工业40与智能制造
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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
面向服务的工厂的布局
服务库
现场层
硬件无关 抽象服务
硬件相关 设备控制
横向、纵向、端到端的集成
核心是动态配置的生产方式
关键是信息技术应用
CPS系统触发了向智能化转型
CPS平台
智能工厂
智能工厂的三层架构
智能设备
基于无线、RFID、传感器和服务的架构
智能产品
智能产品特性
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
产品是一个agent
产品会影响其所在环境
产品具有自监测功能
目录
工业4.0及其智能制造 工业互联网及智能制造2025 未来制造业
一 工业4.0
工业 4.0 的提出
工业4.0平台发布
白皮书(实施计划)
德国科学-产业经济研究联盟与德 国国家科学与工程院(Acatech) 共同制定工业4.0发展战略
2014年
2013年
4月
在德国科学-产业经济研究联 盟 (Forschungsunion Wirtschaft-Wissenschaft) 的倡导下,开始研究工业4.0
发展优势
在生产能力上,工业4.0将确保仅一次性生产,且产量很低时的获利能力 ,确保工艺流程的灵活性和资源利用率。另一方面,工业4.0将使人的工作 生涯更长,工作与生活更加平衡,高工资时产业仍有强大竞争力。
实现方式
主要是通过CPS(信息物理系统),总体掌控从消费需求到生产制造的所 有过程,由此实现高效生产管理。
工业3.0与工业4.0有哪些不同?
大规模定制生产与大规模生产的比较
大规模生产
大规模定制
管理理念 以产品为中心,以低成本赢得市场 以顾客为中心,以快速响应赢得市场
驱动方式
根据市场预测安排生产,属推动式 的生产方式
根据客户定点安排生产,属拉动式生 产方式
核心 通过稳定性和控制力取得高效率
通过灵活性和快速响应来实现多样化 和定制化
智能物流:主要通过互联网、物 联网、务联网,整合物流资源,充 分发挥现有物流资源供应方的效率 ,而需求方,则能够快速获得服务 匹配,得到物流支持。
工业4.0的三个重点、八大关键
工业4.0的愿景
工业4.0为何引起广泛关注?
改变了制造业模式
改变制造业思维 改变
改变了创新模式
创新的模式
inT研eh发xetre 行业支持
2012年 3月
2012年 4~10月
4月
工业4.0发展战略 发布;由VDMA、
2011年 1月
《德国2020高技术战略》行
BITKOM、ZVEI 组成秘书处,组 建工业4.0平台
动计划发布,11个“未来项
2010年
目”缩减为10个(投资84亿 欧元);“工业4.0”一词
首次出现(投资2亿欧元)
《德国2020高技术战略》发布, 并重点推出11个“未来项目”
标准化
科学的科学生生产产观观
生产观 效率、质量、成本、安全 科学的生产观遵循的四项基本原则:
第一、如何提高效率? 第二、如何降低成本? 第三、如何提升质量? 第四、如何保障安全? 四项基本原则应该从生产力和生产关系两个方面来运作:
以先进的科学技术为技术抓手;以先进的管理科学为管理抓手。
工业4.0最好的满足了科学生产观的四项基本原则
四次工业革命
工业4.0概念
什么是工业4.0
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。
定制生产
成本高 效率低 交货慢
二 工业4.0的四个智能
工业4.0具体能实现什么?
智能
生产智能化
设备智能化
能源管理智能化
供应链管理智能化
三 工业4.0的要素
工业4.0 的两大主题
智能工厂: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。 智能生产: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 。
战略
成本领先战略:通过降低成本、提 差异化战略:通过快速反应、提供个
高生产效率获取竞争优势
性化的产品获取竞争优势
目标
ห้องสมุดไป่ตู้以低价格开发、生产、销售、交付 以多样化和定制化开发、生产、销售、
产品和服务
交付顾客买得起的产品和服务
大规模定制的优势
成本低 效率高 交货快
大规模定制生产
品种多 个性化
大规模生产
品种单一 标准化
CPS:系统中的物理对象和相应的虚拟对 象通过泛在信息网络进行通信
Cyber:算法和服务,服务的动态集成 和服务提供商,并跨越边界进行信息交流
Cyber:包括3D模型,仿真模型,文档, 关系,工作条件等数据能够通过可变信息 网络在任何地方和任何时间进行搜集
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
工业 4.0 的社会背景
1
2
3 4
老龄化社会带来的劳动力减少 资源匮乏,能效仍需提升
5 6 7
产业转移带来的国内制造业空心化
8
发展中国家技术实力不断增强
经济全球化中,需要对市场做出快速响应
需要根据消费者需求,实现差异化、个性化的生产
保持制造业国际领先地位所需的标准化
制造业占据全国GDP的25%、出口总额的60%,影响极大
产品会对其自身状态和环境进行监测
我生产于2010 年4月30日,5 月3日出厂
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