德国工业4.0与中国制造2025

内涵：实现由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，在商 业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴
目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。 该模式中，传统的行业界限将消失，而各种新的活动领域和合作形式会诞生。

工 业 三 大 趋 势
虚拟与现实世界的完美融合 生产网络 制造 运行管理系统（ MOM）将帮助生 产价值链中的供应 商获得并交换实时 的生产信息。供应 商所提供的全部零 部件都将在正确的 时间以正确的顺序 到达生产线。 在未来，生产过程中的每一步都将在虚拟世界被设计、仿真以 及优化，为真实的物理世界包括物料、产品、工厂等建立起一个 高度仿真的数字“双胞胎” 信息物理融合系统
行业得到迅速发展。
第三次科技革命
原子能、计算机与空间技术革命
——1957年，苏联发射人造地球
卫星，开创了空间技术新纪元。 ——1945年美国成功地试制原子 弹后，后来原子能技术逐渐运用于 工业，特别是核能发电。 ——上世纪40年代后期的电子管 计算机为第一代计算机，开创了电 子信息时代。 ——人工合成材料、分子生物学 和遗传工程等高新技术开始出现。
时间 18世纪60年代 19世纪70年代 理论 标志 时代 牛顿力学 蒸汽机 蒸汽时代 电磁学
爱因斯坦相对论
天技术、生物工程等
电力和内燃机 原子能、计算机、航 电气时代 电子信息时代
传统的以能量转换工具为推动力的经济将难以维系 传统的工业化发展模式已没有竞争力
第四次工业革命的到来
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制造业面临的压力
缩短产品 上市时间
提升 灵活性
实现大规模定制，满足不 确定情况下的市场需求， 提升生产调度管理水平
大国战略 当“工业4.0”上升成为德国的民族战略、由总理默克尔 亲自代言，并把这一概念迅速风靡全球时，中国工信部 正在狠狠推动“中国制造2025”，总理李克强也担任起 了“中国制造2025”的超级推销员，五次出访累计带回 了近1400亿美元大单。与此同时，美国的科技业正在一 旁虎视眈眈，准备随时一网打尽……
电子商务 B2B、 B2C
原 材 料 行 业
个性化 定制
装 备 行 业
消 费 品 在线诊断 行 业
O2O
移动社交营销
…… 营销 …… 服务 …… 研发
产品 个性化 制造 服务化 过程虚 拟化 组织 分散化
智能决策 众包设计
网络营销
远程 运维
虚拟设计 协同 研发 在线协 同制造 云制造 个人制造
制造
电报、电话、发电机、内燃机、火
力发电厂等一系列电气发明相继问 世。电力作为一种优良而价廉的新 能源被广泛应用。 ——人类历史从“蒸汽时代”跨 入了“电气时代”。
主要标志： 电力的广泛 应用
第二次工业革命（工业2.0）
——第二次技术革命和与之相关
的生产方式变革，被称为第二次
工业革命，进入工业2.0时代。 ——汽车、石油、钢铁等重化工
德国工业4.0与中国制造2025
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第一次科技革命
蒸汽技术革命
——18世纪60年代从英国发起 的技术革命是技术发展史上的一 次巨大革命，它开创了以机器代
替手工劳动的时代。
——这场革命是以工作机的诞生
开始的，以蒸汽机作为动力机被
广泛使用为标志。
主要标志： 蒸汽机的广泛 应用
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第一次工业革命
……
制造资 源云化
开放程度越高的环节融合程度越深 距消费者越近的行业融合环节越多
主要国家纷纷出台制造业创新战略
2015 2014 2013 2012
文字内容 英国未来制造业预测 文字内容 日本机器人新战略
文字内容 德国工业 4.0 文字内容 美国先进制造业国家战略 文字内容 美国GE 工业互联网 文字内容 新工业法国
4.0
中国制造2025
德国工业4.0
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提出中国制造2025的背景
从中国制造业形势看，2013年工业占GDP的37%，装备制造业产值规模突破20万亿元人民币，占全球装备 制造业总量的三分之一以上。中国发电设备产量约占全球总量的60%；造船占全球比重的41%；机床占全球 比重38%。在500余种工业产品中，中国有220多种产量居世界第一 如何将中国制造转变为中国创造，如何提升中国制造业的全球竞争力，成为中国政府和企业的一大任务 国际金融危机，凸显实体经济的重要性
（工业1.0）
——这一次技术革命和与之相关
的生产方式变革，被称为第一次 工业革命，进入工业1.0时代。
——纺织、冶铁、交通运输等行
业得到发展，轻工业化特征明显。
第二次科技革命
电力技术革命
——1831年，英国科学家法拉第 发现了电磁感应现象，提出了发电 机的理论基础。 ——19世纪六七十年代起，电灯、
工 业 应 用 场 景
以较低的成本满足客户需求，实现产量很低仍能获利的一次性生产，为客户生产该款雨刷器。
4.0
工 业 应 用 场 景
远程维护服务
在工业4.0之下，生产系统将如同“社会机器”，以类似于社交网络的方式运转，自动连接到云平 台搜索合适的专家处理问题。专家将通过集成的知识平台，通过移动设备更有效地进行传统的远 程维护服务。
主要标志： 电子计算机的广泛 应用
工业3.0时代
——第三次科技革命开启了工业
3.0时代，但由于生产方式没有出
现明显变化，第三次工业革命并 未发生。 ——推动了电子信息、医药、材 料、航空航天等行业的发展。
——电子计算机的广泛应用，促进 了生产自动化。
三次科技革命比较表
第一次 第二次 第三次
20世纪四五十年代
4.0
三大趋势
在未来的智能工厂中，产品信息 都将被输入到产品零部件本身，他们会根据自 身生产需求，直接与生产系统和设备沟通，发 出下一道生产工序指令，指挥设备进行自组织 生产。这种自主生产模式能够满足每个用户的 “定制需求”
生产均具有高度的灵活性
当前产品设计已被高度固化，客户不可以将跨一款车的雨刷器用于跨厂商的其它车型。工业4.0之 下，设计、生产均具有高度的灵活性，可以完成端到端的从客户需求到加工制造等各方面的配置，
文字内容 中国制造 2025
第四次工业革命的到来
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德国推出工业4.0战略
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第四次工业革命
1959年第一个可编程 逻辑控制器PLC
系统基于信息物理融 合
用电子和IT技术实现 制造流程的进一步 1870年第一条生产线 自动化
美国辛辛那提屠宰场
第三次工业革命
第二次工业革命
1784年第一台纺织机
随着基于劳动分工 的、电力驱动的大 规模生产的出现
4.0
德国工业4.0三大主题
智能物流：主要通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物
流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
智能生产：主要涉及整个企业的生产物流管理、人机
互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特
别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能 化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技 术的创造者和供应者；
人口红利 消失
劳动力 供给减少
中国制造业现状
“制造强国战略研究”咨询项目对8个国家：美国、德国、日本、英国、法国、韩国、印度和中国，从1946年到 2012年制造业的数据进行趋势分析。 上世纪90年代，我国还处在世界第8位。现在已经到了第4位，和德国、日本还有一定的差距。 优势： 第一，经过几十年的快速发展，我国 制造业规模跃居世界第一位. 第二，在于“亚洲工厂”本身。部分 低端经济活动的确由于工资增长从中国转移， 却强化了以中国为中心的地区供应链。 第三，内需在不断扩大。
智能工厂
从单向到双向
旧的生产链ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
生产链
长期且固定的一种关系
新的生产网
生产网
相对动态的一种关系
新的生产网
智能工厂
销售
满足定制
运输
生产
设备
智 能 配 置
缩短工期
降低成本
减少能耗
原料
强化竞争力
这是强化竞争力的根源。包括如何 提高能源、资源的使用效率等
提高 生产率
缩短创新周期，解决产品的复杂性， 运用大数据的挖掘分析作用
学
中 国 制 造 现 状
习
不足： • 一是自主创新能力不强； • 二是产品质量问题还比较 突出； • 三是资源效率利用比较低 ，能耗比较高，污染比较严重； • 四是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。
依托硅谷模式抢占软件技术优势，发展先进生产方式
美国的互联网以及ICT巨头与传统制造业领导厂商携手，GE、思科、IBM、英特尔等80 多家企业成立了工业互联网联盟，正重新定义制造业未来，并在技术、标准、产业化等 方面做出一系列前瞻性布局，工业互联网与成为美国先进制造伙伴计划的重要任务之一。
美 国 工 业 挑 战
展而来的。
——1991年，科学家提姆· 伯纳斯 李开发出了万维网及简单的浏览器，
互联网开始向社会大众普及。
——随着互联网的商业化发展， 人类进入互联网浪潮时代。互联网 对生产生活产生了全面的影响。
——每一次信息通信技术的重大创新都会为制造业带来新的变革 ——这一次可能是互联网引领的产业变革，推动制造业智能化、网络化
辅助——ICT主要是
计算机成为制造业的 辅助工具
集成 —— 计 算 机 、
软件、通信、网络与 制造技术相集成，生 产自动化程度不断提 升
2004年进入web2.0时代
2005年左右众包概念出现，网络 营销、B2B大发展
融合——ICT在制造
业全产业链全面融合 渗透，制造的外延和 生产模式全面变革
2010年左右云计算、大数据、 2010年后CPS系统、工业互联网、 物联网、移动互联网加快发展 智能制造
工业4.0：实现产品的大规模定制
大规模生产
定制生产
X 成本高 X 效率低 X 品种单一 成本低 效率高 交货快 X 交货慢 品种多 个性化
大规模定制
通过智能制造满足大规模定制
生产智能化 设备智能化
智能
能源管理智能化
供应链管理智能化
传统生产方式
信息
材料
物质 生产
产品
能源
智能生产方式
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
人口成本 上升
从事制造业 意愿降低
中国的“世界工厂”面临双重挑战
发达国家正在进行“再工业化”运动 东盟国家、印度和拉美国家则拥有更低的劳动力和资源成本。
同行产能增加 环境压力加大 资源相对短缺
产品多样化 用户需求变化 市场多样化 利润空间减小 竞争白热化
资源与环境 市场
制造业面临的压力
劳动力成本提高 原材料价格上涨
成本
第四次工业革命的到来
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互 联 网 浪 潮
——互联网的雏形始于1969年的 美国，是美军在ARPA（阿帕网， 美国国防部研究计划署）基础上发
第一次工业革命
随着蒸汽驱动的机 械制造设备的出现
18世纪末
20世纪初
20世纪70年代
现在
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德国工业4.0

在2013年4月的汉诺威工业博览会上,德国政府正式推出
是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。 由德国联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助。预计投资2亿欧元。 旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂 实施工业4.0的技术基础是网络实体系统及物联网。而启动工业4.0的重要前提之一是工业自 动化，主要在机械制造和电气工程领域。
ICT技术创新
1946年计算机诞生 60年代半导体逻辑元件诞生 60-70年代计算机图形软件商品化 1980年以太网标准诞生 1982年IBM最早使用总线技术 80年代数据库大发展 90年代互联网迅速发展
制造业相应变革
1952年数控系统诞生 1969年可编程PLC 70年代CAD技术创新开始 2000年后工业以太网标准相继推出 80年代中后期工业现场总线发展 90年代ERP、MES系统软件出现 90年代电子商务、B2B诞生
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。
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德国工业 4.0 战略
国家战略下合作探索“工业4.0”智能工厂 德国提出“工业4.0”这一概念本身带有国家的反 思。德国称得上是一个高端制造的大国，制造业作为 其经济增长的动力，使其在欧债危机中长期保持坚挺。 但他们的制造业始终以产品为主。他们一直在反思， 为什么自己的产品只有生产功能的价值，而没有服务 的价值。为此通过互联、数字、智能化的融合、智能 工厂的建设，可能是未来的方向。基于自身较强的制 造设备工业，在国家战略下合作建设互联的智能工厂 系统可能是重要的路径，使得德国成为第四次工业革 命的先行者。