德国工业4.0详细介绍
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战略是以下哪个国家提出的
工业4.0战略是以下哪个国家提出的工业4.0战略是德国提出的。
背景介绍工业4.0是指第四次工业革命，它代表了在数字化、自动化和智能化方面的重要突破。
这一概念最早于2011年被德国政府提出，并在之后迅速传播开来。
工业4.0的目标是通过整合物联网、云计算、人工智能等先进技术，实现数字化转型和智能生产，以提高企业的生产效率和竞争力。
工业4.0战略的由来工业4.0战略的提出源于对德国传统制造业的危机感。
德国作为制造业强国，面临着来自新兴经济体的竞争和全球经济的不稳定性。
为了保持和提升德国在全球制造业中的地位，德国政府开始思考如何利用新兴技术来推动传统制造业的升级和转型。
德国政府认识到数字化和智能化技术的重要性，并将其作为工业4.0战略的核心。
这一战略的目标是通过利用物联网、云计算、大数据分析等技术，实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量，并将制造业从传统的大规模生产转向个性化和定制化生产。
工业4.0战略的关键技术工业4.0战略涵盖了多个技术领域，以下是其中的几个关键技术：1. 物联网（Internet of Things, IoT）物联网是指通过网络将物理设备连接起来，实现设备之间的互联互通。
在工业4.0中，物联网技术被广泛应用于制造设备和生产线的连接和监控，实现设备状态的实时监测和数据的收集与分析，从而实现智能化的生产管理。
2. 云计算（Cloud Computing）云计算是指通过将计算和存储任务交由远程的服务器来实现的一种计算模式。
在工业4.0中，云计算技术可以为企业提供强大的计算能力和存储空间，从而支持大规模数据分析和处理，实现企业生产过程的智能化和优化。
3. 大数据分析（Big Data Analytics）大数据分析是指对大规模数据进行收集、存储、处理和分析，以发现其中的模式和趋势，并提供对企业决策和业务流程的支持。
在工业4.0中，大数据分析被广泛应用于生产数据和设备状态的分析，以实现生产过程的优化和效率提升。
德国工业4.0简介
3、实现路径（续）：开展八大行动
（7）监管框架
在工业4.0下建立新的制造流程和横向业务网 络架构时，必须遵守法律；而现有法律也同样应在 需要时，考虑到创新的影响进行调整。面临的挑战 包括保护企业数据、责任问题、处理个人数据和贸 易限制。这将不仅对立法，也对其他有商业性质的 活动提出了要求——制度将作为一个涵盖面广泛的 适用工具而存在，其内容包括指导方针、个性化 生产高度灵活的工厂可以迎合顾客对产品个性化、多样化、不断改变的要求，可以通过现 代化的手段，以大批量生产的成本，制造批产量的产品。从某种意义上说，回到了第一次工业 革命之前。顾客与工厂频繁交流沟通，不仅在订合同前，而且在下订单后、设计、加工、装配、 调试阶段。因此，顾客甚至可以在产品生产过程中改动他的订单细节。
（2）灵活性
（3）决策优化
（4）资源生产率和利用效率
（5）新服务创造价值机会
（6）应对工作场所人口的变化
（7）工作和生活的平衡
（8）高工资仍然具有竞争力
提 纲 ▪ 一. 德国工业4.0介绍 ▪ 二. 其他发达国家情况 ▪ 三. 对中国工业的启示 ▪ 四. 几点思考
二、其他发达国家情况
（1）美国再工业化
2、内涵（3个特征）
（1）生产工艺与信息技术融合
核心技术：赛柏物理空间 CPS—Cyber-Physical System
传感器 + 微处理器 + 执行器 + 连网能力
CPS强调实体装置和控制网络的连结，即信息 通信技术（ICT）
在制造业中采用物联网和服务网，实现人的控
制在时间、空间等方面的延伸，本质就是人、 机、物的融合。也被称为人机物融合系统。
二、 其他发达国家情况
（2）日本
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”综述
“工业4.0”综述本文首先介绍“工业4.0”概念、起源和现状；分析了“工业4.0”关键技术：RFID 技术、无线传感网络技术、AI技术、云计算技术；介绍了“工业4.0”所面临的关键问题及其对于中国制造业的影响；最后展望了“工业4.0”的美好未来。
标签：“工业4.0”；工业革命；德国制造；智能工厂1 引言“工业4.0”是德国在《高技术战略2020》提出的十大未来项目之一。
它是基于传统制造业，互联网及物联网的虚实融合系统，目的在于实现工厂生产智能化，令客户的个性化需求同生产环节无缝对接。
德国总理默克尔指出，未来智能工厂将能够自行运转，机器与元器件将能够自行交流，这就使跨行业的合作成为必须。
她建议，信息业、通信业、制造业等相关行业需要长远规划、增进合作，对彼此抱有好奇心。
2 “工业4.0”发展现状在过去，科学技术经历了三次革命。
而即将到来的第四次工业革命则以工业智能化为代表。
2011汉诺威工业博览会开幕式致辞中，德国人工智能研究中心的Wolf-gang Wahlster教授首次提出“工业4.0”概念。
2013年“工业4.0”被列为德国《高技术战略2020》十大未来项目之一。
美国于2011年提出“先进制造伙伴计划”，并于2012年出台了“先进制造业国家战略计划”。
英国于2011年发布了《英国发展先进制造业的主要策略和行动计划》。
日本亦出台过类似的协同式机器人与无人化工厂发展计划。
2011年4月6日，我国工业与信息化部、科学技术部等5部委以工信部联信〔2011〕160号印发《关于加快推进信息化与工业化深度合作的若干意见》，意见指出要推动生产装备智能化和生产过程自动化，加快建立现代化生产体系。
3 “工业4.0”关键技术3.1 RFID技术（射频识别）RFID是种无线通信自动识别技术，通过无线电识别目标读写数据，无需识别系统与目标间接触，适用各种恶劣环境。
优点在于操作简单快捷，可识别多个标签的高速物体。
3.2 无线传感网络技术（WSN）WSN是大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，最终把这些信息发送给网络的所有者。
工业4.0详解
互联网与工业4.0的关系工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。
该项目由德国联邦教育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、资源效率及人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。
“工业4.0”项目主要分为三大主题：一是“智能工厂”，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；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。
该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-Physical System)[5] 相结合的手段，将制造业向智能化转型。
德国的工业4.0没有明确指出它与互联网有什么关系，但实质上工业4.0依然是互联网进化过程中的一个组成部分，通俗的说，就是无数个行业被互联网浪潮冲击后，互联网开始改造工业制造业了。
我们在2007年发表的互联网进化论论文中提出“互联网将向着与人类大脑高度相似的方向进化，它将具备自己的视觉、听觉、触觉、运动神经系统，也会拥有自己的记忆神经系统、中枢神经系统、自主神经系统，也就是是说，互联网正在形成一个互联网大脑”，并绘制了下列互联网未来结构图.1.物联网是互联网大脑的感觉神经系统，因为物联网重点突出了传感器感知的概念，同时它也具备网络线路传输，信息存储和处理，行业应用接口等功能。
德国制造业工业4.0
德国制造业工业4.0实现创新、智能和可持续发展的未来工业4.0是一个全球范围内备受关注的概念，它代表着制造业的新时代。
德国作为一个工业强国，一直以其卓越的工程技术和创新能力而闻名于世。
德国制造业工业4.0的概念，旨在将传统制造业与信息技术相结合，实现智能化、灵活化、可持续发展的生产模式。
本文将探讨德国制造业工业4.0的背景、特点和对未来的影响。
背景工业4.0得以发展的背景是信息技术的快速发展和互联网的普及，这使得传统的制造业面临巨大的变革和机遇。
在这个数字化时代，大数据、物联网、云计算和人工智能等先进技术的发展，为工业4.0提供了强大的支持。
德国作为世界上最大的出口国之一，需要推动其制造业的创新和竞争力，工业4.0成为了实现这一目标的关键。
特点德国制造业工业 4.0的主要特点包括智能化、灵活化和可持续发展。
智能化是指通过将传感器、嵌入式系统和先进的控制系统应用于制造过程中，实现生产过程的自动化和智能化。
这可以提高生产效率、降低成本，并且增加产品的质量和可靠性。
灵活化是指通过数字化技术和智能控制系统，实现生产过程的灵活调整，以适应不断变化的市场需求。
可持续发展是指在生产过程中注重资源的效率利用、能源的节约和环境保护，以实现可持续的经济、社会和环境效益。
对未来的影响德国制造业工业4.0的实施将对未来的制造业产生深远的影响。
首先，工业4.0将推动制造业向智能制造的转型，实现生产的自动化、智能化和高效化。
这将大大提高生产效率和产品质量，促进企业的创新和竞争力。
其次，工业4.0将改变传统制造业中的组织结构和管理模式。
通过数字化技术和互联网，企业内部以及企业与供应商和客户之间的信息流动将更加便捷和高效。
这将极大地提高企业的决策速度和灵活性，并促进协同创新和资源共享。
最后，工业4.0将带来全新的商业模式和产业生态系统。
通过连接各种设备、产品和服务，形成数字化的价值链和价值网络，创造新的商机和市场。
德国作为工业4.0的倡导者和推动者，已经在这一领域取得了一定的成果。
德国工业4.0是什么意思
德国工业4.0是什么意思工业4.0是一个由德国提出的概念，旨在描述工业领域的数字化和自动化转型。
它是第四次工业革命的延续，将现代信息技术与传统工业生产紧密结合，推动制造业的数字化、自动化和智能化发展。
工业4.0对于德国而言具有重要意义，因为德国作为制造强国，致力于进一步提升自身工业的竞争力和创新能力。
在工业4.0的框架下，传统的工业生产将发生深刻的变革。
基于物联网、云计算、大数据、人工智能等前沿技术，工业4.0通过实现设备和系统之间的互联互通，实现信息的实时共享和智能化决策。
这将使企业能够更加灵活地生产产品，提高生产效率和质量，并为消费者提供个性化的定制化产品和服务。
工业4.0的核心概念是智能工厂。
智能工厂是指通过网络和传感器互联的设备、机器和系统，能够自主协同工作，实现生产流程的自动化和优化。
在智能工厂中，生产设备具备自我学习、自我优化和自我故障诊断的能力，能够与其他设备进行实时通信和协作，以达到最佳的生产效果。
工业4.0的另一个重要特征是大规模数据的应用。
通过物联网技术，工业设备和产品能够产生海量数据，并实现数据的实时采集和分析。
这些数据可以用来优化整个生产过程，提高设备的利用率和能源效率，减少生产成本和资源浪费。
同时，通过数据分析还可以实现预测性维护，提前发现设备故障，并进行相应的维修和替换，降低生产线停机时间和维修成本。
工业4.0还将产生重要的社会影响。
一方面，它将带来新的就业机会，尤其是在数字技术和数据分析方面的人才需求将大幅增加。
另一方面，由于自动化和智能化的推进，传统劳动力的需求将减少，可能导致部分的工作岗位被取代。
因此，工业4.0的推进需要采取有效的政策措施，促进劳动力的转型和培训，以确保就业市场的稳定和社会的可持续发展。
德国是工业4.0的领导者之一，在推进工业4.0转型方面取得了显著成果。
德国制造业企业在智能化生产设备的研发和应用方面处于领先地位，成为全球领先的工业自动化技术供应商。
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第四次工 业革命
第二次工业革命
1784年第一台纺 织机
用电子和IT技术实 现 制造流程的进一步 自动化
随着基于劳动分工 的、电力驱动的大 规模生产的出现
第一次工业革命
随着蒸汽驱动的机 械制造设备的出现 18世纪末 20世纪初 20世纪70年代
现在
01
工 业 4. 0
工 业 4. 0 简 介
发展优势
德国工业4.0
对中国制造启示
主要内容
1 工业4.0
2 工业4.0各国战略
3 中国制造2025
提 纲
▪ 一. 德国工业4.0介绍 ▪ 二. 其他发达国家情况 ▪ 三. 对中国工业的启示
2018/11/7
01
工 业 4. 0 工 业 4. 0 简 介
工业4.0的概念
通过互联网等通信网络将工厂与工厂内 外的事物和服务连接起来，创造前所未有的 价值、构建新的商业模式的产官学一体的项 目。“工业4.0”概念包含了由集中式控制向 分散式增强型控制的基本模式转变，目标是 建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品 与服务的生产模式。在这种模式中，传统的 行业界限将消失，并会产生各种新的活动领 域和合作形式。创造新价值的过程正在发生 改变，产业链分工将被重组。
在生产能力上，工业4.0将确保 仅一次性生产，且产量很低时的获利 能力，确保工艺流程的灵活性和资源 利用率。另一方面，工业4.0将使人 的工作生涯更长，工作与生活更加平 衡，高工资时产业仍有强大竞争力。
实现方式
主要是通过深度应用CPS（信 息物理系统），总体掌控从消费需 求到生产制造的所有过程，由此实 现高效生产管理。
01
工 业 4. 0
工 业 4. 0 应 用 场 景
远程维护服务
在工业4.0之下，生产系统将如同“社会机 器”，以类似于社交网络的方式运转，自动连接
到云平台搜索合适的专家处理问题。专家将通过
集成的知识平台，通过移动设备更有效地进行传 统的远程维护服务。
2018/11/7
第二章
工业4.0各国战略
02
01
工 业 4. 0
工 业 4. 0 应 用 场 景
生产均具有高度的灵活性
当前产品设计已被高度固化，客户不可以将 跨一款车的雨刷器用于跨厂商的其它车型。工业 4.0之下，设计、生产均具有高度的灵活性，可 以完成端到端的从客户需求到加工制造等各方面 的配置，以较低的成本满足客户需求，实现产量 很低仍能获利的一次性生产，为客户生产该款雨 刷器。
工 业 4. 0 各 国 战 略
大国战略
当“工业4.0”上升成为德国的民族战略、由总理默克尔 亲自代言，并把这一概念迅速风靡全球时，中国工信部正 在狠狠推动“中国制造2025”，总理李克强也担任起了 “中国制造2025”的超级推销员，五次出访累计带回了近 1400亿美元大单。与此同时，美国的科技业正在一旁虎视 眈眈，准备随时一网打尽„„
2018/11/7
工业1.0
工业2.0
工业3.0
工业4.0
“工业4.0” 概念即是以 智能制造为 主导的第四 次工业革命， 或革命性的 生产方法。 该战略旨在 通过充分利 用信息通讯 技术和网络 空间虚拟系 统—赛柏物 理系统 （CyberPhysical System)相结
01
工 业 4. 0
虚拟与现实世界的完美融合
生产网络
工 业 三 大 趋 势
2018/11/7
在未来，生产过程中的每一步都将在虚拟世 制造运行管理系统 界被设计、仿真以及优化，为真实的物理世界包 （MOM）将帮助生产 括物料、产品、工厂等建立起一个高度仿真的数 价值链中的供应商 字“双胞胎” 获得并交换实时的 生产信息。供应商 信息物理融合系统 所提供的全部零部 在未来的只能工厂中，产品信息 三大趋势 件都将在正确的时 都将被输入到产品零部件本身， 间以正确的顺序到 他们会根据自身生产需求，直接 达生产线。 与生产系统和设备沟通，发出下 一道生产工序指令，指挥设备进 行自组织生产。这种自主生产模 式能够满足每个用户的“定制需 求”
工 业 4. 0 各 国 战 略
02
德 国 工 业 4. 0 战 略
国家战略下合作探索“工业 4.0”智能工厂
德国提出“工业4.0”这一概念本 身带有国家的反思。德国称得上是一个 高端制造的大国，制造业作为其经济增 长的动力，使其在欧债危机中长期保持 坚挺。但他们的制造业始终以产品为主。 他们一直在反思，为什么自己的产品只 有生产功能的价值，而没有服务的价值。 为此通过互联、数字、智能化的融合、 智能工厂的建设，可能是未来的方向。 基于自身较强的制造设备工业，在国家 战略下合作建设互联的智能工厂系统可 能是重要的路径，使得德国成为第四次 工业革命的先行者。
工 业 4. 0 各 国 战 略
02
美 国 工 业 4. 0 挑 战
依托硅谷模式抢占软件技术优势，发展先进生产方式
美国的互联网以及ICT巨头与传统制造业领导厂商携手， GE、思科、IBM、英特尔等80多家企业成立了工业互联网联盟， 正重新定义制造业的未来，并在技术、标准、产业化等方面 做出一系列前瞻性布局，工业互联网与成为美国先进制造伙 伴计划的重要任务之一。
2018/11/7
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。
2018/11/7
2018ห้องสมุดไป่ตู้11/7
01
工 业 工 4. 业 0 4. 0 发 展 历 程
工业1.0:机器制造，机械化生产； 工业2.0:流水线，批量生产，标准化； 工业3.0:高度自动化，无人/少人化生产； 工业4.0:网络化生产，虚实融合。
1870年第一条生 产线 美国辛辛那提屠 宰场
第三次工业革命
1959年第一个可 系统基于信 编程逻辑控制器 息物理融合 PLC
2018/11/7
2、内涵
▪ “工业4.0”概念包含了 由集中式控制向分散式增 强型控制的基本模式转变， 目标是建立一个高度灵活 的个性化和数字化的产品 与服务的生产模式。 两大主题 一是“智能工厂”，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； 二是“智能生产”，主要 涉及整个企业的生产物流 管理、人机互动以及3D技 术在工业生产过程中的应 用等。