1、-1-2-引言新一轮信息技术革命正在引领工业驶入崭新的发展空间。进入21世纪以来,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起。其中，以大数据、云计算、移动互联网、物联网等为标志的新一代信息技术革命，被视为新一轮科技和产业革命的核心与龙头。无论是产业界还是理论界，一直都在努力探求：作为这一轮科技与产业革命的龙头，信息技术引发产业变革的本质原理到底在哪里；作为集新一代信息技术革命成果大成的互联网，给我国产业发展尤其是工业带来的最深刻的影响究竟是什么？-3-4-（一）集成电路：摩尔定律逼近物理极限 标准硅技术物理极限标准硅技术物理极限 More than Moore More Moore 芯片和芯片软件芯
2、片和芯片软件-5-（二）软件技术：面临体系性重构软件正在主导硬件：软件正在主导硬件：软件定义数据中心，定义网络，定义设备，定义世界技术和应用模式的变化技术和应用模式的变化正在使传统软件和服务正在使传统软件和服务模式产生根本性变化模式产生根本性变化关系数据库（如Oracle）-6-光光纤纤联联通通的的世世界界-7-（三）计算技术：云计算重新定义计算资源云计算是云计算是IT领域最核心最重大的变化趋势，它是领域最核心最重大的变化趋势，它是宽带互联网普及和并行计算、分布式计算等技术宽带互联网普及和并行计算、分布式计算等技术不断发展演进和商业模式创新等共同形成的产物不断发展演进和商业模式创新等共同形成的
3、产物。-8-（五）感知技术：万物互联传感器技术：传感器技术：能感受并检测信息，分类高达近百种射频识别（射频识别（RFID）技术：）技术：感知技术中最前端、最关键的技术定位技术：定位技术：传感器的重要支撑“物联网物联网”（Internet of Things）：）：继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮-9-截至截至20142014年年6 6月中国月中国网民规模达网民规模达6.326.32亿亿截至截至20142014年年6 6月手机网民规模达月手机网民规模达5.275.27亿亿互联网互联网手机成为第一大上网设备手机成为第一大上网设备-10-网络生活已经成为人们生活的重要组成部分
4、。网络生活已经成为人们生活的重要组成部分。2014年上半年，中国网民的人均周上网时长达25.9小时，相比2013年下半年增加了0.9个小时。Wi-Fi覆盖提升、3G的成熟和4G的启用为网民提供了更为优质的上网环境，移动互联网应用丰富性提升多方向满足用户上网需求，推动我国网民平均周上网时间的继续增长。网络购物人群急剧增长网络购物人群急剧增长网上支付成为一种重要支付方式网上支付成为一种重要支付方式-11-从简单的信息服务，到时间空间自由，再到时间和空间位置成为服务的一部分！-12-截止到2013年底，全球智能手机出货量达到10亿部，全球平板电脑出货量达到2.2亿部。对于新兴的联网终端，预计到201
5、8年，美国联网汽车数量也达到数万台，可穿戴设备出货量达到接近1亿台。而且，这些数据中的绝大部分都会在中国市场实现。类似的研究数据显示，2013年，中国的微博注册用户人数查过5亿，同样，微信用户数量在同年底也达到5亿。2013年底，中国在线购物人数达到3.1亿人。截止2013年底，中国互联网上网人数达到6.18亿，其中手机上网人数达到5亿人。还有一组央视市场研究发布的数据也很有趣，-13-（六）人机交互技术：触摸与语音IBMIBM的的DOSDOS操操作系统作系统WindowsWindows图形图形视窗和视窗和PCPC产产业业苹果及整个苹果及整个移动互联网移动互联网产业产业Siri智能语音产智能语
6、音产业热潮业热潮-14-（四）通信技术：移动化142G3GHSPA4G2.5G1G5G数数据据速速率率14.4kbit/s384kbit/s 2.8Mbit/s 100Mbit/s 1Gbit/s模拟制式模拟制式GSMGSM、TDMATDMACDMACDMA-15-（四）通信技术：移动化移动互联网时代到来移动互联网时代到来 全球移动电话用户达到64亿亿（以SIM卡计算），使用移动电话的人数达34亿亿（以使用人数计算），人口渗透率达48.6%智能手机用户超过16亿亿，人口渗透率为22.9%，智能手机保有量首次超过PC保有量 移动互联网用户超过26亿亿，首次超过PC互联用户 移动宽带用户达22亿亿
7、，人口渗透率为31.4%-16-（七）数据处理技术：大数据200020102011201220152020p全球新产生的数据年增全球新产生的数据年增40%40%，全球信息总量每两年就可以翻番，全球信息总量每两年就可以翻番!而对新增数据的处理能力以及其利用率的增长则不足5%p将有将有90%90%的数字内容属于非结构化内容。的数字内容属于非结构化内容。800TB600EB1.8ZB2.7ZB8ZB35ZBTBEBZB美国会图书馆美国会图书馆印刷品为印刷品为15TB15TBPBGoogleGoogle每小时每小时处理的数据为处理的数据为1PB1PB中国人均一本中国人均一本500500页页的书总量为的
8、书总量为1EB1EB20112011年前的人类年前的人类信息量为信息量为1.2ZB1.2ZB全球数据总量全球数据总量ZB()EB()PB()TB()GB()MB()2110181015101210910610-17-（8）应用技术：智慧化智能工业智能农业智能交通 智能物流数字医疗数字家居安全监控环境监测智能电网 节能建筑-18-19-随着互联网的深入应用，使得人类对信息技术的认识和创造呈现出革命性的跃变。云计算、大数据、物联网、移动互联等新一代信息技术开始大爆发，从而开启全新的智慧时代-20-21-云计算是IT领域最核心最重大的变化趋势，它是宽带互联网普及和并行计算、分布式计算等技术不断发展演
9、进和商业模式创新等共同形成的产物。-22-移动互联的一个巨大贡献就是实现智慧技术利用在时间和空间上的自由-23-数字化大师尼葛洛.庞帝教授：人们经常把物联网与下一代手机联系起来，但大部分认为自己已经融入物联网时代的人，其实对物联网存在很大的误解。“他们所理解的物联网诸如利用手机与门或烤箱的连接，遥控开门，或者开启、关闭烤箱。这就是我认为人们被误导了，或完全还没入门的原因，因为他们只知道用手机遥控开关其它设备，或是把东西移来移去。”尼葛洛庞帝说，“真正的入门玩家应该是利用物联网实现智力的流通。”-24-智慧尘埃既有时间上的维度、也有空间的维度，更有应用的维度，我们将会工作和生活在海量智慧尘埃中-
10、25-26-工业互联网不仅仅是传统互联网的延伸，而是开启一个人物相连、物物相连的大连接世界-27-2013年，特斯拉电动车刮起的热潮特斯拉全盘放弃了按键，用一块大的触屏解决所有问题，空调、天窗等均用触控的方式打开和调节。“我们的车型，可以去刷软件，等于你现在的手机一样，刷一下就有新功能了，拥有无限扩展的功能。”触摸屏中还有AppStore，就好象一个硕大的手机，刷新一下就有新的功能出现，还能无限更新和扩展。一个汽车版本的Iphone。目前已为特斯拉（Tesla）Model S电动汽车谷歌眼镜应用。通过个眼镜与这款应用，可以控制电动车解锁、开启、关闭，通过语音对汽车进行操控，了解车辆的充电情况。
11、谷歌眼镜-28-第一次工业革命实现了机器对人力的替代，从此开始现代工业的机器时代，人类开始围绕机器工作。-29-第二次工业革命通过石油和电力为核心的能源革命，大大提高了生产效率，实现了大规模生产。生产装备和生产组织都发生革命性变化。-30-第三次工业革命通过计算机的利用，实现信息的快速传播与交换，实现了工业生产的信息化，从而把工业生产从大规模生产提升到大规模定制生产。精益生产成为主要生产方式。这是延续到现在的信息化时代，代表性产物是计算机、联网、ERP等管理信息系统的利用-31-现有模式下，成本集约已到极致，单一设备生产潜能充分发挥，专业分工足够精细，生产要素充分利用，但仍然不能满足个性化的低
12、成本需要。传统工业发展的天花板已经显现，新的工业发展要素尚未建立。单一机器潜能充分发挥电气化自动化分工协作已经达到极致流水线专业化生产要素充分利用人物资-32-互联网巨人在短期内即可实现在工业领域的跨界，而工业向互联网发展却需要若干年，问题在于互联网巨人掌握了客户，工业资源将会快速向其集中。-33-第四次工业革命通过信息物理的全面融合，实现人、物、信息的全面统一。智慧生产和智慧工业成为主要的工业生产方式，个性化定制需求得到极大满足。这一切的发生依赖于新一代信息技术革命的爆发，云计算、大数据、物联网、移动互联、3D打印、工业机器人等新技术促成了工业的智慧革命。生产工具、生产方式、生产组织、生产要
13、素都发生了革命性的变化。-34-35-智能工业智能农业智能交通 智能物流数字医疗数字家居安全监控环境监测智能电网 节能建筑-36-37-nIndustry 4.0 德国高科技战略计划首位德国高科技战略计划首位“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。-38-智慧互联网化集成的目的在于实现个性化生产一个由智慧产品主导的自治生产网络，满足极端单个体生产需要。-39-关键在于理解信息控制模型与自治系统2006年2月发布的美国竞争力计划则将信息物理系统
14、(Cyber Physical System，CPS)列为重要的研究项目。到了2007年7月，美国总统科学技术顾问委员会(PCAST)在题为挑战下的领先竞争世界中的信息技术研发的报告中列出了八大关键的信息技术，其中CPS位列首位。德国工业4.0将其列为关键基础技术。CPS实例：机器人外骨骼-40-Industry 4.0Industry 4.0德国高科技战略计划德国高科技战略计划两大主题：两大主题：智慧工厂、智能生产智慧工厂、智能生产智慧工厂智慧工厂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智能生产智能生产主要涉及整
15、个企业的生产物流管理、人机互动、主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、3D3D打印以及增材制造等技术打印以及增材制造等技术在工业生产过程中的应用等在工业生产过程中的应用等-41-智能化环境智能化环境嵌入式计算机嵌入式计算机智能工厂智能工厂智能手机智能手机智能卡智能卡90%的计算机的计算机都是嵌入式都是嵌入式多个计算机：多个计算机：1个用户个用户1个计算机：个计算机：1个用户个用户PC中央计算机中央计算机1个计算机：个计算机：多个用户多个用户基于物联网与服务的智基于物联网与服务的智能环境发展过程能环境发展过程-42-智慧工厂的架构 基于物联网和服务互联网-43-工业4.0下的产品特点：集成了
16、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2014年11月10日，11月13日出厂请握中间已经打开2分钟了，请盖上产品从一个零件开始就应该是智慧自治的！-44-通过价值链实现横向集成通过价值链实现横向集成跨整个跨整个价值链价值链的工程的工程垂直集成与网络化制造垂直集成与网络化制造-45-满足客户个性化的需求 灵活动态的业务流程 提供透明系统数据以支撑最佳决策 提高设备产出率和效率 创新服务为客户带来更大价值 应对人口结构的变化 员工有更好的工作及
17、生活平衡 保持企业的高福利，并保持企业的竞争力-46-47-把握互联网思维，认识虚拟世界的客观规律，虚实结合，借助互联网整合个性化需要，按需重组工业逻辑泛在互联网世界-48-智慧化工业产品应用嵌入式系统、传感器、RFID、移动互联网、多媒体等技术到产品（装备）中，提高产品的数字化、智能化、网络化程度，增强产品加工制造、物流运输、运行维护等过程中的信息动态感知、智能处理与优化控制能力，促进产品和品牌创新，增加产品附加值。-49-智慧化工业产品VOLVOS80汽车，18个嵌入式控制模块+CAN总线网络。嵌入式改造是未来汽车电子发展的趋势，占整车价值的30-40%。高端汽车中，汽车电子的收益率可达7
18、0%。日本Mazak开发智能化机床特点：主动振动控制系统：减振降振智能热系统：热位移控制智能安全系统：防止部件碰撞语音信息系统：语音提示-50-集智众包研发个性化需求提出及创意展示个性化创意评估及转化个性化专业设计、优化个性化产品生产制造创意交易、产品交易基于互联网的高端家电众包研发模式基于互联网的高端家电众包研发模式-51-基于工业大数据和网络的制造服务以云计算、数据融合处理与分析、远程监控与诊断等技术为支撑，拓展产品研发设计、工程总包、大修维修MRO、系统集成、物流、电子商务、租赁等服务，促进企业从产品生产销售向专业服务商、总包商、系统集成服务商、专业化公共服务商转型。-52-3D打印引领
19、个性制造变革传统制造模式，形成新型制造体系 集成与融合材料制备、IT软件、设计技术、制造工艺、装备等，生产个性化、高性能、复杂零部件的3D打印制造系统全面变革产品研发、制造、服务模式.3D打印将冲击全球制造体系-互联网引爆制造业革命-53-3D打印引领个性制造福布斯网站的一篇文章称：按3D打印的趋势发展下去，美国一定可以把iPhone制造接回家！到时iPhone的制造与组装，不再像富士康在中国做的人海模式，而是由3D打印机“打印”出来。一款法国3D打印公司的产品，这款产品能让用户自己设计他们的iPhone手机壳。用户从五个可用的模板（更多的模板还在制作）中选择一个，然后通过调整外形，转换颜色或
20、者添加图片和文本实现定制设计。整个过程将花费不到一分钟，欧洲客户将会在两天内拿到制作好的手机壳，北美用户则需要四天，售价14.99美金起。3D打印将冲击全球制造体系-互联网引爆制造业革命-54-基于工业大数据和网络的制造服务罗-罗公司采用数据采集与融合分析、远程监测与控制等技术，建立网络远程状态监控和诊断系统和后勤保障系统，支撑运营模式变革，扩展发动机维护、租赁和数据分析管理等服务，拓展了新业务，增加了服务型收入。2007年服务收入达到公司总收入的53.7。-55-云制造推动制造服务化云制造技术与模式p 欧盟第七框架（FP7）中的云制造项目 欧盟第七框架于2010年8月启动了制造云项目(Man
21、uCloud,Project-ID:260142)，总投资500万欧元，目的是在一套软件即服务(software-as-a-service)应用支持下，实现生产网络层和工厂、流程层的柔性化，为用户提供按需配置的制造能力服务（ManuCloud:The next-generation Manufacturing as a service(MaaS)environment for on-demand manufacturing scenarios）。该项目由弗劳恩霍夫研究院（Fraunhofer-Gesellschaft，缩写FhG），制造技术和自动化研究所（IPA）牵头，德国、英国、奥地利、匈牙
22、利四个国家的大学、研究所和企业工程承担，在光伏、OLED和汽车行业示范。该项目2013年7月已通过验收。项目第二期已经启动，主要是第一期成果的推广应用。-56-云制造推动制造服务化）p MFG.COM MFG.com的创立源于1999年，是全球最大的制造业在线采购市场，实现企业间的智能连接，联系、整合、尽职调查和知识产权保护。MFG.com平台支持制造业中所有的业务需求，适用于7种语言，进行50种货币的采购交易。“MFG”是英文“manufacturing”（制造）的缩写，意为制造业。MFG在线市场致力于服务全球制造业社群，促进社群成员间的贸易往来，并提高效率，为全球制造业伙伴搭建更加快捷高效
23、的交易平台。2013年1月15至16日，MFG.com零部件客户开发论坛，在长三角经济区常州和南京隆重举行。目前MFG.com已有来自全球各地的采购商、供应商客户逾20万，截止发稿当天，当日MFG.com对外公布采购金额超过2亿人民币。云制造技术与模式-57-虚实结合：智能制造系统工业4.0是德国政府高技术战略2020确定的十大未来项目之一，并已上升为国家战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。现在将建立全球网络，把机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络实体物理系统（CPS）中。在制造系统，它包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立的指定交换信息、触发动作和控制。从本质上讲，
24、工业4.0包括将虚拟网络实体物理系统技术一体化应用于制造业和物流行，以及在工生产过程中使用物联网和服务网技术。“虚实结合、虚实相生”德国工业4.0-58-基于信息物理融合系统的智慧机器将会替代传统的自动化机器智能化工厂生产与管理模式 进货区 成品区 备件存储装配 机械制造l过程自动化l加工智能化l设备数字化l车间网络化l操作无人化刀具质量管理生产计划IT 制造管理维护控制l监控可视化l业务流程化l管理精细化l系统集成化高效的 生产控制l控制实时化不断更新的生产信息l信息泛在化高效的生产排产与调度效率生产管理的实时性与科学性生产资源精细化和集约化管理质量控制进一步加强和改善自动化和无人化以降低生
25、产成本产量控制与市场响应能力增强更为灵活的生产组织和市场响应-59-工业4.0是德国政府高技术战略2020确定的十大未来项目之一，并已上升为国家战略，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。现在将建立全球网络，把机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络实体物理系统（CPS）中。在制造系统，它包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立的指定交换信息、触发动作和控制。从本质上讲，工业4.0包括将虚拟网络实体物理系统技术一体化应用于制造业和物流行，以及在工生产过程中使用物联网和服务网技术。“虚实结合、虚实相生”德国工业4.0-60-我国制造企业管理正处于由传统管理模式向现代管理模式转变的阶段
26、，经营目标管理模式，管理理念和决策标准发生根本性变化，多数企业并没有从根本上改变“以产品为中心”的传统制造模式，无法适应互联网、云制造等模式下的多品种大批量定制化的要求，企业管理信息化、生产过程智能化、咨询服务网络化的水平制约着中国制造业的快速发展。-61-随着中低端产品加工制造产业重心向东南亚等发展中国家转移，我国装备制造业在全球地位面临挑战，急需利用互联网、物联网、大数据、传感器等增强装备产品智能化程度，构建数字化、智能化、网络化生产线（工厂）。-62-大数据不仅仅是一种可长期利用的财富，而且是生产过程必不可少的生产要素。物流企业物流企业流通企业流通企业客户群客户群生产企业生产企业区域内企
27、业区域内企业信息服务信息服务数据服务数据服务软件服务软件服务商业智能商业智能协同设计协同设计协同商务协同商务协同制造协同制造协同管理协同管理电子商务电子商务InternetInternet智能门户智能门户其它类型企业其它类型企业动态联盟群体动态联盟群体CRM核心数据中心核心数据中心核心知识仓库核心知识仓库其它内部管理系统其它内部管理系统OAOAERPERP4CP4CPMISMISE-Marketplaces-63-工业服务化不仅仅是指对最终产品的服务化，而是在智慧工厂基础上，工业生产的每个元素的服务化服务库硬件无关硬件无关抽象服务抽象服务硬件相关硬件相关设备控制设备控制现场层-64-进入21世纪以来,新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起。以大数据、云计算、移动互联网、物联网等为标志的新一代信息技术革命带来的不仅仅是手段的变化、效率的提升，更重要的是空间的转换、智慧的跃升，开启人类智慧的大生产模式。网络把万物连接起来形成新的信息物理空间，网络把智能化的机器连接起来形成新的制造空间，这将从根本上改变制造模式，为人类进步与发展创造更大的价值。
