智能與智慧---工業(yè)40圖解32

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級現(xiàn)代設(shè)計與集成制造技術(shù)教育部重點實驗室學(xué) 習(xí) 方 法 掌 握 技 巧 迎 戰(zhàn) 未 來1學(xué) 習(xí) 方 法 掌 握 技 巧 迎 戰(zhàn) 未 來*單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級現(xiàn)代設(shè)計與集成制造技術(shù)教育部重點實驗室單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級*工業(yè)4.0從智慧到智能企業(yè)主講：2014-03-264.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)時間復(fù)雜程度工業(yè)革命1.018世紀(jì)末1784工業(yè)革命2.020世紀(jì)初電力廣泛應(yīng)用蒸汽機(jī)工業(yè)革命3.0電子、IT、工業(yè)機(jī)器

2、人工業(yè)革命4.0信息物聯(lián)系統(tǒng)Industry 4.0 德國高科技戰(zhàn)略計劃首位4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智能化環(huán)境嵌入式計算機(jī)智能工廠智能手機(jī)智能卡90%的計算機(jī)都是嵌入式多個計算機(jī)：1個用戶1個計算機(jī)：1個用戶PC中央計算機(jī)1個計算機(jī)：多個用戶基于物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)的智能環(huán)境發(fā)展過程4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)高精度高品質(zhì)多品種小批量的智能產(chǎn)品綠色生產(chǎn)：清潔、資源利用率高的可持續(xù)發(fā)展智能工廠位于城市的城市生產(chǎn)4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)Industry 4.0 德國高科技戰(zhàn)略計劃首位“工業(yè)4.0”研究項目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)手資助，在德國工程院、弗勞恩霍

3、夫協(xié)會、西門子公司等德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動下形成，并已上升為國家級戰(zhàn)略。德國聯(lián)邦政府投入達(dá)2億歐元。4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)Industry 4.0德國高科技戰(zhàn)略計劃兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)智慧工廠重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)智能生產(chǎn)主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動、3D打印以及增材制造等技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)Industry 4.0德國高科技戰(zhàn)略計劃兩大主題：智慧工廠、智能生產(chǎn)三個設(shè)想：產(chǎn)品、設(shè)施、管理產(chǎn)品：集成有動態(tài)數(shù)字存儲器、感知和通信能力，承載著在其整個供應(yīng)鏈和生命周期中所需的

4、各種必需信息設(shè)施：由整個生產(chǎn)價值鏈所集成，可實現(xiàn)自組織管理：能夠根據(jù)當(dāng)前的狀況靈活決定生產(chǎn)過程4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智慧工廠的架構(gòu) 基于物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)智能物料APP平臺智能產(chǎn)品APP平臺信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)智慧工廠APP平臺基于語義的PLM、ERP、QMS、ERP4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智慧工廠的流程 基于云安全網(wǎng)絡(luò)智能物料智能產(chǎn)品云安全網(wǎng)絡(luò)智慧工廠2N智慧工廠1智能機(jī)床1智能機(jī)床2面向機(jī)床的APP平臺信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)床間通信4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智慧工廠的布局 面向服務(wù)的工廠系統(tǒng)布局服務(wù)庫硬件無關(guān)抽象服務(wù)硬件相關(guān)設(shè)備控制現(xiàn)場層4

5、.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智慧工廠的車間 基于無線、RFID、傳感器和服務(wù)的架構(gòu)4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0下的產(chǎn)品特點集成了信息存儲、傳感、無線通信功能產(chǎn)品是信息載體產(chǎn)品在整個完整的供應(yīng)鏈和生命周期中都一直帶有自身信息產(chǎn)品是一個agent產(chǎn)品會影響其所在環(huán)境產(chǎn)品具有自監(jiān)測功能產(chǎn)品會對其自身狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測我生產(chǎn)于2010年4月30日，5月3日出廠請握中間已經(jīng)打開2分鐘了，請蓋上4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0下的數(shù)據(jù)挖據(jù)與知識發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)制造業(yè)存儲了超過其他工業(yè)部門的數(shù)據(jù)從2010年以來新產(chǎn)品數(shù)據(jù)達(dá)到接近2艾字節(jié)（216）儀器儀表產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理系

6、統(tǒng)產(chǎn)品全生命周期系統(tǒng)4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0下的多模式交互多模式交互語音圖形/視覺手勢眼球跟蹤面部表情身體語言肢體動作4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)以人為中心的基于信息物理系統(tǒng)的智能工廠輔助系統(tǒng)基于上下文的自適應(yīng)故障診斷輔助工具基于肢體動作的物理輔助移動式個性化自適應(yīng)的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)多模式的人機(jī)交互基于位置的維護(hù)和規(guī)劃輔助工具基于虛擬現(xiàn)實/增強(qiáng)現(xiàn)實的復(fù)雜工作流程輔助管理工具4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)面向智慧工廠的APP商店下載量身定制的用戶界面4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)面向智慧工廠的室內(nèi)精確定位4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智慧工廠

7、中的增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)工業(yè)環(huán)境佩戴谷歌眼鏡的工人工具4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智慧工廠中的機(jī)器人技術(shù)今天明天機(jī)器人不再被固定在安全工作地點而是與人一起協(xié)同工作新一代輕量化，靈活的機(jī)器人與人類在智能工廠一起協(xié)同工作4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智慧工廠中的智能裝配DFKI研發(fā)的抽象產(chǎn)品記憶系統(tǒng)用于自適應(yīng)抓取和智能產(chǎn)品裝配在頭部安裝立體相機(jī)，在手臂靠近物體的地方安裝3D攝像頭機(jī)器人利用左手內(nèi)部天線從產(chǎn)品內(nèi)存中讀取尺寸、重量和加持點，同時機(jī)器人能夠從信息物理系統(tǒng)中獲得產(chǎn)品裝配說明書4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）信息物理系統(tǒng)（CyberPh

8、ysicalSystem，CPS）強(qiáng)調(diào)物理過程與信息間的反饋。2008年美國加利福利亞大學(xué)的Lee.E在其技術(shù)報告信息物理系統(tǒng)：設(shè)計挑戰(zhàn)中指出：信息物理系統(tǒng)是計算和物理過程的整合集成。嵌入式計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)對物理過程進(jìn)行監(jiān)測和控制。從自動化技術(shù)的觀點看，CPS是一種工程系統(tǒng)，由一個嵌入在物體中的計算和通信的內(nèi)核，以及物理環(huán)境中的結(jié)構(gòu)所監(jiān)測和控制。（Karl Henrik Johansson，2011）以信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)CPPS為模型構(gòu)建智慧工廠，或者數(shù)字化工廠4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）算法文檔三維模型工藝數(shù)據(jù)CPS：系統(tǒng)中的物理對象和相應(yīng)的虛擬對

9、象通過泛在信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信Cyber：算法和服務(wù)，服務(wù)的動態(tài)集成 和服務(wù)提供商，并跨越邊界進(jìn)行信息交流Cyber：包括3D模型，仿真模型，文檔，關(guān)系，工作條件等數(shù)據(jù)能夠通過可變信息網(wǎng)絡(luò)在任何地方和任何時間進(jìn)行搜集Physcial：在生產(chǎn)系統(tǒng)中的人和自動化模塊具有智能化、自我解釋、自我意識、自我診斷、交互評估能力CPS系統(tǒng)觸發(fā)了工業(yè)自動化模式轉(zhuǎn)變服務(wù)云物理對象4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）文化工業(yè)CPS應(yīng)用智慧工廠CPPS能源CPS應(yīng)用智能電網(wǎng)移動通信CPS應(yīng)用智能手機(jī)健康CPS應(yīng)用智能健康與所有領(lǐng)域相關(guān)的通用技術(shù)（語義技術(shù)、云計算服務(wù)平臺）經(jīng)濟(jì)安

10、全、工程、教育、參考框架、模型物聯(lián)網(wǎng)4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）通過價值鏈實現(xiàn)橫向集成跨整個價值鏈的工程4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）垂直集成與網(wǎng)絡(luò)化制造 在明天的智慧工廠，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不會是固定的，預(yù)定義的。相反，一組IT配置的 規(guī)則將被定義，可以根據(jù)具體情況 進(jìn)行工廠結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置組合，其中包括針對模型，數(shù)據(jù)，通信和計算 算法的所有相關(guān)要求。4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)工業(yè)4.0的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工業(yè)4.0智慧工廠標(biāo)準(zhǔn)EMMA:多模式工業(yè)輔助系統(tǒng)OMM: 語義產(chǎn)品內(nèi)存USDL: 信息物理產(chǎn)品

11、系統(tǒng)中的語義服務(wù)4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智能產(chǎn)品案例-智能化汽車動力管理APP駕駛員輔助APP智能用戶界面APP綠色駕駛APP4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)智能產(chǎn)品案例-波音波音公司已經(jīng)在一些領(lǐng)域（軍用民用）應(yīng)用信息物理系統(tǒng)，從中獲益匪淺。CPS 對于波音公司航空航天領(lǐng)域至關(guān)重要4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)德國一些企業(yè)已經(jīng)開始實施industry 4.0TRUMPF公司SAP公司W(wǎng)ITTENSTEIN公司FESTO公司BOSCH公司4.1 工業(yè)4.0從智慧工廠到智能生產(chǎn)總結(jié)多品種小批量智能產(chǎn)品的高精度卓越品質(zhì)生產(chǎn)是未來像德國一樣成功經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢80%制造創(chuàng)新基于信息通信技術(shù)，通過信息通信技術(shù)實現(xiàn)了智慧工廠、綠色和城市