工业4.0和两化融合解读及两化融合和智能制造实施工程分析

两化融合的不同阶段和层次
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两化融合水平评估诊断
两化融合水平评估诊断
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沿产业链各细分行业的两化融合发展水平（2015）
2015年，处在产业链两端以及中段的服 务业、能源、电子信息三个行业两化融合 发展水平最高，沿产业链形成了“三峰双谷”波动态势。 产业链上游，在重要能源行业——电力 行业出现第一个波峰。在冶金行业出现第 一个波谷（小微型钢铁企业两化融合发展 水平只有29.0分，拉低了行业两化融合整 体水平）。 沿产业链方向继续延伸，建材、机械、 交通设备制造行业两化融合发展水平逐步 攀升，在电子信息产业达到第二个波峰。 产业链中下游，在纺织行业出现第二个 波谷。产品种类纷繁复杂，标准化难度大， 两化融合的个性化需求程度高，且很多传 统工艺过程难以用数字化工具代替，两化 融合重要制约因素。 产业链末端，服务业两化融合发展水平 出现第三个波峰。 34
在将来的智能化工厂里，制造业结构不会固定并被先期限定。而是根据个性化需求定制 的一组IT结构化模块，根据不同情况下产品生产的需要自动搭建出特定的结构（拓扑）， 包括模型、数据、通讯和算法等所有相关需求。 为了实现纵向集成，确保不同层次的执行机构和传感器的信号传输到ERP层面。为重新 组合制造系统需要采用模块化设计和重用策略，并对智能系统能力进行描述。 9
工业4.0的特性：横向、端到端、纵向集成
通过价值链及网络实现企业间横向集成（战略层面） 贯穿整个价值链的端到端工程数字化集成（业务流程层面）
企业内部灵活且可重新组合的网络化制造体系纵向集成（制造系统）
flexible and reconfigurable manufacturing systems
机械、电子、煤炭、家电、炼油、化工等
深度融合
社会
社会形态、经济模式、生活方式、思维方式
融合范围
“融合”是指将两种或多种不同的事物合成一体的过程。 “两化融合”本质上是一个 需求（工业化的需求）牵引、技术（主要是信息技术）驱动的过程。 25
初始级 信息化有了初步应用，但停留在以代替手工为主的模式 规范级 覆盖企业管理主要流程，为企业规范化管理提供支撑， 但应用深度有待于进一步提升 精细级 两化融合，走向精细化管理，企业信息化达到较 高水平 优化级 实现企业各项资源的相互关联和集成，各项 计划以及核心业务实现了自动化处理，并且 实现了业务数据的自动化搜索、挖掘及多维 度分析，提升企业各项资源利用率 智能级 企业各项资源得以智能分析和利用，信 息化与企业战略充分融合，为企业的战 略提供决策支持，实现企业智能化运作
深度融合，加快经济社会各领域信息化”。
高级阶段 中级阶段 初级阶段 业务过程
融合对象
（融合方式）
产品
技术
融合阶段
产业
企业
技术融合是指工业技术与IT融合，产 生新的技术；（CAD、PCS） 产品融合是指将IT融入到工业产品中， 增加产品的信息技术含量；（数控机床、 自动驾驶） 业务过程融合是将指IT应用到企业生 产、经营、管理过程的各个环节，促进 业务创新和管理创新。（MES、ERP）
工业4.0和两化融合
内容提纲 一、德国工业4.0
二、中国制造2025与智能制造
三、两化融合和智能制造实施工程 四、智能制造案例分析
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基于CPS的工业革命
电子、IT、制造自动化 水和蒸汽驱动的机械制造 电力驱动的大规模生产
复 杂 度
时间
前三次工业革命源于机械化、电力和信息技术。将物联网和服务应用到制造业正在引发第四 次工业革命，基于虚拟网络—实体物理系统（信息-物理系统）（CPS）
工业4.0计划巨大潜力
满足用户个性化需求 工业4.0允许在设计、配置、订购、规划、制造和运作等环节能够考虑到个体和客户 特殊需求，而且即使在最后阶段仍能变动。
灵活性 基于CPS的自组织网络可以根据业务过程的不同方面，如质量、时间、风险、鲁棒性、 价格和生态友好性等，进行动态配置。这有利于原料和供应链的连续“微调”。 决策优化 工业4.0提供了端到端的实时透明，使得工程领域的设计决策可以进行早期验证，既 可以对干扰做出更灵活的反应，还可以对生产领域中公司的所有位置进行全局优化。 资源生产率和利用效率 在给定资源量（资源生产率）的前提下，得到尽可能高的产品输出；使用尽可能低 的资源量，达到指定的输出（资源利用效率）。CPS在贯穿整个价值网络的各个环节 基础上，对制造过程进行优化。 通过新的服务创造价值机会 工业4.0开辟了创造价值的新途径和就业的新形式，比如通过下游服务。智能算法可 用于各种大量数据，这些数据是为了提供创新服务而由智能设备所记录的。 10
内容提纲 一、德国工业4.0
二、中国制造2025
三、两化融合和智能制造实施工程 四、智能制造案例分析
五项 指导 方针
内容提纲 一、德国工业4.0 二、中国制造2025
三、两化融合和智能制造实施工程
四、智能制造案例分析
两化融合
中共十七大(2007)提出“两化融合”。十七届五中全会(2010)“推动信息化和工业化
输多赢少
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工业4.0的本质和愿景
本质： 将信息物理系统（CPS）集成应用于制造业和物流行业，以及在工 业生产过程中使用物联网和服务技术。对价值创造、商业模式、下游服 务和工作组织产生影响。 愿景：工业4.0作为智能化、网络化世界的一部分
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工业4.0的特性：横向、端到端、纵向集成
通过价值链及网络实现企业间横向集成 贯穿整个价值链的产品和制造系统的端到端工程数字化集成 灵活且可重新组合的网络化制造体系纵向集成
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背景: 确保德国制造业未来的双重战略(dual strategy)
在制造工程领域，全球竞争愈演愈烈，中国等新型经 济体对德国工业构成竞争威胁，美国也正在采取措施应 对去工业化，促进“先进制造业”的发展。 德国的装备制造业应不断地将信息和通信技术集成到 传统的高技术战略来维持其全球市场领导地位，与此同 时，成为智能制造技术的主要供应商。
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工业4.0的特性：横向、端到端、纵向
通过价值链及网络实现企程数字化集成（业务流程层面）
企业内部灵活且可重新组合的网络化制造体系纵向集成（制造系统）
在整个工业生产过程中使现实世界和数字世界在产品的全价值链和不同公司之间 实现整合，同时也满足客户的需求。 从产品开发到制造工程、产品生产和服务，应装备恰当的IT系统，为整个价值链 提供端对端支撑 8