第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 时间 复杂程度 工业革命1.0 18世纪末 1784 工业革命2.0 20世纪初 电力广泛应用 蒸汽机 工业革命3.0 电子、IT、工业机器人 工业革命4.0 信息物联系统 Industry 4.0 ——德国高科技战略计划首位 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 智能化环境 嵌入式计算机 智能工厂 智能手机智能卡 90%的计算机都是嵌入式 多个计算机：1个用户 1个计算机：1个用户 PC 中央计算机 1个计算机：多个用户 基于物联网与服务的智能环境发展过程 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 高精度高品质多品种小批量的智能产品 绿色生产：清洁、资源利用率高的可持续发展 智能工厂位于城市的城市生产 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 Industry 4.0 ——德国高科技战略计划首位 “第四次工业革命”?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。  第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 Industry 4.0——德国高科技战略计划 两大主题：智慧工厂、智能生产 智慧工厂 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 智能生产 主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、3D打印以及增材制造等技术在工业生产过程中的应用等 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 Industry 4.0——德国高科技战略计划 两大主题：智慧工厂、智能生产 三个设想：产品、设施、管理 产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在其整个供应链和生命周期中所需的各种必需信息 设施：由整个生产价值链所集成，可实现自组织 管理：能够根据当前的状况灵活决定生产过程 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 智慧工厂的架构 ——基于物联网和服务互联网 物联网 服务互联网 智能物料 APP平台 智能产品 APP平台 信息物理生产系统 智慧工厂 APP平台 基于语义的PLM、ERP、QMS、ERP 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 智慧工厂的流程 ——基于云安全网络 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 智慧工厂的布局 ——面向服务的工厂系统布局 服务库 硬件无关 抽象服务 硬件相关 设备控制 现场层 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 智慧工厂的车间 ——基于无线、RFID、传感器和服务的架构 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 第四次工业革命下的产品特点——集成了信息存储、传感、无线通信功能 产品是信息载体 产品在整个完整的供应链和生命周期中都一直带有自身信息 产品是一个agent 产品会影响其所在环境 产品具有自监测功能 产品会对其自身状态和环境进行监测 我生产于2010年4月30日，5月3日出厂 请握中间 已经打开2分钟了，请盖上 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 第四次工业革命下的数据挖据与知识发现——大数据 制造业存储了超过其他工业部门的数据 从2010年以来新产品数据达到接近2艾字节（216） 仪器仪表产品 供应链管理系统 产品全生命周期系统 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 第四次工业革命下的多模式交互 多模式交互 语音 图形/视觉 手势 眼球跟踪 面部表情 身体语言 肢体动作 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 以人为中心的基于信息物理系统的智能工厂辅助系统 基于上下文的自适应故障诊断辅助工具 基于肢体动作的物理辅助 移动式个性化自适应的辅助导航系统 多模式的人机交互 基于位置的维护和规划辅助工具 基于虚拟现实/增强现实的复杂工作流程辅助管理工具 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 面向智慧工厂的APP商店 下载量身定制的用户界面 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 面向智慧工厂的室内精确定位 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 智慧工厂中的增强现实技术 工业环境 佩戴谷歌眼镜的工人 工具 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 智慧工厂中的机器人技术 今天 明天 机器人不再被固定在 安全工作地点而是与人一起协同工作 新一代轻量化，灵活的机器人与人类在智能工厂一起协同工作 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 智慧工厂中的智能装配 DFKI研发的抽象产品记忆系统用于自适应抓取和智能产品装配 在头部安装立体相机，在手臂靠近物体的地方安装3D摄像头 机器人利用左手内部天线从产品内存中读取尺寸、重量和加持点，同时机器人能够从信息物理系统中获得产品装配说明书 第四次工业革命——从智慧工厂到智能生产 第四次工业革命自动化-信息物理系统（CPS） 信息物理系统（Cyber?Physical?System，CPS）强调物理过程与信息间的反馈。 2008年美国加利福利亚大学的Lee.E在其技术报告《信息物理系统：设计挑战》中指出：信息物理系统是计算和物理过程的整合集成。嵌入式计算机和网络对物理过程进行监测和控制。 从自动化技术的观点看，CPS是一种工程系统，由一个嵌入在物体中的计算和通信的内核，以及物理环境中的结构所监测和控制。（Karl? Henrik Johansson，2011） 以信息物理生产系统CPPS为模型构建智慧工厂，或者数字化工厂