智能制造--智造未来--建立中国智能制造架构2015-04-17自动保存的]

智能制造智造未来-建立中国智能制造架构中国机械工程学会2015-04-17,中国科协特聘全国机械科学首席科学传播专家中国机械工程学会常务理事科普委员会副主任中国机械工程学会生物制造工程学会理事长航天科技集团北京控制工程研究所研究员王至尧,智能制造、工业4.0是当今一个时髦的话题。德国工业4.0内涵是什么?制造强国在干什么？中国智能制造2025内涵是什么?我们怎么办?落地-建立中国智能制造。仁者见仁，智者见智。,目录,1智能制造产生背景及内涵,2德国工业4.0内涵？,3制造强国在干什么？,4中国智能制造2025,5建立中国智能制造架构,社会各个时期的制造业发展,1智能制造产生背景及内涵,制造业各主要发展阶段的生产模式和经营策略,T：交货时间，Q：质量，C：成本，S：服务,1智能制造产生背景及内涵,1智能制造产生背景及内涵,智能制造的内涵：是针对产品、装备与设施的设计制造过程，利用信息感知、决策判断、安全执行等先进智能技术，实现制造产品、制造工具与制造环境以及制造工人等资源的最佳组织与优化配置，达到由人类专家与智能机器共同组成的人机系统去扩大、延伸和部分取代人类在制造过程中体力与脑力劳动的目的。,1智能制造产生背景及内涵,目录,1智能制造产生背景及内涵,2德国工业4.0内涵？,3制造强国在干什么？,4中国智能制造2025,5建立中国智能制造架构,建设一个网络：CPS研究两大主题：智能工厂和智能生产实现三项集成：横向集成、纵向集成与端对端的集成实施八项计划：标准化和参考架构、复杂系统的管理、一套综合的工业基础宽带设施、安全和安保、工作的组织和设计、培训和持续性的职业发展、法规制度、资源效率八项优先行动和支撑的组织机构,12,2德国工业4.0内涵,虚拟世界和现实世界在工业领域中的高度融合，是工厂、机器、生产资料、信息系统和人通过网络技术的高度联结。CPS网分为三层，上层互联网、中间层管理信息化、最下屋为工业自动化，三者在端上融合，形成CPS信息物理网。,德国“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命。,建设一个网络：CPS,建设一个网络：CPS,德国工业4.0是一种新型生产模式，把传统的生产方法电脑化，从而打造出一个“智能化”工厂。利用万能的数字化将经济活动中所有生产单元连接起来，并将供货商、用户和业务伙伴的全过程集成起来。汲及到信息物理系统与制造，物流技术融合，以及物联网，大数据和服务网在工业生产过程中应用。能对客户要求快速和灵活做出反应，在小批量生产情况下又经济和生产高质量产品。,建设一个网络：CPS,德国工业4.0具有自调适功能的智能化，能在设计制造过程中根据变化情况，利用大数据分析工具与智能软件及时作出调整，能够在第一次就提供性能、价格和质量都符合要求的产品，同时使制造过程达到最小污染，这也是制造业追求的最高境界。所以，在“德国工业4.0”这一概念中隐藏着复杂的技术革命，它有能力改造整个价值链。,研究两大主题：智能生产和智能工厂,工业4.0的重点是创造智能产品、程序和过程。其中，智能工厂构成了工业4.0的一个关键特征。智能工厂能够管理复杂的事物，不容易受到干扰，能够更有效地制造产品。在智能工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里一般自然地相互沟通协作。智能产品理解它们被制造的细节以及将被如何使用。它们积极协助生产过程，回答诸如“我是什么时候被制造的、“哪组参数应被用来处理我、“我应该被传送到哪等等问题。其与智能移动性，智能物流和智能系统网络相对接将使智能工厂成为未来智能基础设施中的一个关键组成部分。这将导致传统价值链的转变和新商业模式的出现。,研究两大主题：智能生产和智能工厂,研究两大主题：智能生产和智能工厂,实现三项集成：横向集成、纵向集成与端对端的集成,工业4.0的实施，目的是要拟定出一个最佳的一揽子计划，保留现有制造业体系的核心价值将是一个关键，通过充分利用高技能、高效率并且掌握技术诀窍的劳动力优势来形成一个系统的创新体系，以此来促进现有的技术和经济潜力。工业4.0将重点聚焦以下方面：通过价值网络实现的横向集成；贯穿整个价值链的端到端工程数字化集成；垂直集成和网络化制造系统纵向集成。,横向集成:企业间通过价值链以及信息网所实现的一种资源整合，是为了实现各企业的无缝合作，提供实时产品与服务。,纵向集成:是解决企业内部信息的弧岛的集成，实现企业内部所有环节信息无缝连接，是基础。,端对端的集成:是围绕产品全生命周期的价值链，创造通过价值链上不同企业的资源整合，实现从产品设计、生产制造、物源配置、使用维护的产品生命周期的管理和服务。,(1)标准化和参考架构,(2)管理复杂系统信息物理系统平台,(3)为工业建立全面宽频的基础设施,(4)安全和保障,(5)工作的组织和设计,(6)培训和持续的职业发展,(7)规章制度,(8)资源利用效率,实施八项计划:,德国工业4.0的要点-八项优先行动领域,德国工业4.0的要点-支撑的组织机构,德国工业4.0-实施的切入点,德国工业4.0-形成实施过程,按图索骥“金矿”？工业4.0要素分解,产品设计、定义和数据交换,德国工业4.0要素,信息系统基础设施,生产计划和执行,企业资源管理,产品建模和仿真,制造过程建模和仿真,企业建模和仿真,产品实现和生命周期管理,商务运作,企业基础设施,物料准备,产品装配,物料/产品加工,测试和检验,包装和发运,德国工业4.0的重点是创造智能产品、程序和过程,(1)德国工业4.0隐藏着复杂的技术革命，它有能力改造整个价值链。将在制造领域的所有因素和资源间形成全新的社会-技术互动。为中小企业服务，资源共亨！导致传统价值链的转变和新商业模式的出现。(2)工业4.0的重点是创造智能产品、程序和过程。产品具有独特的可识别性，可以在任何时候被分辨出来。,德国工业4.0的核心特征,(3)在未来，工业4.0将有可能使有特殊产品个性需求的客户直接参与到产品的设计、构造、预订、计划、生产、运作和回收各个阶段。通过服务水平协议来进一步拓展相关的网络基础设施和特定的网络服务质量。(4)工业4.0的实施将使企业员工可以根据形势和环境敏感的目标来控制、调节和配置智能制造资源网络和生产步骤。,德国工业4.0的核心特征,(5)工业4.0的实施，目的是要拟定出一个最佳的一揽子计划，保留现有制造业体系的核心价值将是一个关键，通过充分利用高技能、高效率并且掌握技术诀窍的劳动力优势来形成一个系统的创新体系，以此来促进现有的技术和经济潜力。(6)德国工业4.0具有自调适功能的智能化，能在设计制造过程中根据变化情况，利用大数据分析工具与智能软件及时作出调整，能够在第一次就提供性能、价格和质量都符合要求的产品，同时使制造过程达到最小污染，这也是制造业追求的最高境界。,知识网络时代智能制造的新特征,(1)全球科学技术、经济社会、人文艺术、生态环境等知识信息大数据成为智能制造最有价值的资源。(2)从智能工厂、规模化、自动化为特征的工业制造文化，向多样化、个性化、定制式，更注重用户体验和协同创新的全球网络智能制造服务转变。(3)从注重单机局域数字制造，转变为依托大数据、云计算和云服务的全球协同、共创分享的网络智能设计制造、管理营销、运行服务。,(4)从注重制造品质效益，转变为注重包括营销服务、使用运行、遗骸处理和再制造等全生命周期的信息-物理功能、资源高效循环利用、绿色低碳，经济社会、生态文化和谐协调的系统优化、可持续发展的价值观。(5)宽带网络、云计算、虚拟现实、3D打印、信息开放获取、交通物流、全球市场等，为智能设计制造创造了全新的自由创造、公平竞争、高效合作的网络创新和制造服务环境。(6)网络智能制造是在线协同、人人可以更公平自由参与，竞争合作、创造和分享的制造文明。,知识网络时代智能制造的新特征,德国工业4.0案例1:未来工厂-德国柴油机壳体制造案例1建模、仿真、浇冒口设计2模芯组装、定位、修边3浇铸、试验件验证、清砂、检验4表面喷砂处理、加工、激光強化处理、检验、交付,1建模、仿真、浇冒口设计,2模芯组装、定位、修边,3浇铸、试验件验证、清砂、检验,4表面喷砂处理、加工、激光強化处理、检验、交付,案例2:德国工业4.0数字化-智能制造,西门子成都工厂通过数字化手段对生产过程进行展现和控制，并借助自动化和智能化的技术手段，实现计划调度、生产执行、物流管理、质量控制各环节的数字化、自动化与最优化，取得制造柔性化、生产过程少人化和透明化的效果，是迈向工业4.0时代的基础。,案例2:德国工业4.0数字化-智能制造,思考题1：为什么现在提第四次工业革命？,大家知道第一次工业革命1784年是机械纺纱机的诞生，第二次工业革命1870年是第一台传送带的使用，第三次工业革命1969年PLC的诞生，第四次工业革命预计到2030年工业4.0，一次工业革命几十年或近百年，工业的发展是长期的、渐进性的创新过程、经过长期的量变发展到质变，并最终实现飞跃。德国自己认为，第四次工业革命至少15年才能真正兴起，所以第四次工业革命序幕刚刚拉开，严格的讲，工业4.0还是“将来时”，是德国“高技术战略2020”战略计划之一，是由德国主流企业、IT厂商、科研机构和行业协会等组织共同实施，政府仅资助2亿欧元。从中我们应得启示：,(1)蒸汽机、火车、轮船和工作机械的设计制造引发的第一次工业革命，将农耕时代的手工艺制造文明推进到以工厂化、批量化、规模化为特征的机械制造文明。(2)电机电器、电力系统，汽轮机、内燃机、燃气轮机等发明与设计制造引发的第二次工业革命，将制造文明推进到电气化、自动化阶段。(3)启始于上世纪中叶的半导体、IC、计算机、现场总线等技术与应用，将制造文明推进到数控柔性制造阶段。,思考题1：为什么现在提第四次工业革命？,(4)全球宽带、云计算、云存储、大数据、增材制造、精密成形、纳米技术等为制造文明进化提供了创新技术驱动和全新信息网络物理环境。(5)全球市场，多样化、个性化需求，资源环境压力，气候变化等成为制造文明转型新的需求动力，全球金融危机加快了制造文明转型进程。,思考题1：为什么现在提第四次工业革命？,思考题2：德国工业4.0为什么首提CPS网？,大家都知道，互联网领域美国是绝对领先者，是标准的制定者。作为制造业的強国、德国希望通过引领全球工业发展趋势、进而在全球竞争中获得先机，所以工业4.0他体现的是德国的国家竞争力，体现的是德国产业界的共同利益，目标是成为全球智能制造领域的标准制定者。德国在机械制造、工业自动化、工业软件等方面具有领先优势、希望通过建立广泛的产业联盟、将龙头企业的竞争优势提升到国家竞争层面。,思考题2：德国工业4.0为什么首提CPS网？,同时我们要读懂工业4.0内涵，工业4.0创新战略、其愿景包括：满足用户个性化需求；灵活性；决策优化；提高生产率和资源利用率；通过新的服务创造价值；应对劳动力市场的变化；实现工作与生活平衡；即便在保持高工资的前提下仍然具有全球竞争力八个方面。因为德国面临人口老龄化、工会力量强大、高福利、经济增长乏力等巨大压力，亟待通过信息化、自动化和智能化来减少对人工的依赖、进一步提升劳动的生产率和企业的盈利能力。,思考题3:智能制造,智能工厂核心是什么？,没有工业软件，就没有工业4.0,工业4.0智能制造与软件技术相实联，工业4.0本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”。在生产设备层面，通过嵌入不同的传感器进行实时感知，通过宽带网络，通过数据对整个过程进行精确控制。在生产管理层面，通过互联网技术、云计算、大数据、宽带网络、工业软件、管理软件等一系列技术构成服务互联网，实现物理设备的信息感知，网络通信、精确控制和远程协作。,工业软件2类，一类是植入到硬件产品或生产设备之中的嵌入式软件-细分为操作系统、嵌入式数据库和开发工具、应用软件，被嵌入到上述系统之中，达到自动化、智能化的控制、监测、管理各种设备和系统运行的目的和应用。另一类是生产制造业务管理的控制工程网版权所有、各类工业领域中专用的工程软件。产品生命周期管理系统(PLM)，从产品研发、产品设计、产品生产、流通等各个环节对产品生命周期进行管理。,思考题3:智能制造,智能工厂核心是什么？,各种计算机辅助设计(CAD)，辅助制造(CAM)，辅助分析(CAE)，辅助工艺(CAPP)，产品数据管理(PDM)，等实现生产和管理过程的智能化、网络化管理和控制，对应工业4.0生产管理中的应用，从供应链管理、产品设计、生产管理、企业管理等四个维度，提升“物理世界”中的工厂/车间的生产效率、优化生产工程。所以包括了囊括了(PDM)生产数据管理、(SCM)产业链管理，(PLM)产品生命周期管理，(CAD)计算机辅助设计等软件系统以及数据处理系统。,思考题3:智能制造,智能工厂核心是什么？,能将分散的各种信息汇总分析，解决产品生命周期不断缩短、物流产货周期不断加快及客户定制的多样化问题，为制造工艺带来决定性的影响。可以说工业软件支撑了绝大部分生产制造过程，将出现智能制造新浪潮、传统行业界限将消失，产业新的产业链、不再是制造业硬件制造概念，更多融入软件技术、自动化技术和现代管理技术与新的服务模式,思考题3:智能制造,智能工厂核心是什么？,大数据-产品生命周期相关的元素全部集成起来，自然产生了大数据，CPS推广、生产中各种传感器使用、生产设备、感知设备、联网终端、包括生产者本身源源不断产生数据-渗透到企业运营、价值链及产品整个生命周期，应是工业4.0基石。而原有的ERP、PDM数据严格上讲，算不上大数据、生产车间工业自动化以及产品在使用过程当中的数据是真正大数据，而且对企业发展更有价值。,思考题4:大数据是什么？,目前，德国联邦经济和能源部长SigmarGabriel和联邦教育与研究部长JohannaWanka共同启动了工业4.0平台，这意味着今后两部委将一起主导工业4.0的推动和实施。由德国机械设备制造业联合会（VDMA）、德国电气电子制造商协会（ZVEI）和德国信息技术、电信与新媒体协会（BITKOM）共同组织搭建的工业4.0平台经过成功的运行，目前已使得工业4.0的话题具有更深远的政治内涵，其本身也经历了一个由主题到机构的彻底变革。该平台一个由德国政府部门、企业、行业协会、工会、科学与联邦州代表组成的战略组将承担起政治管理的任务，并多头协作。,思考题5:实施工业4.0八项计划、德国有什么行动？,还有一个由企业和各工作组负责人所组成的指导委员会，将与以上两个政府部门合作，作为负责战略发展、技术协调、与技术实现实施的决策机构。工业4.0平台把它的主要关注领域分为五个不同的工作小组：参考架构,标准化；研究与创新；网络系统安全；法律环境；工作，教育/培训。由行业协会搭建的平台迄今所取得的成就，以及它的前景、目标和对未来的规划，将在2015年4月汉诺威展览会的工业4.0平台启动仪式上展示。工作组的有形成果将在今年年底的信息技术峰会上发布。,思考题5:实施工业4.0八项计划、德国有什么行动？,目录,1智能制造产生背景及内涵,2德国工业4.0内涵？,3制造强国在干什么？,4中国智能制造2025,5建立中国智能制造架构,3.1美国加快发展先进制造业的部署：2009年4月，奥巴马在乔治敦大学的演讲中，首次提出重振制造业战略构想；2009年12月，奥巴马签署了美国制造业再振兴框架2010年8月，奥巴马又签署了制造业促进法案2011年6月，总统科技顾问委员会向奥巴马提交了一份名为确保美国先进制造业的领先地位的报告。随后，奥巴马总统宣布了-先进制造伙伴计划2012年2月，美国国家科学技术委员会正式发布了先进制造业国家战略,3制造强国在干什么？,用“机器人”打败“人”，是美国“再工业化”战略的方法之一。奥巴马总统以及许多美国企业家，都在呼吁要“重新回归制造业”，并宣称未来20年将通过发展高端制造业，重构全球制造业竞争格局。“美国的机器人不久就可以直接和中国劳工竞争”。工业化进程本身就是一个“机器替代人”的过程。人类正在由“体力时代”向“物力时代”、再向“智力时代”进化，当机器帮助人类完成了许多低端、笨重、重复性的乏味工作后，人类才有更多的时间和精力去从事学习、创新、研究、交流及艺术等活动。,美国提出用机器人打败中国制造,制造业能回流到美国吗,2013年3月20日，美国发布机器人技术路线图：从互联网到机器人。该路线图强调了机器人技术在美国制造业和卫生保健领域的重要作用，同时也描绘了机器人技术在创造新市场、新就业岗位和改善人们生活方面的潜力。,美国佐治亚洲的一家服装技术公司即将推出“机器人裁缝”。据称这项后金融危机时代的技术革新，能彻底改变“美国制造”的命运。它的成本更低，从而可以打败“中国制造”。美国由此可以扭转每年用1000亿美元逆差从中国、越南等地进口服装的尴尬。由电脑控制的自动缝纫机可以替代人工，“一针一线”缝制设计好的衣服，生产线上将看不到人。这代表了金融危机后美国“再工业化”的主要方向。有人称之为“自动化革命”，或“机器人革命”。,美国提出用机器人打败中国制造,美国佐治亚洲的一家服装技术公司,美国提出用机器人打败中国制造,英国的商业、创新和技能部(BIS)以及技术战略委员(TSB)是主导先进制造业发展的主要部门。由其出台的主要政策有：2009年4月(新工业、新职业)；2009年7月(先进制造)；2009年12月(国家技能战略)；2011年9月(促进增长的创新与研究战略)。2009年欧盟委员会颁布为我们的未来做准备：制定欧盟共同的关键使能技术发展战略；2010年3月：欧洲2020战略。2013年10月德国工业4.0,3.2欧盟智能制造战略,3.3美国、欧盟未来20年先进制造目标,表3-1美国、欧盟未来20年先进制造目标,1)美国国防部为制造业设立研究所美国国防部将监管两个制造研究所，一个主要集中研究制造过程的数字化，另一个集中研究生产轻质、现代金属。国防部为每个研究所投资5000万美元，其它政府机构还要为每个研究所提供2000万美元的资金。国防部官员表示，设置这两个研究所将有助于发展武器装备并能用于商业用途。制造数字化研究所可解决在大量设计、生产、维护系统中的数据交换，并能用于网络供应链。轻质、现代金属研究所将大量引进和加大使用比强度合金以提高性能、减少能量消耗。这两个研究所主要由顶级制造企业和研究性大学组成。在2013年底，国防部将用合同授予形式为每个研究所进行招标。,3.4：制造強国为智能制造增设研究机构,2)美国波音公司设立集中统一的研发机构-鬼怪工程部波音公司实行集中统一的技术研发管理，分级协同实施。鬼怪工作部作为波音公司先进技术的研发中心，在技术产品开发中起着关键的作用。负责全公司的研发管理，分为先进系统小组和先进技术小组。前者主要关注新兴的特殊业务市场，后者主要关注新的工程、信息与制造技术。鬼怪工程部强调各业务领域的研发合作，从而降低整个集团公司的总研发成本，并实现各业务的研发成果跨领域转换。此外，波音公司还在马德里和莫斯科建立了研发中心，与国内外企业的研发机构、大学开展研发合作。例如F22战斗机由波音公司与洛克希德马丁公司共同研制。鬼怪工程部还在英国、以色列、澳大利亚、俄罗斯、日本和瑞典进行风险投资，与这些国家的研发机构开展合作。,3.4：制造強国为智能制造增设研究机构,2)美国波音公司设立集中统一的研发机构-鬼怪工程部鬼怪工程部将其新开发的技术、工艺和系统，经过37年时间的培育，使技术达到成熟后，便转到业务部门中进行推广、使用；同时，鬼怪工作队对未来720年的新技术领域进行预研，以此作为技术储备。信息技术部主要负责对波音全公司的网络和通过网络运行的工作流程进行开发，提高产品的数字化设计、制造能力。鬼怪工作队作为总部级的研发机构，是整个波音公司的研发核心，对波音公司的前瞻性技术、通用性技术、支持性技术起着主导作用。近几年来，波音公司工业开发里程碑项目的98是由鬼怪工作队完成的。,3.4：制造強国为智能制造增设研究机构,2)美国波音公司设立集中统一的研发机构-鬼怪工程部波音公司内部常常采用动态虚拟研发团队，根据需要由各部门人员组成非常设机构性质的临时研发团队，完成产品开发的战略决策和产品的设计。动态虚拟研发团队使各研发部门形成了密切协作关系。公司可根据竞争的需要及时对虚拟团队进行调整重组快速建立起一个新的研发团队部门，这种研发组织形式使波音公司的研发力量得以充分利用，实现了科研与生产、技术与产品的高度统一。,3.4：制造強国为智能制造增设研究机构,3）英国谢菲尔德大学与波音建立联合制造中心英国谢菲尔德大学与波音先进制造技术研究中心（AMRC）将建设先进的柔性制造工厂。MRC将其称为“Factory2050”，它将是英国第一个用于合作研究的具有全部可重构的制造与装配设施的工厂，具有可在不同高价值组件及一次性零件之间快速切换的生产能力。以满足航空航天和其它高端制造业未来需求。AMRCFactory2050将结合运用先进机器人技术、柔性自动化技术、无人工作区、即插即用机器人与虚拟环境下离线编程技术、3D打印技术、人机界面技术、新型编程与培训工具等。,3.4：制造強国为智能制造增设研究机构,3）英国谢菲尔德大学与波音建立联合制造中心新工厂占地面积达4500平方米，达到BREEAM“优秀”环境标准。工厂建造将大量采用玻璃幕墙，以便可向外界展示发展中的最新制造技术。工厂将于2014年底竣工，建成后大约有50名研究人员及工程师在此工作。这一全新的工厂结合了政府、工业界及学术界的力量，引领创新，将对英国未来经济的发展及确保其在全球高端制造业中处于领先地位具有重要作用。新工厂的创建获得了英国高等教育基金协会（HEFCE）管理的研究合作投资基金提供的一千万英镑的支持。领先制造企业包括波音、空客、罗罗、BAE系统公司、Spirit航空系统公司等也都将对其进行资金支持。新工厂目前已经筹得4300万英镑资金。,3.4：制造強国为智能制造增设研究机构,4)日本政府拟建立国防创新技术研发机构日本政府已经决定从2014财年预算中留出资金，设立类似美国国防预先研究计划局（DARPA）的新研究机构，发展能推动国防技术进步的创新性技术。新机构将向研究能给工业和社会结构带来重大变化的科学技术的私营企业和大学提供资金。这些先进技术被认为将最终促进国防技术的发展。日本版本的DARPA将设立在内阁办公室科学和技术政策委员会之下。类似于DARPA，该机构也将任命项目经理，使之负责发现有前景的研究、提供资金并对整个流程进行管理。,3.4：制造強国为智能制造增设研究机构,5)俄罗斯建立军民两用材料厂据高性能复合材料杂志2013年8月12日报道，俄罗斯斯普利特航空系统公司宣布启动其俄克拉荷马州塔尔萨工厂的剥离工作，该厂为军、民用客户制造复合材料和金属机翼组件，以及金属和复合材料地板梁。公司总裁兼CEOLarryLawson表示：“这是一项战略决策，让我们的资源更侧重于可增值的工程和制造领域，这一领域公司具备最强的竞争优势和增长前景。我们正在减少成本，增加领导团队的才干。”,3.4：制造強国为智能制造增设研究机构,金融危机之后，发达国家纷纷抛出刺激实体经济增长的国家战略和计划，美国制定了“再工业化”、“制造业复兴”、“先进制造业伙伴计划”；德国抛出了“工业4.0”；日本开始实施“再兴战略”；韩国搞了“新增动力战略”；法国也提出“新工业法国”等。发达国家希望通过技术进步和产业政策调整重获在制造业上的竞争优势，可见，即便是最先进的国家也从来没有放弃过制造业，而是不断实现制造业结构调整和转型与升级。,3.5:工业强国在干什么？,美国虽然整体淘汰了一些传统制造业部门（例如家电），但资源却不断向新的产业聚集，形成新的增长点，在新兴产业领域，美国占全世界的比重其实并不低。日本企业虽然将生产制造环节大规模转移到国外，但仍然将核心部件的生产和新产品、新工艺开发的“母工厂”保留在国内，以至于在遭受地震和海啸之后，全世界电子信息和汽车产业的供应链都受到影响,3.5:工业强国在干什么？,(1):对新兴产业的补贴和扶持；(2):对前沿技术（未来技术）研发的扶持；(3):对中小企业的扶持；(4):对竞争环境的优化；(5):对新产品市场的培育；(6):对人才培育的改革。,制造強国-共性战略措施,思考题6:美国四大技术领域推进全数字化与智能化,数字设计与制造创新机构是美国国家制造创新网络的组成部分，工业界成员除了军工制造业，还包括机械制造业、流程制造业、软件业的诸多巨头与中小创新企业。创新的方向必然是全寿命周期和全价值链数字化以及智能化。因此，该机构的研究方向和相关项目将是对美国国防部以及工业界智能制造发展思路的直观反映。,2014年9月，数字设计与制造创新机构提出了该机构关注的4大技术领域：先进制造企业、智能机器、先进分析和赛博物理系统安全，并且给出了前三个领域的当前研究重点。在今后5年内，该机构将陆续获得联邦政府投入的7000万美元资金，以及各成员配比的2.5亿美元“成本公担”资金，支持这4个领域中关键技术开发与转化。,思考题6:美国四大技术领域推进全数字化与智能化,（1）先进制造企业关注基于模型的企业（MBE）数据与基础结构。当前目标是建立基于最新的基于模型的定义（MBD）和技术数据包（TDP）标准，开发全标注的三维模型；利用诸如基于协同技术的云计算等创新的解决方案，演示并验证这些三维模型在供应商之间的可靠转换，并且将MBE要求与车间能力进行连接，演示并验证供应链的集成,思考题6:美国四大技术领域推进全数字化与智能化,（2）智能机器关注用于外形自适应加工的即插即用工具集。当前目标是开发“即插即用”的软硬件工具集，让新旧生产机床和机器人设备在一个外形自适应加工的模式下操作，也就是具备实时原位状态感知、自适应刀具路径修改以及加工结果虚拟测量的能力。,思考题6:美国四大技术领域推进全数字化与智能化,（3）先进分析关注集成测量的设计与制造综合模型。研究目标是通过先进计算模型、预测和测量工具的使用，对制造工艺和零件性能进行预先评估，降低产品成本并加速推向市场。这些模型和工具将融入更大的产品全寿命周期与全价值链的“数字线”，实现更快、更精确的设计与生产决策。,思考题6:美国四大技术领域推进全数字化与智能化,目录,1智能制造产生背景及内涵,2德国工业4.0内涵？,3制造强国在干什么？,4中国智能制造2025,5建立中国智能制造架构,4:中国智能制造2025,2015年3月5日总理李克强作政府工作报告时提到，制造业是我们的优势产业，要实施“中国制造2025”，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国。,2012年，我国制造业增加值为20792.62亿美元，在全球制造业占比约20%，与美国相当，成为世界制造大国。我国22个工业产品大类的7个大类产量位列世界第一，其中包括220种工业品产量居世界第一。,一是自主创新能力不强核心技术对外依存度较高，产业发展需要的高端设备、关键零部件和元器件、关键材料等大多依赖进口。如，我国所需的芯片80%以上依赖进口，2013年用汇2313亿美元，超过石油；高铁装备所需的核心零部件/元器件80%以上需进口。,4.1我国制造业“大而不强”，存在的主要问题是：,高端失手、主机空壳化、价值链缺位。,二是产品质量问题突出国家监督抽查产品质量不合格率高达10%，制造业每年直接质量损失超过2000亿元；三是资源利用效率偏低单位国内生产总值（GDP）能耗约为世界平均水平的2.6倍；是日本的4倍。四是产业结构不尽合理产业和生产型服务业比重偏低，产业集聚和集群发展水平不高，具有较强国际竞争力的大企业偏少。,83,我国制造业“大而不强”，存在的主要问题是：,分析国际的几种观点及动向，新一轮工业革命是信息技术与制造业的深度融合，是以制造业数字化网络化智能化为核心，建立在物联网和务（服务）联网基础上，同时叠加新能源、新材料等方面的突破而引发的新一轮产业变革，将给世界范围内的制造业带来深刻变革。,4.2中国面临着极大的挑战,4.2中国面临着极大的挑战,新一轮工业革命将重塑全球经济结构和竞争格局，使产业和经济竞争的赛场发生转换。就像体育比赛换到了一个新场地，如果我们还留在原来的场地，那就跟不上趟了。,85,另一方面，印度、越南、印尼等发展中国家则以更低的劳动力成本承接劳动密集型产业的转移，抢占制造业的中低端。我国制造业正面临来自欧美发达国家和发展中国家的“前后夹击”的双重挑战。,86,4.2中国面临着极大的挑战,在200余年的全球工业化进程中，中国与前两次工业革命失之交臂。在“康乾盛世”，1800年中国GDP占世界约40%。也正是在这一时期，西方发生了工业革命，科学技术和生产力快速发展。但是，“康乾盛世”只是落日的辉煌，由于当时的清朝统治者闭关自守，拒绝学习先进的科学技术。在短短一百多年的时间里，中国急剧地坠入落后挨打的境地，1900年GDP下降到世界4%。这个历史的教训刻骨铭心！,87,我国作为一个人口大国，要建设制造强国，就要促进制造业实现又大又强。制造强国应具备四个主要特征：一是雄厚的产业规模，表现为产业规模较大、具有成熟健全的现代产业体系、在全球制造业中占有相当比重。二是优化的产业结构，表现为产业结构优化、基础产业和装备制造业水平高、战略性新兴产业比重高、拥有众多实力雄厚的跨国企业及一大批充满生机活力的中小型创新企业。,4.3制造强国的特征,88,三是良好的质量效益，表现为生产技术领先、产品质量优良、劳动生产率高、占据价值链高端环节。四是持续的发展潜力，表现为自主创新能力强、科技引领能力逐步增长，能实现绿色可持续发展，良好的信息化水平。,4.3制造强国的特征,89,4.4制造业综合指数(4项一级指标、18项二级指标),中国有超过200多种工业产品的产量和出口量都居世界第一，有几十种产品的出口占到全世界出口总量的70%以上。大到轮船、机车、工厂装备，小到纽扣、吸管、笔芯，全世界人民都在享受着物美价廉的“中国制造”，如果离开了中国制造，国际市场上工业产品的价格可能会翻一番，且会经常出现断货的情况。在1998年亚洲金融危机、2008年国际金融危机中，制造业支撑的中国经济经历了考验，在危机之后，受打击最大的，外向型程度更高的制造业又率先恢复增长，不仅是中国国民经济企稳回升的重要力量，也增强了其他国家恢复经济的信心。,4.5中国制造有多强？,今年春节期间，日本的马桶盖火了。很多中国人不远千里跑到日本，就是为了捎几个马桶盖回来，看起来挺可笑，也引起了很多人对中国制造的攻击。没有必要上纲上线到“爱不爱国”的高度，不就是一个消费者的市场选择嘛。你家东西好，当然是顾客盈门，没什么大惊小怪的。后来还证实，大多数在日本出售的马桶盖居然产自中国，让抢马桶盖的人好生尴尬。这个说明了什么呢？中国用三十年的时间化解了“日益增长的物质需求与生产力相对落后”形成的产品供需量上的矛盾，目前似乎又出现了“快速提高的消费层次和制造水平相对落后”形成的供需结构上的矛盾。,4.6中国制造又有多弱？,为什么我们已经有了载人航天、有了歼20战机、有了航空母舰，却不能生产一个让老百姓满意的马桶盖呢，这其实反映了中国制造的弱点和缺陷。从某种意义上讲，载人航天、隐形战机、航空母舰等仅仅代表我们技术的进步和国力的强盛，但自动化程度低，人工干预多，国外自动化程度高，人工干预少，产品一致性好，以上并不反映制造业的真正强大。获得技术，将技术转化为产品，再成为具有市场竞争力的产品，整个过程需要技术转化和转移的畅通机制、成熟的人才市场、公平的市场环境、诚信的交易体系等等，而这些是当前中国制造业的短板。,4.6中国制造又有多弱？,例如，在代表新工业革命和产业变革方向的机器人领域，我国申请的专利数量累计已经超过美国、德国，成为仅次于日本的第二大专利申请国（虽然绝大多数为国内专利），但在机器人市场上，中国企业仅仅能说刚刚入门，高端机器人则几乎被国外垄断，制约中国制造机器人发展的并非只有技术问题。因此，我们用着进口的装备，雇请外国技术专家和管理者，按照国外的标准生产产品，贴上跨国公司的标签，直接运到国外，这是中国制造在过去很长一段时间最愿意也是最常见的方式，而随着土地、劳动力、资源、环境等要素成本的迅速提高，这种发展方式已经走到尽头。,4.6中国制造又有多弱？,“十三五”以及到2025年，中国制造业将面对前所未有的挑战：高端制造出现向发达国家回溯的趋势，跨国公司加快调整全球布局，新工业革命将逐步的并最终彻底改变制造业的组织方式。从李克强的政府报告中，可以感受到，中央政府发展和升级制造业的决心是坚定的，任务也是艰巨的。未来5-10年，中国制造业和中国制造产品将发生什么样的变化，不仅仅取决于制造业自身，只有受到全社会的重视，吸引最优秀的资源和人才，形成最佳的市场环境，“中国制造2025”的宏伟目标才能够实现。,4.7中国不能放弃制造业的发展,创新是制造业发展的引擎，是结构调整优化和转变经济发展方式的不竭动力，必须摆在制造业发展全局的核心位置，需实施以下三项战略对策：战略1：推行数字化网络化智能化制造-智能制造分两个阶段推进：2020年前，广泛推行数字化制造，在优势行业以重点企业为主体开展智能制造应用示范；2020年后，全面推广智能制造。高度重视发展数控系统、伺服电机、传感器、测量仪表等关键部件和高档数控机床、工业机器人、3D制造装备等关键装备；突破一批“数控一代”机械产品和智能制造装备；推进数字化车间、数字化工厂、数字化企业的试点和应用。,97,4.8中国智能制造2025-坚持创新驱动,战略2：提高产品设计能力推广应用先进设计技术，开发设计工具软件，构建设计资源共享平台；由代加工向代设计和出口自创产品品牌转变。战略3：完善制造业技术创新体系促进企业真正成为技术创新的主体；加强产业共性技术研究开发；加强创新人才培养。,98,4.8中国智能制造2025-坚持创新驱动,创新是灵魂、质量是生命。质量是制造业核心竞争力的体现，是支撑经济转型升级的基石，是国家强盛的关键内核。在完善质量管理机制、夯实质量发展基础、优化质量发展环境同时，更要重视创新质量控制技术。比如说，德国在工业1.0的时候就解决了质量问题，我们要工业2.0、3.0、4.0同步发展，就可以用工业4.0的信息化、智能化的新技术、新方法，更好地解决质量问题。我国制造业必须从依赖低廉的资源价格和较低的人力成本的产品低价竞争优势，向依靠质量升级和品种优化的质量效益竞争优势智能转型。,99,4.8中国智能制造2025-智能转型,战略对策4：强化制造基础大力推进“工业强基工程”，加强“四基”建设：强化工业基础，提升核心基础零部件/元器件、关键基础材料、先进基础工艺及产业技术基础等“四基”的整体水平，为中国制造业的发展奠定坚实的基础。战略对策5：提升产品质量严格质量监管，建立质量诚信体系；提高重大装备质量一致性、稳定性；推进品牌创建。,100,4.8中国智能制造2025-强化基础,2010年，我国国内生产总值（GDP）约占世界的7.5%，但能源消耗占世界的19.6%，单位国内生产总值（GDP）能耗约为世界平均水平的2.6倍，是日本的4倍。我们国家要到2020年GDP翻一番，要13亿人口全部进入现代化，如果以现有的消耗资源的方式来生产生活，那全球现有资源都给我们也不够用！降低单位GDP能耗势在必行。绿色发展,101,4.8中国智能制造2025-绿色发展,战略对策6：推行绿色制造一是促进流程制造业绿色发展，建立循环经济链。二是开发和推广节能、节材和环保产品、装备、工艺；三是发展再制造工程。,102,4.8中国智能制造2025-绿色发展,结构优化是制造业科学发展的主线，是提升国民经济整体素质、打造中国经济升级版的主要途径。要注重提升和改善劳动密集型产业的效率和质量，培养具有全球竞争力的企业群体和优势产业，推进现代制造服务业及与制造业的互动发展。为此，要实施以下两项战略对策：战略对策7：培养具有全球竞争力的企业群体和优势产业大力发展战略性新兴产业和先进制造业，加快传统产业转型升级，提高高端制造业比重。,103,4.8中国智能制造2025-绿色发展,“中国制造2025”，对于推动中国制造由大变强，使中国制造包含更多中国创造因素，更多依靠中国装备、依托中国品牌，促进经济保持中高速增长、向中高端水平迈进，具有重要意义。1.要顺应“互联网+”的发展趋势，以信息化与工业化深度融合为主线，重点发展新一代信息技术、2.高档数控机床和机器人、3.航空航天装备、4.海洋工程装备及高技术船舶、5.先进轨道交通装备、6.节能与新能源汽车、7.电力装备、8.新材料、9.生物医药及高性能医疗器械、10.农业机械装备，,104,4.92025年前重点发展10大领域,强化工业基础能力，提高工艺水平和产品质量，推进智能制造、绿色制造。促进生产性服务业与制造业融合发展，提升制造业层次和核心竞争力。会议决定，推出中国制造重点领域升级方向绿皮书目录指引，动态调整、滚动推进。坚持市场主导、改革创新，发挥企业主体作用，大中小企业配套推进，务求重点突破，取得实效，财税、金融、人才等政策都要给予倾斜。通过不懈努力奋斗，打造中国制造业升级版。,105,4.92025年前重点发展10大领域,思考题7:“互联网+”的内涵是什么？,1.要顺应“互联网+”的发展趋势，以信息化与工业化深度融合为主线，重点发展新一代信息技术、“互联网+”不是要颠覆，而是要思考跨界和融合，更多地思考互联网时代产业如何与互联网结合创造新的商业价值，不要陷入“互联网+”焦虑和误区，是+、而不是-、也不是毁灭，而是创造一个新时代：(1).“互联网+医疗”：移动医疗垂直化发展(2).“互联网+工业”：让生产制造智能化(3).“互联网+农业”：催化中国农业品牌化道路(4).“互联网+教育”：在线教育大爆发(2015年教育信息化投入700亿元)。,(5).“互联网+金融”：金融全民理财与微小企业发展，微小企业占90、解决80就业岗位、占GDP60、占税收50、而银行贷款30.4。(6).“互联网+交通和旅游业”：一切资源共亨起来(7).“互联网+文化”：让创意更具有延展性和想象力(8).“互联网+家电/家居”：让家电会说话、家居更聪明、(9).“互联网+生活服务”：020刚刚开始去中介化、直接对消费者,思考题7:“互联网+”的内涵是什么？,(10).“互联网+媒体”：媒体新业态的出现、交互化、实时化、社交化、社群化、人格化、亲民化、个性化、精选化、融合化(11).“互联网+广告”：互联网语境-创意-技术-实效的协同(单一广告结束)(12).“互联网+零售”：零售体验，跨境电商和移动电商的未来实体店与网点并存、并不冲突，而是融合。,思考题7:“互联网+”的内涵是什么？,思考题8:中国制造2025是4.0翻版吗？怎么落地？,中国的国情和制造业发展现状与德国的差别很大，绝不能照搬德国工业4.0，所以不能把中国智能制造2025说成是工业4.0的翻版，提法不妥；我们可以借鉴工业4.0的理念，但不能移花接木。2015年3月5日总理李克强作政府工作报告时提到，制造业是我们的优势产业，要实施“中国制造2025”，坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快从制造大国转向制造强国。“中国制造2025”，对于推动中国制造由大变强，使中国制造包含更多中国创造因素，更多依靠中国装备、依托中国品牌，促进经济保持中高速增长、向中高端水平迈进，具有重要意义。提出了2025年前重点发展10大领域:,(1).要顺应“互联网+”的发展趋势，以信息化与工业化深度融合为主线，重点发展新一代信息技术、(2).高档数控机床和机器人、(3).航空航天装备、(4).海洋工程装备及高技术船舶、(5).先进轨道交通装备、(6).节能与新能源汽车、(7).电力装备、(8).新材料、(9).生物医药及高性能医疗器械、(10).农业机械装备:,思考题8:中国制造2025是4.0翻版吗？怎么落地？,坚持创新驱动、智能转型、强化工业基础能力，提高工艺水平和产品质量，推进智能制造、绿色制造。促进生产性服务业与制造业融合发展，提升制造业层次和核心竞争力。推出中国制造重点领域升级方向绿皮书目录指引，动态调整、滚动推进。坚持市场主导、改革创新，发挥企业主体作用，大中小企业配套推进，务求重点突破，取得实效，财税、金融、人才等政策都要给予倾斜。是针对中国国情发展战略，横跨三个五年计划。通过不懈努力奋斗，打造中国制造业升级版。,思考题8:中国制造2025是4.0翻版吗？怎么落地？,落地：借鉴德国的做法：工业龙头企业、行业协会、工业促进与服务机构和科研院所的力量和优势结合，在顶层设计的基础上，做好标准和规范的建设。对企业而言，借鉴工业4.0的理念，大力推进智能制造、建设数字化工厂，通过开发智能产品，引进开发智能机器人、智能装备、柔性化的生产自动线、智能物流装备(例如AGV引导技术、移动平台技术、自动化立体仓库等)、进而实现企业研发、生产、采购、营销、服务以及人事、财务系统的无缝集成、信息系统与底层自动化系统的无缝集成、车间级信息系统与企业级信息系统无缝集成、供应链上下游企业间信息共亨等。,思考题8:中国制造2025是4.0翻版吗？怎么落地？,思考题9：智能制造首先抓什么？,实现智能制造，车间级是基础、数控机床加工、复合加工、数字化工艺仿真建模、车间联网是基础。例如对于机器人的应用不再是弧立地使用机器人、而是实现机器人的集群应用、并实现人机互动，在物联网应用方面，装备制造企业可以通过远程和故障诊断提高产品的运行效能、及时帮助客户进行预防性维修维护、更换备品备件、从而提升服务收入。对于物联网系统的反馈产品出现的异常问题，可以反馈到产品研发与制造环节、及时进行改进。,思考题9：智能制造首先抓什么？,企业推进智能制造绝非坦途，需要进行深入而细致的规划，是一个长期的系统工程。智能制造实际上就是两化深度融合的重要目标。企业在推进智能制造方面，一定要算好成本账，不要盲目地大干快上，也不要被当前不接地气各种概念所“忽悠”，也不要有一些相关的实践就吹得天花乱坠，以免贻笑大方，心无旁骛、脚踏实地做好各项工作。我们要走的路很长，必须从现在开始行动！,4中国智能制造2025,目录,1智能制造产生背景及内涵,2德国工业4.0内涵？,3制造强国在干什么？,4中国智能制造2025,5建立中国智能制造架构,建立中国智能制造架构第一：首先要读懂什么是智能制造、内涵是什么；第二：读懂德国工业4.0内涵是什么，出台背景？第三：美国、欧盟制造强国在干什么，他们出台了什么战略、规划和背景？第四：中国智能制造2025,李克强总理”坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展”、加快从制造大国转向制造强国。18字方针内涵；政府出台政策是什么？,117,5建立中国智能制造架构,建立中国智能制造架构第五：我们怎么做：(1)模清当地制造水平和基础设施；(2)存在的共性问题是什么；(3)制约当地制造的短板瓶颈是什么；(4)梳理出下一步要解决的共性问题和基础设施的短板和缺项；(5)与国内外对标；(6)制定出当地智能制造发展路线图；争取国家支持、为当地工业再铸辉煌！,118,5建立中国智能制造架构,建立中国智能制造-实现三项