德国工业4.0与数字化制造概要

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1、《智能化设计与制造技术》浅谈德国“工业4.0”与数字化制造技术班级：ZY14076学号：ZY1407612姓名：孙振指导老师：刘继红2015-1-207目录第1章德国“工业4.0”11.1国际制造业发展态势11.2德国“工业4.0”主要内容11.2.1“工业4.0”的概念直指新一轮工业革命21.2.2以CPS技术为基础塑造制造业核心竞争力31.2.3围绕CPS技术创新和市场培育推进“工业4.0”战略3第2章数字化制造技术52.1数字化制造技术的概念52.2数字化制造技术的国内外研究现状52.3数字化制造的关键技

2、术62.3.1制造过程的建模与仿真62.3.2网络化敏捷设计与制造72.3.3虚拟产品开发72.4数字化制造的核心技术72.4.1将计算机辅助工业设计（CAID）72.4.2计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)72.4.3快速成型82.4.4三坐标测量及计算机辅助检测(CMM/CAI)8第3章工业4.0与数字化制造93.1信息技术转变制造方式93.2增强系统配套9第4章展望117第1章德国“工业4.0”1.1国际制造业发展态势制造业的兴衰，印证的是大国的兴衰，没有强大的制造业，就不可能成为经济大国和强国。金融

3、危机爆发后，世界各国围绕制造业发展进行了新一轮的激烈竞争，在技术创新和产业升级引领下，先进制造业发展成为大国关注的焦点。2010年8月，美国政府提出《制造业促进法案》，旨在恢复美国制造的昔日荣光，创造更多就业岗位，提振国家制造业总体竞争力。2011年，又启动了《先进制造伙伴计划（AMP）》，期望通过政府、高校、企业的合作，创造有利环境，在国家安全、先进材料、工业机器人、制造工艺四大领域取得突破性进展。2012年7月，提出制造业振兴的系统政策框架《总统美国制造业复兴计划》，包括三大类16项建议。2009年和201

4、0年，日本国际贸易委员会和日本通产省分别发布了《日本制造业竞争策略》和《日本制造业》专题报告，包括全面推动以制造为主的5个战略性新兴产业。2011年又公布了以增强制造业国际竞争力为主要目的的《应对日元升值综合经济对策》。2008年法国建立了国家主权基金——战略投资基金，旨在向制造部门融入创新资金。2012年，为支持实体部门发展，法国政府宣布提高增值税，增加就业、征收金融交易税等多项措施，同时还斥资10亿欧元，专门面向实体经济展开借贷业务。作为老牌工业强国的德国当然不会坐以待毙，2013年4月德国于汉诺威国际博览

5、会正式提出的“工业4.0”计划。1.2德国“工业4.0”主要内容对德国“工业4.0”的内容进行一个概括的话，可以总结为“一个愿景，双重战略，三大特征，八个优先”。“一个愿景”“工业4.0”对制造业的历史演进进行了总结与展望，认为目前正处于第三次工业革命向第四次工业革命过渡的时期（见图17所示）。前三次革命分别起源于机械化、电力和信息技术革命，而未来则是虚拟网络—实体物理系统（CyberPhysicalSystems，简称CPS）的革命。因此，“工业4.0”对制造业的发展前景是“未来，企业将建立全球网络，把机器、

6、仓储系统、生产设施融入到CPS中，使得它们之间能够相互独立地自动交换信息、触发动作、进行控制，这将从根本上改善包括制造、工程、材料使用、供应链和生命周期管理的一系列过程。”图1四次工业革命1.2.1“工业4.0”的概念直指新一轮工业革命德国“工业4.0”战略，与国际金融危机之后发达国家纷纷提出的以重振制造业为核心的“再工业化”战略一脉相承。再工业化并非简单回归，而是以信息网络技术、数字化制造技术应用为重点，旨在依靠科技创新，抢占制造业新的制高点。这股信息技术与制造技术深入融合的浪潮被认为是新一轮工业革命。德国政

7、府发布的《实施“工业4.0”战略建议书》坦言，已经拥有强大机械和装备制造业的德国工业，不仅面临中国等新兴国家的竞争威胁，美国等发达国家也在通过各种计划，促进先进制造业发展。德国希望通过制定“工业4.0”战略，“确保德国制造的未来”。德国认为，深度应用的信息通信技术，将推动实体物理世界和虚拟网络世界的融合，在制造领域形成资源、信息、物品和人相互关联的“信息物理融合系统（CPS7）”，从总体上掌控从消费需求到生产制造的所有过程，由此实现高效生产管理。这可视为继机械化、电气化和信息技术之后工业化的第四个阶段，即“工业

8、4.0”。1.2.2以CPS技术为基础塑造制造业核心竞争力CPS由智能机器、存储系统和生产设施三部分组成，是德国“工业4.0”的技术基础。制造业通过CPS可以整合制造和物流过程，实现数字化和基于信息技术的端对端集成，建立高度灵活的个性化产品与服务生产模式，实现智能制造。以CPS为核心的智能制造可以从三个方面提升制造业竞争力。一是能够推动实现更高的生产效率和制造灵活性。借助CPS技术和产