工业4.0学习资料图文

4.0专题：工业4.0的快速上手之道

4.0专题：工业4.0的快速上手之道自德国提出工业4.0以来，其热潮席卷全国，引发企业追捧。

"工业4.0"成为经济学界、产业界的最热门词汇之一，在中国的热度远远超过了德国、美国，中国工业4.0时代即将开启？1、什么是工业4.0？1.0 18世纪机械代替手工劳动2.0 20世纪初的电气化、流水线大批量生产3.0 20世纪70年代以来的生产工艺自动化4.0 物联网和制造业服务化引发了以智能制造为主导的第四次工业革命2、为什么学习工业4.0？1、中德工业时代对比德国：信息时代的危机感&极高的竞争意识。

“德国工业4.0”是德国从自身制造业发展所面临的形势出发、力图继续保持其竞争优势而提出的战略.德国的积极来自压力，作为制造强国，其地位正受到外部挑战，一是以美国为代表的发达国家凭借其信息技术优势进行“再工业化”。

德国是老牌制造业强国，但在信息化浪潮中却相比美国落了下风，目前全球市值最大20个互联网+企业中没有欧洲企业。

为了振兴德国制造业，并在美国互联网和制造业巨头联合重新定义制造业的背景下，德国推出了工业4.0计划。

二是以中国为代表的新兴经济体正在传统制造领域抢占市场份额。

德国近年提出的“工业4.0”概念，背后是德国工业界面对信息时代的巨大危机感，意在升级国内的工业体系、保持其在全球的领先地位。

中国：产业结构调整&两化融合当前，我国工业增长正面临着下行压力和深层次结构性矛盾，同时又有深化改革、扩大开放以及新一轮科技革命和产业变革带来的新机遇。

加快转变发展方式、走新型工业化道路，大力推进两化深度融合，推进工业转型升级，已是势在必行。

“两化”融合是经济发展方式转变的引擎和着力点，是促进我国工业由大变强的必由之路，苗圩部长在讲到德国工业4.0与中国两化深度融合关系时，用了三个关键词：如出一辙、异曲同工、殊途同归。

换句话说，对德国工业4.0理解和认识的深化，也就是对中国两化深度融合战略理解和认识的深化。

工业讲解4.0图解

Industry 4.0——德国高科技战略计划两大主题：智慧工厂、智能生产三个设想：产品、设施、管理
产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在其整个供应链和生命周期中所需的各种必需信息设施：由整个生产价值链所集成，可实现自组织管理：能够根据当前的状况灵活决定生产过程
仪器仪表产品供应链管理系统产品全生命周期系统
第四次工业革命下的多模式交互
语音
图形/视觉
手势
多模式交互
面部表情身体语言眼球跟踪肢体动作
以人为中心的基于信息物理系统的智能工厂辅助系统
基于上下文的自适应故障诊断辅助工具
基于肢体动作的物理辅助
移动式个性化自适应的辅助导航系统
工业 CPS应用智慧工厂 CPPS
能源 CPS应用智能电网
…
安全、工程、教育、参考框架、模型
通过价值链实现横向集成
第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS）
跨整个价值链的工程
垂直集成与网络化制造
第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS）
在明天的智慧工厂，生产结构不会是固定的，预定义的。相反，一组IT配置的规则将被定义，可以根据具体情况进行工厂结构的拓扑结构配置组合，其中包括针对模型，数据，通信和计算算法的所有相关要求。
中国制造2025拉开工业互联网序幕 ----走出中国,进军世界.
制造商成员每年参加跨国采购大会
行业制造商突然成了媒体关注的焦点?
成功分享：
拓宽我们的客户渠道，让我们的潜在客户都能在第一时间找到我们。为中小企业经营和推广提供了更多可能的渠道，显现了行业电子商务自身的存在价值。企业品牌与信用的提高，成为行业的领头羊。人力、物力成本的降低。企业销售额的提升。中国行业的标志性企业。 ……

工业4.0图解

多个计算机：1个用户
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产
高精度高品质多品种小批量的智能产品
绿色生产：清洁、资源利用率高的可持续发展
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
智能工厂位于城市的城市生产
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产

Industry 4.0
——德国高科技战略计划首位
“第四次工业革命” 研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、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形成，并已上升为国家级战略。德国联邦政府投入达2亿欧元。
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产
多模式的人机交互
基于虚拟现实/增强现实的复杂工作流程辅助管理工具
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产

面向智慧工厂的APP商店

下载量身定制的用户界面
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产

面向智慧工厂的室内精确定位
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产

智慧工厂的布局
——面向服务的工厂系统布局
硬件无关抽象服务
现场层
服务库
硬件相关设备控制
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产

智慧工厂的车间
——基于无线、RFID、传感器和服务的架构

工业4.0PPT资料

2018/10/23 2
工业1.0
18世纪60年代至19世纪
中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为工业1.0。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。
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工业2.0
19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为工业2.0。这次工业革命，通过零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产的新模式。
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如何转型成工业4.0（4）
六、夯实行业基础：把构建自主的信息产业体系和工业基础能力作为

建设智能制造的重要支撑 1、完善面向智能制造的网络基础设施：加快宽带网络演进升级，加强对智能制造系统（CPS）的研发，加快推广下一代互联网（IPv6）。 2、增强电子信息技术支撑服务能力：坚持产用互动，面向智能工厂行业应用，完善产业链协同创新体系。 3、强化工业基础能力：支持产业链上下游开展协同创新和联合攻关，系统解决研发、设计、材料、工艺、检测和产业化等关键问题。七、强化保障能力：人才、信息安全和制造业创新体系 1、关于制造业创新体系：我们要思考如何围绕智能制造趋势，结合中国实践，建立自己的国家制造业创新体系，重组国家、企业、院所、中介在交叉融合领域的组织体系和运行机制。 2、关于人才问题：创新型人才是“第二次机器时代”最稀缺的资源。 3、关于信息安全问题：培养三个能力，即智能制造系统中信息安全隐患的“可发现”能力、“可防范”能力和“可恢复”能力。
人），面对中国制造业崛起，德国危机感增强。
比例
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工业4.0系统宣传课件

（六）专业的售后团队
双方达成合作意向，我方会派专业的工程师上门安装，同时对客户方的工程师进行培训。培训内容： 1、产品使用 2、产品安装产品支持一个月包退，三个月包换，一年保修。全年365天，全天24小时，售后服务。
（七）不仅仅是工业4.0系统
1）大数据分析
我们会根据客户的需求，对大
量的数据进行分析，帮助企业
是停止还是运行的，是否发生故障，哪台设备发生故障，系统
自动通过短信/邮件/平台报警的方式通知企业，极大提高响应的效率。
（三）巨大的市场竞争压力
在当今的市场经济环境下，竞争日益激烈，企业必须在众多竞争者里面脱颖而出，其中设备的差异化和客户对设备以及企业的满意度至关重要。企业通过工业4.0系统的远程故障诊断功能快速帮助客户解决设备故障，恢复生产；同时通过系统大数据功能进行分析，找出常见故障点及故障原因，找出解决方案，帮助企业提升设备工
（三）远程故障诊断
当设备发生故障时，系统会主动报警通知企业（通过短信、邮件、平台报警方式），企业可通过调取历史数据，查找故障点，远程对故障进行排查，帮助客户快速恢复生产。
（四）PLC程序远程上下载
设备的程序更新，用户可以
远程对设备进行编程和调试，
减少运维成本和客户的停机时间。当企业尾款不能及时收回时，通过远程对程序进行修改，
三、为什么需要工业4.0系统
（一）高昂的售后维护成本
（二）设备分散，不便管理（三）巨大的市场竞争压力（四）尾款回收
（一）高昂的售后维护成本
目前对于大多数机械设备的故障诊断，PLC程序升级大多是必须由人工去完成。而很多时候设备故障仅仅是操作人员操作失误或软件故障引起的，且有时设备售后人员由于开始无法判断设备的故障点，导致售后人员不得不多次来回维修，这不仅大大提高了企业的售后维护成本，还大

2015年最新工业4.0图解概述工业4.0图解PPT

基于物联网与服务的智能环境发展过程
智能化环境智能工厂
嵌入式计算机
中央计算机
PC
智能手机智能卡
90%的计算机都是嵌入式
1个计算机：多个用户
1个计算机：1个用户
多个计算机：1个用户
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4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产
高精度高品质多品种小批量的智能产品
绿色生产：清洁、资源利用率高的可持续发展
智慧工厂的车间 ——基于无线、RFID、传感器和服务的架构
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4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产
第四次工业革命下的产品特点
——集成了信息存储、传感、无线通信功能
产品是信息载体
产品在整个完整的供应链和生命周期中都一直带有自身信息
产品是一个agent
我生产于2010年4月 30日，5月3日出厂
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产
Industry 4.0——德国高科技战略计划两大主题：智慧工厂、智能生产
三个设想：产品、设施、管理
产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在其整个供应链和生命周期中所需的各种必需信息
设施：由整个生产价值链所集成，可实现自组织
管理：能够根据当前的状况灵活决定生产过程
第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS）信息物理系统（Cyber Physical System，CPS）强调物理过程与信息间的反馈。 2008年美国加利福利亚大学的Lee.E在其技术报告《信息物理系统：设计挑战》中指出：信息物理系统是计算和物理过程的整合集成。嵌入式计算机和网络对物理过程进行监测和控制。从自动化技术的观点看，CPS是一种工程系统，由一个嵌入在物体中的计算和通信的内核，以及物理环境中的结构所监测和控制。（Karl Henrik Johansson，2011）以信息物理生产系统CPPS为模型构建智慧工厂，或者数字化工厂

工业4.0培训

大规模定制生产与大规模生产的比较
大规模生产
管理理念以产品为中心，以低成本赢得市场
大规模定制
以顾客为中心，以快速响应赢得市场
驱动方式
根据市场预测安排生产，属推动式的生产方式
根据客户定点安排生产，属拉动式生产方式
核心通过稳定性和控制力取得高效率
通过灵活性和快速响应来实现多样化和定制化
战略
成本领先战略：通过降低成本、提高差异化战略：通过快速反应、提供个性化的产
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海尔新能源智能工厂成果
新工厂生产用工降低56.8%，人均产量提升2.6倍;物流配送用工减少50%，配送效率提升1倍
新能源智能工厂
人力配置
人均效率UPPH
319 56.8%
131%
24.6
138
10.7
原方案新工厂
161
原方案新工厂
161
物流配送人员统计分析
人力配置
人均配送效率
原方案新工厂
美国制造业的主要优势是建立在持续创新能力基础上的技术优势和处于价值链高端的国际分工优势。
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一、什么是工业4.0
德国
----工业4.0 ----旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统（Cyberphysical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。德国在拥有强大的机械和装备制造业，占据着全球信息技术能力的显著地位，在嵌入式系统和自动化工程方面也具有很高的技术水平，为德国奠定了全球领军地位。
发布，11个“未来项目”缩减为10
2010年
个（投资84亿欧元）；“工业4.0” 一词首次出现（投资2亿欧元）
《德国2020高技术战略》发布，并重点
推出11个“未来项目”

工业4.0导论

1977年，世界上有22个国家和地区拥有核电站反应堆229座。
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3.电子计算机技术的利用与发展
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电子计算机的发明和广泛使用，以及各种“人—机控制系统”的形成，使生产的自动化、办公的自动化和家庭生活的自动化（即所谓的“三A”革命）有了实现的可能
生产自动化
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1879年，托马斯·阿尔瓦·爱迪生（Thomas Alva Edison）发明了可使用的电灯
1876年，美国人亚历山大贝尔发明了电话，标志着通信革命的开始
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1895年，意大利人伽利尔摩·马可尼发明了无线电通讯装置，被称为是“无线电之父”。
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1876年，德国人奥托制造出第一台以煤气为燃料的四冲程内燃机，解决了交通工具的发动机问题。
“工业互联网”的含义是，在现实世界中，机器、设备和网络能在更深层次与信息世界的大数据和分析连接在一起，带动工业革命和网络革命两大革命性转变。
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1.2 主要国家均推出制造业振兴规划
德国 “工业4.0”
“工业4.0”是德国联邦教研部不联邦经济技术部在2013年汉诺威工业博览会上提出的概念，德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命。该概念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。
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家庭生活自动化
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工业4.0整理资料

1．工业4.0：由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品和服务的生产模式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二是智能生产主要设计整个企业的生产物流管理i，人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等2．CPS（cyber-physical system，CPS生产对象直接或借助于互联网通过M2M（机器对机器）通信自主实现信息交换、运转、和相互操控在制造业领域，CPS系统包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立的自动交换信息、触发动作和控制以CPS为核心的智能制造可以在三个方面提升制造业竞争力：推动实现更高的生产效率和制造灵活性使客户和合作伙伴广泛的参与到业务过程和价值创造过程，形成新的价值链实现自组织生产，促使人的角色转变3．美国工业互联网2008美国政府提出再工业化，2009年初调整经济发展战略，同年12月公布《重振美国制造业框架》2011年6月—2012年2月相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》,实施再工业化工业互联网：通过生产设备与IT相融合，目标是通过高性能设备、低成本传感器、互联网、大数据收集及分析技术等的组合，大幅提高现有产业的效率并创造新产业安装仪器仪表的工业机器---专有机器数据流的提取和存储----工业数据系统---基于机器的算法和数据分析-----大数据分析—可视化远程和集中数据----与合适的人和机器分析数据---与实体和人际网络---数据流返回机器4. 中国制造2025以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，重点发展新一代信息技术、高档数控机床和机器人、航空航天、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能和新能源汽车、电力装备、农业机械装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械10大领域。

推进制造过程智能化，在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理、增材制造等技术和装备在生产过程中的应用，促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实施监测和自适应控制4．中德美三国战略相同点：设备数据采集、基于大数据分析的决策支持、可视化展现、生产过程的管理与控制5．实现工业4.0中国欠缺：劣势：自动化基础：2.0补课 3.0普及 4.0示范人员基础：欠缺（技能，态度，契约精神）管理基础：粗放式协同化方面初级阶段优势：劳动者数量：劳动力相对充沛，成本偏低管理方面潜力：因管理粗放，潜力巨大不能照搬别人模式，结合企业实际扬长避短制定相应战略6．起床效率对比日本80%，欧美70% 中国40%中国机床效率利用率33%平均因为大量的空闲时间停机原因：程序准备，程序传输，程序校验，流出审批，刀具准备，物料准备，工件装夹刀具质量7．德国工业4.0中非常注重人的作用三个维度：人，组织，技术，组织尤为重要工业4.0八项计划中有6条涉及到人：1．标准化和参考架构2．管理复杂系统3．为工业建立全面宽带的基础设施4．安全和保障5．工作的组织和设计6．培训和持续职业发展7．规章制度8．资源利用效率。

工业4.0概述PPT课件

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CPS与虚拟现实
虚拟现实是采用数字技术模拟现实，而CPS强调的是虚拟控制现实。 CPS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，通过虚拟网络世界与现实物理世界的融合，将网络空间的高级计算能力运用于现实世界中，形成可自律操作的智能系统。
Computation 计算
Communication 通信
工业4.0概述
2016-09-05
目录
1. 发展背景 2. 解读工业4.0 3. 工业4.0技术基础 4. 中国工业2025 5. 汽车工业4.0 6. 启示与总结
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工业发展历程
三次工业革命使得人类发展进入了空前繁荣的时代，但也带来巨大的能源以与资源消耗、巨大的环境代价以及生态成本
随着信息技术与工业技术的高度融合，资源、信息、物品和人力相互关联，网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化
高，污染比较严重； 4. 产业结构不是很合理，低端产品
产能严重过剩，高端产品能力比较差； 5. 工业发展不平衡，处在没有总体完成工业2.0和工业3.0的状态。
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面临的挑战
国际金融危机，凸显实体经济的重要性
美国、德国、英国等发达国家纷纷提出以重振制造业为核心、以信息网络技术、数字化制造技术应用为重点，旨在依靠科技创新，抢占制造业新的制高点的“再工业化”战略
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8
工业4.0的基础-CPS
人类互联网
社交媒体
互联网汽车及其他交通工具
智能
CPS 系统平台
电网
智能工厂智能车间
智能建筑智能家居
商业网站
服务型互联网
信息物理系统（Cyber-Physical Systems， CPS），是将物理设备（各类传感器）连接到互联网上，让物理设备具备计算、通信、精确控制、远程协调、数据采集等功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合

图解工业4.0的核心技术

图解工业4.0的核心技术作者：工业和信息化部国际经济技术合作中心王喜文“工业4.0”其实就是基于信息物理系统（CPS）实现智能工厂，最终实现的是制造模式的变革。

其实，CPS概念最早由美国国家基金委员会在2006提出，被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。

当初，CPS主要是指3C（Computing、Communication、Control）的融合。

信息世界是指工业软件和管理软件、工业设计、互联网和移动互联网等；物理世界是指能源环境、人、工作环境、局域通信以及设备与产品等。

CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式。

CPS概念是从上世纪80年代的嵌入式系统演变而来。

经历1990年的泛在计算、1994年的普适计算、2000年的环境智能，直到2006年才发展成为了信息物理系统。

据资料显示，2005年5月，美国国会要求美国科学院评估美国的技术竞争力，并提出维持和提高这种竞争力的建议。

5个月后，基于此项研究的报告《站在风暴之上》问世。

在此基础上于2006年2月美国发布《美国竞争力计划》，将信息物理系统CPS列为重要的研究项目。

根据英国电气工程师协会（U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。

与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。

由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。

嵌入式系统是对硬件的一对一的控制。

一旦，基于高性能软件的嵌入式系统与融合在数字网络中的专业用户接口之间，发生的相互作用，必将诞生全新的系统功能性世界。

举一个简单的例子，智能手机囊括许多应用和服务，已经远远超出设备本身通话功能。