什么是工業(yè)4.0

工業(yè)4.0于2011年被列為德國政府《2020年高新技術(shù)戰(zhàn)略實施計劃》的10項舉措之一，全稱為第四次工業(yè)革命。

第一次工業(yè)革命是指以水和蒸汽機為動力的機械化，第二次工業(yè)革命是指以石油和電力為動力的機器的大規(guī)模生產(chǎn)，第三次工業(yè)革命是指利用信息技術(shù)實現(xiàn)工作的自動化和高效化。隨之而來的第四次工業(yè)革命據(jù)說將帶來以前不可能實現(xiàn)的新生產(chǎn)方式，例如通過信息的相互利用來優(yōu)化制造過程，解決人類難以解決的生產(chǎn)問題，以及通過融合各種數(shù)字技術(shù)來支持定制產(chǎn)品的小批量、多品種生產(chǎn)。

• 工業(yè)4.0的四大設(shè)計原則

• • 互操作性
    將生產(chǎn)中的事物、人員、系統(tǒng)和其他一切連接起來，共同工作并實時利用信息。

  • 信息透明
    使用通過互連收集的數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建、可視化、分析虛擬模型并將其用于各種目的。

  • 技術(shù)援助
    數(shù)字技術(shù)協(xié)助數(shù)據(jù)收集并解決人類面臨的危險和困難問題。

  • 分布式?jīng)Q策
    通過在網(wǎng)絡(luò)空間分析現(xiàn)實世界收集的數(shù)據(jù)并將其反饋到現(xiàn)實世界，可以實現(xiàn)生產(chǎn)線的自主決策。

工業(yè)4.0瞄準的智能工廠

工業(yè)4.0的概念之一就是實現(xiàn)智能工廠。智能工廠也稱為思維工廠，旨在通過網(wǎng)絡(luò)將工廠內(nèi)的所有設(shè)備（例如工人、制造設(shè)備、管理系統(tǒng)）互聯(lián)起來，利用數(shù)字技術(shù)收集和分析數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化制造流程。此外，還將通過互聯(lián)網(wǎng)從偏遠地區(qū)的所有生產(chǎn)站點收集數(shù)據(jù)，以供相互利用。

數(shù)據(jù)利用對于智能工廠至關(guān)重要。為此，與使用機器和機器人的傳統(tǒng)自動化不同，需要利用互聯(lián)網(wǎng)、云、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、傳感器和圖像處理等各種數(shù)字技術(shù)。

制造業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型

隨著工業(yè)4.0備受關(guān)注，制造業(yè)數(shù)字化需求穩(wěn)步提升。數(shù)字化和智能工廠對于解決制造業(yè)面臨的問題至關(guān)重要，例如人口減少導(dǎo)致的勞動力短缺、應(yīng)對社會條件變化導(dǎo)致的供應(yīng)鏈中斷以及脫碳努力。越來越多的公司已經(jīng)引入并正在使用它。

例如，有一個系統(tǒng)可以集中管理全國工廠制造設(shè)備的運行狀態(tài)，并通過詳細分析運行時間來優(yōu)化生產(chǎn)效率。還可以立即識別設(shè)備停機并遠程重啟，并在必要時自動向最近的工人發(fā)出維修請求并將其發(fā)送到現(xiàn)場。

通過將利用圖像處理和人工智能的缺陷產(chǎn)品高速自動分選引入生產(chǎn)線，不僅提高了檢查效率，而且可以在短時間內(nèi)立即掌握缺陷率并分析缺陷發(fā)生的原因。還有共享工作數(shù)據(jù)和量化人體運動以用于技術(shù)轉(zhuǎn)讓的例子，以及通過使用虛擬模型進行模擬來縮短培訓(xùn)時間的例子。制造業(yè)的數(shù)字化范圍從小到大。

數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)4.0

實現(xiàn)工業(yè) 4.0 的數(shù)字技術(shù)有多種，我們將重點解釋核心物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、云、人工智能和數(shù)字孿生。

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是指將傳感器、信息終端等可連接網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備附著在制造設(shè)備、生產(chǎn)線等物體上，將物體連接到互聯(lián)網(wǎng)。這使得收集、分析大量數(shù)據(jù)并提供反饋成為可能。為了實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，必須擁有與傳感器和測量儀器相關(guān)的技術(shù)來量化和可視化事物的運動和變化。

邊緣計算

邊緣計算將數(shù)據(jù)處理服務(wù)器放置在生成數(shù)據(jù)的每個設(shè)備附近，或者將一些處理能力放在設(shè)備本身上。這使得實時數(shù)據(jù)處理和分析成為可能。此外，由于可以減少即時響應(yīng)和網(wǎng)絡(luò)負載，因此可以進一步提高生產(chǎn)效率。邊緣計算需要小型、強大的邊緣服務(wù)器和可在制造車間使用的高性能 PLC 等設(shè)備。

云（云計算）

云是通過互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)向用戶提供應(yīng)用程序和存儲等服務(wù)的一種形式。您可以輕松整合從不同地點發(fā)送的多個數(shù)據(jù)并存儲大量數(shù)據(jù)，并且由于您不需要準備自己的服務(wù)器和應(yīng)用程序，因此可以降低成本。

人工智能

人工智能是一種讓計算機能夠像人類一樣進行判斷和分析的技術(shù)，包括機器學(xué)習、深度學(xué)習等技術(shù)。通過使用人工智能，可以分析人類無法處理的大量數(shù)據(jù)，并高速執(zhí)行基于數(shù)據(jù)的自動判斷等復(fù)雜任務(wù)，從而充分利用數(shù)據(jù)。

數(shù)字孿生

數(shù)字孿生是一種在計算機上的虛擬空間中再現(xiàn)現(xiàn)實空間中收集的各種數(shù)據(jù)的技術(shù)。這使得在實際操作設(shè)備之前可以在虛擬空間中重復(fù)訓(xùn)練，并通過在虛擬空間中操作原型來設(shè)計和檢查原型，就像在現(xiàn)實世界中一樣。

概括

用于實現(xiàn)工業(yè) 4.0 的數(shù)字技術(shù)比以往任何時候都變得更加多樣化且更容易引入。通過引入物聯(lián)網(wǎng)、云和人工智能來實現(xiàn)智能工廠的例子有很多，不僅提高了效率，還實現(xiàn)了以前不可能的生產(chǎn)方式。利用數(shù)字技術(shù)是解決未來制造業(yè)面臨的勞動力短缺、技術(shù)轉(zhuǎn)移、快速響應(yīng)多樣化需求等問題的關(guān)鍵。通過審查整個制造流程，甚至從小點開始，我們離提高現(xiàn)場效率又近了一步。