物联网与工业4.0培训课件.ppt

1、路漫漫其悠远路漫漫其悠远2022-5-23物联网与工业物联网与工业4.0培训课培训课件件路漫漫其悠远路漫漫其悠远路漫漫其悠远路漫漫其悠远“1 1亿元赌注亿元赌注”路漫漫其悠远路漫漫其悠远2.2.什么是工业什么是工业4.04.01.1.从蒸汽革命到工业从蒸汽革命到工业4.04.03.3.中国制造面临挑战中国制造面临挑战 4.4.搭上新工业革命的创新搭上新工业革命的创新“头班车头班车”目录路漫漫其悠远路漫漫其悠远1从蒸汽革命到工业4.0路漫漫其悠远路漫漫其悠远路漫漫其悠远路漫漫其悠远工业革命从蒸汽革命到工业从蒸汽革命到工业4.04.0第一次工业革命第三次工业革命第二次工业革命第四次工业革命1818

2、世纪世纪6060年代年代1919世纪中期（蒸汽时代）世纪中期（蒸汽时代）1919世纪下半叶世纪下半叶2020世纪初（电气时代）世纪初（电气时代）2020世纪世纪7070年代年代至今（信息时代）至今（信息时代）机械化机械化电力化电力化自动化自动化分散化分散化路漫漫其悠远路漫漫其悠远从蒸汽革命到工业从蒸汽革命到工业4.04.0工业工业制造业制造业“制造业空心化制造业空心化”“”“去工业化去工业化”再工业化：工业制造业的回归再工业化：工业制造业的回归金融危机促进产业反思+ +第三次工业革命后，服务业、金融业异军突起。网络信息网络信息技术技术路漫漫其悠远路漫漫其悠远从蒸汽革命到工业从蒸汽革命到工业4.

3、04.0美国美国先进制造业国家战略计划先进制造业国家战略计划英国英国德国德国提出工业提出工业4.0概念概念英国制造英国制造20502050战略战略汉诺威工业博览会2011上提出汉诺威工业博览会2013上发布路漫漫其悠远路漫漫其悠远2什么是工业4.0路漫漫其悠远路漫漫其悠远1.1.本质：智能工厂本质：智能工厂2.2.原理：信息物理系统原理：信息物理系统3.3.核心：动态配置的生产方式核心：动态配置的生产方式4.4.最终目标：工厂标准化最终目标：工厂标准化5.5.愿景：解放生产力，推动社会进步愿景：解放生产力，推动社会进步?什么是工业什么是工业4.04.0？路漫漫其悠远路漫漫其悠远“工业工业4.0

4、”4.0”： 由德国人提出，指的是在制造领域把资源、信息、由德国人提出，指的是在制造领域把资源、信息、物品和人相互关联在一起的物品和人相互关联在一起的“虚拟网络虚拟网络- -实体物理系实体物理系统（统（Cyber-PhysicalSystemCyber-PhysicalSystem，CPSCPS）”，德国人称其，德国人称其为为“工业工业4.0”4.0”，也称为，也称为“第四次工业革命第四次工业革命”。今年。今年1010月，中德两国签署的月，中德两国签署的中德合作行动纲要中德合作行动纲要明确明确表示，双方将在工业表示，双方将在工业4.04.0方面加强合作。方面加强合作。路漫漫其悠远路漫漫其悠远1

5、.1.工业工业4.04.0的的本质本质：智能工厂：智能工厂工厂智能化工厂智能化人人机器机器产品产品控制控制中心中心信息网信息网人类、机器、资源、生产线等生产元件能够互相通信。人人资源资源生产线生产线1生产线生产线2生产线生产线3路漫漫其悠远路漫漫其悠远1.1.工业工业4.04.0的的本质本质：智能工厂：智能工厂产品数据库产品数据库我是什么时候被制造的？2015年1月1日AM.8:00产品产品生产设备生产设备对我进行处理应该使用哪种参数？应该使用路漫漫其悠远路漫漫其悠远1.1.工业工业4.04.0的的本质本质：智能工厂：智能工厂真实工厂真实工厂虚拟工厂虚拟工厂u 生产一线；u 生产和制造产品；u

6、 生成数据参数、生产环境信息。u 真实工厂生产过程的信息录入；u 3亿个元器件的“身份信息”；u 机器根据信息调整生产参数。同步进行同步进行路漫漫其悠远路漫漫其悠远在智能工厂中，产品从设计到制造，整个在智能工厂中，产品从设计到制造，整个过程中产生的数据源源不断地汇总成一个过程中产生的数据源源不断地汇总成一个即时更新的即时更新的“产品数据库产品数据库”，让厂商能够，让厂商能够对生产流程的每个细节实现动态化、精细对生产流程的每个细节实现动态化、精细化掌控，并根据生产需要及时做出相应改化掌控，并根据生产需要及时做出相应改变。即使在生产过程中出现问题和故障，变。即使在生产过程中出现问题和故障，也可以灵

7、活应对，优化决策。也可以灵活应对，优化决策。路漫漫其悠远路漫漫其悠远2.2.工业工业4.04.0的的原理原理：信息物理系统：信息物理系统实体世界实体世界虚拟世界虚拟世界传感网传感网 信息物理系统主要依靠信息技术、物联网技术，通过传感技术实时感知数信息物理系统主要依靠信息技术、物联网技术，通过传感技术实时感知数据。通俗地说，就是把生产过程的每一个细节，都变成可以采集、分析的据。通俗地说，就是把生产过程的每一个细节，都变成可以采集、分析的数据，然后将所有数据都与企业信息系统融合，并传到云计算数据中心进数据，然后将所有数据都与企业信息系统融合，并传到云计算数据中心进行存储、分析，形成可自律操作的智能

8、生产系统。行存储、分析，形成可自律操作的智能生产系统。信息物理系统是实现智能工厂的前提信息物理系统是实现智能工厂的前提智能网络智能网络路漫漫其悠远路漫漫其悠远2.2.工业工业4.04.0的的原理原理：信息物理系统：信息物理系统传感器传感器传感器传感器我会采集设计、我会采集设计、开发、生产有关开发、生产有关的所有数据的所有数据我是智能生产系我是智能生产系统的控制中心，统的控制中心，监控和调整整个监控和调整整个生产环节生产环节我会进行数据的我会进行数据的分析计算、存储分析计算、存储真实生产真实生产数据传输数据传输数据处理数据处理智能生产智能生产计算计算网络网络存储存储路漫漫其悠远路漫漫其悠远2.2

9、.工业工业4.04.0的的原理原理：信息物理系统：信息物理系统我会监控整个生产过我会监控整个生产过程，判断哪些流程可程，判断哪些流程可以改进、哪些设计需以改进、哪些设计需要调整。还可以实时要调整。还可以实时监测故障，实现最大监测故障，实现最大程度地精确控制。程度地精确控制。路漫漫其悠远路漫漫其悠远3.3.工业工业4.04.0的的核心核心：动态配置的生产方式：动态配置的生产方式传统：传统：事先设计，固定生产线，耗时久，难实现产品设计的多样化。智能：智能：网络实时访问，动态、有机的模块化生产方式。智能汽车生产智能汽车生产u 动态作业u 灵活配置u 原件调度u 当月定制路漫漫其悠远路漫漫其悠远 过去

10、想要推出一款新车，可能需要设计人员设过去想要推出一款新车，可能需要设计人员设计计3年、生产模具年、生产模具1年、建设工厂年、建设工厂4年，总共至少需年，总共至少需要要8年的时间。在工业年的时间。在工业4.0的生产条件下，客户可的生产条件下，客户可以根据个人喜好选择车型、车辆配置，甚至可以以根据个人喜好选择车型、车辆配置，甚至可以实现当月定制，下个月就生产出来。实现当月定制，下个月就生产出来。路漫漫其悠远路漫漫其悠远4.4.工业工业4.04.0的的最终目标最终目标：工厂标准化：工厂标准化德国：德国：工业技术标准世界领先标准标准EMMA:多模式工业辅多模式工业辅助系统助系统USDL: 信息物理产品

11、系统信息物理产品系统中的语义服务中的语义服务OMM: 语义产品内存语义产品内存工业工业4.04.0的的标准规范标准规范工业工业4.04.0时代的工业制造业时代的工业制造业“游戏规则游戏规则”路漫漫其悠远路漫漫其悠远5.5.工业工业4.04.0的的愿景愿景：解放生产力，推动社会进步：解放生产力，推动社会进步具有很高的具有很高的灵活性灵活性开发创造价开发创造价值的新方法值的新方法和商业模式和商业模式满足用户的满足用户的个性化需求个性化需求能够能够优化决策优化决策4.0解放生产力解放生产力路漫漫其悠远路漫漫其悠远有助于解决资源有助于解决资源利用效率的现实问题利用效率的现实问题有助于解决人口老化有助于

12、解决人口老化的现实问题的现实问题根据实际作业情况实时对能源供给进行调整工人将从手工劳动、体力劳动中解放出来推动社会进步推动社会进步解决社会问题生产间歇期能源消耗生产间歇期能源消耗下降下降90%5.5.工业工业4.04.0的的愿景愿景：解放生产力，推动社会进步：解放生产力，推动社会进步路漫漫其悠远路漫漫其悠远3中国制造面临挑战 1.1.全球制造业竞争加剧全球制造业竞争加剧2.2.转型升级迫在眉睫转型升级迫在眉睫3.3.亟须解决四大难题亟须解决四大难题路漫漫其悠远路漫漫其悠远中国制造面临挑战中国制造面临挑战 想要实现工业想要实现工业4.04.0的智能化愿景的智能化愿景依然有很长的路要走依然有很长的

13、路要走中国工业制造业现状中国工业制造业现状虽然中国为当今世界第二大经济体，有庞大的工业制造业体系，但面临高高端制造业总体水平不足、科技成果转端制造业总体水平不足、科技成果转化不充分、低端产能过剩化不充分、低端产能过剩等问题。路漫漫其悠远路漫漫其悠远1.1.全球制造业竞争加剧全球制造业竞争加剧正在崛起的新兴国家正在崛起的新兴国家西方发达经济体西方发达经济体信息技术发达信息技术发达机械工程领先机械工程领先争夺未来工业制造业的争夺未来工业制造业的国际话语权国际话语权积极抢占未来先进制造业的积极抢占未来先进制造业的巨大市场巨大市场巴西颁布巴西颁布 “工业强国计划工业强国计划”印度颁布印度颁布 “ “国

14、家制造业政策国家制造业政策”资金资金技术技术政府政府政策政策路漫漫其悠远路漫漫其悠远1.1.全球制造业竞争加剧全球制造业竞争加剧积极学习借鉴积极学习借鉴规模扩张、投资驱动、外资导向等模式无以为继环境污染、资源消耗等问题日益凸显工业转型升级工业转型升级迫在眉睫迫在眉睫采取应对策略采取应对策略国情国情契机契机了解瓶颈研究西方参考借鉴合作共赢立足国情和中国实际，不可盲目追寻路漫漫其悠远路漫漫其悠远2.2.转型升级迫在眉睫转型升级迫在眉睫技术方面技术方面工业制造业企业方面工业制造业企业方面发展方式上发展方式上20122012年研究经费投入（欧元）年研究经费投入（欧元）三星：三星：8383亿亿微软：微软

15、：7979亿亿我国电子信息百强企业总研发我国电子信息百强企业总研发经费才经费才100多亿多亿过去的发展模式已经难以为继，工业制造业的转型升级迫在眉睫过去的发展模式已经难以为继，工业制造业的转型升级迫在眉睫“唯唯GDP论论”劳动力成本不断上升劳动力成本不断上升创新能力及核心竞争力不足创新能力及核心竞争力不足创新研发投入不足创新研发投入不足世界加工厂世界加工厂技术对外依存度达技术对外依存度达50%路漫漫其悠远路漫漫其悠远 在技术方面，我国大量企业以引进技术、在技术方面，我国大量企业以引进技术、组装生产为主，技术对外依存度高达组装生产为主，技术对外依存度高达50%以上。以上。其中其中95%的高档数控

16、系统，的高档数控系统，80%的芯片，几乎全的芯片，几乎全部高档液压件、密封件和发动机要依靠进口。在部高档液压件、密封件和发动机要依靠进口。在合资企业中，外商掌控着核心技术和销售渠道，合资企业中，外商掌控着核心技术和销售渠道，我们用低廉的劳动力制造外国品牌的产品，换来我们用低廉的劳动力制造外国品牌的产品，换来的是微薄的利润。由于缺乏技术上的自主创新，的是微薄的利润。由于缺乏技术上的自主创新，我国作为制造业大国，实际上更多的是充当我国作为制造业大国，实际上更多的是充当“世世界加工厂界加工厂”的角色。的角色。路漫漫其悠远路漫漫其悠远3.3.亟须解决四大难题亟须解决四大难题国家标准国家标准国际标准国际

17、标准制造系统的横向、纵向集成工业互联网工业互联网工业大数据工业大数据路漫漫其悠远路漫漫其悠远4搭上新工业革命的创新“头班车”路漫漫其悠远路漫漫其悠远机遇机遇1: 1: 中国与西方国家在工业中国与西方国家在工业4.04.0上的起点是平等的。上的起点是平等的。“工业工业4.0”4.0”项目主要分为两大主题，一是项目主要分为两大主题，一是“智能智能工厂工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及，重点研究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；二是网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生智能生产产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及互动以

18、及3D3D技术在工业生产过程中的应用等。该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，力图使其成计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使其成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时促其成为先进工业生产技术的创造者和供应者。时促其成为先进工业生产技术的创造者和供应者。路漫漫其悠远路漫漫其悠远机遇机遇2:2: 以电子信息技术为主的物联网、大数据网络以电子信息技术为主的物联网、大数据网络是工业是工业4.04.0的基础。在这方面，中国与西方国家不的基础。在这方面，中国与西方国家不存在差距。中国信息技术发展迅猛，世界上最大存在差距。中国信息

19、技术发展迅猛，世界上最大的运行最快的计算机在中国，最大的电子信息制的运行最快的计算机在中国，最大的电子信息制造企业在中国。与此同时，中国明显加强了元器造企业在中国。与此同时，中国明显加强了元器件、高端芯片等核心技术上的基础支撑能力，在件、高端芯片等核心技术上的基础支撑能力，在云计算和大数据等新技术应用方面也有了大幅提云计算和大数据等新技术应用方面也有了大幅提升。这些都为推进互联网与工业融合提供了基础升。这些都为推进互联网与工业融合提供了基础保障和技术支撑。保障和技术支撑。路漫漫其悠远路漫漫其悠远机遇机遇3:3: 最近几年中国一些企业对创新融合发展需最近几年中国一些企业对创新融合发展需求十分强烈

20、，在与互联网企业融合发展方面开求十分强烈，在与互联网企业融合发展方面开展了卓有成效的探索，互联网工业应用已经成展了卓有成效的探索，互联网工业应用已经成为促进工业企业提质增效、转型升级的重要途为促进工业企业提质增效、转型升级的重要途径，中国应该顺应企业的这种发展需求。径，中国应该顺应企业的这种发展需求。路漫漫其悠远路漫漫其悠远机遇机遇4 4： 从中国制造业形势看，中国需要工业从中国制造业形势看，中国需要工业4.04.0。根据工信部。根据工信部数据，数据，20132013年中国装备制造业产值规模突破年中国装备制造业产值规模突破2020万亿元人民万亿元人民币，占全球装备制造业总量的三分之一以上；中国

21、发电设币，占全球装备制造业总量的三分之一以上；中国发电设备产量备产量1.21.2亿千瓦，约占全球总量的亿千瓦，约占全球总量的60%60%；造船完工量；造船完工量4,5344,534万载重吨，占全球比重的万载重吨，占全球比重的41%41%；汽车产量；汽车产量2,211.72,211.7万辆，占万辆，占全球比重的全球比重的25%25%；机床产量；机床产量95.995.9万台，占全球比重万台，占全球比重38%38%。在。在500500余种工业产品中，中国有余种工业产品中，中国有220220多种产量居世界第一。多种产量居世界第一。20132013年中国工业占年中国工业占GDPGDP的的37%37%，提

22、供全国，提供全国25%25%的就业岗位。的就业岗位。路漫漫其悠远路漫漫其悠远搭上新工业革命的创新搭上新工业革命的创新“头班车头班车”技术革新技术革新 目标不变目标不变从蒸汽时代到工业从蒸汽时代到工业4.04.0科技手段不断革新、进步科技手段不断革新、进步用定量资源实现最高产量（资用定量资源实现最高产量（资源生产率），用最少资源实现源生产率），用最少资源实现特定产量（资源效率）特定产量（资源效率）定量定量投入投入最高最高产量产量工业革命工业革命第二次工业革命第二次工业革命第三次工业革命第三次工业革命第四次工业革命第四次工业革命路漫漫其悠远路漫漫其悠远党的十六大提出党的十六大提出1“十二五规划十二

23、五规划”明确明确21.“1.“两化融合两化融合”战略战略两化融合战略，与“工业4.0”“再工业化”中提出的以信息技术引领工业制造业转型升级的理念不谋而合。路漫漫其悠远路漫漫其悠远1.“1.“两化融合两化融合”战略战略中国研发经费超过英国、加拿大，超过英国、加拿大，突破GDP2%GDPGDP比重比重20152015年全球年全球机械出口机械出口德国德国中国：中国：11%美国美国全球设备全球设备制造业制造业中国在全球设备制造业32个子行业中个子行业中7个领先个领先自动化自动化产品制造产品制造中国占中国占30%世界第二世界第二路漫漫其悠远路漫漫其悠远（二）中美积极探索构建（二）中美积极探索构建新型大国

24、关系新型大国关系提升传统提升传统制造业制造业通过智能生产、智能设备和先进制造理念来改造和提升传统制造业。积极寻求对外合作，加强发达国家先进制造业的学习借鉴。在战略、产业、技术和人才层面上，做出重要部署。工业强国工业强国加强对加强对外合作外合作推动工业推动工业制造业转制造业转型升级型升级2. 2. 从工业大国迈向工业强国从工业大国迈向工业强国路漫漫其悠远路漫漫其悠远2. 2. 从工业大国迈向工业强国从工业大国迈向工业强国20142014年年1010月，第三次中德月，第三次中德政府磋商发布了政府磋商发布了中德合作中德合作行动纲领行动纲领工业4.0将纳入中德标准化合作委员会的工作议题，并创建工业4.0对话。未来在机械、化工、汽车制造等领域，进一步深化中德合作。西门子工业自动化产品生产和研发基地落户成都