工業(yè)4.0是什么？

　　工業(yè)4.0將無(wú)處不在的傳感器、嵌入式中端系統、智能控制系統、通信設施通過(guò)CPS形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)這個(gè)智能網(wǎng)絡(luò )，使人與人、人與機器、機器與機器、以及服務(wù)與服務(wù)之間，能夠形成一個(gè)互聯(lián)，從而實(shí)現橫向、縱向和端到端的高度集成。

　　傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。實(shí)質(zhì)上，傳感器就是工業(yè)4.0的重要硬件之一。

　　工業(yè)4.0的軟件有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )安全、工業(yè)大數據、云計算平臺、MES系統、虛擬現實(shí)、人工智能、知識工作自動(dòng)化等;硬件是工業(yè)機器人(包括高端零部件)、傳感器、RFID、3D打印、機器視覺(jué)、智能物流(AGV)、 PLC、數據采集器、工業(yè)交換機等。

　　目前對傳感器尚無(wú)一個(gè)統一的分類(lèi)方法，但比較常用的有如下三種：按傳感器的物理量分類(lèi)，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器;按傳感器工作原理分類(lèi)，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器;按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類(lèi)，可分為：輸出為開(kāi)關(guān)量(“1”和“0”或“開(kāi)”和“關(guān)”)的開(kāi)關(guān)型傳感器輸出為模擬型傳感器輸出為脈沖或代碼的數字型傳感器。

　　目前中國的傳感器產(chǎn)品已由過(guò)去的少數品種擴展到光敏、熱敏、力敏、電壓敏、磁敏、氣敏、濕敏、聲敏、射線(xiàn)敏、離子敏、生物敏等各種傳感器，以及變送器、二次儀表等多種類(lèi)、多形式產(chǎn)品，與國外研制領(lǐng)域相當。多學(xué)科、多種高新技術(shù)的交叉融合，推動(dòng)了新一代傳感器的誕生與發(fā)展。

　　“工業(yè)4.0不管網(wǎng)絡(luò )化還是數字化，最前端都將是智能化，但所有的這些都將離不開(kāi)傳感器，就像一個(gè)人一樣，眼睛其實(shí)就是視覺(jué)傳感器，鼻子是嗅覺(jué)傳感器，而皮膚就是觸覺(jué)傳感器，正因為人有著(zhù)這么多智能化的器官，人類(lèi)才是高等智慧化的動(dòng)物。除此，人還有執行器，如手、腿，包括眨眼、撇嘴這種動(dòng)作，都是某些組織通過(guò)神經(jīng)傳輸給大腦，大腦將這些數據進(jìn)行計算和處理然后在指示給器官，器官才能做出各種動(dòng)作和行為。

　　在整個(gè)控制理論里，所有的控制實(shí)現都是要經(jīng)過(guò)前端的感知，雖然有些系統屬于預先性的設置，但是預先性的設置和條件式的反應完全是兩回事，在智能化方面也是兩個(gè)性質(zhì)的。

　　在智能化方面，傳感器的角色就是這種關(guān)鍵性的，沒(méi)有了感知，智能化將無(wú)從體現。如果整個(gè)系統都是很多經(jīng)驗性或者預測性的，這里面首先就需要超大數據的支撐，另一面在實(shí)際情況中各種變化都是新的，不可能先有一種預先對其準確無(wú)誤的預測，這就會(huì )給實(shí)際的生產(chǎn)造成某種隱患。

　　那么傳感器的工作原理是怎樣的呢?傳感器工作原理主要是物理傳感器的物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。

　　在整個(gè)工業(yè)4.0過(guò)程中，傳感器也可以說(shuō)需求巨大，市場(chǎng)廣闊，應用廣泛。國內傳感器行業(yè)大致可劃分成三大塊，物理傳感器，化學(xué)傳感器，生物傳感器。在中國市場(chǎng)內，傳感器行業(yè)就是一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，因為不管是德國的工業(yè)4.0，還是中國的工業(yè)2025，具體到物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車(chē)、智能家具，這些的前端核心都是傳感器。

　　以上為傳感器在各行各業(yè)市場(chǎng)的應用比例，可以看出傳感器最大的市場(chǎng)應用在于數碼相機行業(yè)，應用市場(chǎng)最小的在其他手持式通訊設備行業(yè)。

　　上圖為傳感器在汽車(chē)市場(chǎng)方面的應用，可以看出，從2011年開(kāi)始至2015年，傳感器的應用總體基本上是穩步增長(cháng)的趨勢。隨著(zhù)數據量的增大，集成了處理器的智能傳感器將成為今后的重要發(fā)展方向。

　　汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機管理系統其采用各種傳感器，是整個(gè)汽車(chē)傳感器的核心，種類(lèi)很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器將發(fā)動(dòng)機吸入空氣量、冷卻水溫度、發(fā)動(dòng)機轉速與加減速等狀況轉換成電信號送入控制器，控制器將這些信息與儲存信息比較、精確計算后輸出控制信號。發(fā)動(dòng)機管理系統不僅可以 精確控制燃油供給量，以取代傳統的化油器，而且可以控制點(diǎn)火提前角和怠速空氣流量等，極大地提高了發(fā)動(dòng)機的性能。

　　據市場(chǎng)研究公司TransparencyMarketResearch測算，這類(lèi)智能傳感器的銷(xiāo)售額可能會(huì )以每年10%的速度遞增，到2018年有望達到69億美元。對于未來(lái)智能傳感器的發(fā)展，WinterGreen公司給出了充滿(mǎn)希望的預測，集成處理器的智能傳感器將在2019年達到2.8萬(wàn)億個(gè)，遠遠高于2013年的6500萬(wàn)個(gè)。

　　上圖為傳感器2014年——2019年的市場(chǎng)營(yíng)收收入以及增長(cháng)率，總體上兩者都是呈現遞增的趨勢。傳感器作為21世紀最具影響力和發(fā)展前景高新技術(shù)，正引起國內外電子信息界的高度重視。同時(shí)，工業(yè)4.0熱潮襲來(lái)也讓國內行業(yè)人士懂得抓住機遇，抓住工業(yè)4.0帶來(lái)的機遇從而推進(jìn)傳感器的發(fā)展!