工业4.0--从数字化制造到智能制造

实物产品
2.数字化制造的特征
数字化技术体系：产品表达数字化、制造装备数字化、 制造工艺数字化、制造系统数字化。
CAD:UG/Catia/PRO-E CAE:Nastran/Ansys
影响产品性能
产品 数字化
PDM: Team-Center ERP: SAP、Enovia
影响制造效率
控制：NC,CNC,DNC 系统：MC,FMC,FMS
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欧美采取贸易保护反制
自1994 年人民币汇率改革以来, 在中国保持对美商品 出口快速增长的同时, 美国对中国产品反倾销调查和反倾 销最终措施数量也有了大幅地增长。
2.美国对“中国制造”的忧虑
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寻求技术跨越
美国奇点大学著名教授瓦德瓦 2012年1月11日在《华盛顿邮 报》认为：
我们将人工智能、机器人和 数字制造相结合，使得美国企 业家在本土建厂，生产出各种 产品， 这是一场制造业的革命。 中国还如何能与我们竞争？很 快就轮到中国担忧了。
1.“中国制造”改变着整个世界
-3-
中国已经成为全球第二大经济体。中国 极可能成为“第五个”世界制造中心
ห้องสมุดไป่ตู้
伴随世界制造业的发
展，在不同的阶段形成形 成了四大世界级制造中心。
中国制造 日本制造
美国制造
德国制造
英国制造
1750
1800
1850
1900
1950
2000
2050
1.“中国制造”改变着整个世界
3.德国制造业面临的压力
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3 4
老龄化社会带来劳动力减少 资源匮乏，能效仍需提升 产业转移带来国内制造业空心化
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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
工业4.0：从数字化制造到 智能制造
上海交通大学 来新民教授 2015年6月3日
报告提纲
-1-
一、为什么要发展智能制造？ 二、智工能业制4.造0与与智工能业制4.造0 三、数字化制造及其研究进展 四、智能制造技术及应用展望
1.“中国制造”改变着整个世界
-2-
改革开放30多年来， 科技进步在制造领域发挥 了重要作用，“人口红利” 与“政策红利”相辅相成， 显著提高了“中国制造” 产品的市场竞争力。
工业 1.0
1.工业革命发展历程
一、工业4.0的意义
工业 2.0
1.工业革命发展历程
工业 3.0
2.数字化制造的特征
采用数学化仿真手段，对制造过程中制造装备、制
造系统以及产品性能进行定量描述，使工艺设计从基于
经验的试凑向基于科学推理转变。
铣削机床
镗拉机床
材料毛坯
系 统
生 产 线
冲压机床
焊接装备
影响制造效率
装备 数字化
制造系统 数字化
工艺 数字化
涉及装备与产品 的几何、力学行 为的耦合！ CAPP、DFX？
影响制造质量
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18世纪末
20世纪初
70年代初
至今
1.工业革命发展历程
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蒸汽机 工业1.0：机械化
普通机床
加工装备
+
电动机
=
电气化
工业2.0：电气化
数控机床
机床
+
电脑
=
按编程操作 适应能力低
工业3.0：数字化
智能机床
数控机床
+
智能控制
=
工艺优化 提升30%-3倍
工业4.0：智能化
1.工业革命发展历程
一、工业4.0的意义
报告提纲
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一、为什么要发展智能制造？ 二、工业4.0与智能制造 三、数字化制造及其研究进展 四、智能制造技术及应用展望
1.工业革命发展历程
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第四次工业革命 智能化工厂
智能装备及信息通信
第三次工业革命 高自动化柔性生产 计算机信息技术驱动
第二次工业革命 批量流水线生产
电力驱动
第一次工业革命 机械化生产 蒸汽驱动
4.“中国制造”亟待技术跨越
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产品质量有待提高
✓在产业链的下游：核心技术亟待加强 ✓与欧美产品相比：质量存在明显差距
4.“中国制造”亟待技术跨越
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从价格优势到技术优势转变 国内：
✓ 成本上升（人力、土地、能源） ✓ 用工荒（技术工人不足） ✓ 国家出口退税政策变化
国外：
✓ 周边国家新制造工厂的兴起 –越南 –印度