即時通信郵件內容管理工業應用ansysabqqusfluentblast基服礎務基設礎施身份認證ACLDataMiningFramework…CloudAPIDevelopmentFramework虛擬化主機存儲網絡其他硬件數據存儲計算服務負載管理備份精加工云核心技術內涵涵—人工智能通過采用機器器人、無人搬搬運機、無人人工廠等人工工智能技術，，實現智能工工廠的建設，，大幅度提升升企業成本競競爭了，同時時創造更多的的服務與軟件件行業崗位。。通過機器視覺，指指紋識別，人人臉識別，視視網膜識別，，虹膜識別，，掌紋識別，，專家系統，，自動規劃，，智能搜索，，定理證明，，博弈，自動動程序設計，，智能控制，，機器人學，，語言和圖像像理解，遺傳傳編程等在工工業制造中的的實際應用，，人工智能將將越來越多的的參與到工業業4.0的推進當中，，構建智能工工廠。自1956年“人工智能能”被提出以以來，經過50多年的發展，，“人工智能能”取得了長長足的發展，，但在現實生生活中的應用用還是太少。。隨著工業4.0智能工廠概念念的提出，機機器人和人工工智能將迎來來一輪新的發發展。目錄第一部分工業發展歷程程第三部部分核心技技術內內涵第二部部分工業4.0簡介第四部部分應用場場景第五部部分機機遇遇與挑挑戰應用場場景當前汽車車身激光焊接生產線運行具有間歇性。間歇期各種設備的能耗占總能耗的12%。工業4.0之下，采用“網絡喚醒模式”，可大幅減少間歇期能耗減少能耗當前產品設計已被高度固化，客戶不可以將跨一款車的雨刷器用于跨廠商的其它車型。工業4.0之下，設計、生產均具有高度的靈活性，可以完成端到端的從客戶需求到加工制造等各方面的配置，以較低的成本滿足客戶需求，實現產量很低仍能獲利的一次性生產，為客戶生產該款雨刷器。生產均具有高度的靈活性當前汽車生產線也是高度靜態配置，不可能將同一廠商不同產品組的部件相互置換。比如，客戶不能將同是大眾品牌下的保時捷的坐椅用于大眾其它車型。工業4.0之下，將形成動態生產線，實現車輛的混裝并確保匹配。動態生產線在工業4.0之下，生產系統將如同“社會機器”，以類似于社交網絡的方式運轉，自動連接到云平臺搜索合適的專家處理問題。專家將通過集成的知識平臺，通過移動設備更有效地進行傳統的遠程維護服務。遠程維護服務應用場場景智慧工工廠案案例面向智智慧工工廠的的app商店---下載量量身定定制的的用戶戶界面面面向智智慧工工廠的的室內內精確確定位位智慧工工廠中中的機機器人人技術術智慧工工廠中中的增增強現現實技技術智慧工工廠案案例智慧工工廠中中的智智能裝裝配工業4.0工廠暢暢享通過工工業4.0的制造造方案案，產品設設計時時間、、成本本、產產品質質量、、設備備可用用率均得到到了顯顯著提提升。。智能產產品案案例-智能化化汽車車動力管管理APP駕駛員員輔助助APP智能用用戶界界面APP綠色駕駕駛APP智能產產品案案例-波音智能產產品案案例-德國企企業目錄錄第一部部分工業4.0簡介第三部部分核心技技術內內涵第二部部分國內外外發展展歷程程第四部部分應用場場景第五部部分機機遇遇與挑挑戰中國制制造現現狀—“大而而不強強”從中國國制造造業形形勢看看，2013年工業業占GDP的37%，裝備備制造造業產產值規規模突突破20萬億元元人民民幣，，占全全球裝裝備制制造業業總量量的三三分之之一以以上。。中國國發電電設備備產量量約占占全球球總量量的60%；造船船占全全球比比重的的41%；機床床占全全球比比重38%。在500余種工工業產產品中中，中中國有有220多種產產量居居世界界第一一。發達國國家正正在進進行““再工工業化化”運運動東盟國國家、、印度度和拉拉美國國家則則擁有有更低低的勞勞動力力和資資源成成本。。美國、、德國國、英英國等等發達達國家家紛紛紛提出出以重重振制造業業為核核心、以信息網網絡技技術、、數字字化制制造技技術應應用為重點點，旨旨在依依靠科科技創創新，，搶占占制造造業新新的制制高點點的“再工工業化化”戰戰略。。如何將將中國制制造轉變為為中國創創造，如何何提升升中國國制造造業的的全球球競爭爭力，，成為為中國國政府府和企企業的的一大大任務務。人口紅紅利消消失勞動力力供給減減少人口成成本上上升從事制制造業業意愿降降低國際金金融危危機，，凸顯顯實體體經濟濟的重重要性性中國的的“世世界工工廠””面臨臨雙重重挑戰戰工業4.0與兩化化融合合橫向一一體化化提升競競爭力力可持續續發展展工業4.0兩化融融合智能工工廠智能生生產信息化化工業化化技術融融合產業衍衍生產品融融合業務融融合橫向一一體化化垂直一一體化化價值網網絡實實現橫橫向集集成垂直集集成和和網絡絡化的的制造造系統統端到端端數字字集成成橫跨跨整個個價值值鏈隨著全全球工工業向向4.0時代的的大步步邁進進，面面對以以信息息網絡絡技術術創新新引領領的智智能化化制造造新趨趨勢，，大力力推進進兩化化深度度融合合成為為打造造中國國制造造業升升級版版的