智能制造(走进第四次工业革命)
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CPS官方正式提出来源于2007年《美国总统科学技术咨询委员 会报告》
三个特征
通过价值网络 实现横向集成
垂直集成和网络 化的制造系统
工程端到端数字集成 横跨整个价值链
三个特征
通过价值网络实现横向集成
• 把产品、机器、资源、人有机联系在一起，各公司各环节数据共享，实现产品全生命周期和全制 造流程的数字化
发展过程
CPS雏形：1948年Wiener在《Cybernetics，or Control and Communication in the Animal and the Machine》一书所提 出 控 制 论 以 及 我 国 著 名 科 学 家 钱 学 森 博 士 1954 在 《Engineering Cybernetics》一书中提出的“工程控制论”
智
能
制 走
进 第
造 四
次
工
马 致
业
远
革
命
目录 CONTENTS
01 革命——生产力的爆发 02 智能——第四次工业革命的到来 03 趋势——工业的进击之路 04 产业——中国智能制造2025规划
革命——生产力的爆发
石器
指南针
蒸汽机
Alphago
➢ 四次工业革命
✓ 从工业1.0 到工业 4.0
工业3.0 应用电子信息技术，
1. 由大规模批量生产向大规模定制生产转变 2. 由集中生产向网络化异地协同生产转变 3. 由传统制造企业向跨界融合企业转变
• 协同、分享
三个特征
工程端到数字端集成横跨整个价值链
• 两个特点 • 在所有终端实现数字化的前提下所实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合 • 客户可实现随时参与和决策并自由配置各个功能组件
技术基础
ICT
ICT 是 信 息 、 通 信 和 技 术 三 个 英 文 单 词 的 词 头 组 合 (Information Communication Technology，简称ICT) 。它是信息技术与通信技术相 融合而形成的一个新的概念和新的技术领域。
近二三十年来，德国制造业已成功地利用信息通信技术（ICT）实现对工 业生产过程的管理——如今，大约90%的工业生产过程已应用ICT技术
自1956年“人工智能”被提出以来，经过50多年的发展，“人工智 能”取得了长足的发展，但在现实生活中的应用还是太少。随着工业4.0智 能工厂概念的提出，机器人和人工智能将迎来一轮新的发展。
通过机器视觉，指纹识别，人脸识别，视网膜识别，虹膜识别，掌纹识别，专家系统， 自动规划，智能搜索，定理证明，博弈，自动程序设计，智能控制，机器人学，语言和图 像理解，遗传编程等在工业制造中的实际应用，人工智能将越来越多的参与到工业4.0的 推进当中，构建智能工厂。
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
趋势——工业的进击之路
跨界打击
黑客帝国
云工厂
新的商业模式
智能服务 智能生产
数据服务 射频识别
• 智能工厂的车间
工业4.0 开始应用信息物理融 合系统（CPS）
进一步提高生产自动
化水平，工业生产能
工业2.0
力自此超越了人类的
将人类带入分工明确、 消费能力，人类进入
大批量生产的流水线
了产能过剩时代。
第
模式和“电气时代”
四
工业1.0
次
创造了机器工厂的
工 业
“蒸汽时代”
革 命
信息物联系统
蒸汽机
人
自动化、信息化
机
电力广泛应用
物
互 联
18世纪末
20世纪初
1970年代初
今天
互 通
✓ 目标：建立一个高度灵活的个性化、数字化产品与服务的生产模式
✓ 关键点：“原材料（物质）”=“信息”。智能工厂使用了含有信息的原材料，实现了
“原材料（物质）”=“信息”，制造业将成为信息产业的一部分。
复 杂 度
时间
互联网 产能过剩 新技术 老龄化
人类工业史三次工业革命使得人类发展进入了 空前繁荣的时代
三次工业革命产生的弊端 巨大的能源以及资源消耗 巨大的环境代价以及生态成本
21世纪，人类面临空前的全球能源与资源危机、 全球生态与环境危机、全球气候变化危机的多 重挑战
社会老龄化
互联网的高度发展 越来越多功能强大的、自主的微型电脑（嵌入式系统）实现了与
• 数字空间＝物理空间
三个特征
垂直集成和网络化的制造系统
• 在智能工厂中，制造结构将不是固定和事先定义好的，信息技术组合规则为不同情况自动形成特定结构。 1. 确保调节器和传感器通讯顺畅 2. 开发工厂模块以及重新使用战略 3. 领导者和操作者需要接受培训
物联网
物联网（Internet of things）是指通过各种信息传感设备，实时采集任 何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结 合形成的一个巨大网络。
目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管 理和控制。
技术基础
信息物理系统
信息物理系统（CPS, Cyber-Physical Systems）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，是 计算、通讯和控制的融合，具备很高的可靠性、安全性和执行 效率。
——基于无线、RFID（无线射频识别芯片）、传感器和服务的架构
智工业能4工.0厂下的和产智品能特生点产集成了信息存储、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
我生产于2010年4月30日， 5月3日出厂
产品是一个agent
• 产品会影响其所在环境
请握中间
其他微型电脑和互联网的互联 物理世界和虚拟世界（网络空间）以信息-物理系统（CPS）的形
式实现了融合
总体概念
总体概念
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
wenku.baidu.com
产品具有自监测功能
• 产品会对其自身状态和环境进行监测
已经打开2分钟了，请盖 上
智慧工厂中的机器人技术
机器人不再被固定在 安全工作地点而是与人一起协同工作
今天
明天
新一代轻量化，灵活的机器人与人类在智能工厂一起协同工作
核心技术内涵—人工智能
通过采用机器人、无人搬运机、无人工厂等人工智能技术，实现智能工厂的建设，大幅度提升企业成本竞争了，同时创造更多的服务与 软件行业岗位。
三个特征
通过价值网络 实现横向集成
垂直集成和网络 化的制造系统
工程端到端数字集成 横跨整个价值链
三个特征
通过价值网络实现横向集成
• 把产品、机器、资源、人有机联系在一起，各公司各环节数据共享，实现产品全生命周期和全制 造流程的数字化
发展过程
CPS雏形：1948年Wiener在《Cybernetics，or Control and Communication in the Animal and the Machine》一书所提 出 控 制 论 以 及 我 国 著 名 科 学 家 钱 学 森 博 士 1954 在 《Engineering Cybernetics》一书中提出的“工程控制论”
智
能
制 走
进 第
造 四
次
工
马 致
业
远
革
命
目录 CONTENTS
01 革命——生产力的爆发 02 智能——第四次工业革命的到来 03 趋势——工业的进击之路 04 产业——中国智能制造2025规划
革命——生产力的爆发
石器
指南针
蒸汽机
Alphago
➢ 四次工业革命
✓ 从工业1.0 到工业 4.0
工业3.0 应用电子信息技术，
1. 由大规模批量生产向大规模定制生产转变 2. 由集中生产向网络化异地协同生产转变 3. 由传统制造企业向跨界融合企业转变
• 协同、分享
三个特征
工程端到数字端集成横跨整个价值链
• 两个特点 • 在所有终端实现数字化的前提下所实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合 • 客户可实现随时参与和决策并自由配置各个功能组件
技术基础
ICT
ICT 是 信 息 、 通 信 和 技 术 三 个 英 文 单 词 的 词 头 组 合 (Information Communication Technology，简称ICT) 。它是信息技术与通信技术相 融合而形成的一个新的概念和新的技术领域。
近二三十年来，德国制造业已成功地利用信息通信技术（ICT）实现对工 业生产过程的管理——如今，大约90%的工业生产过程已应用ICT技术
自1956年“人工智能”被提出以来，经过50多年的发展，“人工智 能”取得了长足的发展，但在现实生活中的应用还是太少。随着工业4.0智 能工厂概念的提出，机器人和人工智能将迎来一轮新的发展。
通过机器视觉，指纹识别，人脸识别，视网膜识别，虹膜识别，掌纹识别，专家系统， 自动规划，智能搜索，定理证明，博弈，自动程序设计，智能控制，机器人学，语言和图 像理解，遗传编程等在工业制造中的实际应用，人工智能将越来越多的参与到工业4.0的 推进当中，构建智能工厂。
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
趋势——工业的进击之路
跨界打击
黑客帝国
云工厂
新的商业模式
智能服务 智能生产
数据服务 射频识别
• 智能工厂的车间
工业4.0 开始应用信息物理融 合系统（CPS）
进一步提高生产自动
化水平，工业生产能
工业2.0
力自此超越了人类的
将人类带入分工明确、 消费能力，人类进入
大批量生产的流水线
了产能过剩时代。
第
模式和“电气时代”
四
工业1.0
次
创造了机器工厂的
工 业
“蒸汽时代”
革 命
信息物联系统
蒸汽机
人
自动化、信息化
机
电力广泛应用
物
互 联
18世纪末
20世纪初
1970年代初
今天
互 通
✓ 目标：建立一个高度灵活的个性化、数字化产品与服务的生产模式
✓ 关键点：“原材料（物质）”=“信息”。智能工厂使用了含有信息的原材料，实现了
“原材料（物质）”=“信息”，制造业将成为信息产业的一部分。
复 杂 度
时间
互联网 产能过剩 新技术 老龄化
人类工业史三次工业革命使得人类发展进入了 空前繁荣的时代
三次工业革命产生的弊端 巨大的能源以及资源消耗 巨大的环境代价以及生态成本
21世纪，人类面临空前的全球能源与资源危机、 全球生态与环境危机、全球气候变化危机的多 重挑战
社会老龄化
互联网的高度发展 越来越多功能强大的、自主的微型电脑（嵌入式系统）实现了与
• 数字空间＝物理空间
三个特征
垂直集成和网络化的制造系统
• 在智能工厂中，制造结构将不是固定和事先定义好的，信息技术组合规则为不同情况自动形成特定结构。 1. 确保调节器和传感器通讯顺畅 2. 开发工厂模块以及重新使用战略 3. 领导者和操作者需要接受培训
物联网
物联网（Internet of things）是指通过各种信息传感设备，实时采集任 何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结 合形成的一个巨大网络。
目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管 理和控制。
技术基础
信息物理系统
信息物理系统（CPS, Cyber-Physical Systems）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，是 计算、通讯和控制的融合，具备很高的可靠性、安全性和执行 效率。
——基于无线、RFID（无线射频识别芯片）、传感器和服务的架构
智工业能4工.0厂下的和产智品能特生点产集成了信息存储、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
我生产于2010年4月30日， 5月3日出厂
产品是一个agent
• 产品会影响其所在环境
请握中间
其他微型电脑和互联网的互联 物理世界和虚拟世界（网络空间）以信息-物理系统（CPS）的形
式实现了融合
总体概念
总体概念
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
wenku.baidu.com
产品具有自监测功能
• 产品会对其自身状态和环境进行监测
已经打开2分钟了，请盖 上
智慧工厂中的机器人技术
机器人不再被固定在 安全工作地点而是与人一起协同工作
今天
明天
新一代轻量化，灵活的机器人与人类在智能工厂一起协同工作
核心技术内涵—人工智能
通过采用机器人、无人搬运机、无人工厂等人工智能技术，实现智能工厂的建设，大幅度提升企业成本竞争了，同时创造更多的服务与 软件行业岗位。