工業(yè)4.0與中國制造2025發(fā)展及介紹

1、工業(yè)4.0與中國制造2025發(fā)展及介紹PPT第1頁工業(yè)4.0及其智能制造 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及智能制造2025未來制造業(yè)目錄第2頁工業(yè)4.0 一第3頁1月410月4月3月4月工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略公布；由VDMA、BITKOM、ZVEI組成秘書處，組建工業(yè)4.0平臺工業(yè)4.0平臺公布白皮書（實(shí)施計劃）德國科學(xué)-產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究聯(lián)盟與德國國家科學(xué)與工程院（Acatech）共同制訂工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略德國高技術(shù)戰(zhàn)略行動計劃公布，11個“未來項(xiàng)目”縮減為10個（投資84億歐元）；“工業(yè)4.0”一詞首次出現(xiàn)（投資2億歐元）在德國科學(xué)-產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究聯(lián)盟 （Forschungsunion Wirtschaft-Wissen

2、schaft）提倡下，開始研究工業(yè)4.0 德國高技術(shù)戰(zhàn)略公布，并重點(diǎn)推出11個“未來項(xiàng)目”工業(yè) 4.0 提出第4頁老齡化社會帶來勞動力降低資源匱乏，能效仍需提升產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移帶來國內(nèi)制造業(yè)空心化發(fā)展中國家技術(shù)實(shí)力不停增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)全球化中，需要對市場做出快速響應(yīng)保持制造業(yè)國際領(lǐng)先地位所需標(biāo)準(zhǔn)化需要依據(jù)消費(fèi)者需求，實(shí)現(xiàn)差異化、個性化生產(chǎn)制造業(yè)占據(jù)全國GDP25%、出口總額60%，影響極大12356784工業(yè) 4.0 社會背景第5頁四次工業(yè)革命第6頁工業(yè)4.0概念什么是工業(yè)4.0 經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)將工廠與工廠內(nèi)外事物和服務(wù)連接起來，創(chuàng)造前所未有價值、構(gòu)建新商業(yè)模式產(chǎn)官學(xué)一體項(xiàng)目?！肮I(yè)4.0”概念包含了由

3、集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個高度靈活個性化和數(shù)字化產(chǎn)品與服務(wù)生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價值過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。發(fā)展優(yōu)勢 在生產(chǎn)能力上，工業(yè)4.0將確保僅一次性生產(chǎn)，且產(chǎn)量很低時獲利能力，確保工藝流程靈活性和資源利用率。其次，工業(yè)4.0將使人工作生涯更長，工作與生活更加平衡，高工資時產(chǎn)業(yè)仍有強(qiáng)大競爭力。實(shí)現(xiàn)方式 主要是經(jīng)過CPS（信息物理系統(tǒng)），總體掌控從消費(fèi)需求到生產(chǎn)制造全部過程，由此實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)管理。第7頁工業(yè)3.0與工業(yè)4.0有哪些不一樣？第8頁大規(guī)模定制生產(chǎn)與大規(guī)模生產(chǎn)比較大規(guī)模生產(chǎn)大

4、規(guī)模定制管理理念以產(chǎn)品為中心，以低成本贏得市場以用戶為中心，以快速響應(yīng)贏得市場驅(qū)動方式依據(jù)市場預(yù)測安排生產(chǎn)，屬推進(jìn)式生產(chǎn)方式依據(jù)客戶定點(diǎn)安排生產(chǎn)，屬拉動式生產(chǎn)方式關(guān)鍵經(jīng)過穩(wěn)定性和控制力取得高效率經(jīng)過靈活性和快速響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)多樣化和定制化戰(zhàn)略成本事先戰(zhàn)略：經(jīng)過降低成本、提升生產(chǎn)效率獲取競爭優(yōu)勢差異化戰(zhàn)略：經(jīng)過快速反應(yīng)、提供個性化產(chǎn)品獲取競爭優(yōu)勢目標(biāo)以低價格開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付產(chǎn)品和服務(wù)以多樣化和定制化開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付用戶買得起產(chǎn)品和服務(wù)第9頁大規(guī)模定制優(yōu)勢成本低效率高交貨快 品種多 個性化大規(guī)模定制生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)品種單一標(biāo)準(zhǔn)化 定制生產(chǎn)成本高效率低交貨慢第10頁工業(yè)4.0四個智能 二第11

5、頁工業(yè)4.0詳細(xì)能實(shí)現(xiàn)什么？智能生產(chǎn)智能化設(shè)備智能化供給鏈管理智能化能源管理智能化第12頁生產(chǎn)智能化第13頁設(shè)備智能化第14頁能源管理智能化第15頁供給鏈管理智能化第16頁工業(yè)4.0要素 三第17頁工業(yè)4.0 兩大主題智能工廠：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)施實(shí)現(xiàn)。 智能生產(chǎn)：整個企業(yè)生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用等。該計劃將尤其重視吸引中小企業(yè)參加，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)使用者和受益者，同時也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)造者和供給者。智能物流：主要經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供給方效率，而需求方，則能夠快速取得

6、服務(wù)匹配，得到物流支持。第18頁工業(yè)4.0三個重點(diǎn)、八大關(guān)鍵第19頁工業(yè)4.0愿景第20頁工業(yè)4.0為何引發(fā)廣泛關(guān)注？改變改變制造業(yè)思維改變了制造業(yè)模式改變了創(chuàng)新模式第21頁創(chuàng)新模式Text in here行業(yè)支持標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)新研發(fā)第22頁 生產(chǎn)觀 效率、質(zhì)量、成本、安全 科學(xué)生產(chǎn)觀遵照四項(xiàng)基本標(biāo)準(zhǔn)： 第一、怎樣提升效率？ 第二、怎樣降低成本？ 第三、怎樣提升質(zhì)量？ 第四、怎樣保障安全？ 四項(xiàng)基本標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該從生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系兩個方面來運(yùn)作： 以先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為技術(shù)抓手；以先進(jìn)管理科學(xué)為管理抓手。 工業(yè)4.0最好滿足了科學(xué)生產(chǎn)觀四項(xiàng)基本標(biāo)準(zhǔn) 科學(xué)生產(chǎn)觀 科學(xué)生產(chǎn)觀第23頁工業(yè)4.0智能制造 四第24頁本

7、質(zhì) 是基于“CPS”實(shí)現(xiàn)“智能工廠”關(guān)鍵 是動態(tài)配置生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)“柔性生產(chǎn)”關(guān)鍵 是信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力飛速發(fā)展愿景 是處理能源消費(fèi)等社會問題 工業(yè)4.0智能制造第25頁本質(zhì)是基于“CPS”實(shí)現(xiàn)“智能工廠”第26頁信息物理系統(tǒng)第27頁算法文檔三維模型工藝數(shù)據(jù)CPS：系統(tǒng)中物理對象和對應(yīng)虛擬對象經(jīng)過泛在信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信Cyber：算法和服務(wù)，服務(wù)動態(tài)集成 和服務(wù)提供商，并跨越邊界進(jìn)行信息交流Cyber：包含3D模型，仿真模型，文檔，關(guān)系，工作條件等數(shù)據(jù)能夠經(jīng)過可變信息網(wǎng)絡(luò)在任何地方和任何時間進(jìn)行搜集Physcial：在生產(chǎn)系統(tǒng)中人和自動化模塊含有智能化、自我解釋、自我意識、自我診療、交互評定能

8、力CPS系統(tǒng)觸發(fā)了向智能化轉(zhuǎn)型服務(wù)云物理對象第28頁CPS平臺第29頁智能工廠第30頁智能工廠三層架構(gòu)第31頁 智能設(shè)備基于無線、RFID、傳感器和服務(wù)架構(gòu)第32頁 智能產(chǎn)品智能產(chǎn)品特征 集成了信息存放、傳感、無線通信功效產(chǎn)品是信息載體 產(chǎn)品在整個完整供給鏈和生命周期中都一直帶有本身信息產(chǎn)品是一個agent產(chǎn)品會影響其所在環(huán)境產(chǎn)品含有自監(jiān)測功效產(chǎn)品會對其本身狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測我生產(chǎn)于4月30日，5月3日出廠請握中間已經(jīng)打開2分鐘了，請蓋上第33頁智能APP平臺面向智能制造APP商店下載量身定制用戶界面第34頁工業(yè)4.0中智能汽車智能產(chǎn)品案例-智能化汽車動力管理APP駕駛員輔助APP智能用戶界面

9、APP綠色駕駛APP第35頁工業(yè)4.0智能工廠布局面向服務(wù)工廠布局服務(wù)庫硬件無關(guān)抽象服務(wù)硬件相關(guān)設(shè)備控制現(xiàn)場層第36頁橫向、縱向、端到端集成第37頁關(guān)鍵是動態(tài)配置生產(chǎn)方式第38頁產(chǎn)品-服務(wù)坐標(biāo)產(chǎn)品開發(fā)服務(wù) C3P PLM 買方交易 賣方交易 物流交易供給商客戶價值鏈坐標(biāo)企業(yè)坐標(biāo)生產(chǎn)管理CRMSCM ERP MES 信息交換 （數(shù)據(jù)）關(guān)鍵是信息技術(shù)應(yīng)用工業(yè)軟件決定工業(yè)4.0第39頁愿景：制造業(yè)節(jié)能工業(yè)節(jié)能減排與綜合利用搜集和分析能源信息識別問題管理運(yùn)行改變耗能不良習(xí)慣第40頁工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)五第41頁工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是什么GE伊斯梅爾：所謂工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就是 開放、全球化網(wǎng)絡(luò)，將人、數(shù)據(jù)和機(jī)器連接起來。工業(yè)互聯(lián)

10、網(wǎng)目標(biāo)是升級那些關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域。這是一個龐大物理世界，由機(jī)器、設(shè)備、集群和網(wǎng)絡(luò)組成，能夠在更深層面和連接能力、大數(shù)據(jù)、數(shù)字分析相結(jié)合。這就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命。第42頁工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵要素第43頁工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價值分析 GE認(rèn)為，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價值總體上將從三個方面來表達(dá)：第一是提升能源使用效率，包含油、氣、電等等，而降低能源浪費(fèi)，并提升使用率，從側(cè)面也等于提升了GDP。第二，提升工業(yè)系統(tǒng)與設(shè)備維修和維護(hù)效率，降低宕機(jī)時間，降低故障，并縮短維護(hù)時間，這相當(dāng)于提升了生產(chǎn)力。第三，優(yōu)化并簡化運(yùn)行，提升運(yùn)行效率，這相當(dāng)于解放了更多寶貴人力資源，讓他們能夠進(jìn)行更有價值與富有創(chuàng)新工作。第44頁工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價值GE匯報顯示

11、:機(jī)器數(shù)據(jù)空前高速增加，未來。而處理急速增加工業(yè)大數(shù)據(jù)，則需要大量基于機(jī)器軟件和服務(wù)。Wikibon預(yù)計，到年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)總支出將到達(dá)5140億美元。匯報還顯示，在以毫秒計算速度下，即時分析海量原始數(shù)據(jù)及靈活地與其它現(xiàn)有工業(yè)數(shù)據(jù)流互動和對比，對于從數(shù)據(jù)中提取有用信息并產(chǎn)生主動結(jié)果所需實(shí)時決議至關(guān)主要。到年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造總體價值快要1.3萬億美元。主要源自工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來效率和生產(chǎn)率提升以及其它相關(guān)收益。第45頁工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)包含傳統(tǒng)方式以及最新混合方式，方便經(jīng)過特定行業(yè)高級分析來充分利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)。第46頁工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠被看作是數(shù)據(jù)、硬件、軟件和智能流

12、通與互動。從智能設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)中獲取數(shù)據(jù)，然后利用大數(shù)據(jù)和分析工具進(jìn)行存放、分析和可視化。最終“智能信息”能夠供決議者（在必要時實(shí)時）使用，或者作為各工業(yè)系統(tǒng)中更廣泛工業(yè)資產(chǎn)優(yōu)化或戰(zhàn)略決議流程一部分。第47頁中國制造2025六第48頁中國制造2025強(qiáng)國戰(zhàn)略規(guī)劃：遠(yuǎn)超制造本身 效益國家效益：3萬億美元GDP增量。企業(yè)效益：效率20%，成本20%，節(jié)能減排10%。近期印發(fā)互聯(lián)網(wǎng)+智能制造已開始試點(diǎn)示范：30個項(xiàng)目。第49頁頂層設(shè)計第50頁頂層設(shè)計第51頁頂層設(shè)計第52頁 案例SCADA系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)長慶油田采油三廠油房莊作業(yè)區(qū)第53頁 案例長慶油田采油三廠油房莊作業(yè)區(qū) 油房莊作業(yè)區(qū)日產(chǎn)液量4204方，

13、日產(chǎn)油量1320噸，綜合含水66.7%，日注水量5194方。作業(yè)區(qū)SCADA采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)包含油井570口，有注水站8座；撬裝注水站2座，配水間67座，水源井33口，注水井219口，聯(lián)合站2座，接轉(zhuǎn)站11座，增壓站10座。SCADA包含生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)控，產(chǎn)量監(jiān)控，注水量實(shí)時監(jiān)控，集輸流程，注水流程，管網(wǎng)監(jiān)控，通訊檢測，電網(wǎng)監(jiān)控，安全環(huán)境保護(hù)等子系統(tǒng)。第54頁 案例流程監(jiān)控第55頁案例流程監(jiān)控第56頁產(chǎn)液量分析 案例第57頁油井監(jiān)控 案例第58頁載荷信號溫度信號壓力信號電壓信號黑匣子油井診療 / 數(shù)據(jù)庫 聲光警報采油維護(hù)人員含水改變 注汽信號 摻油水信號量油 摻油摻水 注汽 外輸 油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)示意第

14、59頁智能工廠總體目標(biāo)：以工廠數(shù)據(jù)為中心，自動化控制、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化、資源計劃管理三位融合產(chǎn)品自動生產(chǎn)系統(tǒng)。智能工廠是能夠全方面感知工廠智能工廠是能夠自動操控工廠智能工廠是能夠優(yōu)化決議工廠特征：實(shí)時感控、全方面聯(lián)絡(luò)、自動處理、輔助決議、分析優(yōu)化 Invensys 6/30/Invensys proprietary & confidential60 智能工廠目標(biāo)第60頁傳統(tǒng)智能工廠處理方案十三第61頁智能工廠系統(tǒng)布署第62頁智能工廠四個層面第63頁智能工廠三層架構(gòu)第64頁 企業(yè)資源管理系統(tǒng) ERP第65頁生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES第66頁智能工廠工單流轉(zhuǎn)示意第67頁智能工廠示意第68頁 改良智能工廠處理方

15、案 十四第69頁基礎(chǔ)設(shè)施PCSMES改良智能工廠架構(gòu)ERP基于數(shù)據(jù)中心智能平臺智慧園區(qū)制造能力和管理水平第70頁未來智能工廠處理方案 十五第71頁智能工廠第72頁智能工廠布局服務(wù)庫硬件無關(guān)抽象服務(wù)硬件相關(guān)設(shè)備控制現(xiàn)場層第73頁IPS Confidential 整體框架及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)英維思工廠生產(chǎn)運(yùn)行MES系統(tǒng)處理方案整體框架智能工廠整體框架智能工廠設(shè)計四統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一組織統(tǒng)一設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一平臺第74頁示意網(wǎng)絡(luò)入口網(wǎng)頁、移動辦公 質(zhì)量管理設(shè)備管理績效管理PLCDCSDCSRTU工藝監(jiān)控DCSLIMSERP系統(tǒng)操作管理計劃調(diào)度Excel圖表匯報 智能平臺業(yè)務(wù)模型架構(gòu)建設(shè)通訊可視化集成配置管理數(shù)據(jù)庫ER

16、P集成GIS系統(tǒng)CCTV可視化環(huán)境APP體系專業(yè)應(yīng)用接口 基于數(shù)據(jù)中心智能平臺基于數(shù)據(jù)中心智能平臺 基于數(shù)據(jù)中心智能基礎(chǔ)平臺！ 以數(shù)據(jù)為中心智能平臺能源管理HSE應(yīng)急指揮物料管理第75頁7676調(diào)度與生產(chǎn)任務(wù)（APS）設(shè)備狀態(tài)質(zhì)量管控物料按時配送（RFID）產(chǎn)品及時發(fā)運(yùn)（RFID）全局生產(chǎn)管控生產(chǎn)防錯系統(tǒng)（RFID）作業(yè)指導(dǎo)（數(shù)據(jù)分析）生產(chǎn)統(tǒng)計生產(chǎn)執(zhí)行（工業(yè)機(jī)器人） 車間設(shè)計模型第76頁77產(chǎn)品生命周期管理車間現(xiàn)場智能化基于數(shù)據(jù)中心智能平臺客戶在線下訂單查詢訂單進(jìn)度供給商在線獲取訂單處理供給業(yè)務(wù)廠內(nèi)用戶監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)處理生產(chǎn)任務(wù) 智能平臺中APP體系第77頁78智能平臺MES系統(tǒng)ERP系統(tǒng)物料需

17、求計劃供給鏈高級排程派工報工產(chǎn)品數(shù)據(jù)項(xiàng)目管理質(zhì)量管理OA系統(tǒng)APP功效模塊-生產(chǎn)管理系統(tǒng)第78頁79存放配方可重復(fù)使用原材料庫存量為 5 天機(jī)器稼動率：92%批次 ID：4531980產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)拍正常爐溫：350 F今天消耗能源為 1100 kWhAPP功效模塊-采集（感知）系統(tǒng)第79頁80系統(tǒng)導(dǎo)出 BOM清單打印 揀配單計劃員從系統(tǒng)導(dǎo)出BOM清單,打印出揀配單. 二次分區(qū)取料物料小車將物料精準(zhǔn)配送至各工位.AGV配送員揀料完成將揀配單掃入DPS ，發(fā)送給物料小車APP功效模塊-智能配送系統(tǒng)第80頁8181功效范圍及展現(xiàn)方式工作流程APP功效模塊-異常報警系統(tǒng)第81頁82APP功效模塊-可視化

18、系統(tǒng)第82頁示意支持各種動態(tài)化/圖形化終端展現(xiàn)支持各種Web方式展現(xiàn)支持各種KPI分析方式及組態(tài)展現(xiàn)支持中心式監(jiān)控墻展現(xiàn) 豐富可視化第83頁84透明化實(shí)用化可連續(xù)化感知數(shù)據(jù)回饋控制連續(xù)優(yōu)化 教授支持經(jīng)過安全數(shù)據(jù)傳輸及可視化面板提升生產(chǎn)過程透明度提升生產(chǎn)效率，降低意外發(fā)生執(zhí)行優(yōu)化項(xiàng)目，合理化資源使用隨時獲取實(shí)時數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)，回饋給生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘：識別可優(yōu)化生產(chǎn)步驟APP功效模塊-大數(shù)據(jù)分析及決議系統(tǒng)第84頁85APP功效模塊-移動辦公系統(tǒng)第85頁86客戶供給商APP功效模塊-SCMCRM鏈接系統(tǒng)第86頁 Invensys 6/30/Invensys proprietary & confidential87DCSProf