工业4.0

工业4.0和中国制造2025一、什么是工业4.0——背景&概述二、工业4.0的两大目标——智能制造&智能工厂三、工业4.0的五大特点四、工业4.0的九大技术支柱五、中国制造2025与前三次工业革命大幅提高生产效率不同，在全球产能普遍过剩的环境中，工业4.0的背后，是对制造的智能化水平的提升和商业模式的转变。18世纪末期70年代早期20世纪初期今天第一次工业革命使用水和蒸汽为动力驱动机械设备（蒸汽时代）1784年，第一台机械织布机问世第二次工业革命电力被广泛应用实现规模化生产（电气时代）1870年，泰勒(Taylor)认为应该将工作流程细分以达到减少浪费的目的第三次工业革命使用电子技术和IT实现生产自动化（信息时代）1969年，电脑走进工厂，也进入到设计和工作流程中，信息化与制造高度融合第四次工业革命2013年，信息物理系统、物联网+自动化（网络智能时代）日渐精进的大数据运算能力“实现规模化”“解放了双手”“实现自动化”“解放了大脑”•软件——工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等•硬件——工业机器人（包括高端零部件）、传感器、RFID、3D打印、机器视觉、智能物流(AGV)、PLC、数据采集器、工业交换机等•服务——顶层设计、系统集成、软硬件一体化等咨询服务软件硬件服务工业4.0解决方案一、什么是工业4.0——背景&概述二、工业4.0的两大目标——智能制造&智能工厂三、工业4.0的五大特点四、工业4.0的九大技术支柱五、中国制造2025六、重庆市机器人产业发展情况七、国家和重庆市智能制造扶持政策产品智能化装备智能化管理智能化服务智能化生产方式智能化智能制造作为一个广义的概念，“智能制造”包含有5个方面智能制造是工业4.0的核心智能制造是一个巨系统一个超复杂的巨系统正在形成。车间里的机器如一部智能手机，通过更新操作系统实现功能升级，通过工业APP实现各种功能即插即用，通过API不断扩展制造生态系统，所有的机器、产品、零部件、能源、原材料，所有的研发工具、测试验证平台、虚拟产品和工厂，所有的产品管理、生产管理、运营管理流程，所有的研发、生产、管理、销售、员工、各级供应商、销售商以及成千上万个客户，都将是这一系统的重要组成部分——一个基于“云-管-端”的新型复杂制造体系正在形成。一个超复杂的巨系统正在形成智能工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，是在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务；清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、及时正确地采集生产线数据，以及合理的生产计划编排与生产进度，并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。智能工厂：人与智能机器并存一、什么是工业4.0——背景&概述二、工业4.0的两大目标——智能制造&智能工厂三、工业4.0的五大特点四、工业4.0的九大技术支柱五、中国制造2025六、重庆市机器人产业发展情况七、国家和重庆市智能制造扶持政策1.工业4.0是互联工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密地连在一起2.工业4.0是数据当传感器无处不在，智能设备无处不在，智能终端无处不在，连接无所不在的时候，其必然的结果就是数据无所不在！产品数据设备数据研发数据供应链数据运营数据管理数据销售数据消费者数据……3.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。4.工业4.0是创新技术创新产品创新模式创新业态创新组织创新“工业4.0”的实施过程是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新将会层出不穷。5.工业4.0是转型物联网和服务互联网将渗透到工业的各个环节，形成高度灵活、个性化、智能化的生产模式，推动生产方式向个性化定制、服务型制造、创新驱动转变。大规模生产个性化定制生产型制造服务型制造要素驱动创新驱动一、什么是工业4.0——背景&概述二、工业4.0的两大目标——智能制造&智能工厂三、工业4.0的五大特点四、工业4.0的九大技术支柱五、中国制造2025六、重庆市机器人产业发展情况七、国家和重庆市智能制造扶持政策工业物联网云计算工业大数据人工智能虚拟现实互联网时代的三大底层基础设施两大硬件技术/两大软件支持面向未来的两大终极技术工业4.0的九大技术支柱3D打印工业机器人工业网络安全知识工作自动化工业互联网由美国通用公司提出，代表全球工业系统与智能传感技术、高级计算、大数据分析以及互联网技术的连接和融合，其核心三要素包括智能设备、先进的数据分析工具、人与设备交互接口。工业互联网是智能制造体系和智能服务体系的深度融合，是工业系统产业链和价值链的整合和外延。①工业物联网IndustrialInternetofThings在互联网虚拟大脑的架构中，互联网虚拟大脑的中枢神经系统是将互联网的核心硬件层，核心软件层和互联网信息层统一起来为互联网各虚拟神经系统提供支持和服务，而云计算就是互联网虚拟大脑中枢神经系统。云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有强大的计算能力，可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。②云计算云计算是互联网大脑的中枢神经系统CloudComputing客户机PC客户机与服务器C/S云计算CloudComputing硬件为中心软件为中心服务为中心从购买软硬件到购买信息服务云计算是技术和商业模式的双重创新③工业大数据工业大数据——掌控未来工业的关键工业大数据是以新兴技术的发展为背景，通过工业传感器、无线射频识别、条形码、工业自动控制系统、企业资源计划、计算机辅助设计等技术来扩充工业数据量。工业大数据在工业企业中的生产线上高速运转，是机器所产生的一种非结构化数据。IndustrialBigData工业大数据的价值：1%的威力工业大数据具有多大价值？GE称之为“1%的威力”。不要小瞧这1%，航空公司如果节约1%的燃料，未来15年就能创造300亿美元的效益；电力行业节约1%的燃料，就会产生660亿美元的收益等。④工业机器人.工业机器人——工业4.0的最佳助手工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成，具有可编程、拟人化、通用性的特点。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。IndustrialRobot上游•减速机、控制器、伺服电机等核心零部件•控制系统、伺服系统中游•手臂、底座、转座、手腕、支柱等本体零部件•操作系统、传感器等下游•系统集成、软件二次开发•手爪等定制末端执行器工业机器人的构成日本、德国、美国、韩国四国的工业机器人市场成熟度高，中国是最具潜能的发展国家高市场成熟度低市场成长率高日本、德国的工业机器人水平全球领先，其中，日本在工业机器人关键零部件（减速机、伺服电机等）的研发方面具备较强的技术壁垒。德国工业机器人在原材料、本体零部件和系统集成方面有一定优势。中国处于工业机器人生产的产业链下游，多数厂商承担系统二次开发、定制部件和售后服务等附加值低的工作。但市场需求正在迅速扩大，国内企业的自主研发能力不断提升，未来几年将拉近与国际水平的差距。发展国家领先国家3D打印的本质——增材制造（AM）技术，依托计算机辅助设计（CAD）、大数据、云计算、计算机辅助制造（CAM）、物联网、虚拟现实等技术支撑，将数字化活电脑模型，通过逐层堆积的方法而直接行成3D物体的制造工艺。3D打印的主流工艺包括挤出成型、光聚合成型、粒状物料成型等。⑤3D打印3D打印——未来技术发展的新锐力量3DPrinting成型工艺的演变：等材-减材-增材等材制造减材制造增材制造通过铸、锻、焊等方式生产制造产品，其原材料重量基本不变。发展历史：3000+年利用已有的几何模型工件，在车、铣、刨、磨等设备的运转和辅助之下，对材料进行切削加工，最终形成所需的形状。发展历史：300+年通过光固化、选择性激光烧结、熔融堆积等技术，使材料一点一点累加，形成需要的形状。发展历史：30+年2009年~2014年全球3D打印市场进入快速发展阶段，复合增长率超过30%•2009年以来，随着3D打印技术的迭代，新材料的不断涌现以及专利技术的解禁，全球3D打印市场呈现快速增长，主要需求来自美国、德国、日本、中国等市场。•桌面级3D打印机的使用成本逐渐下降，以美国为例，3D打印已经成以材料、软件、装备、服务等核心业务较为成熟的产业生态，同时，工业级3D打印机在航天航空、工业制造等领域的应用逐渐增多，为3D产业的发展注入强劲的资本支持。3D打印的特点支持产品快速开发节材制造创造新生物技术创造新材料开拓创新设计的新空间再制造个性化制造电影中的3D打印工业时代需要工业自动化知识时代必须知识自动化⑥知识工作自动化知识自动化将在智慧社会、智能产业、智能制造以及工业4.0、工业5.0当中起到核心的作用。实现知识自动化的主要方法和技术包括智能控制、人工智能、机器学习、人机接口、基于大数据的管理。从物理过程的自动化到虚拟空间的自动化是关键。Auto-knowledge体力劳动工作18C-19C20C21C知识劳动工作管理/服务工作机械系统交互式计算机认知/分析式计算机它将改变以往知识工作者“80%的工作都是体力劳动，20%的工作是创新工作”的模式。在智能的知识型工作自动化系统中，80%的体力劳动由系统代替人来自动地完成。⑦工业网络安全工业4.0时代，产业互联网接入的设备数量极为庞大，并且这些设备接入的复杂程度和管理难度，因为分布式和跨行业的特点，将远远大于消费互联网。产业互联网的安全风险和安全压力将远远大于消费互联网。IndustrialNetworkSecurity工业网络安全的特别关注领域云安全。包括安全规则建模、用于安全规则建模和可信评测的衡量标准、云端环境的认证信息管理、云计算中心威胁评估模型、安全虚拟环境机制、隐私保护技术、信任与策略管理、固定设备和移动设备通过云设施的安全同步、高度敏感信息的云利用模式和方法、云端恶意软件的识别和处理、云服务供应商审核控制机制等。信息物理融合系统（CPS）。包括网络化智能交互技术的安全、特殊密码程序和安全技术、软硬件结合的安全机制、受到攻击时的紧急应对、安全等级标准检测方法、分布式智能传感机制等诸多问题。能源生产和供应。实现智能电网的建立和保证智能电网的安全。工业网络安全的特别关注领域预警系统。使用信息预警系统及早应对网络意外情况至关重要，在这方面还有很多问题有待解决，例如新兴应用领域预警系统、僵尸网络问题。信息技术取证。网络作案者会留下痕迹。信息技术取证的任务就是发现、确定并分析这些痕迹。主要研究任务包括：研发可针对各种媒体类型自动高效识别禁止内容的程序以及在删除信息后从信息碎片中识别禁止内容的程序；对大数据快速分类以及在大数据中快速自动检索图片和视频内容的办法。交通信息技术安全。越来越多的汽车功能通过软件实现。汽车联网并且车联网将逐渐对外开放，既会给汽车制造商、供应商和服务商带来许多安全问题，又带来了新市场和新机遇。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，通过多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉与力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。虚拟现实追求“身临其境”和“眼见为实”，未来亲眼所见也未必为实。虚拟现实将打破了虚拟和现实的界限。⑧虚拟现实VirtualReality虚拟现实系统