什么是工業(yè)4.0？有哪些關(guān)鍵點(diǎn)？

1、什么是工業(yè)4.0?

1) 工業(yè)4.0起源

“工業(yè)4.0”研究項目由德國政府資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì )、西門(mén)子公司等德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下形成，并已上升為國家級戰略。其目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機。“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰略旨在通過(guò)充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )空間虛擬系統—信息物理系統(Cyber-Physical System)相結合的手段，將制造業(yè)向智能化轉型。

工業(yè)革命的四個(gè)階段

2) 工業(yè)4.0的三個(gè)設想：

產(chǎn)品：集成有動(dòng)態(tài)數字存儲器、感知和通信能力，承載著(zhù)在其整個(gè)供應鏈和生命周期中所需的必需信息

設施：由整個(gè)生產(chǎn)價(jià)值鏈集成，可實(shí)現自組織

管理：能夠根據當前的狀況靈活決定生產(chǎn)過(guò)程

3) 工業(yè)4.0具有哪些核心特征?

通過(guò)價(jià)值網(wǎng)絡(luò )實(shí)現橫向集成

工程端到端，數字集成橫跨整個(gè)價(jià)值鏈

垂直集成和網(wǎng)絡(luò )化的制造系統

4) 工業(yè)4.0下產(chǎn)品特點(diǎn)

產(chǎn)品是信息載體：產(chǎn)品在整個(gè)的供應鏈和生命周期中都一直帶有自身信息

產(chǎn)品是一個(gè)agent：產(chǎn)品會(huì )影響其所在環(huán)境

產(chǎn)品具有自監測功能：產(chǎn)品會(huì )對其自身狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行監測

工業(yè)4.0下產(chǎn)品三大特征

5) 工業(yè)4.0的關(guān)鍵——信息物理融合系統(Cyber Physical System，CPS)：

CPS是一種由嵌入式系統和網(wǎng)絡(luò )組成，計算進(jìn)程和物理進(jìn)程緊密結合，具備自我感知、自我判斷、自我調節、自我控制能力的下一代智能系統。CPS中，計算和通信嵌入物理進(jìn)程中，并與之深度交互，使得物理系統具有新的性能。

Cyber——計算，通控制，離散的，邏輯型的，切換的

Physical——自然的或者信和人工的系統，按連續時(shí)間進(jìn)行操控

信息物理融合系統(Cyber Physical System，CPS)是物理進(jìn)程與計算進(jìn)程的融合，是計算、通信和控制的深度融合。

智能交通CPS

6)工業(yè)4.0的兩大主題：

智能工廠(chǎng)：重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò )化分布式生產(chǎn)設施的實(shí)現。

各個(gè)工廠(chǎng)將具備統一的機械、電器和通信標準。以物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)為基礎，配備有感測器、無(wú)線(xiàn)和RFID通信技術(shù)的智能制造設備可以對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行智能化監控。由此，智能工廠(chǎng)能夠自行運轉，且工廠(chǎng)間零件與機器可以相互交流。

下載量身定制的用戶(hù)界面

面向智慧工廠(chǎng)的室內精確定位

智能生產(chǎn)：主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應用等。

它把制造自動(dòng)化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。與傳統的制造相比，智能生產(chǎn)具有自組織和超柔性、自律能力、學(xué)習能力和自維護能力、人機一體化、虛擬實(shí)現等特征。

智能輔助系統可以把工人從單調、程式化的工作中解放出來(lái)，使其能夠將精力集中在創(chuàng )新和增值業(yè)務(wù)上。

機器人不再被固定在安全工作地點(diǎn)而是與人一起協(xié)同工作，新一代輕量化，靈活的機器人與人類(lèi)在智能工廠(chǎng)一起協(xié)同工作

DFKI德國人工智能研究中心研發(fā)的抽象產(chǎn)品記憶系統用于自適應抓取和智能產(chǎn)品裝配機器人利用左手內部天線(xiàn)從產(chǎn)品內存中讀取尺寸、重量和加持點(diǎn)，同時(shí)機器人能夠從信息物理系統中獲得產(chǎn)品裝配說(shuō)明書(shū)

結論

“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統的行業(yè)界限將消失，并會(huì )產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng )造新價(jià)值的過(guò)程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

當前，中國的制造業(yè)面臨十分嚴峻的考驗。長(cháng)期以來(lái)，高投入、高消耗、高污染的生產(chǎn)模式已無(wú)法延續。為了提升競爭力，保持可持續發(fā)展，必須采用信息物流系統(CPS)、物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)網(wǎng)技術(shù)，向智能、綠色和高效的智能工廠(chǎng)轉型升級。新一代智能工廠(chǎng)系統要求傳統的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)必須向新一代信息與通信技術(shù)開(kāi)放。自動(dòng)化技術(shù)應該轉換其研究聚焦點(diǎn)，從在各個(gè)獨立的學(xué)科(如分散系統或通信)開(kāi)展漸近的局部改善性研究，走向整體系統功能的再工程化研究。

未來(lái)工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢：

多品種小批量智能產(chǎn)品的高精度卓越品質(zhì)生產(chǎn)是未來(lái)像德國一樣成功經(jīng)濟的發(fā)展趨勢。

80%制造創(chuàng )新基于信息通信技術(shù)，通過(guò)信息通信技術(shù)實(shí)現了智慧工廠(chǎng)、綠色和城市生產(chǎn)。

第四次工業(yè)革命將基于信息物理系統、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)服務(wù)，它將產(chǎn)生大量的大數據流，這些大數據能夠被搜集和分析用于指導高效高品質(zhì)生產(chǎn)。

基于信息物理系統的工業(yè)輔助系統能夠支持、幫助和培訓智慧工廠(chǎng)的下一代工人。

多通道增強現實(shí)系統能夠允許個(gè)性化的工作流程和快速學(xué)習新產(chǎn)品工藝。