對德國工業(yè)4.0、美國互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)、中國制造2025的研究

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1、對德國工業(yè)4.0、美國先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃、中國制造2025的研究清華大學(xué)深圳研究生院物流與交通學(xué)部組員：嚴(yán)雪君李如月趙治杰指導(dǎo)教師：戚銘堯123第一章工業(yè)革命第二章信息物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem)第三章德國工業(yè)4.057第五章中國制造2025第六章德、美、中聯(lián)系與區(qū)別第七章競爭與合作6目錄4第四章美國先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃4第八章總結(jié)ContentCHAPTERONE工業(yè)革命打開手機(jī)APP輸入定制化信息廠家根據(jù)定制化數(shù)據(jù)生產(chǎn)生產(chǎn)線按照你的意志運(yùn)行世界上僅此一款大多數(shù)人能負(fù)擔(dān)得起的私人專屬想象一下……Imagingthat···工業(yè)革命的發(fā)展歷史制造工具社會分工2000年以

2、前機(jī)械應(yīng)用工廠出現(xiàn)工人階級200年電氣應(yīng)用流水線出現(xiàn)專業(yè)管理層150年信息技術(shù)75年基于信息物理融合系統(tǒng)技術(shù)革新組織革新技術(shù)革新組織革新技術(shù)革新組織革新45年1.03.02.04.0德森德勒.《工業(yè)4.0》工業(yè)4.0研究院《大數(shù)據(jù)在工業(yè)4.0演進(jìn)中的價(jià)值》.時(shí)間復(fù)雜程度2.0電氣化自動(dòng)化3.0信息化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)4.0網(wǎng)絡(luò)化定制1.0機(jī)械化大規(guī)模工業(yè)革命聯(lián)系工業(yè)革命的發(fā)展歷史4.0跨越工廠的邊界3.03.0相當(dāng)于肯德基麥當(dāng)勞門店全部機(jī)械化，全程過程控制，任何一批不合格的產(chǎn)品，都可以追溯到上游任何一個(gè)環(huán)節(jié)4.0全部設(shè)備通過中央控制系統(tǒng)來進(jìn)行控制，所有的信息能夠被匯總分析，實(shí)現(xiàn)每個(gè)環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)的互動(dòng)

3、，每一個(gè)設(shè)備的每一個(gè)動(dòng)作都是精確可知的德森德勒.《工業(yè)4.0》工業(yè)4.0研究院《大數(shù)據(jù)在工業(yè)4.0演進(jìn)中的價(jià)值》.CHAPTERTWO信息物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem)物理信息系統(tǒng)CPS的定義戰(zhàn)略發(fā)展CPS與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系特點(diǎn)和應(yīng)用物理信息系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)Cyber-PhysicalSystem體系結(jié)構(gòu)CPS定義由于CPS涉及領(lǐng)域的廣泛性，技術(shù)模型的復(fù)雜性，以及發(fā)展的迅速性，至今還沒有比較完善的公認(rèn)的定義，下面幾個(gè)比較有代表性：HelenGillEdwardALEEICCPS官網(wǎng)ShankarSastryCPS是融合計(jì)算與物理能力，能通過多種方式與人類進(jìn)行互動(dòng)的新一代系

4、統(tǒng)。與物理世界交互或者增大物理世界的能力是通過計(jì)算和通信的方式，控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)新一代系統(tǒng)的核心【1】。計(jì)算及通信能力被嵌入到物理環(huán)境各種物體中，把這種聯(lián)接信息世界與物理世界的系統(tǒng)稱之為信息物理系統(tǒng)【2】。CPS是一系列計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程組件的緊密集成，通過計(jì)算核心監(jiān)控物理實(shí)體的運(yùn)行，而物理實(shí)體又借助于網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算組件實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的感知和控制【3】。從計(jì)算科學(xué)與信息存儲處理的層面出發(fā)，認(rèn)為CPS集成了計(jì)算、通信和存儲能力，能實(shí)時(shí)、可靠、安全、穩(wěn)定和高效地運(yùn)行，是能監(jiān)控物理世界中各實(shí)體的網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)【4】。CPS定義【1】BahetiR，GillH．Cyber-physicalsystems

5、[J]．TheImpactofControlTechnology，2011：161—166．【2】IEEEReal—TimeSystemsSymposium[online][EB/OL]．http：//2014．rtss．org/，2014．【3】LeeE．ComputingFoundationsandPracticeforCyber-PhysicalSystems：aPreliminaryReport[R]．TechnicalReportUCB/EECS-2007—72，【4】SastryS．Networkedembeddedsystems：fromsensorwebstocyber-

6、physicalsystems[M]．HybridSystems：ComputationandControl．SpringerBerlinHeidelberg，2007物聯(lián)網(wǎng)CPS利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它包括互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上所有的資源，兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)中所有的元素（所有的設(shè)備、資源及通信等）都是個(gè)性化和私有化【1】。海量運(yùn)算是CPS接入設(shè)備的普遍特征，因此，接入設(shè)備通常具有強(qiáng)大的計(jì)算能力。CPS是在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上增加了物品的控

7、制和自治能力，因此人與物、物與物之間可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)智能化、集約化等目標(biāo)。二者都是以傳感技術(shù)與計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，事物之間的信息交互為核心，實(shí)現(xiàn)人與物和諧相處為目的【2】。物聯(lián)網(wǎng)可看做CPS的一個(gè)簡約應(yīng)用。CPS與物聯(lián)網(wǎng)CPS可看做物聯(lián)網(wǎng)的升級，更加注重人的參與，增加了控制和自治能力CPS物聯(lián)網(wǎng)【1】“物聯(lián)網(wǎng)”，百度百科【2】“信息物理系統(tǒng)”，百度百科2013德國政府在漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，其技術(shù)核心是