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工业 4.0 是德国政府发起的一项倡议,旨在推动传统工业部门(如生产工程)的计算机化进程。
该项目的目标是智能工厂,涵盖网络物理系统和物联网等基础技术。
“工业 4.0”这一术语几乎只在德国使用,指的是工业革命的第四阶段。在蒸汽驱动机器、传送带和办公自动化的发明之后,当前的重点转向了将网络技术整合到产品和生产工程中。在德国以外,工业 4.0 更广为人知的名称是工业互联网。
工业 4.0 的一项技术是网络物理系统,它结合了计算机和机械技术,也称为机电一体化。它们对于创建尽可能自主的系统至关重要。
这包括无人驾驶汽车(如 Google Car)以及目前正在探索火星的火星车。尽管火星车由控制中心管理,但它仍然是一个自主设备。
由于从地球到火星传输信号需要时间,无法用“常规”遥控方式操控火星车。
火星车的本地传感器会观察其周围环境,其软件分析所得数据、做出决策并发出由机械部件执行的驾驶指令。
这些概念已在部分汽车的泊车辅助和防碰撞功能中实现。网络物理系统的主要特征显然包括用于观察环境的传感器和可自主监控及驱动系统的嵌入式软件。
网络物理系统有望显著提升制造和供应链的生产力。仅控制生产流程的过程现在正扩展到对象(或设备)。
这些对象成为流程的一部分,处理器被嵌入到对象中。这个现象可用“智能工厂”一词来概括,即企业范围的生产物流、人机与机机交互以及工业应用中的 3D 复制的结合。
其结果是更高的自主性和能够自我控制与调节的智能生产过程。优势包括超越精益制造的制造过程优化,以及通过及时发现问题和风险来避免损害和事故。
在 IT 领域,这一概念已通过自愈系统得到应用,在这些系统中,任何出现的错误都会被系统自身检测并解决。工业 4.0 倡议旨在将这一理念扩展到元层面的生产过程和实例层面的产品本身。例如,创建一个 3D 复制器,作为一种生产过程,其最终产品就是 3D 复制器。
工业 4.0 的第二项核心技术是物联网。其理念是通过互联网将设备互联并实现相互通信。
通过工业 4.0 倡议,德国政府专注于“智能工厂”、智能生产系统和流程,以及分布式和网络化生产基地的建设。目标是加强和提升德国作为工业和出口国的地位——已外包到低工资国家的制造业可以重新回到德国。
然而,在实现工业 4.0 之前,我们还有很长的路要走。安全性和对通信及数据量的管理仍面临挑战。
安全性显然是首要任务。它涵盖两个主要方面:嵌入式软件的可靠性和防止黑客攻击。
只需想象一下以 130km/h 行驶在高速公路上的无人驾驶汽车发生系统故障,或生产现场在满负荷运行时遭受网络攻击!至于超大数据量的管理和分析,这正是“大数据”所涵盖的内容,目前市场上正以极快的创新周期涌现新技术和新流程。这些问题看起来相对容易解决。
其他问题还包括协议和接口标准化的问题。最终,这将取决于行业对工业 4.0 倡议的合作意愿。
此外,工业 4.0 还面临一个截然不同的问题:它创造的工作岗位会比它消灭的更多吗?关于这个问题的首个观点来自 MIT,该观点认为,历史上首次,即使是当今的技术也会消灭比创造更多的工作岗位。因此,社会面临着前所未有的社会和经济挑战。虽然尚未有解决方案,但这是我们亟需应对的现象。
Industry 4.0 是 Rockwell Automation 长期以来所称的智能制造或制造融合。在这个Connected Enterprise®中,工厂车间与企业系统实现无缝且安全的连接,以利用移动设备、云和大数据等新技术。
发布时间 2014年2月26日