工业40分析报告.docx

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工业40分析报告

2014年工业4.0分析报告

2014年11月

目录

一、工业4.0：

工业互联，智能工厂4

1、工业革命1.0：

18世纪末期-19世纪中叶4

2、工业革命2.0：

20世纪初期4

3、工业革命3.0：

20世纪70年代以后4

4、工业革命4.05

（1）工业互联，实时制造，个性化需求得到较大满足5

（2）智能工厂是工业4.0的载体7

（3）工业4.0更强调生产工艺和信息技术的融合7

（4）互联网让工厂设备“能说话，会思考”9

二、德国力推工业4.0战略，西门子抢占先机11

1、德国为何要力挺工业4.0战略11

2、西门子的“工业4.0”理念13

3、西门子的“工业4.0”行动计划13

4、西门子单独成立数字工厂事业部，整合软件资源打造“软硬结合”的大4.0平台14

三、GE工业互联网革命：

用工业互联再造一个美国经济15

四、中国：

推进“两化融合”战略，迈入工业4.0时代18

1、美德等发达国家的工业革命信号给我国制造业敲响了警钟18

2、抢先进入“工业4.0”时代、保持第一大支出产业-制造业竞争力，是中国无法不选择的一个命题18

3、工业4.0的中国案例：

三一重工和江淮汽车的实践21

（1）三一重工4.0实践分享：

从超级工厂到智慧工厂的跨越21

（2）江淮汽车数字化工厂实践分享：

效率大幅度提高22

五、工业4.0产业链梳理：

看好智能工厂解决方案提供商24

六、风险因素25

一、工业4.0：

工业互联，智能工厂

回顾前三次工业革命，实际上是应用机械、电气和信息技术等越来越先进的工具逐步将人力从生产中解放，从而提高生产效率、降低生产成本的过程。

而对于即将到来的工业革命4.0，一项更为伟大的工具–互联网将深度参与到生产过程中去，从而将制造业对劳动力的依赖和生产成本的优化带到一个全新的高度。

1、工业革命1.0：

18世纪末期-19世纪中叶

18世纪末期始于英国的第一次工业革命，19世纪中叶结束。

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带动经济发展的模式。

2、工业革命2.0：

20世纪初期

第二次工业领域大变革发生在20世纪初期，形成生产线生产的阶段。

通过零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产的新模式。

3、工业革命3.0：

20世纪70年代以后

20世纪70年代以后，随着电子工程和信息技术充实到工业过程之中，实现了生产的优化和自动化。

自此，机械能够逐步替代人类作业。

4、工业革命4.0

我们对工业4.0的定义是，在现代智能机器人、传感器、数据存储和计算能力实现突破的条件下，通过工业互联网将供应链、生产过程和仓储物流智能连接，从而实现智能生产的“四化”：

供应和仓储成本较小化，生产过程全自动化，需求相应速度较大化和产品个性化。

我们认为工业4.0的终极目的是使制造业脱离劳动力禀赋的桎梏，将全流程成本降到较低，从而实现制造业竞争力的较大化。

在4.0时代，不仅制造环节的人工将得到节省（机器人为主体的自动化生产连线），前端供应链管理、生产计划（互联网接入，实施管理订单）、后端仓储物流管理（WMS+自动化立体仓库）都将实现实现无人化，以及较低的渠道库存和物流成本。

（1）工业互联，实时制造，个性化需求得到较大满足

连接上互联网后，工业4.0让工厂设备插上了翅膀，使得虚拟世界和现实世界在工业领域应用中的高度融合。

工厂、机器、生产资料和人通过网络技术的高度联结，并形成自组织的生产，其内涵已经远远超越机器的自动化；是让看起来彼此对立的“规模化”和“个性化”、“定制化”完美融合的时代。

工业4.0的重点是创造智能产品，程序和过程：

在4.0时代的实时制造框架下，“规模经济”法则的效应不再明显，客户个性化需求能够以较小的成本、较快的速度转化为有效订单，并且“小批量、多批次”所增加的边际成本不会比3.0时代“批量化生产”高出太多。

将来，企业将建立全球网络，把它们的机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络—实体物理系统（CPS）中。

在制造系统中，这些虚拟网络—实体物理系统包括智能机器、存储系统和生产设施，能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。

（2）智能工厂是工业4.0的载体

智能工厂，也称数字化工厂（DF）是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。

与一般工厂相比，数字化工厂强调的是生产计划数字化，大量使用计算机各种辅助技术，如CAD、CAM、CIM等等，相对固定，由上而下。

（3）工业4.0更强调生产工艺和信息技术的融合

强调分散，增加生产设备的自主控制，把设备通过网络的形式联接在一起，具有更开放、更积极通讯的系统结构，更具动态性和灵活性，从而能发掘出更多优化的可能。

同时工业4.0更强调产品的个性化，采用生产高度灵活的工厂满足客户对产品个性化、多样化和不断改变的要求。

工业4.0核心是CPS—Cyber-PhysicalSystem（网络实体融合控制系统），即传感器+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借用技术手段，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。

（4）互联网让工厂设备“能说话，会思考”

在理想化的智能车间里，所有加工设备、待加工部件（运输小车）、装料机器人都装有CPS，都具有无线上网功能。

待加工部件不通过中央控制器，直接与加工设备联系确定，到哪台设备进行哪些加工。

工件控制工厂。

负责下道工序的加工设备直接调用待加工件，独立自主的运输小车根据地下铺设的感应线路，把工件送给装料机器手。

所有后续工序需要的产品信息，包括生产销售文件都由各工件自己携带。

如果出现差错，或顾客的特别要求与现有的CAM数据不符，研发部\的工程师会立刻得到报警。

补充改进措施会立刻在一个虚拟的试验环境下检查，然后发给工件。

工业4.0时代，对于智能工厂的投入将远超过一般工业，但项目盈利能力也将显著提高，并且资本投入越大、斜率越陡峭，即投资的边际回报率越高。

欧洲寄希望于通过对工业4.0的巨额投入来完成制造业的再一次产业升级。

二、德国力推工业4.0战略，西门子抢占先机

1、德国为何要力挺工业4.0战略

2009到2012年欧洲深陷债务危机，德国经济却一枝独秀，依然坚挺。

德国经济增长的动力来自其基础产业——制造业所维持的国际竞争力。

对于德国而言，制造业是传统的经济增长动力，制造业的发展是德国工业增长的不可或缺因素。

德国政府《高技术战略2020》将工业4.0（Industry4.0）确定为十大未来项目之一，并已上升为国家战略。

目前，德国的“工业4.0”早已不是停留在概念阶段，而是正在一些制造业企业迅速展开。

该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同，弗劳恩霍夫协会将在其下属6－7个生产领域的研究所引入工业4.0概念，西门子公司、Trumpf公司、Bosch公司等已经开始将这一概念引入其工业软件开发和生产控制系统。

2、西门子的“工业4.0”理念

认为，向“工业4.0”发展的进程将体现三大趋势：

灵活的生产网络、现实与虚拟生产的无缝融合以及物理信息融合系统的深度应用。

“工业4.0”是一次由现代信息和软件技术与传统工业生产相互作用的革命性转变。

西门子正在积极进行智能工厂的布局，通过数字化，虚拟世界中的生产仿真与现实世界中的生产可以互联融合，整个生产价值链的数据都可实现无缝交流。

3、西门子的“工业4.0”行动计划

1）持续推进数字化企业平台相关产品的开发；2）进一步开发可以无缝连接PLM（产品生命周期管理）,ERP（企业资源规划）和自动化生产环节的MOM（制造运行管理系统），为客户打造高度灵活的供应链网络平台，实现跨企业的信息共享；3）继续在所有生产制造设备上推行即插即用的灵活组合理念，为实现高水平的自动化及驱动解决方案提供较有力的支持。

所有的电机、控制器全部模块化，而且是即插即用。

4、西门子单独成立数字工厂事业部，整合软件资源打造“软硬结合”的大4.0平台

在刚刚完成的内部业务重组中，西门子整合资源单独成立了一个“数字工厂”事业部，作为为客户实施“4.0”方案的大平台，并且对该项业务的盈利能力做出了乐观预期（~20%的净利率水平）。

瞄准物联网、云计算、大数据、工业以太网等技术，西门子集成了目前全球较先进的生产管理系统，以及生产过程软件和硬件，如西门子制造执行系统（MES）软件SimaticIT、西门子产品生命周期管理（PLM）软件、工业工程设计软件（Comos）、全集成自动化（TIA）、全集成驱动系统（IDS）等等。

实现“4.0”较重要的环节是软件能力，为此西门子工业自动化集团先后完成了多项收购，收购对象皆为工业软件不同细分领域的佼佼者。

从硬件专业提供商到系统解决方案的“大管家”，西门子在工业4.0道路上正在探索的，是一条软硬件结合的道路。

作为西门子“4.0”方案在中国市场的样板工程，华晨宝马铁西工厂采用西门子LIS超宽带实时定位识别系统的辅助，该厂的总装车间取消了原来专门用于扫描车辆条形码的工位。

车辆每到一个工位，

车型、车辆识别码、根据车辆的不同配置，需要装配的各种零件等信息会自动显示在工位前方的操作屏上，甚至会自动提供图片及装配辅助指令，直接引导工人完成相应工作，这一流程被视作定制式生产的基础。

然而西门子认为，工业4.0仍然处在初期，它高度依赖无线互联网来连接工人和机器（使机器能说话），让机器知晓该生产什么、如何生产（使机器人会思考）。

设计一个全自动、依靠互联网的智能生产线，仍然需要较长的时间。

三、GE工业互联网革命：

用工业互联再造一个美国经济

在美国，GE主导的“工业互联网”革命同样如火如荼，已经成为美国“制造业回归”的一项重要内容。

与工业4.0的基本理念相似，它同样倡导将人、数据和机器连接起来，形成开放而全球化的工业网络，但其内涵已经超越制造过程以及制造业本身，跨越产品生命周期的整个价值链，涵盖航空、能源、交通、医疗等更多工业领域（九大平台）。

相比于西门子的“工业4.0”，GE的“工业互联网”方案更加注重软件、网络、大数据等对于工业领域的服务方式的颠覆——与德国强调的“硬”制造不同，“软”服务恰恰是软件和互联网经济发达的美国经济较为擅长的。

根据GE的预测，在美国，工业互联网能够使生产率每年提高1%-1.5%，那么未来20年，它将使美国人的平均收入比当前水平提高25%-40%；如果世界其他地区能确保实现美国生产率增长的一半，那么工业互联网在此期间会为全球GDP增加10万亿-15万亿美元——相当于再创一个美国经济。

2011年，GE在加州硅谷建立全球软件研发中心，开发工业互联网，研发内容包括工业互联网平台、应用以及数据分析，目前研发团队已经达到上千人。

2013年，GE宣布将在未来3年投入15亿美元开发工业互联网。

GE开放Predix工业互联网平台：

在2014年10月9日推出14种工业互联网应用产品，同时宣布2014年公司开发的Predix新软件平台将向第三方用户和软件商开放。

截至目前，GE已推出24种工业互联网产品，涵盖石油天然气平台监测管理、铁路机车效率分析、医院管理系统、提升风电机组电力输出、电力公司配电系统优化、医疗云影像技术等领域。

GE去年底发布的10个工业互联网产品已为GE带来2.9亿美元的销售收入，订单价值达4亿美元。

此外，GE为工业互联网应用建立了名为Prefix的软件平台，可容纳包括从飞机发动机到医疗磁共振设备在内的任何系统和机器的数据，可实现远程管理，并与客户现有软件和数据管理系统结合。

GE在2014年推