工业4.0智能制造解决方案

1、从“制造”到“智造”新时代的到来工业4.0智能制造解决方案 “工业4.0”概念的产生在企业销售链实施智能物流、智能安防等应用。在仓储、调度、跟踪监控和产品追溯等环节实现对物品、集装箱、车辆和人员的全程状态监测和智能调度，构建高效率、低成本和安全的现代物流体系。利用物联网技术建设企业内的智能安防系统，构建智能化、全方位、立体安防体系和高效的智能楼宇管理系统。 德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。工业4.0从智慧工厂到智能生产Industry 4.0 德国高科技战略计划首位“工业4.0”研究项

2、目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升为国家级战略。德国联邦政府投入达2亿欧元。产品定位：项目为构建基于云计算、大数据、移动互联网等最新信息技术和移动防爆智能终端技术的、软硬件相结合的智能化安全管理云系统。产品功能：实现生产状态和安全信息的实时数据采集、远程通讯、事故建模、风险分析、智能推演、预报预警、应急处置辅助决策等功能，为政府安全监管、企业安全生产管理以及事故应急处置服务。 Industry 4.0横向集成：一级供应商、二级供应商，以及销售商信息的无缝对接。企业之间通过价值链以及信息网络所实现的

3、一种资源整合，为实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务，推动企业间研产供销、经营管理与生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成，实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同的企业间的信息共享和业务协同。Industry 4.0“工业4.0”概念的一个比较统一的阐释是继机械化、电气化和信息技术之后，以智能制造为主导的第四次工业革命。主要是指基于信息物理融合技术（CPS），将制造业向智能化转型，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，最终建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务生产模式。端到端集成：一个新理念，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资源的整合，实现

4、从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务，它以产品价值链创造集成供应商（一级、二级、三级）、制造商（研发、设计、加工、配送）、分销商（一级、二级、三级）以及客户信息流、物流和资金流，在为客户提供更有价值的产品和服务的同时，重构产业链各环节的价值体系。工业4.0从智慧工厂到智能生产Industry 4.0 两大主题：智慧工厂、智能生产智慧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智能生产主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、3D打印以及增材制造等技术在工业生产过程中的应用等工业4.0从智慧工厂到智能生产Industry 4.0两大主题：智慧工

5、厂、智能生产三个设想：产品、设施、管理产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在其整个供应链和生命周期中所需的各种必需信息设施：由整个生产价值链所集成，可实现自组织管理：能够根据当前的状况灵活决定生产过程 工业4.0两个重要的内涵 互联集成虚拟世界实体世界制造设备制造设备产品产品 工业4.0两个重要的内涵 服务传感器传感器传感器传感器工业4.0从智慧工厂到智能生产智能化环境嵌入式计算机智能工厂智能手机A6188智能卡90%的计算机都是嵌入式多个计算机：1个用户1个计算机：1个用户PC中央计算机1个计算机：多个用户基于物联网与服务的智能环境发展过程工业4.0从智慧工厂到智能生产智慧工厂

6、的架构 基于物联网和服务互联网物联网服务互联网智能物料APP平台智能产品APP平台信息物理生产系统智慧工厂APP平台基于语义的PLM、ERP、QMS、ERP工业4.0从智慧工厂到智能生产智慧工厂的流程 基于云安全网络智能物料智能产品云安全网络智慧工厂2N智慧工厂1智能机床1智能机床2面向机床的APP平台信息物理生产系统机床间通信工业4.0从智慧工厂到智能生产智慧工厂的布局 面向服务的工厂系统布局服务库硬件无关抽象服务硬件相关设备控制现场层工业4.0从智慧工厂到智能生产智慧工厂的车间 基于无线、RFID、传感器和服务的架构工业4.0从智慧工厂到智能生产智慧工厂中的智能装配DFKI研发的抽象产品记

7、忆系统用于自适应抓取和智能产品装配在头部安装立体相机，在手臂靠近物体的地方安装3D摄像头机器人利用左手内部天线从产品内存中读取尺寸、重量和加持点，同时机器人能够从信息物理系统中获得产品装配说明书工业4.0从智慧工厂到智能生产工业4.0下的多模式交互多模式交互语音图形/视觉手势眼球跟踪面部表情身体语言肢体动作工业4.0从智慧工厂到智能生产智慧工厂中的增强现实技术工业环境佩戴谷歌眼镜的工人工具工业4.0从智慧工厂到智能生产以人为中心的基于信息物理系统的智能工厂辅助系统基于上下文的自适应故障诊断辅助工具基于肢体动作的物理辅助移动式个性化自适应的辅助导航系统多模式的人机交互基于位置的维护和规划辅助工具

8、基于虚拟现实/增强现实的复杂工作流程辅助管理工具 工业4.0从智慧工厂到智能生产工业4.0下的数据挖据与知识发现大数据制造业存储了超过其他工业部门的数据从2010年以来新产品数据达到接近2艾字节（216）仪器仪表产品供应链管理系统产品全生命周期系统工业4.0从智慧工厂到智能生产工业4.0下的产品特点集成了信息存储、传感、无线通信功能产品是信息载体产品在整个完整的供应链和生命周期中都一直带有自身信息产品是一个agent产品会影响其所在环境产品具有自监测功能产品会对其自身状态和环境进行监测我生产于2010年4月30日，5月3日出厂请握中间已经打开2分钟了，请盖上工业4.0时代发展机遇如何把握工业4

9、.0大趋势，利用国内传统工业急需升级和创新有利时机，发挥作用，迎接工业智能化时代的到来？工业4.0时代发展机遇 自身学习和掌握技术方面 万物互联的时代意味着知识的积累变得更加重要，学习的范围要更加广泛智能制造的产品要求我们学习和掌握知识的深度也要加强工业4.0新时代的到来，对嵌入式系统的要求也不一样，需要我们在学习和科研的过程中要有创新思维，要有大局观 工业4.0时代发展机遇在德国联邦教育研究部工业4.0工作组的“实施工业4.0 攻略的建议”的报告中：“功能强大的、自主的微型计算机(嵌入式系统)正越来越多地相互间或与互联网以无线方式互联。这正在导致引起实体物理世界与虚拟网络世界(cybersp

10、ace)以虚拟网络实体物理系统(CPS)的方式相融合。工业4.0时代发展机遇工业4.0概念下的智能工业系统中有大量的电子控制装置，它们都是嵌入式系统，比如今天我们谈论得很多的工业机器人，其中的高性能控制器就是一个很复杂的嵌入式系统，工厂自动化中大量使用的PLC也是一种嵌入式系统。按标准的、统一的和简单的结构化方式编制和布置各种建筑物(或建筑群)内各种系统的通信线路，包括网络系统、电话系统、监控系统、电源系统和照明系统等。因此，综合布线系统是一种标准通用的信息传输系统。综合布线是智慧工厂建设基础设施,是将所有语音、数据等系统进行统一的规划设计的结构化布线方式，用来支持语音、视频、数据、图文、多媒

11、体等综合应用。工业4.0时代发展机遇智能工业设备中的嵌入式系统与消费电子产品有很大的不同，一个重要标志是智能工业设备对实时性和可靠性的严格的要求。建设基于物联网的能源管控平台，利用传感器网络、短距离无线通信等在内的物联网技术实时在线监测和控制能耗设施，并能根据实时的能耗信息，实现优化控制和集约化生产。工业4.0时代发展机遇嵌入式系统适应智能工业产品的高可靠性要求，要做好开发和验证周期长的思想准备，脚踏实地的做好产品的可靠性认证工作是将来做好嵌入式工业产品的关键。智能制造系统架构通过生命周期、系统层级和智能功能三个维度构建完成，主要解决智能制造标准体系结构和框架的建模研究生命周期是由设计、生产、

12、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集合。生命周期中各项活动相互关联、相互影响。不同行业的生命周期构成不尽相同。工业4.0时代发展机遇如何使嵌入式产品实现智能，它又会在什么时间，以什么样的方式实现智能互联成为一个智能产品？设备层级包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器、机械和装置等，是企业进行生产活动的物质技术基础；控制层级包括可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集与监视控制系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等；车间层级实现面向工厂/车间的生产管理，包括制造执行系统（MES）等；企业层级实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划系统（ERP）、产品生命周期管理（PLM）、供应链管理系统（SCM）和客户关系管理系统（CRM）