工业4.0的理念形态和趋势ppt课件

工业4 0的理念形态和趋势 一 工业4 0背景二 工业4 0的目标三 德国先进企业工业4 0的战略四 工业4 0的发展趋势五 中国企业如何应对工业4 0 目录 政府报告提 互联网 行动计划 3月5日李克强总理在政府报告中提出制定 互联网 行动计划 推动移动互联网 云计算 大数据 物联网等与现代制造业结合 促进电子商务 工业互联网和互联网金融健康发展 引导互联网企业拓展国际市场 互联网 的本质是产业互联网 如果从更广泛的概念理解物联网 物联网承载了互联网 在物联网十二五规划中 智能工业排在物联网九大试点行业之首 与早期推的两化融合 现在推动的工业4 0不谋而合 各国在物联网领域的动向 企业端也开始热身IoT 1 GE 产业 交通 医疗等2 IBM 公共 医疗 金融 产业等3 AT T 公共 交通 能源等3 Intel 能源 产业5 CISCO 公共 医疗 金融 产业等 Minds Machines2014GE sannualsummitontheIndustrialInternet 德国工业4 0实质是物联网的智能工业 1 个网络信息物理系统网络 2 大主题 智能工厂 智能生产 3 项集成 横向集成 端到端集成 纵向集成 8 项计划 标准化参考架构 管理复杂系统 工业宽带基础 安全和保障 工作的组织和设计 培训持续的职业发展 监管架构 资源利用效率 工业发展历史 从工业1 0到工业4 0 1800 1900 2000 时间轴 今天 复杂程度 第一次工业革命创造了机器工厂的 蒸汽时代 第二次工业革命将人类带入分工明确 大批量生产的流水线模式和 电气时代 第三次工业革命应用电子信息技术 进一步提高生产自动化水平 第四次工业革命开始应用信息物理融合系统 CPS 1784年 出现了第一台机械织布机 传送带方式于1870年开始在辛辛那提屠宰场使用 1969年 美国Modicon公司推出084PLC 数据来源 DFKI 2011 工业发展史的自动化维度 从工业1 0到工业4 0 1800 1900 2000 时间轴 今天 复杂程度 第一次工业革命机械的自动化 第二次工业革命机械化 电气化 第三次工业革命模拟化 数字化 第四次工业革命自动化 智能化 1784年 出现了第一台机械织布机 传送带方式于1870年开始在辛辛那提屠宰场使用 1969年 美国Modicon公司推出084PLC 工业发展史的解放人的工作维度 从工业1 0到工业4 0 1800 1900 2000 时间轴 今天 复杂程度 第一次工业革命解放 工 机器替代体力活 第二次工业革命解放 工 机器替代体力活 第三次工业革命解放 员 机器替代以定规则下的繁琐劳动 第四次工业革命解放 师 机器替代部分可创造性劳动 1784年 出现了第一台机械织布机 传送带方式于1870年开始在辛辛那提屠宰场使用 1969年 美国Modicon公司推出084PLC 工业发展史的生产方式维度 物联网是技术融合 企业应用软件 ERP SCM CRM PLM MES OA等自动化 总线 DCS PLC 工厂自动化等互联网 以太网 电子商务 社交媒体 移动互联网等数据处理 数据库 在线分析 ETL BI 数据挖掘 MDM ODS 非结构化数据等通讯技术 3G 4G 5G WIFI Zigbee 蓝牙 Z Wave等云计算 IaaS PaaS SaaS 虚拟化物联网技术 RFID 二维码 传感技术 M2M 安全技术等等物联网是技术的融合 而不是单个技术的突破 融合的基础是因为云计算的发展是突破 在云计算技术成熟之后 计算能力 存储的瓶颈被突破 移动互联网 大数据 物联网等概念才可以落地 云计算是迎接管理学第三个春天的技术基础 云计算不仅仅是一种技术 更重要它促进上商业模式创新云计算促进了社会分工云计算促进商业模式从产品向服务转型IaaSPaaSSaaS云计算触发商业模式创新 云成为一种商业模式 终端的物联网 IOT Vs 工业4 0 IoTMarket Revolution 20 YoY MarketSize 140Market Evolution 1 5 YoY ValueAdded Industry4 0 transplants IoT excitementIntoevolutionaryindustrialautomation VirtualWorldInternetofThingsConnectedConsumer ConnectedData Computer SmartPhone Tablets VirtualWorldSensorsIndustryAutomation ConnectedData ManualData SmartCards Barcode RFID Time Time 德国的强项在生产端Vs美国的强势在消费端 InternetofThingsMarketShares2018Cagr 20 IDC Mfg20 Consumer29 13 7 7 7 4 Systems ServicePlatformsGlobalUserAccess Markets StandardsNewBusinessModels SmartMobility SmartLogistic SmartBuildings SmartGrid SmartProducts SmartFactoryCybarPhysicalSystems IndustrialInternet ThePowerof 1 efficiencygrowth GE 效率提高1 一年可带来利益200亿美元 一 工业4 0背景二 工业4 0的目标三 德国先进企业工业4 0的战略四 工业4 0的发展趋势五 中国企业如何应对工业4 0 目录 德国工业4 0蓝图 1 个网络信息物理系统网络 2 大主题 智能工厂 智能生产 3 项集成 横向集成 端到端集成 纵向集成 8 项计划 标准化参考架构 管理复杂系统 工业宽带基础 安全和保障 工作的组织和设计 培训持续的职业发展 监管架构 资源利用效率 感知层 网络 广域网 传感网 边缘计算 云计算 物联网服务平台 应用程序 数据分析 政府 大学 标准制定组织 物联网服务消费者 物联网生态系统 主要利益相关者 服务供应商 分析软件供应商 应用软 硬件供应商 技术供应商 物联网平台软件 云软 硬件供应商 边缘计算软 硬件供应商 网络软 硬件供应商 传感装置 嵌入式软件 物联网平台服务 网络服务 云服务 物联网 应用 商业 服务 系统整合服务 咨询服务 测试服务 德国工业4 0的企业生态 工业4 0的理解 横向集成与纵向集成 制造业的FA 生产自动化 与经营管理系统的整合国际标准IEC62264以前为 交易连接 I4 0特点为 过程 Procedures Processes 连接 企业内水平连接 企业间连接 企业经营ERP SCM etc 制造实施MES 设备 控制系统 企业经营ERP SCM etc 制造实施MES 设备 控制系统 层级四 层级三 层级二 层级一 生命周期集成 智能化互联 采用最高效技术 产品设计 生产规划 生产工程 生产实施 服务 1 2 3 4 5 通往工业4 0之路 集成产品规划与生产过程 提高生产力 效率和灵活性 一 工业4 0背景二 工业4 0的目标三 德国先进企业工业4 0的战略四 工业4 0的发展趋势五 中国企业如何应对工业4 0 目录 西门子工业4 0战略 基于信息物理融合系统的数字化 生产模式 工业4 0 的愿景将要生产的产品包含了生产所需的全部信息根据整个价值链 自行配置集成化生产设施根据当前条件 灵活制定生产工艺 分布式信息物理融合系统 CPS 通过嵌入式互联网技术相互协同 西门子工业4 0战略 人 是具有创造性的规划者 管理者和决策者 第1步由人提出产品构思与设计 第2步由人确定生产规则和参数 第3步信息物理融合系统 CPS 根据指令仿真并对比各种生产选项 第4步信息物理融合系统 CPS 给出符合要求的 最佳 生产路径建议 第5步由人选择最佳生产路径 实现生产 Page23 西门子 生产技术潮流的先驱者 2020 19951996 2010 2009 2012 1979 1973 1958 S7 1500联手TIA博途 S7 1200 SIMATICS7和TIAPLM针对自动化驱动的TIA博途软件平台 SIMATICS3 SIMATICS5 SIMATICG PLM软件 长期兼容 创新领袖 开放接口 TIA博途V12 Page24 第8页 鲁思沃 数字化企业 西门子正在为实现工业4 0奠定基础 2013年4月8日 Page25 TIA TIP 生产 全集成自动化 全集成能源管理 工厂设计 产品设计 自动化设计 PLM 产品生命周期管理 计算机辅助运动软件 2012年 2007年 西门子正在融合数字化产品规划与实际生产 Page26 SAP工业4 0战略 自动化 手动组装 半自动化 高度自动化 新商业模式 智能化 SAP拟于今年在上海开设I4 0研究中心配合总部做用户端应用研究 通过减少操作成本取的附加价值 IOT 服务化 BizSuite整合 大数据分析 M2M SAPMII MES 手动 PC 打印等 智能手机 嵌入式电子元器件等 CPS 智能系统 服务自动化等 27 博世有序推进 工业4 0 Leanprocessenabling Realtimeanalysis Adaptivelogistics Predictivelogistics BoschBusinesseventplatform Capturing Automation HMI controller RFID robotics MobileSolutions AugrnerbeReality other Automationtechnologies Sensor ModernHMI 一 工业4 0背景二 工业4 0的目标三 德国先进企业工业4 0的战略四 工业4 0的发展趋势五 中国企业如何应对工业4 0 目录 工业4 0的趋势判断 工业返璞归真的变化趋势工业革命前 完全定制化工业1 2 产品由工厂设计 用户采购 STO Sale to Order 工业3 0 产品根据工厂选项 根据用户选择生产 MTO 工业4 0 产品根据用户需求定制 ETO 借助信息平台实现服务的规模化设计制造的规模化服务售后服务的规模化 工业3 0的案例 Dell案例 Dell1984年由迈克尔 戴尔创立于美国德克萨斯州奥斯丁1996年开始通过采用直销模式销售戴尔计算机产品戴尔的直销模式 供应链管理成为全球电脑行业的标杆2004年5月 戴尔公司全球电脑市场占有率排名第一 进入世界500强 延迟制造 延迟制造实施的关键 顾客需求切入点的定位在延迟制造中 我们把推式流程与拉式流程的分界点称为顾客需求解耦点 CODP CustomerOrderPostponementDecouplingPoint CODP是供应链中产品的生产从基于预测转向响应客户需求的转折点 Dell的创新将CODP向前移 COPD决定供应模式的选择 供应规模化 低成本 批量化 交期短 易预测多样化服务 高成本 灵活多样 交期长 难预测 T CODP移动方向 Dell的横向集成 供应商 顾客 顾客的顾客 Make 交付 制造 Deliver Make Source Deliver Source 内部或外部 内部或外部 你的公司 Source SCOR模式 BuildingBlockApproachProcessesMetricsBestPracticeTechnology Dell的纵向集成 陕鼓动力 有工业4 0的雏形 陕鼓动力是陕鼓集团的精良资产 是借助信息化 从卖产品向卖服务成功转型的机械制造业企业代表 是国内鼓风机行业唯一一家上市公司 在向服务转型过程中 陕鼓动力有一个突破性创新 陕鼓旋转机械远程在线检测及故障诊断系统 远程检测系统 陕鼓动力是旋转机械设备以及解决方案的供应商 在远程检测系统发明之前 一般设备以及解决方案供应商对客户的服务模式是 客户通过电话联系陕鼓 陕鼓派人到现场检查 维护 一方面风机的维护有较高的技术含量 对维修人员的技术水平有很高的要求 因而维修人员的水平决定了对客户的服务水平 另外一方面维修人员的差旅 经济成本高 人员的使用率低 对陕鼓也是一种负担 陕鼓动力案例 陕鼓远程检测系统上线之后的服务模式 陕鼓将客户运行旋转机械设备的数据 包括风机的油温 转速等数据 接入检测系统 检测系统有一个中心屏幕 显示所有陕鼓生产的设备运行状况 利用不同颜色显示机组运行状态 绿色代表正常 黄色代表存在问题 红色代表问题严重或者停机状态 检测人员可以瞬间掌握全局 同时 检测人员可以通过系统从大量运行的机组中找到非正常机组 并立即进行重点内容监测分析 而每个机组的详细运行信息可以图形化地显示 供检测人员直观查看运行情况 并绘制成各种专业图表 比如大连石化集团曾购买陕鼓的一台风机机组 但机组送电后时常剧烈振动 所有人都认为是风机出了问题 在远程监测设备安装上后 系统详细记录下了设备运行时的频谱状况 当陕鼓的检测人员把频谱的时间调整细分至毫秒时 最后发现实际并不是风机跳动导致故障 而是电机跳动了以后 风机接着停机 中间间隔了0 6毫秒 人根本感觉不到 远程监测系统可以发现人眼看不到或者经验估计不到的问题 陕鼓动力 客户可以减少非计划停机次数 降低故障率 缩短停机检修时间 延长检修周期 延长机组连续运行时间 减少维修费用 也为流程系统提供了安全保障 陕鼓也因此可以及时掌握现场机组运行情况的大量第一手 准确 详细 实时的信息 陕鼓动力借鉴了DCS集散控制系统 中国企业工业4 0之路 企业信息化方面 中国企业需要追赶国际先进企业特别是智能决策方面 中国差距更大电子商务 O2O电子商务中国差距不大 但管理流程差距大自动化领域 在控制器方面 中国与国外差距不大 但在执行器 传感器差距巨大芯片行业差距巨大在总线协议领域 中国缺乏标准 中国制造业在三点发力 决策智能化MES物联网 做出系统的系统 才能具备工业4 0的话语权 信息化网络的建设 数据处理中心硬件的建设 工业4 0 数据库建立和传输安全 数据和生产可视化 数据中心IT的解决方案 企业端的4 0 检测 指挥 控制 执行 智能数据 数据传输 服务器 防火墙 监控 六大板块 43