德国工业4.0与中国制造2025讲课稿
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市场多样化 利润空间减小
竞争白热化
资源与环境
劳动力成本提高 原材料价格上涨
市场
成本
制造业面临的压力
第四次工业革命的到来
10
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 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。
14
德国推出工业4.0战略
15
1784年第一台纺织机
第一次工业革命 随着蒸汽驱动的机 械制造设备的出现
1959年第一个可编程 逻辑控制器PLC
第三次工业革命 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
第二次工业革命 随着基于劳动分工 的、电力驱动的大 规模生产的出现
——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、 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”。
——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
ICT技术创新
1946年计算机诞生
制造业相应变革
1952年数控系统诞生
60年代半导体逻辑元件诞生
1969年可编程PLC
60-70年代计算机图形软件商品化 70年代CAD技术创新开始
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
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
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
理论 牛顿力学
电磁学
爱因斯坦相对论
标志 时代
蒸汽机 Βιβλιοθήκη Baidu汽时代
电力和内燃机 原子能、计算机、航
天技术、生物工程等
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
制造业面临的压力
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
德国工业4.0与中国制造2025
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
2
第一次工业革命
（工业1.0）
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 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。
1980年以太网标准诞生
2000年后工业以太网标准相继推出
1982年IBM最早使用总线技术
80年代中后期工业现场总线发展
80年代数据库大发展
90年代ERP、MES系统软件出现
90年代互联网迅速发展
90年代电子商务、B2B诞生
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
主要在机械制造和电气工程领域。
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。
4.0
工 业 三 大 趋 势
制造 服务化
过程虚 拟化
组织 分散化
制造资 源云化
主要国家纷纷出台制造业创新战略
2015 2014 2013 2012
新文工字业内法容国
英国未文来字制内造容业预测
德文国字工内业容4.0 美国先进文制字造内业容国家战略 美国G文E字工内业容互联网
日本机文字器内人容新战略 中国文制字内造容2025
第四次工业革命的到来
电子商务
原
个性化 定制
B2B、 材
B2C 料
行
业
网络营销
远程 运维
装 备 行 业
O2O 消 费 品
在线诊断 行 业
移动社交营销 智能决策 众包设计
…… 营销 …… 服务 …… 研发
虚拟设计
协同 研发
在线协
制造
同制造 云制造
……
个人制造
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
产品 个性化
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
时间 18世纪60年代 19世纪70年代 20世纪四五十年代
第四次工业革命 系统基于信息物理融 合
18世纪末 20世纪初
20世纪70年代
现在
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，
竞争白热化
资源与环境
劳动力成本提高 原材料价格上涨
市场
成本
制造业面临的压力
第四次工业革命的到来
10
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 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。
14
德国推出工业4.0战略
15
1784年第一台纺织机
第一次工业革命 随着蒸汽驱动的机 械制造设备的出现
1959年第一个可编程 逻辑控制器PLC
第三次工业革命 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
第二次工业革命 随着基于劳动分工 的、电力驱动的大 规模生产的出现
——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、 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”。
——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
ICT技术创新
1946年计算机诞生
制造业相应变革
1952年数控系统诞生
60年代半导体逻辑元件诞生
1969年可编程PLC
60-70年代计算机图形软件商品化 70年代CAD技术创新开始
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
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
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
理论 牛顿力学
电磁学
爱因斯坦相对论
标志 时代
蒸汽机 Βιβλιοθήκη Baidu汽时代
电力和内燃机 原子能、计算机、航
天技术、生物工程等
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
制造业面临的压力
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
德国工业4.0与中国制造2025
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
2
第一次工业革命
（工业1.0）
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 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。
1980年以太网标准诞生
2000年后工业以太网标准相继推出
1982年IBM最早使用总线技术
80年代中后期工业现场总线发展
80年代数据库大发展
90年代ERP、MES系统软件出现
90年代互联网迅速发展
90年代电子商务、B2B诞生
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
主要在机械制造和电气工程领域。
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。
4.0
工 业 三 大 趋 势
制造 服务化
过程虚 拟化
组织 分散化
制造资 源云化
主要国家纷纷出台制造业创新战略
2015 2014 2013 2012
新文工字业内法容国
英国未文来字制内造容业预测
德文国字工内业容4.0 美国先进文制字造内业容国家战略 美国G文E字工内业容互联网
日本机文字器内人容新战略 中国文制字内造容2025
第四次工业革命的到来
电子商务
原
个性化 定制
B2B、 材
B2C 料
行
业
网络营销
远程 运维
装 备 行 业
O2O 消 费 品
在线诊断 行 业
移动社交营销 智能决策 众包设计
…… 营销 …… 服务 …… 研发
虚拟设计
协同 研发
在线协
制造
同制造 云制造
……
个人制造
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
产品 个性化
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
时间 18世纪60年代 19世纪70年代 20世纪四五十年代
第四次工业革命 系统基于信息物理融 合
18世纪末 20世纪初
20世纪70年代
现在
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，