工業(yè)40-從智慧工廠到智能生產

工業(yè)40_從智慧工廠到智能生產第一頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智能化環(huán)境嵌入式計算機智能工廠智能手機智能卡90%的計算機都是嵌入式多個計算機：1個用戶1個計算機：1個用戶PC中央計算機1個計算機：多個用戶基于物聯網與服務的智能環(huán)境發(fā)展過程第二頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產高精度高品質多品種小批量的智能產品綠色生產：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第三頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產Industry4.0——德國高科技戰(zhàn)略計劃首位“工業(yè)4.0”

研究項目由德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產業(yè)界的建議和推動下形成，并已上升為國家級戰(zhàn)略。德國聯邦政府投入達2億歐元。

第四頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產Industry4.0——德國高科技戰(zhàn)略計劃兩大主題：智慧工廠、智能生產智慧工廠重點研究智能化生產系統(tǒng)及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現智能生產主要涉及整個企業(yè)的生產物流管理、人機互動、3D打印以及增材制造等技術在工業(yè)生產過程中的應用等第五頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產Industry4.0——德國高科技戰(zhàn)略計劃兩大主題：智慧工廠、智能生產三個設想：產品、設施、管理產品：集成有動態(tài)數字存儲器、感知和通信能力，承載著在其整個供應鏈和生命周期中所需的各種必需信息設施：由整個生產價值鏈所集成，可實現自組織管理：能夠根據當前的狀況靈活決定生產過程第六頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智慧工廠的架構

——基于物聯網和服務互聯網物聯網服務互聯網智能物料APP平臺智能產品APP平臺信息物理生產系統(tǒng)智慧工廠APP平臺基于語義的PLM、ERP、QMS、ERP第七頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智慧工廠的流程

——基于云安全網絡智能物料智能產品云安全網絡智慧工廠2…N智慧工廠1智能機床1智能機床2面向機床的APP平臺信息物理生產系統(tǒng)…機床間通信第八頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智慧工廠的布局

——面向服務的工廠系統(tǒng)布局服務庫硬件無關抽象服務硬件相關設備控制現場層第九頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智慧工廠的車間

——基于無線、RFID、傳感器和服務的架構第十頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(yè)4.0下的產品特點

——集成了信息存儲、傳感、無線通信功能產品是信息載體產品在整個完整的供應鏈和生命周期中都一直帶有自身信息產品是一個agent產品會影響其所在環(huán)境產品具有自監(jiān)測功能產品會對其自身狀態(tài)和環(huán)境進行監(jiān)測我生產于2010年4月30日，5月3日出廠請握中間已經打開2分鐘了，請蓋上第十一頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(yè)4.0下的數據挖據與知識發(fā)現

——大數據制造業(yè)存儲了超過其他工業(yè)部門的數據從2010年以來新產品數據達到接近2艾字節(jié)（216）儀器儀表產品供應鏈管理系統(tǒng)產品全生命周期系統(tǒng)第十二頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(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第十三頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產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的輔助導航系統(tǒng)多模式的人機交互基于位置的維護和規(guī)劃輔助工具基于虛擬現實/增強現實的復雜工作流程輔助管理工具第十四頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產面向智慧工廠的APP商店下載量身定制的用戶界面第十五頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產面向智慧工廠的室內精確定位第十六頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智慧工廠中的增強現實技術工業(yè)環(huán)境佩戴谷歌眼鏡的工人工具第十七頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智慧工廠中的機器人技術今天明天機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，靈活的機器人與人類在智能工廠一起協(xié)同工作第十八頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智慧工廠中的智能裝配DFKI研發(fā)的抽象產品記憶系統(tǒng)用于自適應抓取和智能產品裝配在頭部安裝立體相機，在手臂靠近物體的地方安裝3D攝像頭機器人利用左手內部天線從產品內存中讀取尺寸、重量和加持點，同時機器人能夠從信息物理系統(tǒng)中獲得產品裝配說明書第十九頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）信息物理系統(tǒng)（Cyber

Physical

System，CPS）強調物理過程與信息間的反饋。2008年美國加利福利亞大學的Lee.E在其技術報告《信息物理系統(tǒng)：設計挑戰(zhàn)》中指出：信息物理系統(tǒng)是計算和物理過程的整合集成。嵌入式計算機和網絡對物理過程進行監(jiān)測和控制。從自動化技術的觀點看，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核，以及物理環(huán)境中的結構所監(jiān)測和控制。（Karl

HenrikJohansson，2011）以信息物理生產系統(tǒng)CPPS為模型構建智慧工廠，或者數字化工廠第二十頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(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據…CPS：系統(tǒng)中的物理對象和相應的虛擬對象通過泛在信息網絡進行通信Cyber：算法和服務，服務的動態(tài)集成和服務提供商，并跨越邊界進行信息交流Cyber：包括3D模型，仿真模型，文檔，關系，工作條件等數據能夠通過可變信息網絡在任何地方和任何時間進行搜集Physcial：在生產系統(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)自動化模式轉變服務云物理對象第二十一頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）文化…工業(yè)CPS應用智慧工廠CPPS能源CPS應用智能電網移動通信CPS應用智能手機健康CPS應用智能健康…與所有領域相關的通用技術（語義技術、云計算服務平臺）經濟安全、工程、教育、參考框架、模型物聯網第二十二頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）通過價值鏈實現橫向集成跨整個價值鏈的工程第二十三頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(yè)4.0自動化-信息物理系統(tǒng)（CPS）垂直集成與網絡化制造在明天的智慧工廠，生產結構不會是固定的，預定義的。相反，一組IT配置的規(guī)則將被定義，可以根據具體情況進行工廠結構的拓撲結構配置組合，其中包括針對模型，數據，通信和計算算法的所有相關要求。第二十四頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產工業(yè)4.0的標準規(guī)范工業(yè)4.0智慧工廠標準EMMA:多模式工業(yè)輔助系統(tǒng)OMM:語義產品內存USDL:信息物理產品系統(tǒng)中的語義服務第二十五頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智能產品案例-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APP第二十六頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產智能產品案例-波音波音公司已經在一些領域（軍用民用）應用信息物理系統(tǒng)，從中獲益匪淺。CPS對于波音公司航空航天領域至關重要第二十七頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產德國一些企業(yè)已經開始實施industry4.0TRUMPF公司SAP公司WITTENSTEIN公司FESTO公司BOSCH公司第二十八頁，共30頁。4.1工業(yè)4.0——從智慧工廠到智能生產總結多品種小批量智能產品的高精度卓越品質生產是未來像德國一樣成功經濟的發(fā)展趨勢80%制造創(chuàng)新基于信息通信