工業(yè)4.0與制造業(yè)大數(shù)據(jù)時(shí)代培訓(xùn)資料

《工廠運(yùn)行大數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用》上海百仕瑞精益運(yùn)行總監(jiān)黃偉精益管理系列課程第1頁(yè)黃偉（LeisliHuang）---上海百仕瑞精益運(yùn)行管理顧問年紀(jì)：1970.12.25星座：摩羯座外號(hào)：文藝青年角色飾演：1）制造業(yè)經(jīng)理人2）音樂人3）醫(yī)生關(guān)鍵詞：跨界，穿越格言：笑，容。愿景：職場(chǎng)上半場(chǎng)，制造業(yè)經(jīng)理人，引領(lǐng)企業(yè)走向卓越；職場(chǎng)下半場(chǎng)，專業(yè)講師顧問，為中國(guó)制造業(yè)做一點(diǎn)事情。第2頁(yè)黃偉---百仕瑞高級(jí)顧問精益卓越運(yùn)行咨詢總監(jiān)---制造業(yè)22年工作經(jīng)驗(yàn)，精益生產(chǎn)推行實(shí)施經(jīng)驗(yàn)---先后擔(dān)任多家500強(qiáng)跨國(guó)企業(yè)工廠運(yùn)行管理和高級(jí)精益經(jīng)理職位---工作服務(wù)過企業(yè)包含:日本住友電裝（SUMITOMO）美國(guó)惠而浦家用電器（Whirlpool）瑞典奧托利夫汽車安全系統(tǒng)（AUTOLIV）德國(guó)威圖機(jī)械（RITTAL）第3頁(yè)---咨詢及培訓(xùn)過企業(yè)包含：寶馬汽車，通用汽車，大眾汽車，觀致汽車，ABB，安川，松下，通力電梯，德國(guó)卓輪機(jī)械，哈曼汽車電子，索尼，SMC，西門子，博世，住友橡膠，德爾福，阿特拉斯，麥格納，延鋒偉世通，江森自控，采埃弗，偉巴斯特，中國(guó)中車集團(tuán)，海爾集團(tuán)，農(nóng)夫山泉，惠氏營(yíng)養(yǎng)品，達(dá)能乳業(yè)，伊利集團(tuán)，道達(dá)爾集團(tuán)，巴斯夫，愛立信，天士力集團(tuán)，上海醫(yī)藥集團(tuán)，云南白藥集團(tuán)第4頁(yè)1.工業(yè)4.0與制造業(yè)大數(shù)據(jù)時(shí)代2.大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)和方法介紹3.工廠運(yùn)行大數(shù)據(jù)詳細(xì)利用課程目錄第5頁(yè)01-工業(yè)4.0與制造業(yè)大數(shù)據(jù)時(shí)代第6頁(yè)工業(yè)1.0-機(jī)械化生產(chǎn)18世紀(jì)，蒸汽機(jī)發(fā)明和機(jī)械制造設(shè)備引入，是最早工業(yè)1.0時(shí)代工業(yè)2.0-電氣化自動(dòng)化生產(chǎn)20世紀(jì)電氣普及，生產(chǎn)流水線出現(xiàn)，批量化標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，開啟了工業(yè)2.0時(shí)代工業(yè)3.0-電子化信息化生產(chǎn)1970年代，可編程控制器（PLC）和自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用，進(jìn)入工業(yè)3.0時(shí)代工業(yè)4.0–網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)（虛擬網(wǎng)絡(luò)與物理網(wǎng)絡(luò)融合）二十一世紀(jì)，經(jīng)過信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成，構(gòu)建信息物理系統(tǒng)（CPS），將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)變，建立高度靈活個(gè)性化和數(shù)字化生產(chǎn)模式與服務(wù)模式備注：CPS（Cyber-PhysicalSystems）-信息物理系統(tǒng)從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0第7頁(yè)工業(yè)4.0生產(chǎn)方式三個(gè)轉(zhuǎn)變

1、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)由集中向分散轉(zhuǎn)變，規(guī)模效應(yīng)不再是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵原因，工業(yè)生產(chǎn)基本模式將由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制轉(zhuǎn)變。2、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品由大規(guī)模趨同性生產(chǎn)向規(guī)?；ㄖ粕a(chǎn)轉(zhuǎn)變，未來產(chǎn)品都將完全按照個(gè)人意愿進(jìn)行生產(chǎn)，極端情況下，將成為自動(dòng)化、個(gè)性化單件制造。3、實(shí)現(xiàn)由客戶導(dǎo)向向客戶全程參加轉(zhuǎn)變，客戶不但出現(xiàn)在生產(chǎn)流程兩端，而是廣泛、實(shí)時(shí)參加生產(chǎn)和價(jià)值創(chuàng)造全過程。第8頁(yè)-，在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，德國(guó)提出工業(yè)4.0概念-年，德國(guó)成立了“工業(yè)4.0工作組”-204月，德國(guó)公布了《保障德國(guó)制造業(yè)未來：關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略匯報(bào)》-2010月，李克強(qiáng)總理訪問德國(guó)，與德國(guó)簽署了《中德開展工業(yè)4.0合作協(xié)議》對(duì)中國(guó)企業(yè)而言意味著巨大轉(zhuǎn)型契機(jī)，工業(yè)4.0領(lǐng)域合作將成為中德兩國(guó)未來產(chǎn)業(yè)合作新方向，值得中國(guó)制造業(yè)經(jīng)理人高度而連續(xù)關(guān)注。-2011月，上海工業(yè)博覽會(huì)主題--怎樣把中國(guó)制造變成中國(guó)智造。-203月，“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略開啟：用10年時(shí)間進(jìn)入全球制造業(yè)第二方陣！中國(guó)在面臨經(jīng)濟(jì)下行壓力，制造業(yè)產(chǎn)能過剩背景下，中國(guó)制造業(yè)怎樣轉(zhuǎn)型升級(jí)？中國(guó)制造業(yè)能否抓住和把握工業(yè)4.0機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)中國(guó)智造和中國(guó)創(chuàng)造？工業(yè)4.0進(jìn)展第9頁(yè)工業(yè)4.0-制造行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)第10頁(yè)工業(yè)4.0工業(yè)4.0構(gòu)架和參考體系第11頁(yè)工業(yè)4.0-智能化制造方案結(jié)構(gòu)第12頁(yè)ICT

信息與通訊技術(shù)（InformationandCommunicationsTechnology）

M2M

機(jī)器對(duì)機(jī)器（Machine-To-Machine）通信簡(jiǎn)稱。云計(jì)算

利用大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行大數(shù)據(jù)海量計(jì)算（每秒10萬(wàn)億次）智能化

是指由當(dāng)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)

聚集而成針對(duì)某一個(gè)方面應(yīng)用工業(yè)4.0關(guān)鍵詞-1第13頁(yè)3D打印以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，經(jīng)過逐層打印和激光燒結(jié)方式來結(jié)構(gòu)物體快速成型技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)（IOT）（InternetOfThings）物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)延伸，它包含互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上全部資源信息物理系統(tǒng)（CPS）（Cyber-PhysicalSystems）是一個(gè)綜累計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境多維智能系統(tǒng)工業(yè)4.0關(guān)鍵詞-2第14頁(yè)工業(yè)4.0未來制造業(yè)和工廠第15頁(yè)未來制造業(yè)將在一個(gè)“智能、網(wǎng)絡(luò)化世界”里進(jìn)行，物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)-IOTS（InternetofThingsandServices）將滲透到全部制造關(guān)鍵領(lǐng)域。工業(yè)4.0重點(diǎn)是以智能化生產(chǎn)方式創(chuàng)造智能產(chǎn)品，智能工廠組成了工業(yè)4.0一個(gè)關(guān)鍵特征。在智能工廠里，人、機(jī)器和資源如同在一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)里普通自然地相互溝通協(xié)作。工業(yè)4.0–未來制造業(yè)第16頁(yè)在工業(yè)4.0背景下，經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)等鏈接伎倆，傳統(tǒng)行業(yè)界限將消失，新業(yè)態(tài)將產(chǎn)生，產(chǎn)品創(chuàng)造過程將改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工也將被重組。工業(yè)4.0愿景：讓設(shè)備和設(shè)備開啟對(duì)話，讓產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備之間進(jìn)行溝通，讓客戶和業(yè)務(wù)搭檔加入到生產(chǎn)制造步驟中來，建立虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界之間對(duì)話窗口。工業(yè)4.0將不停挑戰(zhàn)人類想象力，這個(gè)過程才剛才開始。工業(yè)4.0–行業(yè)界限第17頁(yè)工業(yè)4.0將不停挑戰(zhàn)人類想象力：谷歌做汽車微軟做飛機(jī)西門子做軟件馬云做銀行中國(guó)移動(dòng)做發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)4.0–行業(yè)界限第18頁(yè)智能產(chǎn)品從生產(chǎn)到最終產(chǎn)品回收服務(wù)，都能實(shí)時(shí)監(jiān)控和追溯。整個(gè)制造生產(chǎn)過程都是智能化。工業(yè)4.0–智能產(chǎn)品動(dòng)力管理APP駕駛員輔助APP智能用戶界面APP綠色駕駛APP智能化汽車第19頁(yè)工業(yè)4.0-對(duì)勞動(dòng)力需求未來工業(yè)4.0并不意在創(chuàng)造“降低勞動(dòng)力”工廠，工業(yè)4.0將創(chuàng)造更多新工作機(jī)會(huì)，尤其是在服務(wù)和軟件行業(yè)?？缧袠I(yè)領(lǐng)域知識(shí)將對(duì)未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和工廠運(yùn)行起到關(guān)鍵性作用，熟練工人和擁有跨領(lǐng)域知識(shí)背景勞動(dòng)力，將成為工業(yè)4.0時(shí)代搶手貨。第20頁(yè)BMW寶馬集團(tuán)全球最先進(jìn)工廠之一華晨寶馬鐵西工廠案例：總裝車間安裝了西門子LIS超寬帶實(shí)時(shí)定位識(shí)別系統(tǒng)輔助，取消了原來專門用于掃描車輛條形碼工位。車輛每到一個(gè)工位，車型、車輛識(shí)別碼、依據(jù)車輛不一樣配置，需要裝配各種零件等信息會(huì)自動(dòng)顯示在工位前方操作屏上，甚至?xí)詣?dòng)提供圖片及裝配輔助指令，直接引導(dǎo)工人完成對(duì)應(yīng)工作。

BMW鐵西工廠生產(chǎn)制造過程高度靈活，一條生產(chǎn)線能同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)車型（混線柔性生產(chǎn)）；用戶在4S店能夠依據(jù)個(gè)人喜好選擇車型、車輛配置，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)月定制，下個(gè)月就生產(chǎn)出來。

工業(yè)4.0-BMW案例第21頁(yè)1.工業(yè)3.0是自動(dòng)化，工業(yè)4.0是智能化2.生產(chǎn)系統(tǒng)依據(jù)產(chǎn)品不一樣，發(fā)送信息也不一樣：

工業(yè)3.0--自動(dòng)化生產(chǎn)大規(guī)模，標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品

工業(yè)4.0--智能化生產(chǎn)個(gè)性化產(chǎn)品3.工業(yè)4.0集成度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)3.0

工業(yè)4.0經(jīng)過CPS系統(tǒng)，SAP-ERP軟件，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES軟件，

把生產(chǎn)計(jì)劃，物料計(jì)劃，流水線，機(jī)器人，設(shè)備，信息，人員，

產(chǎn)品過程監(jiān)控等全部生產(chǎn)流程整合成一個(gè)完整智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)4.工業(yè)4.0能支持企業(yè)“多品種多批次小批量”生產(chǎn)方式5.工業(yè)4.0能滿足企業(yè)“個(gè)性化定制型生產(chǎn)”要求工業(yè)3.0與工業(yè)4.0差異第22頁(yè)1.整體運(yùn)行成本TOC（TotalOperationCost）降低2.個(gè)性化定制生產(chǎn)模式。只要技術(shù)工藝可行，客戶想要什么，工廠就能生產(chǎn)什么，哪怕你只要1個(gè)或單批次，工廠也能為你生產(chǎn)出來，而且能夠賺取利潤(rùn)。3.工業(yè)4.0將提升企業(yè)柔性化制造水平，產(chǎn)品生產(chǎn)全部步驟將實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成鏈接。4.工業(yè)4.0提倡數(shù)字化制造模式，覆蓋產(chǎn)品生產(chǎn)全部制造周期和價(jià)值鏈，令制造企業(yè)生產(chǎn)和管理愈加高效，靈活，反應(yīng)快速。5.智能化機(jī)器人技術(shù)廣泛使用，重復(fù)而不增值，以及危險(xiǎn)作業(yè)交由機(jī)器人完成，

強(qiáng)調(diào)機(jī)器人與人友好溝通界面和協(xié)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與人完美結(jié)合，友好共處。工業(yè)4.0背景下企業(yè)運(yùn)行特點(diǎn)第23頁(yè)德國(guó)工業(yè)4.03大主題德國(guó)工業(yè)4.0分成3大主題：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)化生產(chǎn)設(shè)施實(shí)現(xiàn)。智能生產(chǎn)

重點(diǎn)包括整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)物流管理，人機(jī)互動(dòng)，3D技術(shù)在工業(yè)過程利用。智能物流

經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等整合物流資源。1.未來工業(yè)生產(chǎn)形式，將生產(chǎn)高度個(gè)性化產(chǎn)品。2.強(qiáng)調(diào)客戶與業(yè)務(wù)搭檔對(duì)業(yè)務(wù)過程和價(jià)值創(chuàng)造過程高度參加。3.物聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)網(wǎng)，數(shù)據(jù)網(wǎng)將取代傳統(tǒng)封閉性制造系統(tǒng)，成為

未來工業(yè)基礎(chǔ)。

第24頁(yè)工業(yè)4.0和智能工廠----物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)一部分智能工廠：一個(gè)智能化和網(wǎng)絡(luò)化世界

智能工廠第25頁(yè)在智能工廠中，在智能生產(chǎn)方式下，智能產(chǎn)品經(jīng)過獨(dú)特形式加以識(shí)別、能夠在任何時(shí)候被定位、并能知道它們自己歷史、當(dāng)前狀態(tài)和為了實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)狀態(tài)替換路線。

實(shí)時(shí)管理—貫通從下訂單，設(shè)計(jì)，制造，直到外運(yùn)物流端到端工程整個(gè)價(jià)值鏈。智能生產(chǎn)第26頁(yè)為了實(shí)現(xiàn)這一雙重CPS戰(zhàn)略目標(biāo)，應(yīng)將工業(yè)4.0以下特征加以落實(shí)：

1）經(jīng)過價(jià)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向集成2）貫通整個(gè)價(jià)值鏈端到端工程和數(shù)字化集成

3）縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化制造系統(tǒng)

邁向工業(yè)4.0需要德國(guó)投入大量研發(fā)精力。為了實(shí)施雙重戰(zhàn)略，需要研究制造系統(tǒng)橫、縱向集成，以及工程端到端集成。另外，應(yīng)重視因?yàn)楣I(yè)4.0系統(tǒng)所建立工作場(chǎng)所新社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施，并要繼續(xù)發(fā)展CPS技術(shù)。德國(guó)工業(yè)4.0：系統(tǒng)集成特征第27頁(yè)不一樣商業(yè)模式間合作；2.在不一樣企業(yè)間合作；3.商業(yè)和技術(shù)秘密保護(hù)。1.橫向集成第28頁(yè)2.端到端工程和數(shù)字集成利用跨越不一樣技術(shù)學(xué)科、全方面系統(tǒng)工程方法，從產(chǎn)品開發(fā)到制造工程、產(chǎn)品生產(chǎn)和服務(wù)；

裝備恰當(dāng)IT系統(tǒng)，為整個(gè)價(jià)值鏈提供端對(duì)端支撐。第29頁(yè)3.縱向集成縱向集成是在工廠內(nèi)部進(jìn)行。在未來智能化工廠里，制造業(yè)結(jié)構(gòu)不會(huì)固定并被先期限定。取而代之，是依據(jù)個(gè)性化需求定制一組IT結(jié)構(gòu)化模塊，依據(jù)不一樣情況下產(chǎn)品生產(chǎn)需要自動(dòng)搭建出特定結(jié)構(gòu)。包含模型、數(shù)據(jù)、通訊和算法等全部相關(guān)需求，經(jīng)過自動(dòng)資源配置（如機(jī)器、工作、物流，原料周轉(zhuǎn)等）來完成制造業(yè)系統(tǒng)調(diào)配組合。為了實(shí)現(xiàn)縱向集成，確保不一樣層次傳感器信號(hào)準(zhǔn)確傳輸?shù)紼RP層面,對(duì)端到端數(shù)據(jù)集成來說非常主要。第30頁(yè)工業(yè)4.0變革將是一個(gè)漸進(jìn)過程，工業(yè)4.0真正到來可能需要左右時(shí)間，西門子將這一漸進(jìn)過程稱作工業(yè)3.X。西門子踩準(zhǔn)了以電力、信息化為標(biāo)志前兩次工業(yè)革命關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)?；谛畔⑽锢砣诤舷到y(tǒng)工業(yè)4.0概念誕生之初，西門子再度嗅到了新一輪工業(yè)革命氣息。瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，西門子集成了當(dāng)前全球最先進(jìn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以及生產(chǎn)過程軟件和硬件，如西門子制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、西門子產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、工業(yè)工程設(shè)計(jì)軟件（Comos）、全集成自動(dòng)化（TIA）、全集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（IDS）軟件等等。西門子“工業(yè)3.X”

第31頁(yè)美國(guó)工業(yè)4.0---靈敏制造靈敏制造案例：位于美國(guó)賓夕法尼亞州Landsdale企業(yè)，天天為福特汽車等企業(yè)提供12.4萬(wàn)個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，速度控制器等部件。每個(gè)產(chǎn)品有400-500個(gè)零件，這意味著天天要對(duì)5000萬(wàn)個(gè)零件進(jìn)行組裝。當(dāng)收到要求改變產(chǎn)品訂單后，工廠通常能在二十四小時(shí)內(nèi)將符合客戶要求產(chǎn)品發(fā)出。該工廠之所以能對(duì)訂單改變做出如此快速反應(yīng)是因?yàn)椋?/p>

a)它含有高度柔性設(shè)備，能進(jìn)行快速切換，實(shí)現(xiàn)均衡化生產(chǎn)模式

b)為適應(yīng)改變而設(shè)計(jì)管理流程和軟件（MES系統(tǒng)）

c)無(wú)須急于出售少許合理庫(kù)存第32頁(yè)

靈敏生產(chǎn):

---能快速、經(jīng)濟(jì)從一個(gè)產(chǎn)品切換到另一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造方式

---從強(qiáng)調(diào)大批量生產(chǎn)降低成本傳統(tǒng)大量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)向以速度和柔性為重點(diǎn)

---在滿足客戶要求和預(yù)算前提下實(shí)現(xiàn)工廠成批量定制型生產(chǎn)靈敏制造實(shí)現(xiàn)靈敏制造關(guān)鍵：信息快速搜集與處理。(工廠現(xiàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)集成-CPS，MES）2.一旦發(fā)覺有缺點(diǎn)，將有審計(jì)線索返回追查該缺點(diǎn)產(chǎn)生確實(shí)切地點(diǎn)和時(shí)間，從而消除問題根源。第33頁(yè)靈敏制造技術(shù)不停發(fā)展，將使未來工廠發(fā)生以下改變：---強(qiáng)調(diào)運(yùn)作柔性和反應(yīng)速度來取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)---工廠將在面向客戶個(gè)性化定制能力方面大為提升，甚至超出個(gè)性化服務(wù)手工作坊---很短交付時(shí)間（LeadTime）---工廠將變得更小型化，利用更少但更柔性設(shè)備，生產(chǎn)更豐富產(chǎn)品---靈敏制造技術(shù)在支持性工作中，將創(chuàng)造出許多新“白領(lǐng)工人”未來工廠運(yùn)作模式展望：大批量生產(chǎn)柔性生產(chǎn)靈敏生產(chǎn)年代1900-19701970--2030經(jīng)典設(shè)備數(shù)量15050-3025-20產(chǎn)品種類10-15100-1000無(wú)限不良率/返工率25%以上0.02%以下少于0.0005%工廠進(jìn)化第34頁(yè)靈敏制造方式在美國(guó)進(jìn)展---，在Lehigh大學(xué)研究所所長(zhǎng)奈杰爾幫助下，成立了美國(guó)靈敏生產(chǎn)企業(yè)論壇。---有超出200家著名企業(yè)加入該論壇，包含:克萊斯勒、漢諾威、德州儀器、希爾斯。---在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金和五角大樓高新技術(shù)研究項(xiàng)目機(jī)構(gòu)幫助下，成立了3個(gè)靈敏生產(chǎn)研究所，分別設(shè)在伊利伊諾大學(xué)，德克薩斯大學(xué)，倫斯勒綜合技術(shù)研究所。---因?yàn)殪`敏制造方式興起，許多離岸生產(chǎn)工作在代重新回到美國(guó)本土。Lehigh大學(xué)技術(shù)史學(xué)家戈德曼教授：“日本人神話是基于生產(chǎn)極度完善，不過靈敏生產(chǎn)超越了生產(chǎn)本身價(jià)值，現(xiàn)在更主要是管理軟件和技