工业4.0的理念-形态和趋势V4

自动化 设计
全集成自动化
产品设计
CAE 软件，用于 仿真和测试机电 一体化系统 （2012 年） CAD 设计软 件，用于复合 材料生产 （2011 年）
全集成能源管理
生产
MES 软件， 用于生命科学 行业（2009 年）
产品成本管理 （2012 年）
MES 软件，用于制药 与生物科技行业 （2011 年） 第 10 页
Smart Logistic
Smart Mobility
Smart Building s
Smart Factory Cybar Physical Systems
Smart Grid
Smart Products
Industrial Internet
“The Power of +1%” efficiency growth (GE)
终端的物联网（IOT）Vs. 工业4.0
IoT Market “Revolution” +20% YoY (Market Size)
140 Market “Evolution” +1.5% YoY (Value Added)
Connected Data
Connected Data
Virtual World Computer
annual summit on the Industrial Internet
德国工业4.0实质是物联网的智能工业
“1”个网络 信息物理系统网络
智能工厂
“2”大主题
智能生产
“3”项集成
横向集成 纵向集成 “8”项计划
标准化 参考架构 工作的组织和设计 管理复杂系统 培训 持续的职业发展 工业宽带基础 安全和保障
S7-1200
SIMATIC G SIMATIC S3 SIMATIC S5 SIMATIC S7 和 TIA PLM 针对自动化驱动的 TIA 博途软件平台
1958 长期兼容
1973
1979 开放接口
1995
1996
2009 2010 2012 创新领袖
2020 …
第7页
2013 年 4 月 8 日 鲁思沃
自动化
智能手机、嵌入式电子元 器件等
CPS（智能系统）服务自动 化等
博世有序推进“工业4.0”
Lean process enabling
Real time analysis
Adaptive logistics
Predictive logistics
Bosch Business event platform
Virtual World
Manual Data
Smart Cards
Smart Phone
Time
Tablets
Bar code
RFID
Internet of Things
Sensors
Connected Consumer
Industry Automation
Time
“Industry 4.0” transplants “IoT” excitement Into evolutionary industrial automation
第2步 由人确定生产规则和参数 第5步 由人选择最佳生产路径，实现生产
…人，是具有创造性的规划者、管理者和决策者
西门子：生产技术潮流的先驱者
PLM
TIA TIP
real
virtual
SIMATIC PCS 7
PLM 软件
SIMATIC IT
TIA 博途 V12
JT 标准
S7-1500 联手 TIA 博途
第8页
2013 年 4 月 8 日
鲁思沃
西门子正在融合数字化产品规划与实际生产
Comos 过程工业软件 （2008 年） 计算机辅助运 动软件 （2012 年）
以太网通信产品及网络解决方案 （2012 年） 工业质量与生 产管理 （2012 年）
工厂设计
（2007 年）
PLM
产品生命 周期管理
TIA TIP
工业革命 复杂程度
第四次
工业革命
机械的自动化
机械化 电气化
模拟化 数字化
自动化 智能化
传送带方式于 1870 1784 年，出现了第一台机械织布机 年开始在辛辛那提屠 宰场使用
1969 年，美国 Modicon 公司 推出 084 PLC
1800
1900
2000 今天
时间轴
工业发展史的解放人的工作维度
“数字化企业”西门子正在为实现工业 4.0 奠定基础
产品 生产
生产力与竞争力
产品工程
生产工程
无缝集成
采用共用数据模型
早期应用者
PLM
cPDM
PD M
产品 生产
同类最佳产品
通过数据导入和导出 实现互联互通
2000
2010
2020
2030
时间轴
生产力在未来发展阶段的变化：通过整合产品规划和产品生产， 可缩短上市时间达 50%
OIC 开放互联联 IOS (SS) 盟（因特尔、三星
电子等）
垂直（系列EDI）
AIISeen AIIiance B2C
水平（消极）
（高通、LG、海尔、 松下等）
Google (例：Android 联盟） Apple （例：Carplay 联盟）
(U—Japan失败） 汽车厂家大多与 Google、Apple 合作
分布式信息物理融合系统 （CPS） 通过嵌入式互联网技术相互协同
第5页
2013 年 4 月 8 日
鲁思沃
西门子工业4.0战略
第1步 由人提出产品构思与设计
第3步 信息物理融合系统 (CPS) 根据指令仿真并对 比各种生产选项 第4步 信息物理融合系统 (CPS) 给出符合要求的 “最佳”生产路径建议
物联网是技术的融合，而不是单个技术的突破。
融合的基础是因为云计算的发展是突破，在云计算技术成熟之后，计算能 力、存储的瓶颈被突破，移动互联网、大数据、物联网等概念才可以落地
云计算是迎接管理学第三个春天的技术基础
云计算不仅仅是一种技术，更重要它促进上商业模式创新
云计算促进了社会分工
云计算促进商业模式从产品向服务转型 IaaS PaaS SaaS 云计算触发商业模式创新——云成为一种商业模式
企业经营 ERP、SCM、 etc
层级四
企业经营 ERP、SCM、 etc
制造实施 MES
层级三
制造实施 MES
控制系统
层级二
控制系统
设备
层级一
设备
生命周期集成
生产实施
生产工程 生产规划 产品设计
1
2
3
5 4
服务
智能化互联
采用最高效技术
通往工业 4.0 之路：集成产品规划与生产过程，提高生产力、效率和灵活性
BAT （IOT、IOS) （民间主导） 车联网 （企业主导？）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
企业端也开始热身IoT
1）GE:产业/交通/医疗等 3）AT&T：公共/交通/能源等 2）IBM:公共/医疗/金融/产业等 3）Intel:能源/产业
5）CISCO:公共/医疗/金融/产业等
Minds + Machines 2014
GE’s
传送带方式于 1870 1784 年，出现了第一台机械织布机 年开始在辛辛那提屠 宰场使用
1969 年，美国 Modicon 公司 推出 084 PLC
1800
数据来源：DFKI (2011)
1900
2000 今天
时间轴
工业发展史的自动化维度
从工业 1.0 到工业 4.0
第一次 工业革命 第二次 工业革命 第三次
工业4.0的理念形态和趋势
1
目录
一、工业4.0背景
二、工业4.0的目标
三、德国先进企业工业4.0的战略 四、工业4.0的发展趋势 五、中国企业如何应对工业4.0
2
政府报告提” 互联网+”行动计划
3月5日李克强总理在政府 报告中提出制定”互联网 +”行动计划，推动移动 互联网、云计算、大数据、 物联网等与现代制造业结 合，促进电子商务、工业 互联网和互联网金融健康 发展，引导互联网企业拓 展国际市场。 互联网+的本质是产业互联网，如果从更广泛的概念理解物 联网，物联网承载了互联网+。 在物联网十二五规划中，智能工业排在物联网九大试点行业 之首，与早期推的两化融合，现在推动的工业4.0 不谋而合。
2013 年 4 月 8 日
鲁思沃
SAP工业4.0战略
智能化
IOT/服 务化 Biz Suite 整合 大数据分析
M2M
SAP拟于今年在上海开设I4.0研究中心 配合总部做用户端应用研究！
通过减少操作成本取的附加价值 SAP MII MES 手动
手动 组装
PC、打印等 27
半自动化
高度自动化
新商业模式
(广域网/传感 网)
边缘计算
云计算
物联网 服务平台
应用程序
数据分析
德国工业4.0的企业生态
工业4.0的理解—横向集成与纵向集成
制造业的FA（生产自动化）与经营管理系统的整合国际标准IEC62264 以前为“交易连接”、I4.0特点为“过程（Procedures & Processes)连 接” 企业内水平连接 企业间连接
1969 年，美国 Modicon 公司 推出 084 PLC
1800
1900
2000 今天
时间轴
工业发展史的生产方式维度
工业2.0
• STO（Sale-to-Order）
工业3.0
工业4.0
• MTO(Make-to-Order)
• ETO(Engineer-toOrder)
物联网是技术融合
企业应用软件: ERP、SCM、CRM、PLM、MES、OA等 自动化 ：总线、DCS，PLC，工厂自动化等 互联网 ：以太网、电子商务、社交媒体、移动互联网等 数据处理：数据库、在线分析、 ETL、 BI、数据挖掘、MDM、ODS、 非结构化数据等 通讯技术：3G、4G、5G、WIFI，Zigbee，蓝牙，Z-Wave等 云计算 ：IaaS、PaaS、SaaS、虚拟化 物联网技术：RFID，二维码，传感技术，M2M， 安全技术等等
端到端集成
监管架构
资源利用效率
工业发展历史
从工业 1.0 到工业 4.0
第一次 工业革命
创造了机器工厂的 “蒸汽时代” 复杂程度
第二次 工业革命
将人类带入分工明确、 大批量生产的流水线模 式和“电气时代”
第三次
第四次
工业革命 工业革命 应用电子信息技术， 开始应用信息物理 进一步提高生产自动化水平 融合系统 (CPS)
效率提高1%一年可带来利益200亿美元
目录
一、工业4.0背景
二、工业4.0的目标
三、德国先进企业工业4.0的战略 四、工业4.0的发展趋势 五、中国企业如何应对工业4.0
15
德国工业4.0蓝图
“1”个网络 信息物理系统网络
智能工厂
“2”大主题
智能生产
“3”项集成
横向集成 纵向集成 “8”项计划
标准化 参考架构 工作的组织和设计 管理复杂系统 培训 持续的职业发展 工业宽带基础 安全和保障
端到端集成
监管架构
资源利用效率
物联网生态系统
主要 利益相关者 服务 供应商
政
府 咨询服务
大
学
标准制定组织
物联网服务 消费者
物联网（应用/商业）服务 物联网平台服务 网络服务 云服务
系统整合服务 测试服务
技术 分析软件供应商 供应商
应用软/硬件供应商 物联网平台软件 云软/硬件供应商 边缘计算软/硬件供应商 网络软/硬件供应商 传感装置/嵌入式软件 网络 感知层
目录
一、工业4.0背景
二、工业4.0的目标
三、德国先进企业工业4.0的战略 四、工业4.0的发展趋势 五、中国企业如何应对工业4.0
21
”西门子工业 4.0战略：基于信息物理融合系统的数字化“生产模 式
“工业 4.0”的愿景 将要生产的产品包含了生产所需的全 部信息 根据整个价值链，自行配置集成化生 产设施 根据当前条件，灵活制定生产工艺
从工业 1.0 到工业 4.0
第一次 工业革命 第二次 工业革命 第三次
工业革命 复杂程度
第四次
工业革命
解放“工” 机器替代体力活
解放“工” 机器替代体力活
解放“员” 机器替代以定 规则下的繁琐劳动
解放“师” 机器替代部分 可创造性劳动
传送带方式于 1870 1784 年，出现了第一台机械织布机 年开始在辛辛那提屠 宰场使用
德国的强项在生产端Vs美国的强势在消费端
Internet of Things
Consumer 29% Mfg 20% Systems & Service Platforms 13% 7% 7% 7% 4 %
Market Shares 2018 Cagr: +20% (IDC)
Global User Access, Markets, Standards New Business Models
各国在物联网领域的动向
美国
B2B /B2C
（传统）
1）过程 2）产品
德国
工业4.0
日本
中国
（政府主导）
IIC 工业互联网 联盟（GE、IBM、
（西门子、SAP、博世、 丰田、富士通、日立、 BMW等） （但丰田等14家企业 东芝、博士等） 拟就普通零部件共同 CPS（智能终端） 制定统一标准）
(U—Japan失败） 物联网（IOT） 涉及所有行业 无特别专项