1、智慧智慧工工厂厂我国我国当当前前工工业业企企业业的的必必然然选选择择，也是也是唯唯一一选选择择2010年，中国工业总产年，中国工业总产值值占占全球全球 工业总值的比重工业总值的比重已已经经达达到到19.9%，超超 过美国成为全球过美国成为全球第第一一制制造造业业大国。大国。美美 国国以以18%排第排第二二，日本第，日本第三三，德德国国第第 四四。美美国国日日本本欧欧盟盟台台湾湾世界制世界制造造.产业链产业链的的 转转移移规模扩规模扩大大装备升装备升级级技术提技术提升升.我我.国制国制造造 业水平业水平不不 断提断提升升我我国世国世界界制制造造大大国国的的地地位位，是，是在在承接世承接世界界制制
2、造造 链的转链的转移移和和我我国国制制造业造业水水平不平不断断提提升升的过的过程程中中逐逐渐渐 形成形成的的。世界制造大世界制造大国国生产制造生产制造大国大国处于世界产业价处于世界产业价值值链链的的低低端端全球产业价值分全球产业价值分配配研研 活活技技 零零 件件单单 零零 部部 件件装装场场与与 营营销销产产性性 务务业业价值价值链链微笑曲微笑曲线线信息与管理密信息与管理密集集劳动密劳动密集集技术与资本密技术与资本密集集全球全球产产业业价价值链值链附加附加值值The Third Industrial Revolution第三次工第三次工业革命业革命当前，第当前，第三三次革次革命命 正正在展在
3、展开开，这就，这就是是制制造造 业业的的智慧智慧。制制造造业业数数 字字化为化为传传统制造统制造业业的的面面 貌貌和生和生产产方式正方式正在在带带来来 巨大改巨大改变变。我们我们传统的工传统的工厂厂是是从从设计到开模生设计到开模生产产，需需要要投入大量设投入大量设备备、资金和人资金和人力力，如今有了三维印制，如今有了三维印制机机，只要在电脑上设，只要在电脑上设计计，就可，就可三三 维打印出零部件和产维打印出零部件和产品品，包括航空航，包括航空航天天、汽车摩托、汽车摩托车车、各种、各种装装备备 等复杂产品的精密零件及各种生活和工业用等复杂产品的精密零件及各种生活和工业用品品，这种新型，这种新型工
4、艺工艺的的 应用具有应用具有无限可无限可能能，并可大幅，并可大幅降降低制造的低制造的门门槛。槛。计算机软计算机软件件、新新型材型材料、料、更灵活的机更灵活的机器器、新、新工工艺（艺（特别是特别是三三维打印），以及网络上提供的各种软体服维打印），以及网络上提供的各种软体服务务，这些新科技的汇，这些新科技的汇聚聚 使使工厂将逐渐告别大批量生工厂将逐渐告别大批量生产产，进入完全客户化定，进入完全客户化定制制，以更，以更低低的的 成本、更高的效率和质量生产更多样化的产成本、更高的效率和质量生产更多样化的产品品，满足不同，满足不同顾客顾客的的 不同需不同需求求。，所有革命都要进行一所有革命都要进行一场场
5、 惨烈的淘惨烈的淘汰汰，不，不会会以以人人的的意意 志为志为转转移移。第三。第三波波工工业业革革命命 也不例也不例外外，就像，就像之之前前两两波波工工 业革命都业革命都曾淘汰曾淘汰若若干干行行业业和和 劳工，劳工，未来制造未来制造业业势势必必再再出出 现一场优胜劣现一场优胜劣败败的的大大洗洗牌牌，工厂工厂需需要要的的劳劳工工将将越来越来越越少少 但需要更高的技但需要更高的技能能。当工厂当工厂需需要要的的劳劳工减工减少少，工工资资占生占生产成产成本本的比的比重重也也会会降降 低，从而改低，从而改变变目目前前到到工工资资低低的的海海外外国家国家设设厂的厂的模模式式，跨跨国国企企 业将逐渐把业将逐渐
6、把工工厂厂搬搬回回国国内内，以以便便设设计人计人员员能够能够和和生产生产线线更更密密 切合切合作作，同时更，同时更能能贴贴近近客客户户并并迅迅速速回回应应其其需需求。求。先先进发进发达国家的达国家的应应对策对策略略 2009年年1月，美国月，美国IBM公司提出了公司提出了“智智慧慧地地球球(Smarter Planet)”概念。概念。2009年年4月，新西兰政府推出了月，新西兰政府推出了新新西兰西兰数数字战字战略略2.0 2009年年6月，英国出台了月，英国出台了“数字英数字英国国(Digital Britain)”战略。战略。2009年年7月，日本推出了月，日本推出了i-Japan战战略略2
7、015。2009年年9月，韩国出台了月，韩国出台了I T韩国未来战略韩国未来战略研究。研究。2010年年5月，欧盟推出了月，欧盟推出了信息化信息化战战略行略行动动计计划划以应以应对对当前当前欧欧盟的盟的金金融危融危机机。2010年，年，奥巴马政府签署规模为奥巴马政府签署规模为170亿亿美美元元的的美国美国制制造业造业促促进法进法案案；2011年年6月，月，又又 启动了启动了美国先进制造美国先进制造伙伙伴伴计计划划 2011年年4月，德国首次提出了月，德国首次提出了工工业业4.0发展战发展战略略，旨，旨在在支持支持工工业领业领域域新一新一代代革命革命性性技技术术 的研发与创新，提高德的研发与创新
8、，提高德国国工业工业的的综合综合竞竞争争力力。欧盟“信息化战略行动计划”欧欧盟盟“信信息息化化战战略略行行动动计计划划”是是欧欧洲洲数数字字计计划七划七项项旗旗舰舰举举措措中中的的一一项项，可可 促进经济的明显增长，使社会各领促进经济的明显增长，使社会各领域域都能都能享享受数受数字字时代时代带带来的来的快快捷和捷和便便利。利。增强增强智慧智慧文化技能文化技能 和包容性和包容性更强的互操作性更强的互操作性更快的互联网接入更快的互联网接入应用信息和通信技术应对应用信息和通信技术应对 气候变化和人口老龄化气候变化和人口老龄化更多的研发投资更多的研发投资增强互联网的信任度增强互联网的信任度 和安全性和
9、安全性统一数字市场的建立统一数字市场的建立“信息化战略行动计划信息化战略行动计划”七大领域七大领域美国“先进制造伙伴”计划为了巩固制造业竞争优势并确保其在世界制造强国中的领先地位，美国提 出并启动了“先进制造伙伴（Advanced Manufacturing Partnership）”计 划，并投入5亿美元推动这项工作。主题词：3D打印、物联网、制造回归、先打印、物联网、制造回归、先 进材料、新一代机器人、自动化生进材料、新一代机器人、自动化生产产线、线、节节能制能制造造工艺工艺工业革命工业革命1.0时时间间18世纪末世纪末178420世纪初世纪初蒸汽机蒸汽机电力广泛应用电力广泛应用 工业革命
10、工业革命3.0 工业革命工业革命2.0复复 杂杂 程程 工业革工业革命命4.0度度信息物联系统信息物联系统Industry 4.0德德国国高高科科技战略计技战略计划划首位首位电子、电子、IT、工、工 业机器人业机器人工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生智能生产产工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生智能生产产Industry 4.0德德国国高高科科技战略计技战略计划划首位首位“工业4.0”研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术 部联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公 司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升 为国家级战略。德国联邦政府投入达2亿欧元。Indu
11、stry 4.0德国高科技战略计划两大主题：智慧工厂、智能生产智慧工厂重点研重点研究究智智能能化生化生产产系统及系统及过过程程，以及以及网网络络化化 分布式生产设施的实分布式生产设施的实现现智能生产主要主要涉涉及及整整个个企企业业的的生生产产物物流流管管理理、人机人机互互动动、3D打印打印以以及及增增材材制造制造等等技技术术在在工工业业生生产过产过程程中中 的应用的应用等等工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产智能物智能物料料智能产智能产品品云安全网络智智能能 机床机床1智智能能 机床机床2面向面向机床的机床的APP平平台台信息信息物理生产系物理生产系统统智慧工厂的流程基于云安
12、全网络智慧工智慧工厂厂2N 智慧工智慧工厂厂1机床间通机床间通信信工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产面向智慧工厂的室内精确定位工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产面向智慧工厂的APP商店下载量身定制的用户界面工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产智慧工厂中的机器人技术机器机器人不再被固定人不再被固定在在安全安全工作地点而是与人工作地点而是与人一一起协同工起协同工作作今今天天明明天天新一新一代轻量化，灵活的代轻量化，灵活的机机器人与人类在器人与人类在智智能工厂一起协能工厂一起协同同工工作作工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产
13、DFKI研发的抽象产品记忆系统研发的抽象产品记忆系统用用于于自自适适应应抓抓取取和和智智能能产产品装品装配配智慧工厂中的智能装配在头在头部部安安装装立立体体相相 机，机，在在手手臂臂靠靠近近物物 体的体的地地方方安安装装3D 摄摄 像像头头机器人利用左手内部机器人利用左手内部天天线线从从产品内存中读取尺产品内存中读取尺寸寸、重量重量和加持点，同时机和加持点，同时机器器人能够从信息人能够从信息物物理系理系统统 中获中获得产品装配说明得产品装配说明书书工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产智慧工厂的车间基于无线、RFID、传感器
14、和服务的架构智慧工厂的布局面向服务的工厂系统布局服务库硬件无硬件无关关 抽象服抽象服务务硬件相硬件相关关 设备控设备控制制现场层工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产Industry 4.0德国高科技战略计划两大主题：智慧工厂、智能生产三个设想：产品、设施、管理产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在 其整个供应链和生命周期中所需的各种必需信息设施：由整个生产价值链所集成，可实现自组织管理：能够根据当前的状况灵活决定生产过程工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产工业4.0下的产品特点集成了信息存储、传感、无线通信功 能产品是信息载体产品在整个完整的供
15、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日出厂请握中间已经打开2分 钟了，请盖上工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产工业4.0自动化-信息物理系统（CPS）通过价值链实现通过价值链实现横横向向集成集成跨跨整整 个个价价 值值链链 的的工工 程程工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产工业4.0自动化-信息物理系统（CPS）垂直集成与网络垂直集成与网络化化制制造造在明天的在明天的智智慧慧工工厂厂，生产结，生产结构构不会是固定的不会是固定的，预
16、定义的。相预定义的。相反反，一组，一组IT 配置配置的的 规则将被规则将被定义定义，可以根据具体可以根据具体情情况况 进行工进行工厂结构的拓扑结厂结构的拓扑结构构配置配置组组 合，合，其中包括针对模型其中包括针对模型，数据，通信和数据，通信和计计算算 算法的算法的所有相关要所有相关要求求。工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产工业4.0的标准规范工工业业4.0 智智慧慧工工厂厂标标准准EMMA:多模式工业多模式工业辅辅 助系助系统统OMM:语义产品内语义产品内存存USDL:信息物理产品信息物理产品系系 统中的语义服统中的语义服务务工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智
17、能生产德国一些企业已经开始实施industry 4.0TRUMPF公司：全球领先的技术公司，全球领先的技术公司，其业务覆盖机床、医药、激光和电其业务覆盖机床、医药、激光和电子子技术技术SAP公司：全球领先的全球领先的企业应用软件公司企业应用软件公司WITTENSTEIN公司：伺服电机和伺服电机和运动控制技术制造商运动控制技术制造商FESTO公司：全球领先的工厂自动全球领先的工厂自动化技术供应商化技术供应商BOSCH公司：德国最大德国最大的工业企业之一的工业企业之一，精密机械，精密机械 及电气工程的工厂及电气工程的工厂。工工业业4.0从从智慧工厂智慧工厂到到智能生产智能生产“工工业业4.0”行动
18、领行动领域域标准化和标准化和 参考架构参考架构管理管理建立宽频建立宽频 复杂系统复杂系统基础设施基础设施构建安全构建安全 保障体系保障体系工作有效工作有效 组织设计组织设计保持德国保持德国制造业制造业发发展展，促进全，促进全球球竞争力提竞争力提升升培训与培训与完善完善资源利用资源利用 专业发展专业发展监管框架监管框架率的平衡率的平衡工业工业4.0涉及涉及为复杂产品和为复杂产品和不同企业的网不同企业的网制造系统的管制造系统的管络连接与集成，络连接与集成，理提供适当的理提供适当的因此需开发一因此需开发一解释性模型、解释性模型、套统一的标准，套统一的标准，工具和方法工具和方法建立宽带互联建立宽带互联
19、 网基础设施，网基础设施，为工业为工业4.0提提 供可靠、全面供可靠、全面 和高质量的通和高质量的通在确保生产设在确保生产设 施和产品本身施和产品本身工业工业4.0将改将改 变员工的工作变员工的工作对人和环境没对人和环境没内容、工作流内容、工作流有威胁的同时，有威胁的同时，程和工作环境，程和工作环境，础的持续专业础的持续专业通过促进学习、通过促进学习、完善法律法规，完善法律法规，工业工业4.0能提能提终身学习和以终身学习和以以保护企业数以保护企业数高资源的生产高资源的生产工作场所为基工作场所为基据和个人信息，据和个人信息，率和利用效率，率和利用效率，建立相应的行建立相应的行但需计算在智但需计算
20、在智保护他们所带保护他们所带在工作组织中在工作组织中发展计划，实发展计划，实业准则和协议，业准则和协议，能工厂中投入能工厂中投入并提供相应的并提供相应的信网络信网络的数据和相关的数据和相关需应用社会技需应用社会技施适当员工培施适当员工培促进企业自我促进企业自我的额外资源与的额外资源与参考架构。参考架构。生产信息。生产信息。术方法对员工术方法对员工训策略和组织训策略和组织监管。监管。产生的节约潜产生的节约潜的参与性工作的参与性工作工作。工作。力之间的平衡。力之间的平衡。进行设计。进行设计。2012年，在由英国经济学人杂年，在由英国经济学人杂志志发起发起的关的关于于“第三次工业革命第三次工业革命”
21、讨讨论论中认中认为为，“以以中国中国为为代表代表 的在第二次工业革命的的在第二次工业革命的末末期突期突然然崛起崛起的的国国家家，很可很可 能会因为第三次工业革能会因为第三次工业革命命的到的到来来，再，再次次被远被远远远地抛地抛 在后面，发达国家尤其在后面，发达国家尤其是是美美国国、德国德国等等，很，很有有可能可能 在第三次工业革命中再在第三次工业革命中再度度领领先先，让一让一度度已成已成为为全球全球 制造业中心的中国望尘制造业中心的中国望尘莫莫及及”。这种评论以直白的方式宣告，以这种评论以直白的方式宣告，以美美国为国为首首的西方的西方 发达国家政府和企业希发达国家政府和企业希望望通过通过这这场
22、正场正在在来临来临的的以移以移 动互联网、物联网、云动互联网、物联网、云计计算算、大大数据数据以以及及3D打打印印和和 新一代新一代机机器人器人等为等为基础的基础的工工业革业革命击命击败中国败中国制制造业造业。如何如何来来适适应应？如何来如何来把把握握？如何来如何来应应对对？我我 们们中国制造2025的提出李克李克强强总总理理在在政政府府工工作作报报告告中中的的讲讲话话“中中国国制制造造2025”围围绕创绕创新新驱动驱动、智能智能转转型型、强化强化基基础、础、绿绿色发色发展展、人人 才为本等关键环节，以才为本等关键环节，以及及先进制造、高端装备等先进制造、高端装备等重重点领域，重点促进以云点领
23、域，重点促进以云计计 算、物联网、大数据为算、物联网、大数据为代代表的新一代信息技术与表的新一代信息技术与现现代制造代制造业业、生产性服、生产性服务务业业 等的融合创新，为大众等的融合创新，为大众创创业、万众创新提供环境业、万众创新提供环境，加快制造业转型升加快制造业转型升级、级、提提 升增效，力争到升增效，力争到2025年年从从制造制造大大国迈国迈入入制造制造强强国行国行列列。数字化数字化工工厂厂“智慧智慧工厂工厂”是以是以信信息息技技术术为为代代表表的的高高技技术术与与传传统统工工 业领域所有要素业领域所有要素融融合合，进进而而促促进进传传统统工工业业的的改改造造、提升提升、变变 革和创革
24、和创新新，形成，形成新新型型工工业业装装备备及及系系统统，催催生生新新的的工工业模业模式，式，构建现代产业体构建现代产业体系系，提提升升工工业业的的核核心心竞竞争争能能力。力。38如果如果说说，工作母，工作母机机、重重大大设设备备和和生生产产线线等等是是工工业业能力能力 的的硬装备硬装备，那么，那么，设设计计思思想想、管管理理模模式式、各各种种信信息息系统系统、标标 准和网络等就是准和网络等就是新新型型工工业业能能力力的的软软装装备备。硬硬装装备备与与软装软装备备的的 集成产物就是提集成产物就是提升升工工业业能能力力的的新新型型工工业业装装备备。进一步进一步说说，如果，如果硬硬装装备备是是为为
25、新新型型工工业业提提供供硬硬能能力力的的“躯体躯体”，软装，软装备备则则是是现现代代工工业业提提供供软软能能力力的的“灵灵魂魂”，也也是新型工业装备是新型工业装备的的“大大脑脑”。智慧智慧工工厂厂可以可以理理解解为为：在在我我国国传传统统庞庞大大的的制制造造业躯业躯体上装上大脑和体上装上大脑和灵灵魂魂，使使之之成成为为智智能能和和智智慧慧的的、能能适应适应现现在在 和未来竞争的企和未来竞争的企业业形形态态。现现现现代代代代工工工工业业业业装装装装备备备备=硬硬硬硬装装装装备备备备+软软软软装装装装备备备备制制造执造执行系统行系统（MES）的功的功能能构构件件制制造执造执行系统行系统（MES）的
26、应的应用用制制造执造执行系统行系统（MES）的应的应用用制制造执造执行系统行系统（MES）的应的应用用制制造执造执行系统行系统（MES）的应的应用用制制造执造执行系统行系统（MES）的应的应用用制制造执造执行系统行系统（MES）的应的应用用制制造执造执行系统行系统（MES）的应的应用用制制造执造执行系统行系统（MES）的应的应用用设备能耗信设备能耗信息息制制造执造执行系统行系统（MES）的应的应用用远程监控设备实远程监控设备实时时作作业业状状态态德国富克公德国富克公司司60米龙米龙门门加加工工中中心心奥地利五轴数控奥地利五轴数控龙龙门门加加工工中心中心奥地奥地利利IGM公司悬公司悬臂臂自自动动
27、焊焊机机瑞典伊萨公司自瑞典伊萨公司自动动焊焊机机西西门子门子智慧智慧工厂工厂在西门子成都工厂，宽敞的在西门子成都工厂，宽敞的厂厂房里房里只只有二有二三三十名十名工工人在人在工工作，作，大大多数多数工工 序都是自动完成的。对此，西门子序都是自动完成的。对此，西门子表表示：示：我我们建们建设设智慧智慧工厂工厂，其一其一是是为为 了获得了获得更高的产品质量更高的产品质量，通过各种，通过各种体体系的系的无无缝连缝连接接保障保障产产品质品质量量。其。其二二是是 为了实现为了实现快速生产的调整快速生产的调整。其三是。其三是帮帮助客助客户户有效有效缩缩短产短产品品的上的上市市时时间间。博博世德世德国洪堡国洪
28、堡智慧智慧工厂工厂博世是德国最大的工业企业博世是德国最大的工业企业之之一，一，从从事汽事汽车车技术技术、工业工业技技术和术和消消费费品品 及建筑技术的产业。博世目前正在及建筑技术的产业。博世目前正在推推进的进的工工业业4.0试试点点项目项目有有50多多个个。洪堡工厂生产线的特殊之洪堡工厂生产线的特殊之处处在于在于，所有所有零零件都件都有有一个一个独独特的特的射射 频识别码频识别码，能同沿途关卡自动，能同沿途关卡自动“对对话话”，从从而提而提高高整个整个生生产效产效率率。鉴于它是对鉴于它是对“工业工业4.0”技术的技术的有有效应效应用用，这，这套套系统系统获获得了得了今今年年德德国国 汽车工业协
29、会颁发的物流奖汽车工业协会颁发的物流奖。世界顶尖的汽车制造企业之一世界顶尖的汽车制造企业之一宝马公司，其智能生产装备和智能生产线汇集宝马公司，其智能生产装备和智能生产线汇集了了 世界上最尖端的技术和设备，代表着汽车工业发展的先进水平世界上最尖端的技术和设备，代表着汽车工业发展的先进水平。例如，例如，使用了完整的机器人系统、工具智能装备系统、智能化涂装技术、智能化产使用了完整的机器人系统、工具智能装备系统、智能化涂装技术、智能化产 品测试等，同时通过生产过程智能化管理系统，使长达品测试等，同时通过生产过程智能化管理系统，使长达2公里长的装配线上每辆车的位公里长的装配线上每辆车的位 置精确定位到置
30、精确定位到15厘米内，大大提高了产品的质量、精度以及安全性能。厘米内，大大提高了产品的质量、精度以及安全性能。德德国宝国宝马马智慧智慧工工厂厂结束结束语语“智慧智慧工工厂厂”建建设是一项长期设是一项长期性性、复杂复杂性性、战战 略略性性、系统性和创新性系统性和创新性的的工工程程。我国广大我国广大制制造企造企业业 当前当前最最急迫的任务就是急迫的任务就是迅迅速推进信息化和速推进信息化和工工业业化化深深 度融度融合合，尽快把尽快把企企业打造成一业打造成一个个“智慧智慧工工厂厂”。只有拥只有拥有有“智慧智慧工工厂厂”的企业才能在的企业才能在未未 来的市场竞争中生存下来和发展下来的市场竞争中生存下来和发展下去去！祝各位祝各位嘉嘉宾宾：身体健身体健康康，工作顺利！，工作顺利！
