1、現場總線之工業4.0（中國制造2025）目錄 目錄頁 三. 工業4.0各國戰略 四. 工業4.0之中國制造2025二 . 工業4.0到來一. 現場總線（與無線通信的融合）過渡頁 一. 現場總線（與無線通信的融合）現場總線簡介現場總線是指以工廠內的測量和控制機器間的數字通訊為主的網絡，也稱現場網絡。也就是將傳感器、各種操作終端和控制器間的通訊及控制器之間的通訊進行特化的網絡。現場總線與無線通信的融合簡介與主要特點1.1現場總線通信模型主要特點： 1、對OSI參考模型進行簡化。通常只采用OSI模型的第1層和第2層及最高層應用層。目的是簡化通信模型結構，縮短通信開銷，降低成本及提高實時性能。 2、各

2、種類型現場總線并存，并在各自的應用領域獲得良好的應用效果。 3、采用相應的補充方法實現被刪除的OSI各層功能。 4、通信數據的信息量較小。發展優勢現場總線與無線通信的融合1.2使用無線連接設備的便利已經導致了在消費電子（商業）領域中無線技術被空前成功的應用。在此基礎上基于無線技術的應用開始出現在各個領域。在現場總線中的優勢更是多方面的。第一，在工業環境中往往需要大量的布線，采用無線技術不僅會使安裝和維護的成本有效減少，而且會使設備的調整規劃和重新配置更加的容易。第二，無線技術的引入對于解決在有化學腐蝕、震動和移動部件等惡劣環境中對各種線纜的潛在損傷等問題顯得更加有效。 第三，考慮到工廠設備中適

3、應性和靈活性，固定系統可以通過無線技術和現有的移動子系統或移動機器人連接通信。 第四，對在工廠設備進行臨時訪問任務（如診斷或程序設計等）使用無線技術會更加簡化（如使用無線手持設備）。二者融合的發展優勢現場總線與無線通信的融合問題現場總線與無線通信的融合1.3二者融合的一些問題1) 融合的方法大多處于理論研究階段或需要對原有的現場總線進行改造，而一些廠家又不想使現正運行的現場總線暫停工作。這使得現階段的一些其無線接入技術在現場總線中應用變得困難。 2) 可靠性不是很高，易受外界的電磁場的干擾。 3) 無線信道的實時性和出錯率達不到要求 4) 沒有合適的協議機制和傳輸調度 現場總線的無線接入方法現

4、場總線與無線通信的融合1.4現場總線的無線接入方法按在不同層上實現接入可以將接入方案分為三大類： 用戶層接入 數據鏈路層接入 物理層接入過渡頁 二. 工業4.0到來工業4.02.1工業4.0發展歷程第四次工業革命系統基于信息物理融合第三次工業革命用電子和IT技術實現制造流程的進一步自動化第二次工業革命隨著基于勞動分工的、電力驅動的大規模生產的出現第一次工業革命隨著蒸汽驅動的機械制造設備的出現20世紀初20世紀70年代現在1784年第一臺紡織機1870年第一條生產線美國辛辛那提屠宰場1959年第一個可編程邏輯控制器PLC工業1.0:機器制造，機械化生產；工業2.0:流水線，批量生產，標準化；工業

5、3.0:高度自動化，無人/少人化生產；工業4.0:網絡化生產，虛實融合。工業4.02.2工業4.0簡介工業4.0的概念通過互聯網等通信網絡將工廠與工廠內外的事物和服務連接起來，創造前所未有的價值、構建新的商業模式的產官學一體的項目。“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。工業4.02.3發展優勢在生產能力上，工業4.0將確保僅一次性生產，且產量很低時的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和

6、資源利用率。另一方面，工業4.0將使人的工作生涯更長，工作與生活更加平衡，高工資時產業仍有強大競爭力。實現方式主要是通過深度應用CPS（信息物理系統），總體掌控從消費需求到生產制造的所有過程，由此實現高效生產管理。工業4.0簡介工業4.02.41 12 23 3u智能生產：主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者；u智能物流：主要通過互聯網、物聯網、務聯網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲

7、得服務匹配，得到物流支持。u智能工廠：重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現； 工業4.0三大主題工業4.02.5 在未來，生產過程中的每一步都將在虛擬世界被設計、仿真以及優化，為真實的物理世界包括物料、產品、工廠等建立起一個高度仿真的數字“雙胞胎”。虛擬與現實世界的完美融合生產網絡在未來的只能工廠中，產品信息都將被輸入到產品零部件本身，他們會根據自身生產需求，直接與生產系統和設備溝通，發出下一道生產工序指令，指揮設備進行自組織生產。這種自主生產模式能夠滿足每個用戶的“定制需求”。制造運行管理系統（MOM）將幫助生產價值鏈中的供應商獲得并交換實時的生產信息。供應商所提供的

8、全部零部件都將在正確的時間以正確的順序到達生產線。三大趨勢信息物理融合系統工業4.0三大趨勢工業4.02.62.6.1 減少能耗當前汽車車身激光焊接生產線運行具有間歇性。間歇期各種設備的能耗占總能耗的12%。工業4.0之下，采用“網絡喚醒模式”，可大幅減少間歇期能耗。工業4.0應用場景第 * 頁工業4.02.6.2 生產均具有高度的靈活性當前產品設計已被高度固化，客戶不可以將跨一款車的雨刷器用于跨廠商的其它車型。工業4.0之下，設計生產均具有高度的靈活性，可以完成端到端的從客戶需求到加工制造等各方面的配置，以較低的成本滿足客戶需求，實現產量很低仍能獲利的一次性生產，為客戶生產該款雨刷器。工業4

9、.0應用場景2.6第 * 頁工業4.02.6.3動態生產線當前汽車生產線也是高度靜態配置，不可能將同一廠商不同產品組的部件相互置換。比如，客戶不能將同是大眾品牌下的保時捷的坐椅用于大眾其它車型。工業4.0之下，將形成動態生產線，實現車輛的混裝并確保匹配。工業4.0應用場景2.6第 * 頁工業4.02.6.4遠程維護服務在工業4.0之下，生產系統將如同“社會機器”，以類似于社交網絡的方式運轉，自動連接到云平臺搜索合適的專家處理問題。專家將通過集成的知識平臺，通過移動設備更有效地進行傳統的遠程維護服務。工業4.0應用場景2.6第 * 頁過渡頁三. 工業4.0各國戰略工業4.0各國戰略3.1國家戰略

10、下合作探索“工業4.0”智能工廠 德國提出“工業4.0”這一概念本身帶有國家的反思。德國稱得上是一個高端制造的大國，制造業作為其經濟增長的動力，使其在歐債危機中長期保持堅挺。但他們的制造業始終以產品為主。他們一直在反思，為什么自己的產品只有生產功能的價值，而沒有服務的價值。為此通過互聯、數字、智能化的融合、智能工廠的建設，可能是未來的方向。基于自身較強的制造設備工業，在國家戰略下合作建設互聯的智能工廠系統可能是重要的路徑，使得德國成為第四次工業革命的先行者。德國工業4.0戰略工業4.0各國戰略3.2依托硅谷模式搶占軟件技術優勢，發展先進生產方式 美國的互聯網以及ICT巨頭與傳統制造業領導廠商攜

11、手，GE、思科、IBM、英特爾等80多家企業成立了工業互聯網聯盟，正重新定義制造業的未來，并在技術、標準、產業化等方面做出一系列前瞻性布局，工業互聯網與成為美國先進制造伙伴計劃的重要任務之一。美國工業4.0挑戰工業4.0各國戰略3.3中德簽署中德合作行動綱領2014年10月10日，中華人民共和國國務院總理李克強在訪問德國期間和德國總理默克爾，聯合發表了中德合作行動綱領，重點突出了雙方在制造業就“工業4.0”計劃的攜手合作。雙方將以中國擔任2015年德國漢諾威消費電子、信息及通信博覽會(CeBIT)合作伙伴國為契機，推進兩國在移動互聯網、物聯網、云計算、大數據等領域的合作。中國距離工業4.0還有

12、多遠借鑒了德國的工業4.0計劃，我國也制定了中國制造2025計劃，目前初稿已經完成，在部分地區已經展開了試點工作，要在2025年對制造業完成升級轉型。隨著勞動力供給的減少，用人成本的上升，我國的制造業亟需轉型。 雖然面臨著眾多的問題，工業4.0對于中國的制造業有著舉足輕重的意義，相信就在不遠的未來大家就會體驗到工業4.0帶來的便利!過渡頁四. 工業4.0之中國制造2025中國制造20254.1 從中國制造業形勢看，2013年工業占GDP的37%，裝備制造業產值規模突破20萬億元人民幣，占全球裝備制造業總量的三分之一以上。中國發電設備產量約占全球總量的60%；造船占全球比重的41%；機床占全球比

13、重38%。在500余種工業產品中，中國有220多種產量居世界第一。u發達國家正在進行“再工業化”運動u東盟國家、印度和拉美國家則擁有更低的勞動力和資源成本。 美國、德國、英國等發達國家紛紛提出以重振制造業為核心、以信息網絡技術、數字化制造技術應用為重點，旨在依靠科技創新，搶占制造業新的制高點的“再工業化”戰略。人口紅利消失勞動力供給減少人口成本上升從事制造業意愿降低國際金融危機，凸顯實體經濟的重要性中國的“世界工廠”面臨雙重挑戰中國制造現狀 大而不強 如何將中國制造轉變為中國創造，如何提升中國制造業的全球競爭力，成為中國政府和企業的一大任務。第 * 頁中國制造20254.2習學我們制造業大而不

14、強主要有四個問題：一是自主創新能力不強；二是產品質量問題還比較突出；三是資源效率利用比較低，能耗比較高，污染比較嚴重；四是產業結構不是很合理，低端產品產能嚴重過剩，高端產品能力比較差。“制造強國戰略研究”咨詢項目對8個國家：美國、德國、日本、英國、法國、韓國、印度和中國，從1946年到2012年制造業的數據進行趨勢分析。上世紀90年代，我國還處在世界第8位。現在已經到了第4位，和德國、日本還有一定的差距。VS 英國經濟學人中國制造業仍將擁有三項能惠及整體經濟的可怕優勢。u首先，即便中國進入高端市場從事價值更大的活動，但它仍緊抓低端制造業不放。u第二，在于“亞洲工廠”本身。部分低端經濟活動的確由

15、于工資增長從中國轉移，卻強化了以中國為中心的地區供應鏈。u第三，是中國日益成為需求的關鍵。中國制造現狀第 * 頁中國制造20254.3中國制造2025由工信部牽頭研究編制：20多個部委參與，50多名院士、100多位專家論證。是整個工業、制造業領域的頂層設計，包括一個綱要和一個專項的行動規劃。未來還將：u成立國家制造強國建設領導小組。u制定“1+X”的實施方案和規劃體系。u發布高端領域技術路線圖的綠皮書。涉及整個制造業，分為兩類：l第一類是跟國際先進水平不相上下，或者差距很小的。比如高鐵、能源裝備。l第二類涉及國家經濟安全和產業安全的，比如航空、航天、海洋工程這樣的裝備。l不包括市場化行業：像紡

16、織、食品，這些主要靠市場去優化、配置資源。規劃綱要概述第 * 頁中國制造20254.4核心要點：3月27日，蘇波要點解讀：n主題中心：創新發展、提質增效。n主線：新一代信息技術與制造業融合n主攻方向：智能制造n目標：滿足經濟社會發展和國防建設對重大技術裝備的需求n內容：強化工業基礎能力，提高綜合集成水平，完善多層次人才體系效果與前景：互聯網可最大程度緩解信息不對稱，從而提高效率。應用工業互聯網后，企業的效率會提高大約20%，成本可以下降20%，節能減排可以下降10%左右。未來20年，中國工業互聯網發展至少可帶來3萬億美元左右GDP增量。規劃綱要概述中國制造20254.5三是工業強基工程。解決基礎零部件、基礎工藝、基礎材料比較落后。五是高端裝備創新工程。“核高基” 、互聯網、數控機床、大飛機等專項已經在做還要推進一些新的專項來啟動，來提高整個裝備制造業的水平。二是大力推