工业4.0智能数据交换平台
工业4.0
工业时代4.0这条路刚刚开始，但给了我们大概的方向，未 来企业会变成数据的企业、创新的企业、集成的企业、不断 快速变化的企业。对于整个制造业来说，这是一个巨大的颠 覆，称之为工业革命，是毫不为过的。
代化所带来的压力将影响到中国几乎所有的行业，而工业 自动化和新一代信息技术的集成是关键。
工业4.0有哪些特点？
互联：互联工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工 厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。 数据：工业4.0连接和产品数据、设备数据、研发数据、 工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。 集成：工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、 智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这 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，能够形成一个互联，从而实现横向、纵向和端到端 的高度集成。 创新：工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程，制 造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新，将会层出不 穷，从技术创新到产品创新，到模式创新，再到液态创新，最 后到组织创新。 转型：对于中国的传统制造业而言，转型实际上是从传统 的工厂，从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂，整个生产形态 上，从大规模生产，转向个性化定制。实际上整个生产的过程 更加柔性化、个性化、定制化。这是工业4.0一个非常重要的 特征。
“工业4.0”是德国联邦教研部与 联邦经济技术部在2013年汉诺威 工业博览会上提出的概念。它描 绘了制造业的未来愿景，提出继 蒸汽机的应用、规模化生产和电 子信息技术等三次工业革命后， 人类将迎来以信息物理融合系统 (CPS)为基础，以生产高度数字化、 网络化、机器自组织为标志的第 四次工业革命。“互联网+制造” 就是工业4.0。“工业4.0”是德国 推出的概念，美国叫“工业互联 网”，我国叫“中国制造2025”， 这三者本质内容是一致的，都指 向一个核心，就是智能制造。它 将推动中国制造向中国创造转型， 所以很多人说，工业4.0是整个中 国时代性的革命。
工业4.0智能制造设计方案
工业4.0智能制造设计方案随着信息技术的高速发展，工业4.0作为新一代工业革命的代表，正在引领智能制造的浪潮。
在这个数字化、网络化的时代，如何利用先进的技术手段，提升制造业的生产效率和品质，成为了众多企业追求的目标。
本文将就工业4.0智能制造的设计方案进行论述，包括核心技术、关键要素以及具体实施措施等。
一、核心技术1.物联网技术物联网技术是工业4.0实施的基石之一。
通过各种传感器和设备的联网，实现对设备、产品和环境的实时监测和数据采集。
物联网技术可以实现设备之间的无缝连接，从而实现设备之间的协同工作。
例如，通过将工厂内的各种设备和生产线连接到物联网平台，可以实现对整个生产过程的实时监控和调整，提高生产的灵活性和效率。
2.大数据分析在工业4.0时代，大数据分析技术可以帮助企业挖掘和分析庞大的数据集，从中获得有价值的信息和知识。
通过对生产数据的深入分析，企业可以了解生产过程中的潜在问题，并做出相应的调整和优化。
此外，通过对产品和用户数据的分析，企业还可以了解市场需求，为产品的研发和改进提供参考。
3.人工智能人工智能技术是智能制造的核心之一。
通过使用机器学习和深度学习等技术，人工智能可以使机器具备一定的智能和学习能力。
例如，在生产线上，机器人可以通过学习和模仿人类工人的动作和技能，实现自动化生产。
此外，人工智能还可以应用在产品设计和优化上，通过对市场数据的分析和预测，帮助企业提前预判市场需求，调整产品结构和设计。
二、关键要素1.智能设备智能设备是实现智能制造的基础。
包括各种传感器、控制器、机器人、自动化设备等。
这些智能设备可以实现设备之间的协同工作和自动化操作，提高生产效率和品质。
例如，通过在生产线上增加智能传感器，可以实时监测设备运行状态和产品质量，并做出相应的调整和优化。
2.数据共享平台数据共享平台是实现工业4.0的关键环节。
通过将企业内部的生产数据、产品数据和市场数据等共享到一个平台上，不仅可以实现企业内部数据的协同共享和分析，还可以与供应链和客户进行数据交换和共享。
面向工业4.0的网络架构重构
面向工业4.0的网络架构重构一、工业4.0概述工业4.0，也被称作第四次工业革命，是当前制造业和工业领域正在经历的一场深刻变革。
它以数字化、网络化和智能化为核心特征，旨在通过先进的信息技术和自动化技术，实现生产过程的优化、资源的高效利用以及产品质量的提升。
工业4.0的实现，需要一个高度灵活、可扩展的网络架构作为支撑，以满足智能制造对于数据传输、处理和分析的需求。
1.1 工业4.0的核心理念工业4.0的核心理念包括智能工厂、智能生产和智能物流。
智能工厂通过集成先进的传感器、机器人和自动化系统，实现生产过程的实时监控和控制。
智能生产则侧重于通过数据分析和技术，优化生产流程，提高生产效率和灵活性。
智能物流则利用物联网技术，实现物料和产品的实时追踪和管理。
1.2 工业4.0的关键技术工业4.0的关键技术涵盖了多个领域，包括但不限于：- 物联网（IoT）：通过传感器和设备的互联互通，实现数据的实时收集和交换。
- 大数据分析：利用先进的分析工具，从海量数据中提取有价值的信息，指导生产决策。
- （AI）：应用机器学习、深度学习等技术，提高生产过程的自动化和智能化水平。
- 云计算：通过云平台，实现计算资源的弹性分配和数据的集中存储。
- 网络安全：保障工业4.0网络架构的数据安全和系统安全，防止潜在的网络攻击。
二、面向工业4.0的网络架构需求面向工业4.0的网络架构需要满足一系列特定的需求，以支持智能制造的高效运行。
2.1 高度的可靠性和稳定性工业4.0环境下，网络架构必须具备高度的可靠性和稳定性，以确保生产过程中数据的连续传输和实时处理。
2.2 低延迟和高带宽智能制造对网络的延迟和带宽有着严格的要求。
网络架构需要能够支持高速的数据传输，以满足实时控制和分析的需求。
2.3 灵活性和可扩展性随着工业4.0的不断发展，网络架构需要具备良好的灵活性和可扩展性，以适应不断变化的生产需求和技术升级。
2.4 安全性和隐私保护网络安全是工业4.0网络架构设计的重要考虑因素。
工业机器人云平台的构建
工业机器人云平台的构建随着工业4.0的到来，工业机器人在制造业中发挥着越来越重要的作用。
通过集成自动化技术、人工智能和云计算等先进技术，工业机器人能够实现智能化生产和灵活化制造，提高生产效率和产品质量。
为了更好地管理和运营工业机器人，以及实现工业机器人之间的协作和数据共享，工业机器人云平台应运而生。
本文将介绍工业机器人云平台的构建方式，并探讨其在制造业中的应用前景。
1. 数据中心建设数据中心是工业机器人云平台的核心设施，负责存储和管理工业机器人的运行数据、传感器数据、控制程序等信息。
为了确保数据中心的稳定运行和数据安全，需要建设高可靠、高安全性的数据中心设施，包括服务器、存储设备、网络设备等。
还需要建设完善的数据中心管理系统，实现对数据中心资源的监控、调度和维护。
2. 云平台架构设计工业机器人云平台的架构设计是关键的一步，它决定了平台的性能、可扩展性以及对多种工业机器人的适配性。
通常，工业机器人云平台的架构包括前端、后端和数据库三个部分。
前端负责用户接口和数据展示，后端负责数据处理和分析，数据库负责数据存储和管理。
在设计云平台架构时，需要考虑多种工业机器人的接入和数据交换，以及平台的高可用性和高性能要求。
3. 数据接入和协议适配工业机器人的类型和品牌多种多样，它们之间存在着不同的通信协议和数据格式。
在构建工业机器人云平台时，需要考虑多种工业机器人的数据接入和通信协议适配。
这涉及到对不同工业机器人的通信协议进行解析和转换，实现数据的统一格式和标准化，方便平台对数据的处理和分析。
4. 数据安全和隐私保护工业机器人的数据涉及到企业的核心技术和生产秘密，因此在构建工业机器人云平台时，需要重点关注数据安全和隐私保护。
需要采取多层次的安全措施，包括数据加密、访问控制、身份认证等，确保工业机器人的数据在传输和存储过程中不被泄露或篡改。
5. 应用接口和功能扩展工业机器人云平台应提供丰富的应用接口和功能扩展能力，便于用户根据自身需求定制和开发相关应用。
工业4.0与智能制造解决方案
到南太平洋。
对内：全国调动两个核心区：新疆(陆)、福建(海)四门户：西北、东北、广西、云南八高地：西安；兰州、西宁；宁夏；重庆；成都、郑州、武汉、长沙、南昌、合肥；西安、宁夏、重庆、上海自贸区；前海等开放合作区；
这里还一条到南太平洋的。
培养全球眼光世界格局迫在眉睫！
轨道交通
新能源汽车
节能与新能源汽车
智能汽车
电力装备
新能源、能源互联网、智能电网
新材料
新材料
石墨烯、碳纤维
生物
生物医药及高性能医疗器械
生物医药、精准医疗、移动医疗
农业机械装备
高端农机
用一路一带眼光看《中国制造2025》
对外：26国、44亿人、21万亿$经济总量丝绸之路经济带：中国经中亚、俄罗斯至欧洲（波罗的海）；中国经中亚、西亚至波斯湾、地中海；中国至东南亚、南亚、印度洋。21世纪海上丝绸之路：从中国沿海港口过南海
制造业占据全国GDP的25%、出口总额的60%，影响极大
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工业 4.0 的社会背景
四次工业革命
工业4.0发展战略发布；由VDMA、BITKOM、ZVEI组成秘书处，组建工业4.0平台
工业4.0平台发布白皮书（实施计划）
德国科学-产业经济研究联盟与德国国家科学与工程院（Acatech）共同制定工业4.0发展战略
定制生产成本高效率低交货慢
工业4.0的四个智能
二
工业4.0具体能实现什么？
智能
生产智能化
设备智能化
供应链管理智能化
能源管理智能化
生产智能化
设备智能化
能源管理智能化
工业4.0的概念有三个支撑点是什么
工业4.0的概念有三个支撑点是什么工业4.0是指目前工业界关于第四次工业革命的定义和发展趋势。
它以智能化、数字化、网络化和自动化工厂为特征，将传统工业生产与现代信息技术紧密结合，实现生产过程的高度自动化和数字化管理。
工业4.0的概念有三个主要支撑点，分别是物联网、云计算和大数据分析。
1. 物联网物联网是工业4.0的一个重要支撑点，它指的是通过物理设备和传感器互联互通的网络。
在工业4.0中，各种工业设备和机器都可以通过互联网进行通信和数据交换。
这种互联互通的网络使得工业系统可以实时监测和收集各种数据，从而实现更高效、更智能的生产和管理。
物联网的发展使得工业系统中的各种设备和工具可以实时沟通和协调工作。
例如，在一个智能工厂中，生产线上的各种机器可以通过物联网实时交换信息，从而实现生产过程的紧密协调和优化。
此外，物联网还可以通过传感器收集现场数据，帮助企业实时监测设备运行状态和生产效率，及时发现和处理问题。
2. 云计算云计算是工业4.0的另一个重要支撑点，它提供了强大的计算和存储能力，使得工业系统可以将大量的数据传输和处理任务外包给云端服务器。
在工业4.0环境下，各种数据和应用程序可以通过互联网连接的方式存储和访问，实现集中管理和灵活使用。
云计算为工业系统提供了高效的数据存储和处理解决方案。
大规模的数据可以通过云计算平台进行存储和管理，工业系统可以根据需要随时调用和分析这些数据。
此外，云计算还可以提供强大的计算能力，支持工业系统进行复杂的模拟和优化计算，在不同设备之间进行数据共享和协同工作。
3. 大数据分析大数据分析是工业4.0的第三个支撑点，它指的是通过对大量数据进行收集、存储和分析，从中获取有价值的信息和见解。
在工业4.0中，各种传感器和设备收集的大量数据可以通过大数据分析技术进行处理和分析，从而帮助企业做出更加科学和准确的决策。
通过大数据分析，工业系统可以发现潜在的问题和优化空间。
例如，通过对设备运行数据的分析，可以预测设备的故障和损坏，及时进行维护和修复，避免生产线的停机损失。
制造业工业40智能制造解决方案
制造业工业40智能制造解决方案第一章智能制造概述 (2)1.1 智能制造的定义与特征 (2)1.2 智能制造发展趋势 (3)第二章智能制造关键技术 (3)2.1 工业大数据 (3)2.2 工业物联网 (4)2.3 人工智能与机器学习 (4)2.4 云计算与边缘计算 (4)第三章智能制造系统架构 (4)3.1 系统架构设计原则 (4)3.2 系统模块划分 (5)3.3 系统集成与兼容性 (5)第四章智能制造设备与工具 (6)4.1 智能传感器 (6)4.2 工业 (6)4.3 智能控制器 (6)4.4 3D打印技术 (7)第五章智能制造生产线优化 (7)5.1 生产调度与优化 (7)5.2 设备维护与预测性维护 (7)5.3 生产过程监控与数据分析 (8)第六章智能制造质量管控 (8)6.1 质量检测与监控 (8)6.1.1 在线检测技术 (8)6.1.2 离线检测技术 (8)6.1.3 智能监控平台 (9)6.2 质量追溯与数据分析 (9)6.2.1 质量追溯系统 (9)6.2.2 数据分析 (9)6.3 质量改进与优化 (9)6.3.1 持续改进 (9)6.3.2 质量管理体系的完善 (9)6.3.3 质量风险防控 (10)第七章智能制造供应链管理 (10)7.1 供应链协同 (10)7.2 供应链优化与预测 (10)7.3 供应链风险管理 (11)第八章智能制造能源管理 (11)8.1 能源监测与优化 (11)8.2 能源消耗分析与预测 (11)8.3 能源管理与碳排放 (12)第九章智能制造安全管理 (12)9.1 安全风险识别与评估 (12)9.1.1 风险识别 (12)9.1.2 风险评估 (12)9.2 安全预警与应急处理 (13)9.2.1 安全预警 (13)9.2.2 应急处理 (13)9.3 安全管理体系建设 (13)9.3.1 安全管理制度 (13)9.3.2 安全管理组织 (13)9.3.3 安全技术措施 (14)第十章智能制造项目管理与实施 (14)10.1 项目管理流程与方法 (14)10.2 项目实施策略与评估 (15)10.3 项目风险管理与控制 (15)第一章智能制造概述1.1 智能制造的定义与特征智能制造是制造业发展的重要方向，它融合了信息化、网络化、智能化等现代技术，旨在实现生产过程的高效、灵活、绿色、安全。
7022823_关于工业4.0——定义、历史、特点，变化及挑战
编译/辛妍自从工业革命以来，技术进步带动工业生产力激增。
19世纪开始有蒸汽机动力工厂，20世纪早期由电气化导致了大规模生产，而20世纪70年代工业实现了自动化。
然而在随后的几十年里，工业技术进步呈渐进增长模式，尤其是与改变了IT、移动通信和电子商务的突破相比，更是如此。
现在，我们正处于技术进步的第四次浪潮中，新数字工业技术兴起，导致工业再一次发生转型，即常说的工业4.0。
在这一转型中，传感器、机器、工件和IT系统将被连接在超越单个企业的价值链系统中。
这些连接的系统（也称为信息物理系统，cyberphysical systems，CPS）可以使用标准的基于互联网的协议彼此进行交互，通过分析数据来预测故障，配置自身，并适应变化。
工业4.0将使跨机器收集和分析数据成为可能，实现更快、更灵活及更有效率的工艺流程，从而生产出更高质量的产品，并降低成本。
反过来，这也会提高制造业的生产率，转型经济，促进工业增长，改变劳动力的配置，最终改变公司和区域的竞争力。
本文将着重介绍工业4.0的相关背景知识，包括工业4.0的定义、历史、产业格局特点、可能带来的变化，以及成功发展面临的挑战，以期让读者对工业4.0这一概念有个初步的系统性认识。
工业4.0的定义根据德国工业4.0平台的定义，“工业4.0”一词代表了第四次工业革命。
对它最恰当的理解是对产品生命周期整个价值链的组织和控制有一个新的水平，其面向的是越来越个性化的客户需求。
这个周期始于产品的最初理念或想法，涵盖订单配置、开发与制造，直到产品交付给最终用户，以回收告终，并包括由此产生的所有服务。
第四次工业革命的基础是通过连接价值链中所有实例，让所有的相关信息实时可用。
随时从数据中获得最优的价值增值流的能力也至关重要。
人、物和系统的连接创建了公司内部和公司之间的动态的、自组织的并实时优化的增值连接。
根据不同的标准，例如成本、资源的可用性和消耗等，可以对其进行优化。
工业4.0框架包括价值链联网，产品数字化和新的商业模式。
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PDM
XML
MES
OA
斯欧ESB参数化适配器
MQ适配器 若业务系统是JAVA语言环境，推荐MQ适配器接入；
RFC适配器 专为SAP系统接入提供的适配器，SAP简单配置即可快速接入；
WS适配器 针对非JAVA语言环境的系统接入提供的适配器；
DB适配器
针对非核心业务系统且数据库允许读写权限的系统接入；
FTP适配器 针对FTP模式的传输支持；
监控平台功能模块
系统功能-系统注册
系统说明
① 系统信息管理-提 供系统注册功能， 将需要接入ESB 平台的系统信息 录入信息的增删 改查的功能
② 系统消息队列-为 需要接入ESB平 台的系统配置队 列信息
系统功能-服务注册
系统说明
① 新增ESB服务-配 置需接入平台的 服务的信息
接收消息 接收方（系统）
S-ESB应用场景介绍-发布订阅
发布订阅场景
1-发布消息
S-ESB
订阅方（B1系统） 2-订阅消息
发布方（A系统）
消息 存储库
发布方：将发布消息发送到总线即可；不需要各个订阅方的响应。 订阅方：拿到消息处理即可，不需要向ESB返回响应信息。 发布方和订阅方不需要同时运行 发布方和订阅方可以用不同的速度处理消息 发布的消息自动转发到具有匹配订阅人的服务器
订阅方(B2系统）
基于IIB高效率通道
基于MQ提供高速、稳定、扩展性强的数据传输通道，采 1
用订阅发布的形式，可以把数据同时分发到多个系统中
2
基于消息的交换，在网络出现故障的情况下，能保证只发
一次，而且发送到位，不丢失
3
IIB提供可视化的集成开发环境，并且支持多达80多种的
技术协议，并拥有丰富的应用系统接入适配器，包括：SAP
Claims Management CBS
Policy Administration CBS
用户整合展现 服务治理 业务流程管理
组件和服务
(Modular, location independent)
IT系统的资源
(Applications, Data Stores, Servers)
Legacy Applications
4、请求方使用MQ API从响应队列中获取响应
S-ESB应用场景介绍-主动推送
主动推送场景
1-推送消息
消息
S-ESB
推送方（A系统）
消息 存储库
推送方：将推送消息发送到总线即可；不需要接收方的响应。
接收方：拿到消息处理即可，不需要向ESB返回响应信息。 推送方和接收方不需要同时运行 推送方和接收方可以用不同的速度处理消息
服务使用方
系统注册 服务监控
WMS
S-ESB服务网关 安全认证
……
XML
PLM
服务路由 日志记录
S-ESB服务监控与管理 服务注册
短信告警
服务授权 服务报表
数据传输通道:IBM IIB
协议转换
RFC-适配器
格式转换
WS-适配器 MQ-适配器
DB-适配器
安全日志
S-ESB服务日志 访问日志
报文数据
服务提供方
S-ESB在工业4.0中的定位
工业4.0之三项集成
S-ESB在工业4.0中的定位
用户接入的端口， 解决 信息访问接入的问题
实现跨系统、跨部门、 跨企业的端到端协同流 程的驱动 解决异构系统、设备的 接入问题
IT架构的演变
传统架构 基于消息传递的模式
▪应用之间点对点的连接
▪实现简单、基本的信息交互和数 据传递
Customer Services
Employee Services
一系列可提供的服务
(Role-based Composite Services portfolios)
组合而成的业务服务
(Loosely coupled, on-the-fly assembly)
Rate-Quote-Issue CBS
② 服务信息查询-查 询已配置的原子 服务
③ 服务信息修改
④ 服务授权管理-授 权系统使用该服 务
形状 = 传输协议 颜色 = 数据格式
▪通过企业服务总线实现服务的整 合集中和流程实现
▪借助标准的接口灵活地连接，实 现真正的随需应变
基于SOA的IT系统S-ESB
用户(服务订阅者)
(Multi-modal access via Portal, B2B/EDI, or Voice)
Partner Services
容错机制 安全审计 服务质量保证 高可用性 服务监控 服务安全性
部署架构参考一：企业内部与公网互联
部署架构参考二：总部与各基地互联
成熟的标准规范
斯欧公司专著
目录
1 S-ESB定位 2 S-ESB的特点 3 S-ESB功能架构 4 S-ESB标准规范 5 S-ESB最佳实践
S-ESB功能架构
工业4.0智能数据交换平台(SESB) 重庆斯欧（SOA）信息技术有限公司
产品研发部经理 聂一奉
目录
1 S-ESB定位 2 S-ESB的特点 3 S-ESB功能架构 4 S-ESB标准规范 5 S-ESB最佳实践
工业4.0三层产品架构
S-ESB在工业4.0中的定位
服务：传感器服务、控制服务、通讯服务、校验服务、信息服务等 整个 CPS 网络系统就是一个服务连接的网络，即是“务联网”的概念
Wastructure
Packaged Applications
BPO Services
斯欧
企业应用互联
S-ESB
目录
1 S-ESB定位 2 S-ESB的特点 3 S-ESB功能架构 4 S-ESB标准规范 5 S-ESB最佳实践
S-ESB产品特点
斯欧S-ESB的能力，减少接口的数量，规模和复杂性......
1-请求消息 4-响应消息
S-ESB
2-请求消息 3-响应消息
请求方（A系统）
服务提供方 （B系统）
1、服务请求方发请求报文到ESB请求适配器，经过逻辑处理之后转换为提供方 请求报文
2、服务提供方使用MQ API从提供队列中获取请求
3、服务提供方解析请求报文并处理完毕之后，生产处理结果并响应发送到ESB 响应队列中
可信赖服务
▪ 基于IBM IIB高效率通道 ▪ HA高可用部署 ▪ 成熟的标准规范
敏捷服务
▪动态路由 ▪动态服务注册 ▪ 参数化适配器（SAP/ Teamcenter /···）
智慧服务
▪ 可视化服务监控 ▪ 丰富的应用场景
形状 = 传输协议 颜色 = 数据格式
S-ESB应用场景介绍-请求响应
请求服务场景