現(xiàn)場總線之工業(yè)40超實(shí)用(ppt 28頁).ppt

1、,現(xiàn)場總線之工業(yè)4.0（中國制造2025）,目錄,目錄頁,三. 工業(yè)4.0各國戰(zhàn)略,四. 工業(yè)4.0之中國制造2025,二 . 工業(yè)4.0到來,一. 現(xiàn)場總線（與無線通信的融合）,過渡頁,一. 現(xiàn)場總線（與無線通信的融合）,現(xiàn)場總線簡介 現(xiàn)場總線是指以工廠內(nèi)的測量和控制機(jī)器間的數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡(luò)，也稱現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。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(jìn)行特化的網(wǎng)絡(luò)。,現(xiàn)場總線與無線通信的融合,簡介與主要特點(diǎn),1.1,現(xiàn)場總線通信模型主要特點(diǎn)： 1、對OSI參考模型進(jìn)行簡化。通常只采用OSI模型的第1層和第2層及最高層應(yīng)用層。目的是簡化通信模型結(jié)構(gòu)，縮短通信開銷，降低成本及

2、提高實(shí)時性能。 2、各種類型現(xiàn)場總線并存，并在各自的應(yīng)用領(lǐng)域獲得良好的應(yīng)用效果。 3、采用相應(yīng)的補(bǔ)充方法實(shí)現(xiàn)被刪除的OSI各層功能。 4、通信數(shù)據(jù)的信息量較小。,發(fā)展優(yōu)勢,現(xiàn)場總線與無線通信的融合,1.2,使用無線連接設(shè)備的便利已經(jīng)導(dǎo)致了在消費(fèi)電子（商業(yè)）領(lǐng)域中無線技術(shù)被空前成功的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上基于無線技術(shù)的應(yīng)用開始出現(xiàn)在各個領(lǐng)域。在現(xiàn)場總線中的優(yōu)勢更是多方面的。,第一，在工業(yè)環(huán)境中往往需要大量的布線，采用無線技術(shù)不僅會使安裝和維護(hù)的成本有效減少，而且會使設(shè)備的調(diào)整規(guī)劃和重新配置更加的容易。 第二，無線技術(shù)的引入對于解決在有化學(xué)腐蝕、震動和移動部件等惡劣環(huán)境中對各種線纜的潛在損傷等問題顯得更

3、加有效。 第三，考慮到工廠設(shè)備中適應(yīng)性和靈活性，固定系統(tǒng)可以通過無線技術(shù)和現(xiàn)有的移動子系統(tǒng)或移動機(jī)器人連接通信。 第四，對在工廠設(shè)備進(jìn)行臨時訪問任務(wù)（如診斷或程序設(shè)計(jì)等）使用無線技術(shù)會更加簡化（如使用無線手持設(shè)備）。,二者融合的發(fā)展優(yōu)勢,現(xiàn)場總線與無線通信的融合問題,現(xiàn)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(xiàn)場總線進(jìn)行改造，而一些廠家又不想使現(xiàn)正運(yùn)行的現(xiàn)場總線暫停工作。這使得現(xiàn)階段的一些其無線接入技術(shù)在現(xiàn)場總線中應(yīng)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(shí)時性和出錯率達(dá)不到要求 4)沒有合適的協(xié)議機(jī)

4、制和傳輸調(diào)度,現(xiàn)場總線的無線接入方法,現(xiàn)場總線與無線通信的融合,1.4,現(xiàn)場總線的無線接入方法,按在不同層上實(shí)現(xiàn)接入可以將接入方案分為三大類：,用戶層接入 數(shù)據(jù)鏈路層接入 物理層接入,過渡頁,二. 工業(yè)4.0到來,工業(yè)4.0,2.1,工業(yè)4.0發(fā)展歷程,20世紀(jì)初,20世紀(jì)70年代,現(xiàn)在,1784年第一臺紡織機(jī),1870年第一條生產(chǎn)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(yè)1.0:機(jī)器制造，機(jī)械化生產(chǎn)； 工業(yè)2.0:流水線，批量生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化； 工業(yè)3.0:高度自動化，無人/少人化生產(chǎn)；工業(yè)4.0:網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)，虛實(shí)融合。,工業(yè)4.0,2.2,工業(yè)4.0簡介,工業(yè)4.0的

5、概念 通過互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)將工廠與工廠內(nèi)外的事物和服務(wù)連接起來，創(chuàng)造前所未有的價(jià)值、構(gòu)建新的商業(yè)模式的產(chǎn)官學(xué)一體的項(xiàng)目?！肮I(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。,工業(yè)4.0,2.3,發(fā)展優(yōu)勢 在生產(chǎn)能力上，工業(yè)4.0將確保僅一次性生產(chǎn)，且產(chǎn)量很低時的獲利能力，確保工藝流程的靈活性和資源利用率。另一方面，工業(yè)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(chǎn)業(yè)仍有強(qiáng)大競爭力。,

6、實(shí)現(xiàn)方式 主要是通過深度應(yīng)用CPS（信息物理系統(tǒng)），總體掌控從消費(fèi)需求到生產(chǎn)制造的所有過程，由此實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)管理。,工業(yè)4.0簡介,工業(yè)4.0,2.4,工業(yè)4.0三大主題,工業(yè)4.0,2.5,在未來，生產(chǎn)過程中的每一步都將在虛擬世界被設(shè)計(jì)、仿真以及優(yōu)化，為真實(shí)的物理世界包括物料、產(chǎn)品、工廠等建立起一個高度仿真的數(shù)字“雙胞胎”。,虛擬與現(xiàn)實(shí)世界的完美融合,生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò),在未來的只能工廠中，產(chǎn)品信息都將被輸入到產(chǎn)品零部件本身，他們會根據(jù)自身生產(chǎn)需求，直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備溝通，發(fā)出下一道生產(chǎn)工序指令，指揮設(shè)備進(jìn)行自組織生產(chǎn)。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每個用戶的“定制需求”。,制造運(yùn)行管理系統(tǒng)（MOM）將幫

7、助生產(chǎn)價(jià)值鏈中的供應(yīng)商獲得并交換實(shí)時的生產(chǎn)信息。供應(yīng)商所提供的全部零部件都將在正確的時間以正確的順序到達(dá)生產(chǎn)線。,三大趨勢,信息物理融合系統(tǒng),工業(yè)4.0三大趨勢,工業(yè)4.0,2.6,2.6.1 減少能耗 當(dāng)前汽車車身激光焊接生產(chǎn)線運(yùn)行具有間歇性。間歇期各種設(shè)備的能耗占總能耗的12%。工業(yè)4.0之下，采用“網(wǎng)絡(luò)喚醒模式”，可大幅減少間歇期能耗。,工業(yè)4.0應(yīng)用場景,第 * 頁,工業(yè)4.0,2.6.2 生產(chǎn)均具有高度的靈活性 當(dāng)前產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(yè)4.0之下，設(shè)計(jì)生產(chǎn)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

8、較低的成本滿足客戶需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量很低仍能獲利的一次性生產(chǎn)，為客戶生產(chǎn)該款雨刷器。,工業(yè)4.0應(yīng)用場景,2.6,第 * 頁,工業(yè)4.0,2.6.3動態(tài)生產(chǎn)線 當(dāng)前汽車生產(chǎn)線也是高度靜態(tài)配置，不可能將同一廠商不同產(chǎn)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(yè)4.0之下，將形成動態(tài)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)車輛的混裝并確保匹配。,工業(yè)4.0應(yīng)用場景,2.6,第 * 頁,工業(yè)4.0,2.6.4遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù) 在工業(yè)4.0之下，生產(chǎn)系統(tǒng)將如同“社會機(jī)器”，以類似于社交網(wǎng)絡(luò)的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，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(shè)備更有效地進(jìn)行傳統(tǒng)的

9、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)。,工業(yè)4.0應(yīng)用場景,2.6,第 * 頁,過渡頁,三. 工業(yè)4.0各國戰(zhàn)略,工業(yè)4.0各國戰(zhàn)略,3.1,國家戰(zhàn)略下合作探索“工業(yè)4.0”智能工廠 德國提出“工業(yè)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(yè)作為其經(jīng)濟(jì)增長的動力，使其在歐債危機(jī)中長期保持堅(jiān)挺。但他們的制造業(yè)始終以產(chǎn)品為主。他們一直在反思，為什么自己的產(chǎn)品只有生產(chǎn)功能的價(jià)值，而沒有服務(wù)的價(jià)值。為此通過互聯(lián)、數(shù)字、智能化的融合、智能工廠的建設(shè)，可能是未來的方向?；谧陨磔^強(qiáng)的制造設(shè)備工業(yè)，在國家戰(zhàn)略下合作建設(shè)互聯(lián)的智能工廠系統(tǒng)可能是重要的路徑，使得德國成為第四次工業(yè)革命的先行者。,德國工業(yè)4

10、.0戰(zhàn)略,工業(yè)4.0各國戰(zhàn)略,3.2,依托硅谷模式搶占軟件技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)方式 美國的互聯(lián)網(wǎng)以及ICT巨頭與傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)廠商攜手，GE、思科、IBM、英特爾等80多家企業(yè)成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，正重新定義制造業(yè)的未來，并在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)化等方面做出一系列前瞻性布局，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與成為美國先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃的重要任務(wù)之一。,美國工業(yè)4.0挑戰(zhàn),工業(yè)4.0各國戰(zhàn)略,3.3,中德簽署中德合作行動綱領(lǐng) 2014年10月10日，中華人民共和國國務(wù)院總理李克強(qiáng)在訪問德國期間和德國總理默克爾，聯(lián)合發(fā)表了中德合作行動綱領(lǐng)，重點(diǎn)突出了雙方在制造業(yè)就“工業(yè)4.0”計(jì)劃的攜手合作。雙方將以中國擔(dān)任2015年德國

11、漢諾威消費(fèi)電子、信息及通信博覽會(CeBIT)合作伙伴國為契機(jī)，推進(jìn)兩國在移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的合作。,中國距離工業(yè)4.0還有多遠(yuǎn),借鑒了德國的工業(yè)4.0計(jì)劃，我國也制定了中國制造2025計(jì)劃，目前初稿已經(jīng)完成，在部分地區(qū)已經(jīng)展開了試點(diǎn)工作，要在2025年對制造業(yè)完成升級轉(zhuǎn)型。隨著勞動力供給的減少，用人成本的上升，我國的制造業(yè)亟需轉(zhuǎn)型。 雖然面臨著眾多的問題，工業(yè)4.0對于中國的制造業(yè)有著舉足輕重的意義，相信就在不遠(yuǎn)的未來大家就會體驗(yàn)到工業(yè)4.0帶來的便利!,過渡頁,四. 工業(yè)4.0之中國制造2025,中國制造2025,4.1,從中國制造業(yè)形勢看，2013年工業(yè)占GDP的3

12、7%，裝備制造業(yè)產(chǎn)值規(guī)模突破20萬億元人民幣，占全球裝備制造業(yè)總量的三分之一以上。中國發(fā)電設(shè)備產(chǎn)量約占全球總量的60%；造船占全球比重的41%；機(jī)床占全球比重38%。在500余種工業(yè)產(chǎn)品中，中國有220多種產(chǎn)量居世界第一。,發(fā)達(dá)國家正在進(jìn)行“再工業(yè)化”運(yùn)動 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(fā)達(dá)國家紛紛提出以重振制造業(yè)為核心、以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，旨在依靠科技創(chuàng)新，搶占制造業(yè)新的制高點(diǎn)的“再工業(yè)化”戰(zhàn)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(yè) 意愿降低,國際金融危機(jī)，凸顯實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要性,中國的“世界工廠”面臨雙重

13、挑戰(zhàn),中國制造現(xiàn)狀 大而不強(qiáng),如何將中國制造轉(zhuǎn)變?yōu)橹袊鴦?chuàng)造，如何提升中國制造業(yè)的全球競爭力，成為中國政府和企業(yè)的一大任務(wù)。,第 * 頁,中國制造2025,4.2,我們制造業(yè)大而不強(qiáng)主要有四個問題： 一是自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)； 二是產(chǎn)品質(zhì)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(yán)重； 四是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不是很合理，低端產(chǎn)品產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，高端產(chǎn)品能力比較差。,“制造強(qiáng)國戰(zhàn)略研究”咨詢項(xiàng)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(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢分析。 上世紀(jì)90年代，我國還處在世界第8位。現(xiàn)在已經(jīng)到了第4位，和德國、日本還有一定的差距。,

14、VS 英國經(jīng)濟(jì)學(xué)人中國制造業(yè)仍將擁有三項(xiàng)能惠及整體經(jīng)濟(jì)的可怕優(yōu)勢。 首先，即便中國進(jìn)入高端市場從事價(jià)值更大的活動，但它仍緊抓低端制造業(yè)不放。 第二，在于“亞洲工廠”本身。部分低端經(jīng)濟(jì)活動的確由于工資增長從中國轉(zhuǎn)移，卻強(qiáng)化了以中國為中心的地區(qū)供應(yīng)鏈。 第三，是中國日益成為需求的關(guān)鍵。,中國制造現(xiàn)狀,第 * 頁,中國制造2025,4.3,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(yè)、制造業(yè)領(lǐng)域的頂層設(shè)計(jì)，包括一個綱要和一個專項(xiàng)的行動規(guī)劃。未來還將： 成立國家制造強(qiáng)國建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組。 制定“1+X”的實(shí)施方案和規(guī)劃體系。 發(fā)布高端領(lǐng)域技術(shù)路線圖的綠皮書。 涉及整個制造業(yè)，分為兩類： 第一類是跟國際先進(jìn)水平不相上下，或者差距很小的。比如高鐵、能源裝備。 第二類涉及國家經(jīng)濟(jì)安全和產(chǎn)業(yè)安全的，比如航空、航天、海洋工程這樣的裝備。 不包括市場化行業(yè)：像紡織、食品，這些主要靠市場去優(yōu)化、配置資源。,規(guī)劃綱要概述,第 * 頁,中國制造2025,4.4,核心要點(diǎn)：3月27日，蘇波要點(diǎn)解讀： 主題中心：創(chuàng)新發(fā)展、提質(zhì)增效