• 这是一次巨大的产业革命,错过了“工业4.0”也就错过了这个时代。

什么是工业4.0

工业1.0

蒸汽时代

机械化,以蒸汽机为标志,用蒸汽动力驱动机器取代人力,从此手工业从农业分离出来,正式进化为工业。

工业2.0

电气时代

电气化,以电力的广泛应用为标志,用电力驱动机器取代蒸汽动力,从此零部件生产与产品装配实现分工,工业进入大规模生产时代。

工业3.0

信息时代

自动化或电子信息化,以PLC(可编程逻辑控制器)和PC的应用为标志,使得制造过程自动化控制程度大大提高,从此机器不但接管了人的大部分体力劳动,同时也接管了一部分脑力劳动。

工业4.0

在2013年4月的汉诺威工业博览会上,德国政府正式提出了工业4.0这一概念。

是指利用物联信息系统(Cyber—Physical System简称CPS)将生产中的供应,制造,销售信息数据化、智慧化,最后达到快速,有效,个人化的产品供应。工业4.0的核心就是信息物联网–服务互联网制造业的融合创新。

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工业4.0与其他工业革命有什么区别?

工业4.0与它们最大的区别在于不再以制造端的生产力需求为起点,而是将用户端的价值需求作为整个产业链的出发点,提供定制化的产品和服务,并实现产业链各个环节的协同优化

工业4.0的进步在于利用互联网激活了传统工业过程,使工厂设备“能说话、能思考”,同时实现三大功能:较大程度地降低制造业对劳动力的依赖、较大程度满足用户个性化需求,将流通成本降到较低。

工业4.0会发展到什么境界?

1)智能生产:

  1. 机器之间的交流(M2M,machine to machine),语言是一个大问题,就是通讯协议的制定。美国和德国正在争这个协议的制定权。试想一下,如果某一个系统集成商的总线在世界的制造业覆盖程度超过一定的比例,它自然而然就会拥有工业4.0全网通讯协议的制定权。
  2. 生产原材料和零部件要获得发言权。这里面要涉及另一个关键的技术叫,RFID(radio frequency identification),无线射频识别,会存储产品所需的材料,客户地址等一系列信息,芯片会给在每一个生产步骤传输相应的指令。原来是生产流程决定客户需求,智能生产是客户需求决定生产流程。

2)智能制造业的服务化:

  1. 先进制造业已经在朝服务业转化,西门子在海上风电领域,所有的整机都装配了状态监视,类似一台小型计算机,实时监控主要零部件(齿轮箱,发电机和叶片)的运行状态,传输数据,做数据分析,为后期维护做准备,这种叫预防性维护。国际的主流制造商,都已经意识到这块服务的重要性,并向这个方向偏移。
  2. 对于生产力的剩余就能马上计算出来,对于闲置时段的生产能力就可以出售,提高产能。 未来的制造模式将是推翻所有工厂的围墙,将所有设备变为云生产的模式,出售产能。低产能,高能耗的落后生产线就自动会被淘汰。

3)智能化的跨界:

汽车上都会安装大量的传感器,会收集司机的开车行为的数据,并进行分析,并将这些数据卖给保险公司,给每个人制定保险方案,当然这些数据对银行和信用卡公司也很有用。 汽车工业是可以跨界的。

4)智能化的生态:

围绕智能工作的一群人。智能的本质是模式识别。4.0的搜索是模式识别,海量信息进行加工,提取有用知识。互联网和消费领域完全打通,消费,生产娱乐的全局覆盖。

工业4.0有现实的案例吗?

西门子工业自动化产品成都生产及研发基地(SEWC),是于2013年上半年在中国成都投产使用的。这个工厂主要生产“Simatic IPC 3000 SMART”可编程控制器。这是西门子在华建立的第一家工业4.0概念的数字化工厂,按照现在这个工厂的水平应该算是3.5-3.6之间,真正达到4.0需要5-10年的时间。

西门子所搭建的工业4.0框架

第一层:现场层面:电机,发电机,齿轮箱, 也可以包括变频器这部分主要是现场生产过程的驱动部分,虽说生产流程也许执行操作的已经不再是人工了,而转给机器人或者机械手臂,但驱动部分仍然必不可少。

第二层: PLC(可编程逻辑控制器),DCS(distributed control system) ,低压控制。这部分就是所谓的自动化控制部分

第三层:网络部分:就是工业现场总线,profibus, profinet…

第四层:低层次的就是SAP(企业管理解决方案),这个是工厂的管理系统,高层次的就是 P L M (产品生命周期管理 )系统等子系统组成的智能生产体系。 利用产品生命周期管理软件(PLM)和自动化软件技术,可以大大提高企业的生产力和竞争力。一个新产品的上市时间可以因此减少50%。利用PLM软件,可以优化产品生命周期,将不用制造样机,而直接将新研发出来的产品以3D展示,并测试运行参数,也可以随时修改产品的材料,工艺等一系列技术指标,大大节省时间及人工成本,也就是说,利用同样的资源与能源成本可以生产出更加优质的产品。

工业4.0该如何解决需求变化问题?

以消费者为中心的定制化生产通过协作来完成工业4.0的搭建,消费者和制造者协作(智慧互联)、工厂与工厂协作(智慧生产)、人与机器协作(智慧工厂)来完成。这样智慧互联和智慧生产就能达到随需而至,智慧生产和智慧工厂就能达到随需而制

工业4.0”有什么主题?

工业4.0”有三大主题:

一是“智能工厂”,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;

二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者;

三是“智能物流”,主要通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方,则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。

为什么必须升级到工业4.0?

原因是:消费者需求+互联网崛起+竞争加剧。

消费者需求:1、大量个性定制化 2、快速上市 3、物美价廉

互联网崛起:1、智能移动设备随时下单2、电子商务成规模3、消费者评价4、社媒兴起

竞争加剧:1、全球化产能过剩

综合上述原因对工厂的要求凸显为3点:1、交期短(顾客的耐心极其有限)2、高换线(需求快速更迭)3、供应链高弹性。

工业4.0的解决方案包含什么?

包括软件硬件。

软件有工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等;

硬件是工业机器人(包括高端零部件)、传感器、RFID、3D打印、机器视觉、智能物流(AGV)、 PLC、数据采集器、工业交换机等。

什么是“中国制造2025”?

德国政府提出的“工业4.0”概念,旨在将德国的工业化水平提高到一个新的阶段。中国也在效仿德国模式,提出了“中国制造2025”的国家战略,旨在推动国内传统产业技术改造,化解过剩产能,促进工业化和信息化深度融合, 使国内的企业生产逐步满足市场的客制化需求。

从目标上来看,德国期望借助“工业4.0”继续领跑全球制造业,保持德国制造业的全球竞争力,抗衡美国互联网巨头对制造业的吞并。而在2015年3月的全国“两会”期间,工业和信息化部部长苗圩首次公开披露了《中国制造2025》的制定情况,表示中国大约需要用三个十年左右的时间,完成从制造业大国向制造业强国的转变,并提出了“三步走”的战略。《中国制造2025》是战略的第一步:第一个十年期行动纲领,它是一个路线图,有具体的时间表——通过实施《中国制造2025》规划,用十年的努力,让中国制造业进入全球制造业的第二方阵。

“中国制造2025“”的核心目标是什么?

核心目标定义为智能制造,由智能制造再延伸到具体的工厂而言,就是智能工厂。智能制造、智能工厂是工业4.0的两大目标。

一 智能制造:包括产品、装备、生产方式、服务和管理智能化

  1. 企业在规模化、标准化、自动化基础上,同时具有柔性化、定制化、可视化、低碳化的新特性;
  2. 商业模式由消费者需求决定产品生产

二 智能工厂:

  1. 信息基础设施高度互联,包括生产设备、机器人、操作人员、物料和成品;
  2. 制造过程具备实时性,生产数据具有平稳的节拍和到达流,及时进行数据传输和对接;
  3. 利用存储的数据从事数据挖掘,有自学功能,可以改善和优化制造工艺流程。

“德国工业4.0”和“中国制造2025”有什么区别?

“智能制造”四字,是“中国制造2025”和“德国工业4.0”二者的共同点所在,然而两者“智能制造”的实质却完全不同。当前中国制造业总体仍处于电气自动化和数字化并存的阶段,大部分企业尚未完全实现数字化,而德国已经基本完成数字化,正迈向智能化,因此中国推行智能制造不可能一步到位,必须走电气自动化“补课”、数字化普及、智能化示范的“并联式”发展道路。目前中国要做的是将“两化融合”(信息化和工业化),采用“四新技术“,”主攻制造业的数字化、网络化和智能化。显然我们还在“工业2.0“和工业3.0”之间,未来的路还很长。

工业4.0的机会和挑战是什么?

工业4.0的机遇在于不断提升生产力和灵活性、较短的上市时间、更高的服务质量、更好的能源、更加有效的资源利用以及质量的提升。

这是一个美好的未来,我国已经开始了4.0的脚步,但是我们的道路却注定更加艰辛。

1)工业标准,我国的各行各业到目前都还存在着万国博览会的局面。能引进的我们都引进了,但是却没有制订良好的工业标准。但是工业标准的制定需要在实践中不断积累经验,尤其是失败的经验才能获得一个可靠的标准。这就成了一个两难的局面,这意味着我们的4.0要么还是大规模引进,要么就要缴昂贵的学费。

2)产品质量,一个庞大的系统中任何一个环节的失误都有可能引发大规模的故障。但整体的故障率却是由质量最差的环节所决定的。高质量的产品由于内部的经济水平欠佳和外部的竞争压力并没有能大量使用。

3)信息技术的安全性,在“工业4.0”中,生产性信息技术、销售物流、零部件产业、商业信息技术等领域都将联系到一起,同时网络犯罪和网络间谍越来越专业化。信息技术系统将遇到许多新的挑战,病毒将可能攻击生产设备,不够安全的机器有可能被远程操控,给现实世界带来巨大损失。

4)劳动力富余,德国的工业4.0是为了缓解劳动力的匮乏,而我国的劳动力是富余的。真的让机器做了一切,工业化从劳动力密集转为技术密集型,就业问题将更加严重。

但是有问题不代表就要放弃,大规模的投入并不惜付出代价只有拥有强有力领导集团的大国才能实现,这便是我们最有利的优势。

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