工业4.0技术路线图(PPT34页)
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技术路线图PPT课件
一些路线图采用更为创造性的图画表示法来传达技术整合和绘画。
是图画表示法的一种特别的类型，一般用来叙述目标、行动和结果。
一些路线图全部或大部分是文字基础的，描述和传统的图示的路线图 （常常由文字基础的报告）同样的主题
12
技术路线图的类型
多层次路线图
条状路线图
表格式路线图
曲线图式路线图
13
技术路线图的类型
Bratislava, Slovakia
Roadmapping - Links future to present
Time
Market
M1
M2
Product
Technology R&D
programmes
Resources
P1
P2
P3
Where Ta1re
we now?
RD 1
RD 2
How can
技术路线图的类型
2、根据技术路线图的格式的分类
a. 多层次
b. 条状
c. 表格 d. 曲线图 e. 图画表示法 f. 流程图 g. 文字
技术规划路线图最常见的形式，由一系列层次构成，如技术、产品和 市场。该路线图研究每个层次内部的变革，以及各层次之间的相互关 系，有助于技术和产品、服务及业务系统的整合。
统
移动式彩 色图像查 放射性物
质系统
移动式彩 色成像高 能集装箱 检测系统
移动式快 速高能集 装箱检测
系统
快速化的 检测平台
低能耗的 快速检测
系统
对低能射 线的检测 物质性能
的研究
国际市场 对液体检 测设备的 需求推动
不祥（或保密）
美国市场 对集装箱 快速检测
的需求
是图画表示法的一种特别的类型，一般用来叙述目标、行动和结果。
一些路线图全部或大部分是文字基础的，描述和传统的图示的路线图 （常常由文字基础的报告）同样的主题
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技术路线图的类型
多层次路线图
条状路线图
表格式路线图
曲线图式路线图
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技术路线图的类型
Bratislava, Slovakia
Roadmapping - Links future to present
Time
Market
M1
M2
Product
Technology R&D
programmes
Resources
P1
P2
P3
Where Ta1re
we now?
RD 1
RD 2
How can
技术路线图的类型
2、根据技术路线图的格式的分类
a. 多层次
b. 条状
c. 表格 d. 曲线图 e. 图画表示法 f. 流程图 g. 文字
技术规划路线图最常见的形式，由一系列层次构成，如技术、产品和 市场。该路线图研究每个层次内部的变革，以及各层次之间的相互关 系，有助于技术和产品、服务及业务系统的整合。
统
移动式彩 色图像查 放射性物
质系统
移动式彩 色成像高 能集装箱 检测系统
移动式快 速高能集 装箱检测
系统
快速化的 检测平台
低能耗的 快速检测
系统
对低能射 线的检测 物质性能
的研究
国际市场 对液体检 测设备的 需求推动
不祥（或保密）
美国市场 对集装箱 快速检测
的需求
第四次工业革命“工业4.0”
第四次工业革命——“工业4.0”随着制造业再次成为全球经济稳定发展的驱动力，世界各主要工业国家都加快了工业发展的步伐：从美国的“制造业复兴”计划到德国的“工业4.0”战略，再到中国的“十二五”发展规划，制造业正逐步成为各国经济发展的重中之重，引领未来制造业的方向也成为制造业强国竞争的一个战略制高点。
两个多世纪以前，蒸汽机的发明带来的第一次工业革命开启了农业社会向工业社会的转变。
20世纪初期，随着电力的应用、劳动分工和大规模生产的出现，拉开了第二次工业革命的大幕。
20世纪70年代后，随着自动化技术的出现，开创了第三次工业革命。
前三次工业革命源于生产的机械化、电气化和信息化改造。
当前，随着信息物理系统（Cyber-physical System，简称CPS）在制造业中的推广应用，正在引发第四次工业革命。
“工业4.0”概念就是以数字制造为核心的第四次工业革命，工业革命的历史如图1所示。
“工业4.0”首先是由德国工程院、西门子公司等产学界领袖联合提出的，被德国政府确定为《高技术战略2020》十大未来项目之一，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，并于2013年9月在上海工博会上推介给中国市场。
该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，西门子公司也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中。
提高生产力、缩短产品上市时间、采取更灵活的生产模式以及提高资源和能源利用效率，是全球工业面临的挑战，也是“工业4.0”提出的未来制造业的目标。
为了实现这种先进的生产模式，需要融合现实生产和虚拟生产的技术，基于大数据、互联网、人，通过数字化工程、数字化制造等各种信息技术实现柔性制造，经济高效地满足客户个性化的定制需求。
未来工厂的智能化程度将很高，这种智能将通过使用微型化处理器、存储装置、传感器和发送器来实现，这些装置将被嵌入几乎所有的设备、半成品和材料以及用于组织数据流的智能工具和新型软件中。
工业4.0概述PPT课件
.
11
CPS与虚拟现实
虚拟现实是采用数字技术模拟现实，而CPS强调的是虚拟控制现实。 CPS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，通过虚拟网络世界与现实物理世 界的融合，将网络空间的高级计算能力运用于现实世界中，形成可自律操作的智能系统。
Computation 计算
Communication 通信
工业4.0概述
2016-09-05
目录
1. 发展背景 2. 解读工业4.0 3. 工业4.0技术基础 4. 中国工业2025 5. 汽车工业4.0 6. 启示与总结
.
2
工业发展历程
三次工业革命使得人类发展进入了空前繁荣的时代，但也带来巨大的能源以与资源消耗、巨大的环境代价以及生态成本
随着信息技术与工业技术的高度融合，资源、信息、物品和人力相互关联，网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化
高，污染比较严重； 4. 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； 5. 工业发展不平衡，处在没有总体 完成工业2.0和工业3.0的状态。
.
26
面临的挑战
国际金融危机，凸显实体经济的重要性
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
.
8
工业4.0的基础-CPS
人类互联 网
社交 媒体
互联网 汽车及 其他交 通工具
智能
CPS 系统平台
电网
智能工厂 智能车间
智能建 筑智能 家居
商业 网站
服务 型互 联网
信息物理系统（Cyber-Physical Systems， CPS），是将物理设备（各类传感器）连接 到互联网上，让物理设备具备计算、通信、 精确控制、远程协调、数据采集等功能，从 而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合
技术路线图PPT课件
走向
前端
中间
基础
8
技术路线图的类型
1、根据技术路线图的目的的分类
1. 产品规划 2. 能力规划 3. 战略规划 4. 长期规划 5. 知识资产规划 6. 项目规划 7. 流程规划 8. 整合规划
目前为止最常用的技术路线图形式，关注于将技术能力融入产品 制造中，通常包括若干代产品的规划。
类似于产品规划，但更适用于服务型企业，关注于如何将技术能 力融入企业的经营能力中。
图画式路线图
流程图式路线图
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技术路线图的类型
3、根据技术路线图的应用层面分类
15
• 二、技术路线图的建构
16
技术路线图的流程
• 针对整合性产品规划的标准T-Plan流程包含四方面的研讨： • 1 找出市场驱动力和企业驱动力 • 2 激发产品功能概念 • 3 找出技术解决方案 • 4 绘制图标，规划里程碑、产品和技术的演进
汇报提纲
• 一、技术路线图方法概述 • 二、技术路线图的建构 • 三、技术路线图实例 • 四、技术路线图最新科研论文
1
• 一、技术路线图方法概述
2
基本概念
• 一般来说，路线图（roadmap/route map）是用图来表示到 达预想的目标所需经过的路线（一条或几条），路线图给 旅行者提供制定旅行计划中所必需的信息，从而让旅行者 可以把握前进的方向以及减少不确定性，并选择最佳路线。
• 技术路线图作为一种技术管理工具，用图示表述技术 要素演进的结构和时间维度，主要用于技术选择、技 术预测、研发项目的排序以及整合（国家、行业和公
司）资源。
6
技术路线图方法
• 通常意义的“标准”技术路线图是一种基于时间的（time-based chart）分层呈现市场需求/企业目标、未来产品开发、技术和辅助支 撑资源的，又将各层联系起来的路线图。技术路线图探寻市场、产品 和技术的演变，以及多个方面的结合。“标准”的T-Plan方法最适用 于对产品进行技术规划，因为产品和技术能够区分为独立的（或称 “模块的（modular）”）领域。
工业4.0技术路线图PPT(34张)
OPC UA-工业4.0技术路线图
工业4.0
工业4.0简介
工业4.0已成为近两年科技领域及财经领域的热门词汇，它是德国人根 据自身的工业基础、生产经验以及已有的科技手段所总结出的一套最 佳实践(Best-Practice)理论体系。
工业4.0 概念源于德国联邦教育部与联邦经济技术部的一份报告，该 报告中提出了一种崭新的“智能制造”模式，从而更加有效的整合生 产过程中的资源，并更加快速的适应来自市场的生产需求。
RFID Reader+信息系统将增强生产各环 节的可追溯能力。
物联网平台
SCADA系统的功能将向上延伸（更 丰富的业务处理能力及数据管理 能力）；
MES,EMS,WMS系统将向下扩展 （具备更多与底层设备进行通讯 的能力）；
伴随着彼此之间的渗透与融合， 工业物联网平台将逐渐形成，并 凭借其标准而灵活的架构，方案 可定制化程度高等优势，将传统 系统取而代之。
工业物联网应用场景
工业物联网特性
集中监控：与生产中各环节（生产，库存，能耗等）底层 设备进行通讯，并将它们的数据进行集中管理、实时监控 和统一分析；
信息化及SOA：将晦涩的感知信号变为简单易懂的数据； 将具体的控制指令转化为直观的操作方法；将零散的过程 化数据汇总为有价值的业务信息；
大数据：作为工业大数据中的数据仓库层，负责将监控信 息，生产追溯信息与业务信息进行存档与汇总，并对外提 供历史查询服务及简单的数据分析服务。
OPC UA简介
OPC UA又称为OPC统一架构，它是一套集信息模型定义， 服务集与通讯标准为一体的标准化技术框架。OPC UA规范 由OPC基金会主导制定，并由多家厂商参与技术层面的设 计、开发与产品化。
OPC UA架构的目的在于为行业内的软、硬件厂商和解决方 案提供商提供一套指导性的技术路线图，从而帮助它们无 缝的融入到工业4.0中的各个体系当中。
工业4.0
工业4.0简介
工业4.0已成为近两年科技领域及财经领域的热门词汇，它是德国人根 据自身的工业基础、生产经验以及已有的科技手段所总结出的一套最 佳实践(Best-Practice)理论体系。
工业4.0 概念源于德国联邦教育部与联邦经济技术部的一份报告，该 报告中提出了一种崭新的“智能制造”模式，从而更加有效的整合生 产过程中的资源，并更加快速的适应来自市场的生产需求。
RFID Reader+信息系统将增强生产各环 节的可追溯能力。
物联网平台
SCADA系统的功能将向上延伸（更 丰富的业务处理能力及数据管理 能力）；
MES,EMS,WMS系统将向下扩展 （具备更多与底层设备进行通讯 的能力）；
伴随着彼此之间的渗透与融合， 工业物联网平台将逐渐形成，并 凭借其标准而灵活的架构，方案 可定制化程度高等优势，将传统 系统取而代之。
工业物联网应用场景
工业物联网特性
集中监控：与生产中各环节（生产，库存，能耗等）底层 设备进行通讯，并将它们的数据进行集中管理、实时监控 和统一分析；
信息化及SOA：将晦涩的感知信号变为简单易懂的数据； 将具体的控制指令转化为直观的操作方法；将零散的过程 化数据汇总为有价值的业务信息；
大数据：作为工业大数据中的数据仓库层，负责将监控信 息，生产追溯信息与业务信息进行存档与汇总，并对外提 供历史查询服务及简单的数据分析服务。
OPC UA简介
OPC UA又称为OPC统一架构，它是一套集信息模型定义， 服务集与通讯标准为一体的标准化技术框架。OPC UA规范 由OPC基金会主导制定，并由多家厂商参与技术层面的设 计、开发与产品化。
OPC UA架构的目的在于为行业内的软、硬件厂商和解决方 案提供商提供一套指导性的技术路线图，从而帮助它们无 缝的融入到工业4.0中的各个体系当中。
工业4.0系统宣传课件
（六）专业的售后团队
双方达成合作意向，我方会派专业的工程师上门安装，同 时对客户方的工程师进行培训。培训内容： 1、产品使用 2、产品安装 产品支持一个月包退，三个月包换，一年保修。 全年365天，全天24小时，售后服务。
（七）不仅仅是工业4.0系统
1）大数据分析
我们会根据客户的需求，对大
量的数据进行分析，帮助企业
是停止还是运行的，是否发生故障，哪台设备发生故障，系统
自动通过短信/邮件/平台报警的方式通知企业，极大提高响应 的效率。
（三）巨大的市场竞争压力
在当今的市场经济环境下，竞争日益激烈，企业必须在众多竞 争者里面脱颖而出，其中设备的差异化和客户对设备以及企业 的满意度至关重要。 企业通过工业4.0系统的远程故障诊断功能快速帮助客户解决设 备故障，恢复生产；同时通过系统大数据功能进行分析，找出 常见故障点及故障原因，找出解决方案，帮助企业提升设备工
（三）远程故障诊断
当设备发生故障时，系统会主动报警通知企业（通过短信、邮 件、平台报警方式），企业可通过调取历史数据，查找故障点， 远程对故障进行排查，帮助客户快速恢复生产。
（四）PLC程序远程上下载
设备的程序更新，用户可以
远程对设备进行编程和调试，
减少运维成本和客户的停机 时间。 当企业尾款不能及时收回时， 通过远程对程序进行修改，
三、为什么需要工业4.0系统
（一）高昂的售后维护成本
（二）设备分散，不便管理 （三）巨大的市场竞争压力 （四）尾款回收
（一）高昂的售后维护成本
目前对于大多数机械设备的故障诊断，PLC程序升级大多是必须由人工 去完成。而很多时候设备故障仅仅是操作人员操作失误或软件故障引起 的，且有时设备售后人员由于开始无法判断设备的故障点，导致售后人 员不得不多次来回维修，这不仅大大提高了企业的售后维护成本，还大
德国工业4.0标准化路线图v3
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求
工业4.0部件的生命周期记录
电子生命周期记录的模块和要求 符合DIN 77005-1的生命周期记录 生命周期记录向工业4.0组件的可转移性 特定环境下的生命周期记录 生产过程中与环境相关数据的记录 在职业健康和安全方面使用生命周期记录
开源 用例
服务机器人
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
人和工作
人 性 化 的 工 作 设 计
工 作 系 统 的 设 计
组 织 工 作 的 设 计
任 务 和 工 作 的 设 计
产 品 ︐ 设 备 和 接 口 的 设 计
工 作 环 境 ︐ 工 作 区 和 工 作 站 的 设 计
设 计 工 作 要 促 进 学 习 和 能 力 发 展
•人和工作 产品，设备和接口的设计 工作环境，工作空间和工作站的设计
设计工作，以促进学习和能力的发展
Question？
谢谢！
Thank You!
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•主题和标准化需求
语义
语义，属性，本体 形式化描述工业系统语义的图论方法（工业自动化 和控制系统 - IACS）
标准化术语 参考模型
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求
体系结构和数据模型
数字模型 参考架构模型 属性 参考架构模型RAMI 4.0 管理外壳和工业4.0组件 产品准则 国际几何产品规范（GPS）
德国工业4.0标准化路线图（第三版）
•主题和标准化需求 生产系统的生命周期
应用领域 开发 维护
非功能性特性
定义非功能性特性的术语。 功能安全 安全保密 可靠性和鲁棒性 可维护性 用标准明确非功能特性
智能制造的技术路线图
物联网技术
定义：物联网技术是一种基于互联网和传感器网络，实现全面感知、可靠传输、智能处 理的新型技术。
作用：实现设备之间的互联互通，提高生产效率和质量。
应用领域：智能制造、智慧城市、智能交通等。
技术架构：包括感知层、网络层和应用层三个层次。
云计算技术
定义：将计算资源和服务通过互联 网提供给客户
发展趋势：向数字化、网络化、智能化方向发展 前景预测：市场规模将持续扩大，应用领域不断拓展，技术不断创新突破。 技术应用：在机械制造、汽车制造、航空航天等领域得到广泛应用 技术融合：与物联网、云计算、大数据等信息技术深度融合，提高生产效率和降低成本。
智能制造的产业生态发展方向和前景预测
产业生态：智能制造将促进工业互联网、大数据、人工智能等技术与制造技术 的融合，形成全新的产业生态。
法律法规：随着智能制造的快速发展，相关的法律法规尚不完善，存在 一定的法律风险 合作与竞争：智能制造需要更多的合作，但同时也会带来竞争压力和合 作风险
智能制造的未来展望
智能制造的发展趋势和前景预测
高度自动化和智能化 工业互联网和物联网的广泛应用 绿色制造和可持续发展 跨界融合和创新发展
智能制造的技术发展方向和前景预测
发展空间
智能制造的产业政策和法规环境
产业政策：国家发布了一系 列智能制造产业政策，推动 产业发展
法规环境：制定了一系列相 关法规，规范产业发展，保 障市场公平竞争
智能制造的产业风险和挑战
技术创新：智能制造需要不断的技术创新，否则将面临被淘汰的风险
数据安全：智能制造高度依赖数据，数据泄露或被攻击将带来严重后果
技术体系：云计算平台、云存储、 云安全等
添加标题Βιβλιοθήκη 添加标题目的：实现资源共享和按需提供
OPC UA-工业4.0技术路线图(培训)(课堂PPT)
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2020/5/10
工业物联网应用场景
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2020/5/10
工业物联网特性
集中监控：与生产中各环节（生产，库存，能耗等）底层 设备进行通讯，并将它们的数据进行集中管理、实时监控 和统一分析；
信息化及SOA：将晦涩的感知信号变为简单易懂的数据； 将具体的控制指令转化为直观的操作方法；将零散的过程 化数据汇总为有价值的业务信息；
Prosys OPC提供OPC UA Java SDK和OPC UA Web API OPC基金会是OPC UA规范的制定者及OPC UA协议栈的提供者
2020/5/10
谢谢
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2
UA Server是由OPC UA框架(OPC UA SDK)二次开发生成的服务端程序，该 程序即可以是CPS体系中的CPS设备： PLC, RFID Reader或传感器，也可 以是物联网体系中的应用平台：MES，SCADA，EMS, WMS等。
UA Client负责与UA Server进行通讯，并访问UA Server中的数据与服务。 由UA Client开发的程序可以是界面应用（HMI、报表和报警中心），企 业管理与决策平台（ERP和大数据平台），物联网系统（与CPS设备进 行通讯的MES或SCADA）或是CPS设备（与RFID Reader进行协同的PLC）。
通用公司的工业互联网平台采用OPC UA框架，该产品已在能源管理系统，智能制造领 域得到应用。
SAP的智能制造管理系统能够无缝的与OPC UA对接
PLCopen与OPC UA的融合构成了新的行业标准-IEC 61131-3
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最新智能电网规约IEC 61970将OPC UA纳入其标准体系
Unified Automation是OPC UA Ansi C, C++和.NET SDK的供应商，同时也是UA客户端 UA Expert的提供者
剖析工业4.0打造中国特色的智能工厂(PPT 30页)
*加工程序集中式管理：可以直接浏览NC、 TXT、DOC、BMP、PDF、 Autocad、 Solidworks、CATIA、PRO/E、UG等多种数据文 件，对CATIA 、PRO/E、UG等三维图形文件能 直接进行缩放、旋转、平移、剖切。程序作 为数控车间最重要的技术文件，是数字化车
2）智能的计划排产
3.中国两化融合的战略——两化深度融合的 概念
在两化深度融合专项行动计划中指出，总体 行动目标为：面向国民经济重点领域智能制造 需求，创新智能制造装备产品，提高重大成套 设备及生产线系统集成水平。加快工业机器人、 增材制造等先进制造技术在生产过程中应用。 培育数字化车间、智能工厂，推广智能制造生 产模式。主要可分为：
生产系统及过程， 的生产物流管理、
以及网络化分布 人机互动以及3D技
式生产设施的实 术在工业生产过程
现。
中的应用等。
Cyber-Physical System，CPS
信息物理（融合）系统
2.美国GE工业互联网概念
通用电气（GE）2012年秋季提出了工业 互联网（Industrial Internet）概念，希望 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。
用于冶金工业的Mes系统
Mes服务器的软件设置
西门子的MES系统
/view/e5eadfc7aa00b52 acfc7ca23.html
西门子MES系统解决方案
/view/6599c84c2e3f572 7a5e962b5.html?re=view
计划管理
在制品台账
自动采集
设备运行信息
工业4.0学习材料(PPT 40页)
应用场景
减少能耗
当前汽车车身激光焊接生产线运行具有间歇性。间歇期各种设备的能 耗占总能耗的12%。工业4.0之下，采用“网络唤醒模式”，可大幅 减少间歇期能耗
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，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。
目录
第一部分 工业发展历程 第二部分 工业4.0简介 第三部分 核心技术内涵 第四部分 应用场景 第五部分 机遇与挑战
工业4.0简介
工业4.0的概念
通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未 有的价值、构建新的商业模式的产官学一体的项目。“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 。
国际金融危机，凸显实体经济的重要性
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。
人口红 利消失
劳动力 供给减少
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。
工业4.0学习材料
目录
第一部分 工业发展历程 第二部分 工业4.0简介 第三部分 核心技术内涵 第四部分 应用场景 第五部分 机遇与挑战
最新 工业4.0图解概述 工业4.0图解PPT
物理对 象
Physcial：在生产系统中的人和自动化模块具有智能化、 自我解释、自我意识、自我诊断、交互评估能力
CPS系统触发了工业自动化模式转变
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4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产
移动式个性化自适应的辅助 导航系统
基于位置的维护和规划辅助 工具
基于虚拟现实/增强现实的 复杂工作流程辅助管理工具
多模式的人机交互
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
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
智慧工厂中的智能装配 DFKI研发的抽象产品记忆系统用于自适应抓取和智能产品装配
在头部安装立体相机， 在手臂靠近物体的地方 安装3D摄像头
机器人利用左手内部天线从产品内存中读取尺寸、重量
和加持点，同时机器人能够从信息物理系统中获得产品
装配说明书
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4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产
第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS） 信息物理系统（Cyber Physical System，CPS）强调物理过程与信息间的反馈。 2008年美国加利福利亚大学的Lee.E在其技术报告《信息物理系统：设计挑战》中指出：信息物理 系统是计算和物理过程的整合集成。嵌入式计算机和网络对物理过程进行监测和控制。 从自动化技术的观点看，CPS是一种工程系统，由一个嵌入在物体中的计算和通信的内核，以及物 理环境中的结构所监测和控制。（Karl Henrik Johansson，2011） 以信息物理生产系统CPPS为模型构建智慧工厂，或者数字化工厂
12
4.1 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产
2016-2017年工业4.0实施方案ppt课件
1.2.4 大数据 1.2.5 云计算
2 组织形态进化
3 企业文化进化 实施维度：
1 3
13
个项目组合
个项目集
个子项目
4
工业 4.0 实施目标
第一个阶段实施目标
第一阶段实施目标
实现智能工厂
IT系统总体方案设计，实现SOA和BPM
组织形态进化到与智能工厂相匹配 文化进化与智能工厂相匹配
1 GW工业4.0智能生产
项目组合：（项目关联的项目） 1.1 智能生产 1.2 IT系统进化 1.3 智能工厂
项
目：
1.1.1端（客户端、云端）
第二阶段实施维度
1.1.2 人机交互（虚拟现实） 1.1.3 智能开发 1.1.4 智能物流 1.1.5 智能服务
1.1.6 大数据决策
1.2.1 CPS、移动互联（APP） 1.2.2 SOA面向服务的架构（数据集成） 1.2.3 BPM业务流程管理（价值集成）
3
工业 4.0 实施维度
维度模型
第一个阶段实施维度
第一阶段实施维度
项 目 集：(围绕公司战略）
1 GW工业4.0智能工厂
项目组合：（项目关联的项目） 1.1 智能工厂 1.2 IT系统进化 项 目：
1.1.1 网络化分布式生产设备
1.1.2 3D打印等生产设备
第一阶段实施维度
1.1.3 柔性制造流程 1.1.4 智能生产系统 1.1.5 全面质量管理（TQM） 1.2.1 CPS、移动互联（APP）
沸腾期
物——智能化 CPS
领域
100度
宇宙（人类2.0） 工业4
工业1-3 地球（人类1.0）
领域进化： 金融：虚拟货币
工业4.0和两化融和类素材PPT文档
7
1.1、一次传感器与控制器之间的互联
工业4.0的核心是 单机智能设备的 互联，不同类型 和功能的智能单 机设备的互联组 成智能生产线， 不同的智能生产 线间的互联组成 智能车间，智能 车间的互联组成 智能工厂。
2017/9/16
8
DCS控制系统
2017/9/16
9
智能车间
2017/9/16
10
2017/9/16 20
3、工业4.0是数据
从工业1.0、2.0、3.0演 进的角度来看，这一认 识不无道理，数据是区 别于传统工业生产体系 的本质特征。在“工业 4.0”时代，制造企业的 数据将会呈现爆炸式增 长态势。
2017/9/16
21
3.1、产品数据
产品数据，包括设计、建模、工 艺、加工、测试、维护、产品结 构、零部件配置关系、变更记录 等数据。产品的各种数据被记录 、传输、处理和加工，使得产品 全生命周期管理成为可能，也为 满足个性化的产品需求提供了条 件。
2017/9/16
16
2、工业4.0是集成
“工业4.0”将无处不在的传感 器、嵌入式终端系统、智能 控制系统、通信设施通过 CPS形成一个智能网络，使 人与人、人与机器、机器与 机器以及服务与服务之间能 够互联，从而实现横向、纵 向和端对端的高度集成。
2017/9/16
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2.1、纵向集成
纵向集成是一个公司拥有一个供 应链各个部分的方法。一个高度 纵向集成的企业，可以控制从原 料准备到产品零售的全部行动。 可以使公司在买卖交易市场中的 交易成本降到最低，它对于更好 地控制物流、交流信息和降低成 本有利。工业4.0所要追求的就是 在企业内部实现所有环节信息无 缝链接，这是所有智能化的基础 。
工业4.0与智能工厂规划ppt课件
智能工厂的四个特征
自动化 数字化 网络化 智能化
1 2 34
小组研讨：
为什么汽车行业自动化程度比较高？
汽车制造过程
冲压
白车身
喷漆
总装
28
自动化视频案例：特斯拉汽车工厂
自动化设备
冲压设备（模具、切割、压铸） 焊机设备（点焊、凸焊、缝焊、弧焊） 喷漆设备 装配设备 检测设备 清洗设备 运输设备（线体、吊装、AGV、搬运） 固定工装
可实现对设备的数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各 类信号报警等各项功能
47
SCADA系统
48
信息化总体规划及架构
基础信息平台
数字化制造信息平台
智能制造信息平台
研发软件 PDM
ERP
MES
WMS 仿真优化 APP
PLM
大数据 工业云 智能服务
数字化 产品研发 财务管理 可仿真 图文管理 计划库存 数据交互 项目管理 供需管理
实施数字化工厂带来的收益
典型案例：汽车行业 用于奇瑞、江淮、一汽海马等自主品牌汽车生产
企业
奇瑞汽车 江淮汽车 一汽海马汽车
指标
发动机装配出错率 整车交验合格率
总装线设备综合效率
实施前
0.5‰ 91.57%
77%
实施后
0.03‰ 93.73%
83%
小组研讨：
推行数字化需要哪些先决条件？
智能工厂的四个特征
生产管控 仓储管理 数据建模 远程管理 设计生产 可视过程 物流管理 过程仿真 远程监控 流程管理 质量追溯 生产物控 综合优化 市场互动 生命周期
数据采集 云计算 远程诊断 分析优化 云服务 服务支持 数据应用 云协同 智能运营
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物联网平台系统在国内又称为两化融合系统，它是以 监控、管理及业务为导向的信息化系统。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业物联网应用场景
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业物联网特性
集中监控：与生产中各环节（生产，库存，能耗等）底层 设备进行通讯，并将它们的数据进行集中管理、实时监控 和统一分析；
信息化及SOA：将晦涩的感知信号变为简单易懂的数据； 将具体的控制指令转化为直观的操作方法；将零散的过程 化数据汇总为有价值的业务信息；
大数据：作为工业大数据中的数据仓库层，负责将监控信 息，生产追溯信息与业务信息进行存档与汇总，并对外提 供历史查询服务及简单的数据分析服务。
标准而系统化的服务：实时数据服务，历史查询与分析服 务，事件与报警服务，事务与操作服务，会话与审计等；
软件: 软件工程的体系化，软件人才的充裕，以及底 层开发模块的开源与共享大大降低了工业软件的开 发周期与成本，同时丰富了工业软件的功能。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0体系的复杂性
众多专业领域：机械，电子，自动化，IT，工程管 理；
多样性应用技术：信息技术，感知技术，控制器， 人工智能，仓储物流。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0概念体系
物理信息系统（Cyber-Physic System） 工业物联网（Industry Internet Of Things） 互联网服务（Internet Of Service）
工业4.0技术路线图(PPT34页)
高度定制：能够根据应用场景的不同，灵活的定制信息模 型与业务模型。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页) 工业4.0技术路线图(PPT34页)
未来的智能工厂
工业4.0技术路线图(PPT34页)
CPS系统
RFID+PLC，条码+PLC组合将使工厂的 定制化生产成为可能；
工业4.0技术路线图(PPT34页)
CPS二元属性与两项原则
二元属性： 物理属性：具备与物理世界对接的能力，如传感，感知与
控制等； 信息属性：涵盖一系列信息化手段，如数据管理，逻辑处
理及网络通讯等；
两项原则： 去中心化原则：原则要求CPS中的每个节点作为独立的运
行个体，独立的管理自身的数据、计算逻辑与网络通讯， 而无需依赖于第三方系统； 可交互性原则：原则要求CPS节点必须以标准化及网络化 的方式，实时、可靠、安全的与其他设备或系统进行通讯。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
新一代信息技术是工业4.0的契机
网络：工业以太网确保了设备与设备，设备与系统， 系统与系统之间的互联互通；
硬件：硬件架构的体系化与标准化对类Linux的操作 系统形成有力的支撑，使智能硬件的开发环境与运 行环境更接近于PC，从而方便实现复杂的数据处理 与网络通讯功能；同时硬件性能的提升也使图像识 别这种复杂算法变为可能；
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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不符合两项原则的设备
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业物联网系统（IIOT）
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业物联网概述
CPS系统主要负责工业现场层面的具体任务，因此它无 法满足企业管理层面的需求。在此背景下，工业4.0在 CPS体系之上引入了物联网平台系统作为CPS系统的有 效补充。
条码+智能搬运车，智能货架+智能传 送的组合将明显提高工厂物流的效率；
RFID Reader+信息系统将增强生产各环 节的可追溯能力。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
物联网平台
将条码、射频、二维码等标示技术应用于仓储管理、 智能配料，生产追溯等环节，形成智能化的物流与 生产周期管理体系；
通过设备间的互联，提高设备间的相互协作能力， 从而使生产流程更加灵活；
利用机器视觉，人工智能等技术，使机器人与设备 具备更加智能化的功能；
通过对能源与物料消耗情况的监测与分析，得出节 能降耗方案，打造绿色工厂。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
物理信息系统（CPS）
工业4.0技பைடு நூலகம்路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
CPS概述
物理信息系统Cyber-Physical System(CPS)由一系列具 备CPS特性的智能设备组成，它们通过工业以太网实 现互联互通，相互协同，构成智能化的生产模式；
工业4.0技术路线图(PPT34页)
OPC UA-工业4.0技术路线图
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页) 工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0简介
工业4.0已成为近两年科技领域及财经领域的热门词汇，它是德国人根 据自身的工业基础、生产经验以及已有的科技手段所总结出的一套最 佳实践(Best-Practice)理论体系。
在具体的应用中，CPS节点对应的是生产体系中的各 类设备，如PLC、机械手、RFID 读写器、传感器与摄 像头等；
CPS系统设备通常具备与其他设备进行横向协同的能 力，同时能够与工厂信息系统进行无缝整合。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
CPS应用场景
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0 概念源于德国联邦教育部与联邦经济技术部的一份报告，该 报告中提出了一种崭新的“智能制造”模式，从而更加有效的整合生 产过程中的资源，并更加快速的适应来自市场的生产需求。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0技术路线图(PPT34页)
如何打造智能工厂
通过信息化技术与自动化技术的结合，构建深度整 合的数字化工厂；
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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工业物联网应用场景
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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工业物联网特性
集中监控：与生产中各环节（生产，库存，能耗等）底层 设备进行通讯，并将它们的数据进行集中管理、实时监控 和统一分析；
信息化及SOA：将晦涩的感知信号变为简单易懂的数据； 将具体的控制指令转化为直观的操作方法；将零散的过程 化数据汇总为有价值的业务信息；
大数据：作为工业大数据中的数据仓库层，负责将监控信 息，生产追溯信息与业务信息进行存档与汇总，并对外提 供历史查询服务及简单的数据分析服务。
标准而系统化的服务：实时数据服务，历史查询与分析服 务，事件与报警服务，事务与操作服务，会话与审计等；
软件: 软件工程的体系化，软件人才的充裕，以及底 层开发模块的开源与共享大大降低了工业软件的开 发周期与成本，同时丰富了工业软件的功能。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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工业4.0体系的复杂性
众多专业领域：机械，电子，自动化，IT，工程管 理；
多样性应用技术：信息技术，感知技术，控制器， 人工智能，仓储物流。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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工业4.0概念体系
物理信息系统（Cyber-Physic System） 工业物联网（Industry Internet Of Things） 互联网服务（Internet Of Service）
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高度定制：能够根据应用场景的不同，灵活的定制信息模 型与业务模型。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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未来的智能工厂
工业4.0技术路线图(PPT34页)
CPS系统
RFID+PLC，条码+PLC组合将使工厂的 定制化生产成为可能；
工业4.0技术路线图(PPT34页)
CPS二元属性与两项原则
二元属性： 物理属性：具备与物理世界对接的能力，如传感，感知与
控制等； 信息属性：涵盖一系列信息化手段，如数据管理，逻辑处
理及网络通讯等；
两项原则： 去中心化原则：原则要求CPS中的每个节点作为独立的运
行个体，独立的管理自身的数据、计算逻辑与网络通讯， 而无需依赖于第三方系统； 可交互性原则：原则要求CPS节点必须以标准化及网络化 的方式，实时、可靠、安全的与其他设备或系统进行通讯。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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新一代信息技术是工业4.0的契机
网络：工业以太网确保了设备与设备，设备与系统， 系统与系统之间的互联互通；
硬件：硬件架构的体系化与标准化对类Linux的操作 系统形成有力的支撑，使智能硬件的开发环境与运 行环境更接近于PC，从而方便实现复杂的数据处理 与网络通讯功能；同时硬件性能的提升也使图像识 别这种复杂算法变为可能；
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不符合两项原则的设备
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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工业物联网系统（IIOT）
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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工业物联网概述
CPS系统主要负责工业现场层面的具体任务，因此它无 法满足企业管理层面的需求。在此背景下，工业4.0在 CPS体系之上引入了物联网平台系统作为CPS系统的有 效补充。
条码+智能搬运车，智能货架+智能传 送的组合将明显提高工厂物流的效率；
RFID Reader+信息系统将增强生产各环 节的可追溯能力。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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物联网平台
将条码、射频、二维码等标示技术应用于仓储管理、 智能配料，生产追溯等环节，形成智能化的物流与 生产周期管理体系；
通过设备间的互联，提高设备间的相互协作能力， 从而使生产流程更加灵活；
利用机器视觉，人工智能等技术，使机器人与设备 具备更加智能化的功能；
通过对能源与物料消耗情况的监测与分析，得出节 能降耗方案，打造绿色工厂。
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物理信息系统（CPS）
工业4.0技பைடு நூலகம்路线图(PPT34页)
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CPS概述
物理信息系统Cyber-Physical System(CPS)由一系列具 备CPS特性的智能设备组成，它们通过工业以太网实 现互联互通，相互协同，构成智能化的生产模式；
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OPC UA-工业4.0技术路线图
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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工业4.0
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工业4.0简介
工业4.0已成为近两年科技领域及财经领域的热门词汇，它是德国人根 据自身的工业基础、生产经验以及已有的科技手段所总结出的一套最 佳实践(Best-Practice)理论体系。
在具体的应用中，CPS节点对应的是生产体系中的各 类设备，如PLC、机械手、RFID 读写器、传感器与摄 像头等；
CPS系统设备通常具备与其他设备进行横向协同的能 力，同时能够与工厂信息系统进行无缝整合。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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CPS应用场景
工业4.0技术路线图(PPT34页)
工业4.0 概念源于德国联邦教育部与联邦经济技术部的一份报告，该 报告中提出了一种崭新的“智能制造”模式，从而更加有效的整合生 产过程中的资源，并更加快速的适应来自市场的生产需求。
工业4.0技术路线图(PPT34页)
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如何打造智能工厂
通过信息化技术与自动化技术的结合，构建深度整 合的数字化工厂；