工业4.0技术产品标准
工业4.0智能制造设计方案
工业4.0智能制造设计方案随着信息技术的高速发展，工业4.0作为新一代工业革命的代表，正在引领智能制造的浪潮。
在这个数字化、网络化的时代，如何利用先进的技术手段，提升制造业的生产效率和品质，成为了众多企业追求的目标。
本文将就工业4.0智能制造的设计方案进行论述，包括核心技术、关键要素以及具体实施措施等。
一、核心技术1.物联网技术物联网技术是工业4.0实施的基石之一。
通过各种传感器和设备的联网，实现对设备、产品和环境的实时监测和数据采集。
物联网技术可以实现设备之间的无缝连接，从而实现设备之间的协同工作。
例如，通过将工厂内的各种设备和生产线连接到物联网平台，可以实现对整个生产过程的实时监控和调整，提高生产的灵活性和效率。
2.大数据分析在工业4.0时代，大数据分析技术可以帮助企业挖掘和分析庞大的数据集，从中获得有价值的信息和知识。
通过对生产数据的深入分析，企业可以了解生产过程中的潜在问题，并做出相应的调整和优化。
此外，通过对产品和用户数据的分析，企业还可以了解市场需求，为产品的研发和改进提供参考。
3.人工智能人工智能技术是智能制造的核心之一。
通过使用机器学习和深度学习等技术，人工智能可以使机器具备一定的智能和学习能力。
例如，在生产线上，机器人可以通过学习和模仿人类工人的动作和技能，实现自动化生产。
此外，人工智能还可以应用在产品设计和优化上，通过对市场数据的分析和预测，帮助企业提前预判市场需求，调整产品结构和设计。
二、关键要素1.智能设备智能设备是实现智能制造的基础。
包括各种传感器、控制器、机器人、自动化设备等。
这些智能设备可以实现设备之间的协同工作和自动化操作，提高生产效率和品质。
例如，通过在生产线上增加智能传感器，可以实时监测设备运行状态和产品质量，并做出相应的调整和优化。
2.数据共享平台数据共享平台是实现工业4.0的关键环节。
通过将企业内部的生产数据、产品数据和市场数据等共享到一个平台上，不仅可以实现企业内部数据的协同共享和分析，还可以与供应链和客户进行数据交换和共享。
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4.0时代的智能制造：实现产业升级的关键
工业4.0时代的智能制造：实现产业升级的关键随着科技的迅猛发展，智能制造成为工业界的热门话题。
工业4.0时代，智能制造被认为是实现产业升级的关键。
本文将探讨工业4.0时代智能制造的重要性，并介绍一些关键技术和应用案例。
一、工业4.0时代的背景随着信息技术的飞速发展，人工智能、云计算、大数据等新兴技术日益成熟，这为智能制造的实现提供了技术保障。
工业4.0时代的到来，意味着传统制造业将迎来一次革命性的变革。
智能制造作为其中的重要内容，将极大地提升生产效率、降低成本，并为企业的可持续发展打下坚实基础。
二、智能制造的关键技术1. 物联网技术物联网技术是工业4.0时代智能制造的基础。
通过传感器、物联网设备的连接和信息交互，实现设备之间、设备与生产线之间的智能化协同工作，提高生产过程的可控性和可靠性。
2. 人工智能技术人工智能技术在智能制造中发挥着重要的作用。
通过机器学习、深度学习等技术，使机器具备模式识别、自主决策等能力，实现智能化的生产管理和优化。
3. 大数据技术在智能制造中，海量的生产数据需要被有效地管理和分析。
大数据技术能够对数据进行挖掘和分析，为决策提供科学依据，帮助企业优化生产流程、提高生产效率。
三、智能制造的应用案例1. 智能工厂智能工厂是智能制造的核心，通过全面应用物联网技术、人工智能技术和大数据技术，实现设备、工序和人员的智能化协同工作。
智能工厂能够自动调整生产流程、提高生产效率，更好地满足个性化定制需求。
2. 智能供应链借助物联网技术和大数据技术，智能供应链能够实时感知市场需求和资源供应情况，实现供需的精准匹配，降低物流成本，提高供应链的敏捷性和灵活性。
3. 智能产品智能产品是智能制造的重要组成部分，通过嵌入物联网芯片和传感器，实现产品的智能感知和网络连接。
智能产品能够与用户进行互动、提供个性化服务，满足消费者不断变化的需求。
四、智能制造的挑战和前景尽管智能制造带来了巨大的机遇和潜力，但也面临一些挑战。
面向工业4.0的网络架构重构
面向工业4.0的网络架构重构一、工业4.0概述工业4.0，也被称作第四次工业革命，是当前制造业和工业领域正在经历的一场深刻变革。
它以数字化、网络化和智能化为核心特征，旨在通过先进的信息技术和自动化技术，实现生产过程的优化、资源的高效利用以及产品质量的提升。
工业4.0的实现，需要一个高度灵活、可扩展的网络架构作为支撑，以满足智能制造对于数据传输、处理和分析的需求。
1.1 工业4.0的核心理念工业4.0的核心理念包括智能工厂、智能生产和智能物流。
智能工厂通过集成先进的传感器、机器人和自动化系统，实现生产过程的实时监控和控制。
智能生产则侧重于通过数据分析和技术，优化生产流程，提高生产效率和灵活性。
智能物流则利用物联网技术，实现物料和产品的实时追踪和管理。
1.2 工业4.0的关键技术工业4.0的关键技术涵盖了多个领域，包括但不限于：- 物联网（IoT）：通过传感器和设备的互联互通，实现数据的实时收集和交换。
- 大数据分析：利用先进的分析工具，从海量数据中提取有价值的信息，指导生产决策。
- （AI）：应用机器学习、深度学习等技术，提高生产过程的自动化和智能化水平。
- 云计算：通过云平台，实现计算资源的弹性分配和数据的集中存储。
- 网络安全：保障工业4.0网络架构的数据安全和系统安全，防止潜在的网络攻击。
二、面向工业4.0的网络架构需求面向工业4.0的网络架构需要满足一系列特定的需求，以支持智能制造的高效运行。
2.1 高度的可靠性和稳定性工业4.0环境下，网络架构必须具备高度的可靠性和稳定性，以确保生产过程中数据的连续传输和实时处理。
2.2 低延迟和高带宽智能制造对网络的延迟和带宽有着严格的要求。
网络架构需要能够支持高速的数据传输，以满足实时控制和分析的需求。
2.3 灵活性和可扩展性随着工业4.0的不断发展，网络架构需要具备良好的灵活性和可扩展性，以适应不断变化的生产需求和技术升级。
2.4 安全性和隐私保护网络安全是工业4.0网络架构设计的重要考虑因素。
工业4.0
四 工业4.0的智能制造
工业4.0的智能制造
本质 是基于“CPS”实现“智能工厂” 核心 是动态配置的生产方式实现“柔性生产” 关键 是信息技术应用实现生产力飞速发展 愿景 是解决能源消费等社会问题
本质是基于“CPS”实现“智能工厂”
信息物理系统
服务
算法
文档
云
三维模型 工艺数据
…
物理 对象
智慧工厂需要稳定的无线流量、可靠 的安全 策略、 可视化 集中管 控、移 动APP运维， 去支持 物联网 扩展， 实时监 测、自 动调控 办公室 温度、 湿度、 光照等 环境因 素，助 力企业 打造舒 适的智 慧办公 环境， 能方便 及时地 掌握诸 如网络 拓扑结 构、网 络性能 统计、 网络故 障等信 息；可 以实现 移动管 理整个 厂区网 络，随 时随地 网络运 维。统 一管理 全区的 无线AP、楼层 交换机 、IoT 传感器 等，实 现万物 互联； 中心控 制器集 无线AC 、身份 认证、 大数据 收集分 析、上 网行为 管理和 审计、 无线有 线运维 、物联 网平台 于一体 ；员工 办公、 访客网 络和无 线生产 实现三 网安全 隔离， 确保网 络安全 性；无 线生产 网采用 同频组 网技术 ，接入 无线扫 码枪、 无线摄 像头、 移动叉 车、AGV无人 搬运车 等，不 允许其 他终端 接入， 保证生 产网络 的正常 运行； 员工办 公和访 客移动 终端使 用不同 的SSID ，内部 员工通 过账 号密码接入无线网络，PDA等办公移 动终端 使用PSK+MAC地址 白名单 接入网 络，保 证只允 许受信 任的终 端接入
一 工业4.0
横向集成：一级供应商、二级供应商 ，以及 销售商 信息的 无缝对 接。企 业之间 通过价 值链以 及信息 网络所 实现的 一种资 源整合 ，为实 现各企 业间的 无缝合 作，提 供实时 产品与 服务， 推动企 业间研 产供销 、经营 管理与 生产控 制、业 务与财 务全流 程的无 缝衔接 和综合 集成， 实现产 品开发 、生产 制造、 经营管 理等在 不同的 企业间 的信息 共享和 业务协 同。
什么是工业4.0
什么叫工业4.0，工业1.0机械化，以蒸汽机为标志，用蒸汽动力驱动机器取代人力，从此手工业从农业分离出来，正式进化为工业。
工业2.0电气化，以电力的广泛应用为标志，用电力驱动机器取代蒸汽动力，从此零部件生产与产品装配实现分工，工业进入大规模生产时代。
工业3.0自动化，以PLC（可编程逻辑控制器）和PC的应用为标志，从此机器不但接管了人的大部分体力劳动，同时也接管了一部分脑力劳动，工业生产能力也自此超越了人类的消费能力，人类进入了产能过剩时代。
工业4.0要理解工业4.0，我们得先看下目前的状况，我们称之为工业3.X，也就是3.0中后期，这种状态叫做完全的自动化和部分的信息化。
咱们还得从工厂的业务模式说起。
作为一个工厂，存在的目的只有两个，生产产品，然后卖出去。
所以在工业企业中，通常会分为两个大的部门，一个是生产部门，一个是业务部门，前者通过MES（制造执行系统）管理，后者通过ERP（管理信息系统）来管理。
这两个系统啥区别呢？ERP更倾向于财务信息的管理，而MES更倾向于生产过程的控制，简单的说，ERP主要告诉你客户需要生产多少个瓶子，哪天下单，哪天要货，而MES 主要负责监控和管理生产这些瓶子的每一个步骤和工序如何实现。
在中国工厂的很多车间里，各个生产设备之间、生产设备和控制器之间，都已经基本实现了连通。
再牛逼一点的公司里，整个工厂已经通过制造执行系统（MES）连通起来，而业务部门全部通过ERP连通起来了。
发现问题了吗？ERP和MES其实并没有连起来！所以当ERP给MES下达生产计划指令后，MES在生产过程中发生了与计划偏差的事项（比如设备坏了，原料不合格等等），MES会根据车间的实际情况进行调整。
但是ERP 是不知道的！所以它会继续按照原本的计划执行订单，时间久了，财务系统和工厂的实际情况就会出现非常大的偏差。
至于为啥没连起来，两个原因，首先是ERP和MES的开发公司通常是两拨人，搞财务的和搞生产的合作，不但互相不懂对方的职业术语，鸡同鸭讲，而且互相看不上对方。
工业4.0标准
工业4.0标准工业4.0标准：工业4.0（Industry 4.0）是基于工业发展的不同阶段作出的划分。
按照共识，工业1.0是蒸汽机时代，工业2.0是电气化时代，工业3.0是信息化时代，工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代。
工业4.0的概念最早出现在德国，2013年的汉诺威工业博览会上正式推出，其核心目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。
随后由德国政府列入《德国2020高技术战略》中所提出的十大未来项目之一。
该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。
旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及基因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。
其技术基础是网络实体系统及物联网。
[1] 德国所谓的工业4.0是指利用物联信息系统（Cyber—Physical System简称CPS）将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。
“中国制造2025”与德国“工业4.0”的合作对接渊源已久。
2015年5月，国务院正式印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。
工业4.0已经进入中德合作新时代，中德双方签署的《中德合作行动纲要》中，有关工业4.0合作的内容共有4条，第一条就明确提出工业生产的数字化就是“工业4.0”对于未来中德经济发展具有重大意义。
双方认为，两国政府应为企业参与该进程提供政策支持。
成立背景编辑播报“工业 4.0”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。
德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。
该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会将在其下属6－7个生产领域的研究所引入工业4.0概念，西门子公司已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。
工业4.0
面向机床的APP 信息物理生产系统
工业4.0的核心
信息物理系统就是把物理设备连接到互联网上，让物理设 备具有计算、通信、精确控制（3C）、远程协调和自我管 理的功能，实现虚拟网络世界和现实物理世界的融合。
信息物理系统（Cyber-Physical Systems，简称C P S ）
作为计算进程和物理进程的统一体， 是集计算、通信与控 制于一体的下一代智能系统。CPS是在环境感知的基础上， 深度融合了计算通信和控制能力的可控、可信、可扩展的 网络化信息物理系统，通过计算进程和物理进程相互影响 的反馈循环机制实现深度融合和实时交互来增加或扩展新 的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制 物理实体，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的 方式。CPS也是一个分布式的异构系统，不仅包含了许多结 构和功能各异的子系统，而且这些子系统可以分布在不同 的地理空间内。CPS具有自适应性、自主性、高效性、功能 性、可靠性、安全性等特点和要求。
无线感测技术
工业通信无线化
2.智能工厂的建立
要素3：经济环境 商业模式 服务内容 企业管理软件
要素2：真实环境 机器对机器 资源利用效益 网络基础设施
要素1：智能化工厂
操作性网络 （内部外部全球） 要素4:人的因素 人机交互 验收与安全 数据与隐私保护 教育与培训 法律条款
要素5：技术因素 系统工程 通信技术 智能工程 智能生产 技术安全
1.智能工厂以数字化与智能制造技术向如下发展：
(1) 建模与仿真使产品设计日趋智能化 (2) 以工业机器人为代表的智能制造装备在生产过程中应用日 趋广泛 (3) 全球供应链管理创新加速 (4) 智能服务业模式加速形成
建模与仿真 工业机器人 智能服务 全球供应链
工业4.0的简单介绍
一、工业4.0概述
工业4.0背景
工业化始于18世纪末机械制造设备的引进，那时像纺织机这样的机器彻 底改变了货物的生产方式。
继第一次工业革命后的第二次工业革命大约开始于20世纪之交，在劳动 分工的基础上，采用电力驱动产品的大规模生产。
20世纪70年代初，第三次工业革命又取代了第二次工业革命，并一直延 续到现在。第三次工业革命引入了电子与信息技术（IT），从而使制造过 程不断实现自动化，机器不仅接管了相当比例的“体力劳动”，而且还接 管了一些“脑力劳动”。
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二、工业4.0的任务
（1）标准化和参考架构 （2 ）管理复杂系统 （3）为工业建立全面宽频的基础设施 （4）安全和保障 （5）工作的组织和设计 （6）培训和持续的专业发展 （7）监管框架 （7）资源利用效率
4
三、工业4.0的特征
特征一：制造中采用物联 网和服务；
基于物联网和服务互联 网智慧工厂的架构；
9）垂直集成和网络化制造系统。
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五、工业4.0未来发展领域
1.智能工厂
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2.智能化产品
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3 、个性化定制产品
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4，高度人性化（制造 岗位的灵活设置）
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5.基于信息安全下 的云平台
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6 、工业4.0将发展出全新的 商业模式合作模式； 工业4.0往往被冠以诸如“网络 化制造”、“自我组织适应性强 的物流”和“集成客户的制造工 程”等特征； 它将产生新的组织系统及专业 的供应商；
5
特征二： 满足个性化的需求； 面向客户的APP商店；
6
特征三： 智能制造的人机一体化协 同创造. ；
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特征四： 工业4.0综合创新中心
工业4.0相关标准
IEC 61511系列标准
IEC 62443系列标准
IEC 62439系列标准
IEC 61010-2-201
安全与保障 IEC 61298系列标准
IEC 61984
ISO/IEC 2700x系列标准
IEC 62061
VDMA Einheitsblatt
ISO 8000
工业4.0现有相关标准梳理
名称 工业过程测量控制和自动化—生产设施展示用参考模型(数字工厂) 工业过程测量和控制—过程设备目录中的数据结构和元素 电气元器件标准数据元素类型和相关分类模式 工业自动化系统与集成—零件库—第42部分：描述方法学：构造零件系列的方法 产品属性和分类规范导则 低压开关设备和控制装置—信息交换用产品数据和性能 产品和服务的分类与描述 工业通信网络 现场总线规范 工业通信网络 行规 工业网络—无线通信网络和通信行规—无线HART 工业通信网络—现场总线规范—WIA-PA 通信网络和通信行规 工业通信网络—现场总线规范—工业自动化过程控制及相关应用的无线系统（基于ISA 现场设备工具(FDT)接口规范 FDT/DTM和EDDL设备集成技术互操作规范 现场设备集成 企业控制系统集成 自动化标识语言 OPC统一架构 过程控制用功能模块 第1部分：一般要求 过程控制用功能模块 第3部分：电子设备描述语言（EDDL） 工业自动化系统和集成—包括油气生产设施的加工设备使用寿命数据的集成 自动化系统中的能效 自动化系统和集成—能效评价及制造系统的其它环境影响因素 安全与保障电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全 过程工业领域安全仪表系统的功能安全 工业通信网络 网络和系统安全 高可用性自动化网络 测量、控制和实验室用电气设备的安全性要求 第2-201部分:控制设备的详细要求 过程测量和控制装置 通用性能评定方法和程序 连接器—安全要求和试验 信息技术—信息安全技术—信息安全管理系统—要求 机械安全—与安全有关的电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全 状态监控 状态监控数据质量
工业4.0白皮书
eCl@ss 标准基于传统的 PIM（产品信息管理），针对产品和服务 的分类与描述提供了一种可行的逻辑，目前在工程数据管理中的运用 已经超越了数据结构的整合。eCl@ss 采用符合国际标准（ISO 标准） 和国际电工标准（IEC 标准）的属性描述体系，通过国际注册数据标
③ 意义明确唯一且支持机器读取
eCl@ss现状
工业4.0活动领域
提供适用于所有eCl@ss元素（类别、
属性、数值、信息组等）、唯一的
用于新实体的更多IRDI
eCl@ss IRDI（符合ISO/IEC标准）
借助设备类别层面上的结构化属性，
说明如何通过其他广泛使用的标准如
即使再复杂的产品以及各种型号规
语义学的挑战 工业4.0为工业企业和商业企业提供了新的机遇。前途风光无
限，但道路仍曲折漫长。因为：要实现所有领域的有机互联，统一的 语义标准必不可少。此标准必须能够按照特定的结构管理信息，并且 全面做到安全、可靠、明确且无歧义地组织、交换和关联信息。
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eCl@ss工业4.0白皮书
在实践中，深层的“信息冰川裂缝”依旧存在，例如在“机器到 商业”（Office Floor）和“机器到机器”（Shop Floor）之间。针对综 合通讯和流程控制的标准仍未就位。eCl@ss 语义标准为实现工业 4.0 远景做出了极具价值的贡献。具体而言：作为经过实践检验、以虚拟 方式数字化描述实体的卓越体系，eCl@ss 提供用于明确描述对象、 服务的属性，在未来这些属性也能用于描述流程。这些是实现价值创 造链网络化的桥梁。
什么是工业4.0以及如何对标工业4.0
什么是工业4.0以及如何对标工业4.0姓名：王卫平关于什么是工业4.0，我想从定义、发展、内容等几个方面来总结我的理解。
1. 工业4.0的定义：“工业4.0”旨在通过信息物理系统将制造业向智能化转型。
在这种模式中，传统的行业界限将消失，取而代之的是一个高度灵活 的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。
2. 为什么叫工业4.0：工业1.018世纪末蒸汽时代时间：标志：手工核心变化：工业2.020世纪初电气时代机械化工业3.020世纪70年代电子信息时代模拟化工业4.021世纪初智能化时代自动化784. 工业4.0的主要内容：关于如何对标工业4.0，我的想法是应该可以让具体的企业对标工业4.0的标准看到自己的差距所在以便明确目标、修正方向。
所以我不想做工业4.0和中国制造2025或者美国工业互联网之间的对标，这些是理论跟理论的对标、概念和概念的比较，即使清晰地罗列出来了也没有实际意义。
坦率地说，我认为这三者本就同出一源、同一方向，只是各个国家的需要不同导致表述方式和侧重点不同罢了。
可是至今我也没有找到有关工业4.0的现成模型或者表单可以用，虽然德国的工程院联合研究搞出了一套所谓工业4.0的成熟度模型，但是还是不够落地，就算企业学习了依然只是理论，无法得出企业所处的水准。
所以我决定自己搞个可以评分的表格出来。
我以德国工业4.0的RMAI参考架构模型为基准，分了3个维度18个层面，总共列出了32项对标项，满分160分。
所有对标项又分了Level0到Level5的6个等级，Level0表示是门外汉，企业基本不知工业4.0为何物；Level1表示初学者，说明企业已经对工业4.0有所了解，并朝着这个方向努力的，获得32分即达到此等级；Level2表示实践者，说明企业已经在尝试实施工业4.0了，获得64分为该等级；Level3表示有经验者，表明企业已经实践了工业4.0的一些方式方法积累了一些经验了，需要达到96分；Level4是专家，表明企业已经大量实践了工业4.0，是其他企业的膜拜者，可以指导其他企业了，该级别分值为128分；Level5则是顶级玩家，表明企业已经在引领工业4.0，不仅是其他企业的崇拜对象，更是规则和标准的制定者和引领者，128分以上者基本都可算此等级，满分为160分。
德国工业4.0成熟度标准最新研究
2014年,德国正式发布“工业4.0战略计划”,成为第四次工业革命的晨光。
作为老牌工业发达国家,德国又一次引领了全球工业发展的步伐,引起了全球工业界的极大反响。
继德国之后,美国(IIC )、日本(4.1J )、中国(2025)等世界主要工业国家均出台了适应各自工业基础和发展环境的国家政策和战略,以应对新一轮工业革命所带来的挑战。
工业4.0是未来工业生产全面数字化的代名词,是为未来更完美的生产系统做的准备。
工业4.0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,并已上升为国家级高科技战略,它也可以看成是一个研究平台。
完美的工业生产系统是一个现代信息和通信技术相互关联体。
这方面技术的基础是智能和数字网络系统。
在它们的助力下,组织的大规模定制生产成为可能:在工业4.0中,人员、机器、工厂、物流和产品之间实现直接的交流与协作。
通过物联网,不仅能够优化一个生产步骤,同时可以优化整个价值链。
它能贯穿整个产品生命周期的所有阶段———从产品的概念到开发、制造、使用、维护,再到回收利用。
参考建筑模型Industry 4.0,可看到三根轴,见图1。
德国工业4.0成熟度标准最新研究德国莱茵TU ··V □陈伟康郑豪图1德国工业4.0RAMI 理论模型活动层级(层)业务层功能层信息层通讯层集成层资产层15入的新概念。
另一个是工业互联网,称之为互联世界。
RAMI模型是工业4.0的一个完整的解决方案基础。
例如,生产区域中的所有状态数据(Asset层)通过各种传感器采集并传输予以集中,然后将有讨论价值的数据通过UDP/IP或TCP/IP传输出去,之后就可以在一个平台上讨论所有具体问题。
依据德国工业4.0的基本三大要素:体系、程序和产品,结合德国莱茵T U··V的三大核心:人文、技术和环境,建立了包含九个单元的德国莱茵TU··V工业4.0成熟度模型,其中每个单元涉及到了欧洲和国际上的相关标准和法规,很好地细化了德国工业4.0对于企业发展的每个细节,尤其适合于中国企业。
工业4.0技术的产品标准
最近 ， 出现 了大量词汇和标签 ， 它们均试 图定 义工业 ４ ． ０ 或者物联 网（ １ ｏ Ｔ） 的性能 问题 。
基豪 一
工业 ４ ． ０产 品标准
该标准基于 ＲＡ ＭＩ ４ ． ０ ，特别是基于工业
４ ． Ｏ 组建 的属性而得 （ 见图 １ ）。它被拆 分成
相互依存的三类： 工业 ４ ． Ｏ 基础 、 工业 ４ ． ０ 进阶 、
工业 ４ ． ０高阶
这类标准是指产品已满足工业 ４ ． ０ 的全部特 点。该分类的评价标准还非常模糊 ， 并且正在被
定义过程中。正因如此，从今天的视角来看， 他 们拥有较为前瞻的特 ， 有助于提供未来工业 ４ Ｏ
的蓝图，以及由此带来的 口 规范 。
来源：Ｚ Ｖ Ｅ
制造商可 自己决定是否使用 “ 工业 ４ ． Ｏ 基础”
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】 ： … ｏ 年 第“ 期 ４３
的指定名称 。 该标准被 有意识地保持着极 简的运作方 式 ，Ｚ Ｖ Ｅ Ｉ 也没有任何提供 资质认证的计 划。 该标 准可 以免费使 用 ，且每家 公司都可 以免 费获取该规范 的内容 。
我们 能 从 工 业 ４ ． ０产 品 标 准 中获 益
什么？
该 产品标准提供 了初始 的 、跨 厂商的 、 通用的、又独立于厂商的定向和信息。对于为 工业 ４ ． ０ 的产品分类而 言，这样 的定向和信息 Ｚ Ｖ Ｅ Ｉ 将 根 据这 三 种分 类对标 准 进行 审
查 ，并在 必要时随 时修订 。这 样 ，该标 准将
适 应当前的情况和发 展态势 ，这 将使顾及新 发展态势变得容易很多。 在接下来的几年里，
就变得 异常重要。它们提供跨 企业的 、且不 会过 时的规定措辞 。它们为制 造商提 供有关
德国工业4.0
02
提供资金支持
政府设立专项资金，支持工业4.0相关技术研发、应用示范和产业化项
目，鼓励企业加大投入。
03
加强法规建设
完善相关法律法规，保护知识产权，为工业4.0发展提供良好的法治环
境。
企业内部变革与创新
组织架构调整
企业为适应工业4.0的发展需求， 进行组织架构调整，强化跨部门 、跨领域的协作能力。
业务流程优化
运用先进的信息技术和管理理念 ，对企业业务流程进行优化，提 高生产效率和灵活性。
技术创新与应用
积极研发和应用新技术、新工艺 、新装备，提升企业在工业4.0领 域的核心竞争力。
产业链上下游合作与协同
供应链协同
加强与供应商、销售商等合作伙伴的协同，实现供应链的优化和 整合。
产业链整合
通过兼并重组、战略合作等方式，整合产业链上下游资源，形成 优势互补、协同发展的产业生态。
深化国际产能合作和装备制造合作
鼓励中国制造业企业“走出去”，积极参与国际产能合作和装备制造合作，推动中国制 造业在全球产业链和价值链中的地位提升。
THANKS
感谢观看
知识产权保护
工业4.0的创新成果涉及大量知识产权，如何加强知识产权保护和 管理是一个重要问题。
人才培训与职业发展挑战
人才短缺
工业4.0对人才的需求提出了更高的要求，目前市场上具备相关技能和经验的人才相对短 缺。
培训成本高
企业需要投入大量时间和资金进行人才培训，但培训成本较高且效果难以保证。
职业发展路径不明确
促进制造业与互联网深度 融合
鼓励制造业企业运用互联网思维和技术手段 ，推动生产、管理、营销等环节的变革和创
新，实现制造业与互联网的深度融合。
工业4.0数字制造工厂投标技术文件-维康
技术方案一、整体说明：1.1整体框架图如下：1.2整体方案说明本系统为一个集自动识别、上/下料、传输、搬运、加工为一体的数字化柔性制造系统。
由计算机信息管理系统、视觉识别系统等系统、数控机床和行走工业机器人组成。
该系统具备工业生产加工能力，同时肩负教学应用演示、开发、调试等教学实训。
系统采用视觉识别系统实现原材料加工上料，由配套管理软件统一管理和分配调度。
采用六自由度行走工业机器人系统作为运输与搬运设备，物料的传输和搬运指令均来自于计算机信息管理系统。
系统以自动化柔性制造生产线为设计背景,将柔性制造中的生产加工柔性、加工路径柔性等特点集为一体的生产、实训教学应用系统。
包含有自动加工、定位运输、工业网络应用等。
系统根据不同产品的工艺设计、自动生产物流系统，实现自动加工制造。
实时采集和监控整个生产及物流过程的各项数据，提供企业管理决策所需要的管理和控制信息。
应用流程如下：1)通过叉车或其他方式将装有毛坯料的工装托盘放置到立体库入口；2)工装托盘通过扫码，堆垛机将工装托盘根据系统设定放置到立体库固定位置；3)系统通过排产控制各个执行部件，分配加工任务；4)堆垛机接受信息，将毛坯物料搬运到立体库出口，出口处毛坯物料托盘通过输送线转运到AGV运输车上面；5)A GV通过信息系统的指令，将毛坯料运送到制定位置；6)加工线接受指令开始加工零件，机器人在毛坯上料位抓取零件，装入机床加工，加工完成后，机器人将工件放入打标机，打标机接收指令，开始打标，打标完成，机器人将其放入下料托盘。
7)当成品托盘装满以后，AGV根据系统控制要求，将托盘运到检测及包装工位，完成检测及包装，如果现在不需要包装可以将加工完成工件放回立体库，然后根据排产进行包装与检测。
8)装配完成工件通过AGV运回立体库，然后根据管理系统安排，进行出库。
二、各单元模块的详细方案与关键设备选型2.1、柔性生产单元1）现场环境使用温度: 5℃～45℃环境湿度: 最大 95%电源电压: 380V/220V±10% 50HZ压缩空气源: 0.6～0.8Mpa2）关节臂机器人关节臂机器人选用ABB公司IBR 4600–40/2.55根据车间机床布局（见布局图），机器人回转半径需2000mm左右，根据节拍要求上下料一次小于10S.，工件重量：最大8.5KG，夹爪重量：7KG，安装法兰、附件及手指：约7KG，机器人抓取重量最小：23.5KG，根据机器人抓取物体距机器人6轴法兰距离对机器人抓取重量的影响，建议选择30KG以上机器人。
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。
德国工业4.0的概念
工业4.0”的概念工业4.0” 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[1]。
德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。
该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会将在其下属6－7个生产领域的研究所引入工业4.0概念，西门子公司已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。
工业4.0”的内涵“工业4.0”概念包含了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与服务的生产模式。
在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。
创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。
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，或革命性的生产方法。
该战略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。
“工业4.0”项目主要分为两大主题，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。
工业4.0”的愿景是怎样的？德国工业4.0战略将更具灵活性，也更强劲，在工程、规划、制造、运营和物流流程中实施最高标准。
这将催生动态的、实时优化、自我组织的价值链，并可通过一系列标准（如成本、可用性和资源消耗）进行优化.这一价值链还需要适当的监管框架、标准化接口和统一的业务流程。
工业4.0的三大重要模块
工业4.0 的三大重要模块摘要: 如前所述，工业4.0 是一个很宽泛的概念，包含的内容也非常丰富，从硬件层到软件层，从单体控制设备到复杂的网络通信设备。
结合目前国内的产业化现状，以工业机器人为代表的硬件智能设备（包括机床、AGV 等）在产业化方面已经有了一...如前所述，工业4.0 是一个很宽泛的概念，包含的内容也非常丰富，从硬件层到软件层，从单体控制设备到复杂的网络通信设备。
结合目前国内的产业化现状，以工业机器人为代表的硬件智能设备（包括机床、AGV 等）在产业化方面已经有了一定程度的规模，而且我们认为，工业4.0 未来具有增长潜力的重要模块包括：（1）工业软件；（2）工业通讯；（3）机器视觉等。
1、工业软件：智能制造的超级大脑（一）工业软件存在于智能制造的每个角落工业软件是智能制造的核心，是未来工业4.0 实施的核心模块。
工业软件的划分没有明确的界定概念，国内外关于工业软件的概念范畴也不相同，通常国内所指的工业软件包括：生产管理软件、研发设计软件、生产控制软件、协同集成软件及工业装备嵌入式软件，国外的工业软件主要是指生产控制类软件。
工业软件渗透到智能制造的每个角落。
企业内部制造环节，工业软件包括PLM、MES、ERP 等，企业外部环节，工业软件包括供应商管理软件SCM 等。
工业行业研究报告|从工业机器人对所有工业软件进行分类，ERP、CRM 等软件属于企业管理类，MES、SCADA、hmi 等属于生产控制类工业软件，CAD、CAE、cPDM、PLM 属于研发设计类。
共同构成是数字化工程的软件系统。
常用的工业软件对企业制造的贡献来看，主要体现为对企业产品创新、交付时间、产品质量和成本管控等环节具有较大的贡献。
全球工业软件行业的发展情况。
根据Gartner 的市场调查报告，2014 年全球企业级软件市场规模为3175 亿美元（更加广义的企业级软件，包括生产管理软件、研发设计软件、生产控制软件、协同集成软件及工业装备嵌入式软件等），同比增长5.5%，基本维持了自2012 年以来的高速增长态势，但增长速度远不及预期。
工业4.0系统方案
工业4.0系统方案在现代生产过程中，高素质技术人才不能只具备单向专业技能，在培训过程中，我们同样注重综合能力与团队精神的培养。
因此，我们将针对典型独立系统进行的专业技术培训进一步扩展为结合完整加工流程进行多项技能的综合培训。
从而大大提高使用者综合运用各项专业知识的能力。
在培训过程中，使用者以小组为单位进行实践，因此无论是学生还是技术人员，他们在控制一套复杂系统的同时，还将在合作过程中领会到人员沟通与合作的重要性。
FESTO的培训系统以模块化的设计理念为核心，可以根据需要去任意的组合或拆分，以满足不同的行业、不同的专业、不同的教学层面对实训设备的要求。
作为德国工商会AHK的合作企业，Festo也着力学校及培训机构合作，将德国的机电一体化教学体系、考核标准、以及考核的模式，导入到国内，结合中国的具体实际需求，逐步建立和完善这个体系，行程具有中国特点的机电一体化认证体系。
培训与咨询是Festo Didacitc的另一个重要组成部分。
我们每年在全球100多个国家和地区、应用26种语言开设自动化技术培训班，为用户提供贯穿工业自动化控制领域的培训和进修。
除标准课程外，我们还能够提供为不同用户特定的课程和针对工业现场的系统方案。
德国工业4.0和中国制造2025对我们提出了新的要求随着德国工业4.0以及中国制造2025的国家发展规划的实施，对职业教育也提出了更进一步的要求，如何为企业提供相应的支持，提供人员和技术的储备，更是我们必须认真考虑的问题。
面对不同的客户需求，面对不同的行业，我们为您量身定制你所需要的教学培训系统，在最大程度上确保您将获得有效、成功的培训。
第四代工业化预示着工业正在向使用最新科技和创新理念的智能工厂转变。
工厂智能设备的数量以及这些设备所提供的信息正急剧增加。
这样的转变使我们能更好的观察到车间的实时情况，也比过去更精确及时获取决策信息。
一个由智能系统，产品以及机器组成的网络能够越来越自主地交换信息和制定决策。
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工业4.0技术的产品标准-机械制造论文
工业4.0技术的产品标准
□文/Martin Hankel □编译/张含阳
为了实现工业4.0的标准，一个产品需要赋予怎样的属性呢？“工业4.0体系架构”（RAMI 4.0）以及“工业4.0组成部分”这两个指南提供了一个基本的方法和定向。
尽管如此，至今我们想回答这样的问题还很困难。
最近，出现了大量词汇和标签，它们均试图定义工业4.0或者物联网（IoT）的性能问题。
基于“RAMI 4.0”和“工业4.0组成部分”，德国电气与电子工业协会正建立一套独立于厂商的产品标准，该标准将为采购者提供关于未来产品在工业4.0性能上的相关信息。
设计这样的产品标准不仅可以为采购者提供帮助的方向，而且还能在开发未来工业4.0产品时成为制造商的指导手册，它还强调了科研和制定标准的必要性。
工业4.0产品标准
该标准基于RAMI 4.0，特别是基于工业4.0组建的属性而得（见图1）。
它被拆分成相互依存的三类：工业4.0基础、工业4.0进阶、工业4.0高阶。
如果一个产品属于这三类当中的任何一个，其必须满足问题中的所有分类属性。
这些属性中的显著特征是，跨厂商的途径和以服务为导向。
工业4.0基础
这是最基础的分类，它包括那些目前已满足现阶段工业4.0标准的产品。
工业4.0进阶
这类标准是指那些在未来可能与工业4.0兼容的一些产品属性的信息，这些标准会在接下来的1~5年内变得非常有意义。
工业4.0高阶
这类标准是指产品已满足工业4.0的全部特点。
该分类的评价标准还非常模糊，并且正在被定义过程中。
正因如此，从今天的视角来看，他们拥有较为前瞻的特点，有助于提供未来工业4.0的蓝图，以及由此带来的标准和规范。
我们能从工业4.0产品标准中获益什么？
该产品标准提供了初始的、跨厂商的、通用的、又独立于厂商的定向和信息。
对于为工业4.0的产品分类而言，这样的定向和信息就变得异常重要。
它们提供跨企业的、且不会过时的规定措辞。
它们为制造商提供有关工业4.0的指引性信息，这些信息有些是早已为工业4.0准备好的，还有针对于那些属性会对未来工业4.0兼容的产品非常重要的信息。
使用工业4.0产品标准
该标准仅涉及产品，而不是整个解决方案。
由制造商自己验证他们的产品是否达到了标准，然后就可以为他们分配工业4.0标签了。
制造商可自己决定是否使用“工业4.0基础”的指定名称。
该标准被有意识地保持着极简的运作方式，ZVEI也没有任何提供资质认证的计划。
该标准可以免费使用，且每家公司都可以免费获取该规范的内容。
下一步计划
ZVEI将根据这三种分类对标准进行审查，并在必要时随时修订。
这样，该标准将适应当前的情况和发展态势，这将使顾及新发展态势变得容易很多。
在接下来的几年里，“工业4.0基础”将越来越多地向“工业4.0进阶”演进。
因此未来，“工业4.0进阶”将更多地用来描述工业4.0产品的公共需求。
工业4.0高阶将用来描述工业4.0的最全面特征。
2016年12月份，ZVEI将发布这个标准的第一个版本，也就是说，2017年将是该标准的新起点。
ZVEI将实时跟踪该标准，并在2017年底推出第一个更新版本。
注：本文编译自德国电气与电子工业协会（ZVEI）的公开出版物。