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、西門子公司等德國學術界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動下形成，并已上升為國家級戰(zhàn)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(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術和網(wǎng)絡空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System)相結合的手段，將制造業(yè)向智能化轉型。

工業(yè)革命的四個階段

2) 工業(yè)4.0的三個設想：

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

設施：由整個生產(chǎn)價值鏈集成，可實現(xiàn)自組織

管理：能夠根據(jù)當前的狀況靈活決定生產(chǎn)過程

3) 工業(yè)4.0具有哪些核心特征?

通過價值網(wǎng)絡實現(xiàn)橫向集成

工程端到端，數(shù)字集成橫跨整個價值鏈

垂直集成和網(wǎng)絡化的制造系統(tǒng)

4) 工業(yè)4.0下產(chǎn)品特點

產(chǎn)品是信息載體：產(chǎn)品在整個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agent：產(chǎn)品會影響其所在環(huán)境

產(chǎn)品具有自監(jiān)測功能：產(chǎn)品會對其自身狀態(tài)和環(huán)境進行監(jiān)測

工業(yè)4.0下產(chǎn)品三大特征

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

CPS是一種由嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡組成，計算進程和物理進程緊密結合，具備自我感知、自我判斷、自我調節(jié)、自我控制能力的下一代智能系統(tǒng)。CPS中，計算和通信嵌入物理進程中，并與之深度交互，使得物理系統(tǒng)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(tǒng)，按連續(xù)時間進行操控

信息物理融合系統(tǒng)(Cyber Physical System，CPS)是物理進程與計算進程的融合，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：重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)。

各個工廠將具備統(tǒng)一的機械、電器和通信標準。以物聯(lián)網(wǎng)和服務互聯(lián)網(wǎng)為基礎，配備有感測器、無線和RFID通信技術的智能制造設備可以對生產(chǎn)過程進行智能化監(jiān)控。由此，智能工廠能夠自行運轉，且工廠間零件與機器可以相互交流。

下載量身定制的用戶界面

面向智慧工廠的室內精確定位

智能生產(chǎn)：主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用等。

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

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

機器人不再被固定在安全工作地點而是與人一起協(xié)同工作，新一代輕量化，靈活的機器人與人類在智能工廠一起協(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(tǒng)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從產(chǎn)品內存中讀取尺寸、重量和加持點，同時機器人能夠從信息物理系統(tǒng)中獲得產(chǎn)品裝配說明書

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，目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(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。長期以來，高投入、高消耗、高污染的生產(chǎn)模式已無法延續(xù)。為了提升競爭力，保持可持續(xù)發(fā)展，必須采用信息物流系統(tǒng)(CPS)、物聯(lián)網(wǎng)與服務網(wǎng)技術，向智能、綠色和高效的智能工廠轉型升級。新一代智能工廠系統(tǒng)要求傳統(tǒng)的工業(yè)自動化技術必須向新一代信息與通信技術開放。自動化技術應該轉換其研究聚焦點，從在各個獨立的學科(如分散系統(tǒng)或通信)開展?jié)u近的局部改善性研究，走向整體系統(tǒng)功能的再工程化研究。

未來工業(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生產(chǎn)是未來像德國一樣成功經(jīng)濟的發(fā)展趨勢。

80%制造創(chuàng)新基于信息通信技術，通過信息通信技術實現(xiàn)了智慧工廠、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(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)服務，它將產(chǎn)生大量的大數(shù)據(jù)流，這些大數(shù)據(jù)能夠被搜集和分析用于指導高效高品質生產(chǎn)。

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

多通道增強現(xiàn)實系統(tǒng)能夠允許個性化的工作流程和快速學習新產(chǎn)品工藝。