工业4.0简介
工业4.0概念火爆 如何了解并布局工业4.0？
工业4.0概念火爆如何了解并布局工业4.0？那么到底什么是工业4.0？简单的说“工业4.0”，是以智能制造为主导的第四次工业革命。
随着信息技术与工业技术的高度融合，网络、计算机技术、信息技术、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型，在制造领域，这种资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络-实体物理系统（Cyber-Physical System，CPS）”，德国人称其为“工业4.0”。
工业4.0概念首先由德国提出。
2013年4月德国在汉诺威工业博览会上首次发布《实施“工业4.0”战略建议书》，德国电气电子和信息技术协会于2013 年12 月发布“工业4.0”标准化路线图。
2014 年汉诺威工业博览会的主题“融合的工业——下一步”很好地契合了德国自2013 年以来力推的创新概念“工业4.0”。
对工业4.0的定义是：在现代智能机器人、传感器、数据存储和计算能力实现突破的条件下，通过工业互联网将供应链、生产过程和仓储物流智能连接，从而实现智能生产的“四化”：供应和仓储成本较小化，生产过程全自动化，需求相应速度较大化和产品个性化。
工业4.0的终极目的是使制造业脱离劳动力禀赋的桎梏，将全流程成本降到较低，从而实现制造业竞争力的较大化。
在4.0 时代，不仅制造环节的人工将得到节省（机器人为主体的自动化生产连线），前端供应链管理、生产计划（互联网接入，实施管理订单）、后端仓储物流管理（WMS+自动化立体仓库）都将实现实现无人化，以及较低的渠道库存和物流成本。
工业4.0的特点是什么？回顾前三次工业革命，实际上是应用机械、电气和信息技术等越来越先进的工具逐步将人力从生产中解放，从而提高生产效率、降低生产成本的过程。
而对于即将到来的工业革命4.0，一项更为伟大的工具–互联网将深度参与到生产过程中去，从而将制造业对劳动力的依赖和生产成本的优化带到一个全新的高度。
1）工业革命1.0：18 世纪末期始于英国的第一次工业革命，19 世纪中叶结束。
德国工业4.0
2、工业4.0对我国的启示
德国工业4.0战略为我 们展现了一幅全新的工业 蓝图，在新的发展背景下， 将信息化的时代特征与我 国工业化历史进程紧密结 合起来，把两化深度融合 作为主线，为推动工业转 型升级注入新的动力，从 而在向工业化迈进的过程 中占得先机，这是4.0战略 对我国推进工业转型升级 的重要启示。
工业4.0对我国的启示
1、把两化深度融合作为主要着力点。 2、超前部署建设国家信息物理系统网络平台。 3、启动国家智能制造重大专项工程。 4、用标准引领信息网络技术与工业融合。 5、构建有利于工业转型升级的制度保障体系。 6、产学研用联合推动制造业创新发展。
3、结合本专业谈发展方向
现状： 随着现代社会经济建设的快
1.2 概述
对德国工业4.0的核心内容进行概括的话，可以总结为：建 设一个网络(Cyber-Physical System，信息物理系统)、研究两大 主题(智能工厂、智能生产)、实现三大集成(横向集成、纵向集 成与端对端集成)、推进三大转变。
工业4.0的定义
工业1.0。18世纪60年代至19 世纪中期，通过水力和蒸汽机 实现的工厂机械化可称为工业 1.0。这次工业革命的结果是机 械生产代替了手工劳动，经济 社会从以农业、手工业为基础 转型到了以工业以及机械制造
三个转变
1、实现生产由集中向分散的 转变，规模效应不再是工业生产的 关键因素，工业生产的基本模式将 由集中式控制向分散式增强型控制 转变。
2、实现产品 由大规模趋同性 生产向规模化定 制生产转变，未 来产品都将完全 按照个人意愿进 行生产，极端情 况下，将成为自 动化、个性化的 单件制造。
3、实现由 客户导向向客 户全程参与的 转变，客户不 仅出现在生产 流程的两端， 而是广泛、实 时参与生产和 价值创造的全 过程。
工业4.0概述
一个网络
信息物理融合系统（CPS）
三个集成 纵向集成
纵向 集成
智能 工厂
横向集成
端到端的集成
CPS
两个主题 智能工厂 智能生产
端到 端集 成
横向 集成
智能 生产
工业 4.0
关联
工业4.0战略目标是实现两个主题 CPS、三个集成是实现智能工厂的前提条件 人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间通过CPS实现横向、纵向和端对端的高度集成
工业4.0概述
2016-09-05
目录
1. 发展背景 2. 解读工业4.0 3. 工业4.0技术基础 4. 中国工业2025 5. 汽车工业4.0 6. 启示与总结
工业发展历程
三次工业革命使得人类发展进入了空前繁荣的时代，但也带来巨大的能源以与资源消耗、巨大的环境代价以及生态成本 随着信息技术与工业技术的高度融合，资源、信息、物品和人力相互关联，网络、计算机技术、信息技术、软获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数 据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。
人工智能
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的 方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系 统等。 人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可 能超过人的智能。
国家战略 发展制造业是德国政府《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一，“工业4.0”研 究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，已上升为国家战略
正式提出 2013年4月，德国政府于2013汉诺威工业博览会上正式推出“工业4.0”
工业4.0概念
概念:“工业4.0”是以智能制造为主导的第四次工业革命，在工业互联网的基础上形成信息物理系统（Cyber-Physical Systems,简称CPS）,实现数字化、网络化、智能化技术与制造技术的深度融合，以快速满足客户的个性化需求，实现动态的商业与生产过程，有效提高资源生产率与效率，同时为创造价值与新的商业模式提供新的途径。
[概念的来源]: 工业4.0是2011年德国汉诺威工业博览会上提出的概念，其初衷是提高德国制造业水平，提高德国制造业的竞争力。
若您想详细了解工业4.0战略的要点,请参考以下内容:德国“工业4.0”战略的要点可概括为：建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成，实施八项计划。
(一)建设一个网络：信息物理系统网络。
信息物理系统就是将物理设备连到互联网上,让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能,从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。
信息物理系统可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。
这是实现工业4. 0的基础。
(二)研究两大主题：智能工厂和智能生产。
“智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部分，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。
“智能生产”的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。
生产流程智能化是实现工业4.0的关键。
(三)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”将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。
“横向集成”是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，是为了实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务；“纵向集成”是基于未来智能工厂中网络化的制造体系，实现个性化定制生产，替代传统的固定式生产流程(如生产流水线)；“端对端集成”是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合，这将最大限度地实现个性化定制。
工业4.0标准
工业4.0标准工业4.0标准：工业4.0（Industry 4.0）是基于工业发展的不同阶段作出的划分。
按照共识，工业1.0是蒸汽机时代，工业2.0是电气化时代，工业3.0是信息化时代，工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代。
工业4.0的概念最早出现在德国，2013年的汉诺威工业博览会上正式推出，其核心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。
随后由德国政府列入《德国2020高技术战略》中所提出的十大未来项目之一。
该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。
旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及基因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。
其技术基础是网络实体系统及物联网。
[1] 德国所谓的工业4.0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。
“中国制造2025”与德国“工业4.0”的合作对接渊源已久。
2015年5月，国务院正式印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。
工业4.0已经进入中德合作新时代，中德双方签署的《中德合作行动纲要》中，有关工业4.0合作的内容共有4条，第一条就明确提出工业生产的数字化就是“工业4.0”对于未来中德经济发展具有重大意义。
双方认为，两国政府应为企业参与该进程提供政策支持。
成立背景编辑播报“工业 4.0”研究项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。
德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年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。
该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会将在其下属6－7个生产领域的研究所引入工业4.0概念，西门子公司已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。
工业4.0
面向机床的APP 信息物理生产系统
工业4.0的核心
信息物理系统就是把物理设备连接到互联网上，让物理设 备具有计算、通信、精确控制（3C）、远程协调和自我管 理的功能，实现虚拟网络世界和现实物理世界的融合。
信息物理系统（Cyber-Physical Systems，简称C P S ）
作为计算进程和物理进程的统一体， 是集计算、通信与控 制于一体的下一代智能系统。CPS是在环境感知的基础上， 深度融合了计算通信和控制能力的可控、可信、可扩展的 网络化信息物理系统，通过计算进程和物理进程相互影响 的反馈循环机制实现深度融合和实时交互来增加或扩展新 的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制 物理实体，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的 方式。CPS也是一个分布式的异构系统，不仅包含了许多结 构和功能各异的子系统，而且这些子系统可以分布在不同 的地理空间内。CPS具有自适应性、自主性、高效性、功能 性、可靠性、安全性等特点和要求。
无线感测技术
工业通信无线化
2.智能工厂的建立
要素3：经济环境 商业模式 服务内容 企业管理软件
要素2：真实环境 机器对机器 资源利用效益 网络基础设施
要素1：智能化工厂
操作性网络 （内部外部全球） 要素4:人的因素 人机交互 验收与安全 数据与隐私保护 教育与培训 法律条款
要素5：技术因素 系统工程 通信技术 智能工程 智能生产 技术安全
1.智能工厂以数字化与智能制造技术向如下发展：
(1) 建模与仿真使产品设计日趋智能化 (2) 以工业机器人为代表的智能制造装备在生产过程中应用日 趋广泛 (3) 全球供应链管理创新加速 (4) 智能服务业模式加速形成
建模与仿真 工业机器人 智能服务 全球供应链
中国制造2025与工业4.0介绍(最新版)
正文 . 第三章
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03
中 国 制 造 2 0 2 5
战 略 规 划： 远 超 制 造 本 身
总体规划：三十年，三步走。
3月6日，苗圩：中国从制造业大国向制造业强国的转变，大 概需要三个十年左右时间。其中，《中国制造2025》是三步 走的第一个十年行动纲领，也是一个路线图和时间表。
正文 . 第三章
第* 页
01
工 业 4. 0
工 业 4. 0 应 用 场 景
动态生产线
当前汽车生产线也是高度静态配置，不可能将同一厂商不同产品组的部件相互置换。比如，客户 不能将同是大众品牌下的保时捷的坐椅用于大众其它车型。工业4.0之下，将形成动态生产线，实
现车辆的混装并确保匹配。
正文 . 第一章
第* 页
01
工 业 4. 0
学
上世纪90年代，我国还处在世界第 8位。现在已经到了第4位，和德国 、日本还有一定的差距。
第三，是中国日益成为需求的关键。
习
我们制造业大而不强主要有四个 问题： •一是自主创新能力不强； •二是产品质量问题还比较突出； •三是资源效率利用比较低，能耗 比较高，污染比较严重； •四是产业结构不是很合理，低端 产品产能严重过剩，高端产品能 力比较差。
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中 国 制 造 2 0 2 5
规 划 纲 要 概 述
《中国制造2025》 由工信部牵头研究编制：20多个部委参与，50多名院士、100多位专家论证。 是整个工业、制造业领域的顶层设计，包括一个纲要和一个专项的行动规划。未来还将： 成立国家制造强国建设领导小组。 制定“1+X”的实施方案和规划体系。 发布高端领域技术路线图的绿皮书。 涉及整个制造业，分为两类： 第一类是跟国际先进水平不相上下，或者差距很小的。比如高铁、能源装备。 第二类涉及国家经济安全和产业安全的，比如航空、航天、海洋工程这样的装备。 不包括市场化行业：像纺织、食品，这些主要靠市场去优化、配置资源。
工业4.0概述
4.工业4.0概述4.1 工业4.0以前时代：工业1.0机械化，以蒸汽机为标志，用蒸汽动力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自动化，以PLC（可编程逻辑控制器）和PC的应用为标志，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，工业生产能力也自此超越了人类的消费能力，人类进入了产能过剩时代。
4.2工厂的业务模式作为一个工厂，存在的目的只有两个，生产产品，然后卖出去。
所以在工业企业中，通常会分为两个大的部门，一个是生产部门，一个是业务部门，前者通过MES（制造执行系统）管理，后者通过ERP（管理信息系统）来管理。
ERP更倾向于财务信息的管理，而MES更倾向于生产过程的控制。
简单的说，ERP主要告诉你客户需要生产多少个瓶子，哪天下单，哪天要货，而MES主要负责监控和管理生产这些瓶子的每一个步骤和工序如何实现。
现今中国工厂的很多车间里，各个生产设备之间、生产设备和控制器之间，都已经基本实现了连通。
其中有一部分工厂已经实现通过制造执行系统（MES）连通起来，而业务部门全部通过ERP连通起来了。
但是，ERP和MES并没有关联起来！所以当ERP给MES下达生产计划指令后，MES在生产过程中发生了与计划偏差的事项（如设备损坏，原料不合格等），MES会根据车间的实际情况进行调整。
但是ERP却没法联动同时联动进行调整，所以它会继续按照原本的计划执行订单。
如果偏差不断放大，财务系统和工厂的实际情况就会出现很大差距。
没有连接起来有两个原因，首先是ERP由专注财务系统的人员开发，MES由懂得生产环节的人员来开发，双方职业术语对接困难。
另外，业务部门和生产部门在公司里通常是分开运营。
为了解决这个问题，只有部门间人员沟通，手动调整系统内信息。