工業(yè)4.0和中國制造2025

1、工業(yè)4.0和中國制造2025第1頁一、什么是工業(yè)4.0背景&概述二、工業(yè)4.0的兩大目標(biāo)智能制造&智能工廠三、工業(yè)4.0的五大特點四、工業(yè)4.0的九大技術(shù)支柱五、中國制造2025第2頁與前三次工業(yè)革命大幅提升生產(chǎn)效率不一樣，在全球產(chǎn)能普遍過剩環(huán)境中，工業(yè)4.0背后，是對制造智能化水平提升和商業(yè)模式轉(zhuǎn)變。18世紀(jì)末期70年代早期 20世紀(jì)早期今天第一次工業(yè)革命使用水和蒸汽為動力驅(qū)動機械設(shè)備（蒸汽時代）1784年，第一臺機械織布機問世第二次工業(yè)革命電力被廣泛應(yīng)用實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn) （電氣時代）1870年，泰勒(Taylor)認(rèn)為應(yīng)該將工作流程細分以到達降低浪費目標(biāo) 第三次工業(yè)革命使用電子技術(shù)和IT實現(xiàn)

2、生產(chǎn)自動化 （信息時代）1969年，電腦走進工廠，也進入到設(shè)計和工作流程中，信息化與制造高度融合第四次工業(yè)革命，信息物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)+自動化（網(wǎng)絡(luò)智能時代） 日漸精進大數(shù)據(jù)運算能力 “實現(xiàn)規(guī)?；薄敖夥帕穗p手”“實現(xiàn)自動化”“解放了大腦”第3頁軟件工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算平臺、MES系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實、人工智能、知識工作自動化等硬件工業(yè)機器人（包含高端零部件）、傳感器、RFID、3D打印、機器視覺、智能物流(AGV)、 PLC、數(shù)據(jù)采集器、工業(yè)交換機等服務(wù)頂層設(shè)計、系統(tǒng)集成、軟硬件一體化等咨詢服務(wù)軟 件硬 件服 務(wù)工業(yè)4.0處理方案第4頁一、什么是工業(yè)4.0背景&概述二、工業(yè)4

3、.0的兩大目標(biāo)智能制造&智能工廠三、工業(yè)4.0的五大特點四、工業(yè)4.0的九大技術(shù)支柱五、中國制造2025六、重慶市機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況七、國家和重慶市智能制造扶持政策第5頁產(chǎn)品智能化裝備智能化管理智能化服務(wù)智能化生產(chǎn)方式 智能化智能制造作為一個廣義概念，“智能制造”包含有5個方面智能制造是工業(yè)4.0關(guān)鍵第6頁智能制造是一個巨系統(tǒng) 一個超復(fù)雜巨系統(tǒng)正在形成。車間里機器如一部智能手機，經(jīng)過更新操作系統(tǒng)實現(xiàn)功效升級，經(jīng)過工業(yè)APP實現(xiàn)各種功效即插即用，經(jīng)過API不停擴展制造生態(tài)系統(tǒng)，全部機器、產(chǎn)品、零部件、能源、原材料，全部研發(fā)工具、測試驗證平臺、虛擬產(chǎn)品和工廠，全部產(chǎn)品管理、生產(chǎn)管理、運行管理流程，

4、全部研發(fā)、生產(chǎn)、管理、銷售、員工、各級供給商、銷售商以及成千上萬個客戶，都將是這一系統(tǒng)主要組成部分一個基于“云-管-端”新型復(fù)雜制造體系正在形成。一個超復(fù)雜巨系統(tǒng)正在形成第7頁 智能工廠是當(dāng)代工廠信息化發(fā)展新階段，是在數(shù)字化工廠基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強信息管理和服務(wù)；清楚掌握產(chǎn)銷流程、提升生產(chǎn)過程可控性、降低生產(chǎn)線上人工干預(yù)、及時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理生產(chǎn)計劃編排與生產(chǎn)進度，并加上綠色智能伎倆和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個高效節(jié)能、綠色環(huán)境保護、環(huán)境舒適人性化工廠。智能工廠：人與智能機器并存第8頁一、什么是工業(yè)4.0背景&概述二、工業(yè)4.0的兩大目標(biāo)智能制造&智能

5、工廠三、工業(yè)4.0的五大特點四、工業(yè)4.0的九大技術(shù)支柱五、中國制造2025六、重慶市機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況七、國家和重慶市智能制造扶持政策第9頁1. 工業(yè)4.0是互聯(lián)工業(yè)4.0關(guān)鍵是連接，要把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供給商、產(chǎn)品、客戶緊密地連在一起第10頁2. 工業(yè)4.0是數(shù)據(jù)當(dāng)傳感器無處不在，智能設(shè)備無處不在，智能終端無處不在，連接無所不在時候，其必定結(jié)果就是數(shù)據(jù)無所不在！產(chǎn)品數(shù)據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)研發(fā)數(shù)據(jù)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)運營數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)銷售數(shù)據(jù)消費者數(shù)據(jù)第11頁3. 工業(yè)4.0是集成 “工業(yè)4.0”將無處不在傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施經(jīng)過CPS形成一個智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人、人與機器、機器與機器

6、以及服務(wù)與服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實現(xiàn)橫向、縱向和端對端高度集成。第12頁4. 工業(yè)4.0是創(chuàng)新技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新模式創(chuàng)新業(yè)態(tài)創(chuàng)新組織創(chuàng)新 “工業(yè)4.0”實施過程是制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展過程，制造技術(shù)、產(chǎn)品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面創(chuàng)新將會層出不窮。第13頁5. 工業(yè)4.0是轉(zhuǎn)型 物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)將滲透到工業(yè)各個步驟，形成高度靈活、個性化、智能化生產(chǎn)模式，推進生產(chǎn)方式向個性化定制、服務(wù)型制造、創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變。大規(guī)模生產(chǎn)個性化定制生產(chǎn)型制造服務(wù)型制造要素驅(qū)動創(chuàng)新驅(qū)動第14頁一、什么是工業(yè)4.0背景&概述二、工業(yè)4.0的兩大目標(biāo)智能制造&智能工廠三、工業(yè)4.0的五大特點四、工業(yè)4.0的九大技術(shù)支柱五、中國制造2

7、025六、重慶市機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況七、國家和重慶市智能制造扶持政策第15頁工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云計算工業(yè)大數(shù)據(jù)人工智能虛擬現(xiàn)實互聯(lián)網(wǎng)時代三大底層基礎(chǔ)設(shè)施兩大硬件技術(shù) / 兩大軟件支持面向未來兩大終極技術(shù)工業(yè)4.0九大技術(shù)支柱3D打印工業(yè)機器人工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全知識工作自動化第16頁工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由美國通用企業(yè)提出，代表全球工業(yè)系統(tǒng)與智能傳感技術(shù)、高級計算、大數(shù)據(jù)分析以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接和融合，其關(guān)鍵三要素包含智能設(shè)備、先進數(shù)據(jù)分析工具、人與設(shè)備交互接口。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造體系和智能服務(wù)體系深度融合，是工業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈整合和外延。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)Industrial Internet of Things第17頁在互

8、聯(lián)網(wǎng)虛擬大腦架構(gòu)中，互聯(lián)網(wǎng)虛擬大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)是將互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵硬件層，關(guān)鍵軟件層和互聯(lián)網(wǎng)信息層統(tǒng)一起來為互聯(lián)網(wǎng)各虛擬神經(jīng)系統(tǒng)提供支持和服務(wù)，而云計算就是互聯(lián)網(wǎng)虛擬大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)。云計算甚至能夠讓你體驗每秒10萬億次運算能力，擁有強大計算能力，能夠模擬核爆炸、預(yù)測氣候改變和市場發(fā)展趨勢。云計算云計算是互聯(lián)網(wǎng)大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)Cloud Computing第18頁客戶機PC 客戶機與服務(wù)器C/S云計算Cloud Computing硬件為中心軟件為中心服務(wù)為中心從購置軟硬件到購置信息服務(wù)云計算是技術(shù)和商業(yè)模式雙重創(chuàng)新第19頁工業(yè)大數(shù)據(jù)工業(yè)大數(shù)據(jù)掌控未來工業(yè)關(guān)鍵工業(yè)大數(shù)據(jù)是以新興技術(shù)發(fā)展為背景，經(jīng)過工業(yè)

9、傳感器、無線射頻識別、條形碼、工業(yè)自動控制系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃、計算機輔助設(shè)計等技術(shù)來擴充工業(yè)數(shù)據(jù)量。工業(yè)大數(shù)據(jù)在工業(yè)企業(yè)中生產(chǎn)線上高速運轉(zhuǎn)，是機器所產(chǎn)生一個非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。Industrial Big Data第20頁工業(yè)大數(shù)據(jù)價值：1%威力工業(yè)大數(shù)據(jù)含有多大價值？GE稱之為“1%威力”。不要小瞧這1%，航空企業(yè)假如節(jié)約1%燃料，未來就能創(chuàng)造300億美元效益；電力行業(yè)節(jié)約1%燃料，就會產(chǎn)生660億美元收益等。第21頁工業(yè)機器人.工業(yè)機器人工業(yè)4.0最正確助手工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠本身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功效一個機器。工業(yè)機器人由主體、驅(qū)

10、動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成，含有可編程、擬人化、通用性特點。它能夠接收人類指揮，也能夠按照預(yù)先編排程序運行，當(dāng)代工業(yè)機器人還能夠依據(jù)人工智能技術(shù)制訂標(biāo)準(zhǔn)綱領(lǐng)行動。Industrial Robot第22頁上游減速機、控制器、伺服電機等核心零部件控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)中游手臂、底座、轉(zhuǎn)座、手腕、支柱等本體零部件操作系統(tǒng)、傳感器等下游系統(tǒng)集成、軟件二次開發(fā)手爪等定制末端執(zhí)行器工業(yè)機器人組成第23頁日本、德國、美國、韓國四國工業(yè)機器人市場成熟度高，中國是最具潛能發(fā)展國家高市場成熟度低市場成長率高日本、德國工業(yè)機器人水平全球領(lǐng)先，其中，日本在工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件（減速機、伺服電機等）研發(fā)方面具備較強技

11、術(shù)壁壘。德國工業(yè)機器人在原材料、本體零部件和系統(tǒng)集成方面有一定優(yōu)勢。中國處于工業(yè)機器人生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈下游，多數(shù)廠商負(fù)擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低工作。但市場需求正在快速擴大，國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)能力不停提升，未來幾年將拉近與國際水平差距。發(fā)展國家領(lǐng)先國家第24頁 3D打印本質(zhì)增材制造（AM）技術(shù)，依靠計算機輔助設(shè)計（CAD）、大數(shù)據(jù)、云計算、計算機輔助制造（CAM）、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)支撐，將數(shù)字化活電腦模型，經(jīng)過逐層堆積方法而直接行成3D物體制造工藝。3D打印主流工藝包含擠出成型、光聚合成型、粒狀物料成型等。3D打印3D打印未來技術(shù)發(fā)展新銳力量3D Printing第25頁成型工

12、藝演變：等材-減材-增材等材制造減材制造增材制造經(jīng)過鑄、鍛、焊等方式生產(chǎn)制造產(chǎn)品，其原材料重量基本不變。發(fā)展歷史：3000+年利用已經(jīng)有幾何模型工件，在車、銑、刨、磨等設(shè)備運轉(zhuǎn)和輔助之下，對材料進行切削加工，最終形成所需形狀。發(fā)展歷史：300+年經(jīng)過光固化、選擇性激光燒結(jié)、熔融堆積等技術(shù)，使材料一點一點累加，形成需要形狀。發(fā)展歷史：30+年第26頁年全球3D打印市場進入快速發(fā)展階段，復(fù)合增加率超出30% 以來，伴隨3D打印技術(shù)迭代，新材料不停涌現(xiàn)以及專利技術(shù)解禁，全球3D打印市場展現(xiàn)快速增加，主要需求來自美國、德國、日本、中國等市場。 桌面級3D打印機使用成本逐步下降，以美國為例，3D打印已經(jīng)

13、成以材料、軟件、裝備、服務(wù)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)較為成熟產(chǎn)業(yè)生態(tài)，同時，工業(yè)級3D打印機在航天航空、工業(yè)制造等領(lǐng)域應(yīng)用逐步增多，為3D產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入強勁資本支持。第27頁3D打印特點支持產(chǎn)品快速開發(fā)節(jié)材制造創(chuàng)造新生物技術(shù)創(chuàng)造新材料開拓創(chuàng)新設(shè)計的新空間再制造個性化制造第28頁電影中3D打印第29頁工業(yè)時代需要工業(yè)自動化 知識時代必須知識自動化知識工作自動化知識自動化將在智慧社會、智能產(chǎn)業(yè)、智能制造以及工業(yè)4.0、工業(yè)5.0當(dāng)中起到關(guān)鍵作用。實現(xiàn)知識自動化主要方法和技術(shù)包含智能控制、人工智能、機器學(xué)習(xí)、人機接口、基于大數(shù)據(jù)管理。從物理過程自動化到虛擬空間自動化是關(guān)鍵。Auto-knowledge第30頁體力勞開

14、工作18C-19C20C21C知識勞開工作管理/服務(wù)工作機械系統(tǒng)交互式計算機認(rèn)知/分析式計算機它將改變以往知識工作者“80%工作都是體力勞動，20%工作是創(chuàng)新工作”模式。在智能知識型工作自動化系統(tǒng)中，80%體力勞動由系統(tǒng)代替人來自動地完成。第31頁工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全工業(yè)4.0時代，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備數(shù)量極為龐大，而且這些設(shè)備接入復(fù)雜程度和管理難度，因為分布式和跨行業(yè)特點，將遠遠大于消費互聯(lián)網(wǎng)。產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險和安全壓力將遠遠大于消費互聯(lián)網(wǎng)。 Industrial Network Security第32頁工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全尤其關(guān)注領(lǐng)域 云安全。包含安全規(guī)則建模、用于安全規(guī)則建模和可信評測衡量標(biāo)準(zhǔn)、云端環(huán)境

15、認(rèn)證信息管理、云計算中心威脅評定模型、安全虛擬環(huán)境機制、隱私保護技術(shù)、信任與策略管理、固定設(shè)備和移動設(shè)備經(jīng)過云設(shè)施安全同時、高度敏感信息云利用模式和方法、云端惡意軟件識別和處理、云服務(wù)供給商審核控制機制等。 信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。包含網(wǎng)絡(luò)化智能交互技術(shù)安全、特殊密碼程序和安全技術(shù)、軟硬件結(jié)合安全機制、受到攻擊時緊急應(yīng)對、安全等級標(biāo)準(zhǔn)檢測方法、分布式智能傳感機制等很多問題。 能源生產(chǎn)和供給。實現(xiàn)智能電網(wǎng)建立和確保智能電網(wǎng)安全。第33頁工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全尤其關(guān)注領(lǐng)域 預(yù)警系統(tǒng)。使用信息預(yù)警系統(tǒng)及早應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)意外情況至關(guān)主要，在這方面還有很多問題有待處理，比如新興應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)警系統(tǒng)、僵尸網(wǎng)絡(luò)問題。 信息

16、技術(shù)取證。網(wǎng)絡(luò)作案者會留下痕跡。信息技術(shù)取證任務(wù)就是發(fā)覺、確定并分析這些痕跡。主要研究任務(wù)包含：研發(fā)可針對各種媒體類型自動高效識別禁止內(nèi)容程序以及在刪除信息后從信息碎片中識別禁止內(nèi)容程序；對大數(shù)據(jù)快速分類以及在大數(shù)據(jù)中快速自動檢索圖片和視頻內(nèi)容方法。 交通信息技術(shù)安全。越來越多汽車功效經(jīng)過軟件實現(xiàn)。汽車聯(lián)網(wǎng)而且車聯(lián)網(wǎng)將逐步對外開放，既會給汽車制造商、供給商和服務(wù)商帶來許多安全問題，又帶來了新市場和新機遇。第34頁 虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一個能夠創(chuàng)建和體驗虛擬世界計算機仿真系統(tǒng)，它利用計算機生成一個模擬環(huán)境，經(jīng)過多源信息融合交互式三維動態(tài)視景和實體行為系統(tǒng)仿真，使用戶沉醉到該環(huán)境中。 虛擬現(xiàn)實是各種技術(shù)

17、綜合，包含實時三維計算機圖形技術(shù)，廣角立體顯示技術(shù)，對觀察者頭、眼和手跟蹤技術(shù)，以及觸覺與力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出技術(shù)等。虛擬現(xiàn)實追求“身臨其境”和“眼見為實”，未來親眼所見也未必為實。虛擬現(xiàn)實將打破了虛擬和現(xiàn)實界限。虛擬現(xiàn)實Virtual Reality第35頁虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)關(guān)鍵特征沉醉感交互性想象力讓人沉醉到虛擬空間中，脫離現(xiàn)有真實環(huán)境，取得與真實世界相同或相同感知，并產(chǎn)生“身臨其境”感受。視覺是VR最主要感知接口，因為人類獲取信息70-80%來自視覺。指用戶在虛擬世界中依據(jù)所獲取信息和本身在系統(tǒng)中行為，經(jīng)過邏輯判斷、推理和聯(lián)想等思維，伴隨系統(tǒng)運行狀態(tài)改變而對其未來進展進行想象能力，可大幅度提升生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。經(jīng)過硬件和軟件設(shè)備進行人機交互，