01-工业40与制造业大数据时代

1《工厂运营大数据集成与应用》上海百仕瑞精益运营总监黄伟精益管理系列课程2黄伟（LeisliHuang）---上海百仕瑞精益运营管理顾问年龄：1970.12.25星座：摩羯座外号：文艺青年角色扮演：1）制造业经理人2）音乐人3）医生关键词：跨界，穿越格言：笑，容。愿景：职场上半场，制造业经理人，引领企业走向卓越；职场下半场，专业讲师顾问，为中国的制造业做一点事情。3黄伟---百仕瑞高级顾问精益卓越运营咨询总监---制造业22年工作经验，14年精益生产推行实施经验---先后担任多家500强跨国公司工厂运营管理和高级精益经理职位---工作服务过的公司包括:日本住友电装（SUMITOMO）美国惠而浦家用电器（Whirlpool）瑞典奥托利夫汽车安全系统（AUTOLIV）德国威图机械（RITTAL）4---咨询及培训过的企业包括：宝马汽车，通用汽车，大众汽车，观致汽车，ABB，安川，松下，通力电梯，德国卓轮机械，哈曼汽车电子，索尼，SMC，西门子，博世，住友橡胶，德尔福，阿特拉斯，麦格纳，延锋伟世通，江森自控，采埃弗，伟巴斯特，中国中车集团，海尔集团，农夫山泉，惠氏营养品，达能乳业，伊利集团，道达尔集团，巴斯夫，爱立信，天士力集团，上海医药集团，云南白药集团51.工业4.0与制造业大数据时代2.大数据的应用技术和方法介绍3.工厂运营大数据的具体运用课程目录601-工业4.0与制造业大数据时代7工业1.0-机械化生产18世纪，蒸汽机的发明和机械制造设备的引入，是最早的工业1.0时代工业2.0-电气化自动化生产20世纪电气普及，生产流水线的出现，批量化标准化生产，开启了工业2.0时代工业3.0-电子化信息化生产1970年代，可编程控制器（PLC）和自动化生产设备应用，进入工业3.0时代工业4.0–网络化生产（虚拟网络与物理网络融合）21世纪，通过信息技术和网络技术的集成，构建信息物理系统（CPS），将制造业向智能化转变，建立高度灵活的个性化和数字化的生产模式与服务模式备注：CPS（Cyber-PhysicalSystems）-信息物理系统从工业1.0到工业4.08工业4.0生产方式的三个转变1、实现生产由集中向分散的转变，规模效应不再是工业生产的关键因素，工业生产的基本模式将由集中式控制向分散式增强型控制转变。2、实现产品由大规模趋同性生产向规模化定制生产转变，未来产品都将完全按照个人意愿进行生产，极端情况下，将成为自动化、个性化的单件制造。3、实现由客户导向向客户全程参与的转变，客户不仅出现在生产流程的两端，而是广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。9-2011年，在汉诺威工业博览会上，德国提出工业4.0的概念-2012年，德国成立了“工业4.0工作组”-2013年4月，德国发布了《保障德国制造业的未来：关于实施工业4.0战略的报告》-2014年10月，李克强总理访问德国，与德国签订了《中德开展工业4.0合作的协议》对中国企业而言意味着巨大的转型契机，工业4.0领域的合作将成为中德两国未来产业合作的新方向，值得中国制造业经理人的高度而持续的关注。-2014年11月，上海工业博览会的主题--如何把中国制造变成中国智造。-2015年3月，“中国制造2025”战略启动：用10年时间进入全球制造业第二方阵！中国在面临经济下行压力，制造业产能过剩的背景下，中国制造业如何转型升级？中国制造业能否抓住和把握工业4.0的机会，实现中国智造和中国创造？工业4.0的进展10工业4.0-制造行业发展趋势11工业4.0工业4.0的构架和参考体系12工业4.0-智能化制造方案结构13•ICT信息与通讯技术（InformationandCommunicationsTechnology）•M2M机器对机器（Machine-To-Machine）通信的简称。•云计算运用大型计算机进行大数据海量计算（每秒10万亿次）•智能化是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用工业4.0的关键词-114•3D打印以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印和激光烧结的方式来构造物体的快速成型技术•物联网（IOT）（InternetOfThings）物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源•信息物理系统（CPS）（Cyber-PhysicalSystems）是一个综合计算、网络和物理环境的多维智能系统工业4.0的关键词-215工业4.0未来的制造业和工厂16未来的制造业将在一个“智能、网络化的世界”里进行，物联网和服务网-IOTS（InternetofThingsandServices）将渗透到所有的制造关键领域。工业4.0的重点是以智能化生产方式创造智能产品，智能工厂构成了工业4.0的一个关键特征。在智能工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里一般自然地相互沟通协作。工业4.0–未来的制造业17在工业4.0背景下，通过物联网、互联网、服务网等链接手段，传统的行业界限将消失，新的业态将产生，产品的创造过程将改变，产业链分工也将被重组。工业4.0的愿景：让设备和设备开启对话，让产品和生产设备之间进行沟通，让客户和业务伙伴加入到生产制造环节中来，建立虚拟世界与现实世界之间的对话窗口。工业4.0将不断挑战人类的想象力，这个过程才刚刚开始。工业4.0–行业界限18工业4.0将不断挑战人类的想象力：1.谷歌做汽车2.微软做飞机3.西门子做软件4.马云做银行5.中国移动做发动机工业4.0–行业界限19智能产品从生产到最后的产品回收服务，都能实时监控和追溯。整个制造生产过程都是智能化的。工业4.0–智能产品动力管理APP驾驶员辅助APP智能用户界面APP绿色驾驶APP智能化汽车20工业4.0-对劳动力的需求未来工业4.0并不旨在创造“减少劳动力”的工厂，工业4.0将创造更多新的工作机会，特别是在服务和软件行业。跨行业领域的知识将对未来产品的设计，生产和工厂运营起到关键性的作用，熟练的工人和拥有跨领域知识背景的劳动力，将成为工业4.0时代的抢手货。21BMW宝马集团全球最先进工厂之一的华晨宝马铁西工厂的案例：总装车间安装了西门子LIS超宽带实时定位识别系统的辅助，取消了原来专门用于扫描车辆条形码的工位。车辆每到一个工位，车型、车辆识别码、根据车辆的不同配置，需要装配的各种零件等信息会自动显示在工位前方的操作屏上，甚至会自动提供图片及装配辅助指令，直接引导工人完成相应工作。BMW铁西工厂的生产制造过程高度灵活，一条生产线能同时生产多个车型（混线柔性生产）；用户在4S店可以根据个人喜好选择的车型、车辆配置，甚至可以实现当月定制，下个月就生产出来。工业4.0-BMW案例221.工业3.0是自动化，工业4.0是智能化2.生产系统根据产品的不同，发送的信息也不同：工业3.0--自动化生产大规模，标准化的产品工业4.0--智能化生产个性化的产品3.工业4.0的集成度远远高于工业3.0工业4.0通过CPS系统，SAP-ERP软件，制造执行系统MES软件，把生产计划，物料计划，流水线，机器人，设备，信息，人员，产品过程监控等所有生产流程整合成一个完整的智能生产网络4.工业4.0能支持企业“多品种多批次小批量”的生产方式5.工业4.0能满足企业“个性化定制型生产”的要求工业3.0与工业4.0的差别231.整体运营成本TOC（TotalOperationCost）降低2.个性化定制生产模式。只要技术工艺可行，客户想要什么，工厂就能生产什么，哪怕你只要1个或单批次，工厂也能为你生产出来，并且能够赚取利润。3.工业4.0将提升企业柔性化制造水平，产品生产的所有环节将实现无缝集成链接。4.工业4.0倡导数字化制造模式，覆盖产品生产的全部制造周期和价值链，令制造企业的生产和管理更加高效，灵活，反应迅速。5.智能化机器人技术的广泛使用，重复而不增值，以及危险的作业交由机器人完成，强调机器人与人的友好沟通界面和协作，实现机器人与人的完美结合，和谐共处。工业4.0背景下企业的运营特点24德国工业4.0的3大主题德国工业4.0分成3大主题：1.智能工厂重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化生产设施的实现。2.智能生产重点涉及整个企业的生产物流管理，人机互动，3D技术在工业过程的运用。3.智能物流通过互联网、物联网等整合物流资源。1.未来工业生产形式，将生产高度个性化产品。2.强调客户与业务伙伴对业务过程和价值创造过程的高度参与。3.物联网，服务网，数据网将取代传统封闭性的制造系统，成为未来工业的基础。25工业4.0和智能工厂----物联网和服务网的一部分智能工厂：一个智能化和网络化的世界智能工厂26在智能工厂中，在智能生产方式下，智能产品通过独特的形式加以识别、可以在任何时候被定位、并能知道它们自己的历史、当前状态和为了实现其目标状态的替代路线。实时管理—贯穿从下订单，设计，制造，直到外运物流的端到端工程的整个价值链。智能生产27为了实现这一双重的CPS战略目标，应将工业4.0的下列特性加以落实：1）通过价值网络实现横向集成2）贯穿整个价值链的端到端工程和数字化集成3）纵向集成和网络化数字化制造系统迈向工业4.0需要德国投入大量的研发精力。为了实施双重战略，需要研究制造系统的横、纵向集成，以及工程端到端集成。此外，应重视由于工业4.0系统所建立的工作场所新的社会基础设施，并要继续发展CPS技术。德国工业4.0：系统集成特性281.不同商业模式间合作；2.在不同公司间的合作；3.商业和技术的秘密保护。1.横向集成292.端到端工程和数字集成1.运用跨越不同技术学科的、全面的系统工程方法，从产品开发到制造工程、产品生产和服务；2.装备恰当的IT系统，为整个价值链提供端对端支撑。303.纵向集成1.纵向集成是在工厂内部进行。2.在将来的智能化工厂里，制造业结构不会固定并被先期限定。取而代之的，是根据个性化需求定制的一组IT结构化模块，根据不同情况下产品生产的需要自动搭建出特定的结构。包括模型、数据、通讯和算法等所有相关需求，通过自动资源配置（如机器、工作、物流，原料周转等）来完成制造业系统调配组合。3.为了实现纵向集成，确保不同层次的传感器信号准确传输到ERP层面,对端到端数据集成来说非常重要。31工业4.0的变革将是一个渐进的过程，工业4.0的真正到来可能需要20年左右的时间，西门子将这一渐进的过程称作工业3.X。西门子踩准了以电力、信息化为标志的前两次工业革命的关键节点。基于信息物理融合系统的工业4.0概念诞生之初，西门子再度嗅到了新一轮工业革命的气息。瞄准物联网、云计算、大数据等技术，西门子集成了目前全球最先进的生产管理系统，以及生产过程软件和硬件，如西门子制造执行系统（MES）、西门子产品生命周期管理（PLM）、工业工程设计软件（Comos）、全集成自动化（TIA）、全集成驱动系统（IDS）软件等等。西门子的“工业3.X”32美国的工业4.0---敏捷制造敏捷制造案例：位于美国宾夕法尼亚州的Landsdale公司，每天为福特汽车等公司提供12.4万个发动机控制器，速度控制器等部件。每个产品有400-500个零件，这意味着每天要对5000万个零件进行组装。当收到要求改变产品的订单后，工厂通常能在24小时内将符合客户要求的产品发出。该工厂之所以能对订单变化做出如此迅速的反应是因为：a)它具有高度柔性的设备，能进行快速切换，实现均衡化生产模式b)为适应变化而设计的管理流程和软件（MES系统）c)不必急于出售的少量合理库存33敏捷生产:---能迅速、经济的从一种产品切换到另一种产品的设计和制造方式---从强调大批量生产减少成本的传统大量生产方式转向以速度和柔性为重点---在满足客户要求和预算的前提下实现工厂的成批量定制型生产敏捷制造实现敏捷制造的关键：1.信息的快速收集与处理。(工厂现场的信息系统集成-CPS，MES）2.一旦发现有缺陷，将有审计线索返回追查该缺陷产生的确切地点和时间，从而消除问题的根源。34敏捷制造技术的不断发展