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)戰略實(shí)施計劃》的10項舉措之一，全稱(chēng)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(dòng)力的機械化，第二次工業(yè)革命是指以石油和電力為動(dòng)力的機器的大規模生產(chǎn)，第三次工業(yè)革命是指利用信息技術(shù)實(shí)現工作的自動(dòng)化和高效化。隨之而來(lái)的第四次工業(yè)革命據說(shuō)將帶來(lái)以前不可能實(shí)現的新生產(chǎn)方式，例如通過(guò)信息的相互利用來(lái)優(yōu)化制造過(guò)程，解決人類(lèi)難以解決的生產(chǎn)問(wèn)題，以及通過(guò)融合各種數字技術(shù)來(lái)支持定制產(chǎn)品的小批量、多品種生產(chǎn)。

• 工業(yè)4.0的四大設計原則

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

  • 信息透明
    使用通過(guò)互連收集的數據，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
    數字技術(shù)協(xié)助數據收集并解決人類(lèi)面臨的危險和困難問(wèn)題。

  • 分布式?jīng)Q策
    通過(guò)在網(wǎng)絡(luò )空間分析現實(shí)世界收集的數據并將其反饋到現實(shí)世界，可以實(shí)現生產(chǎn)線(xiàn)的自主決策。

工業(yè)4.0瞄準的智能工廠(chǎng)

工業(yè)4.0的概念之一就是實(shí)現智能工廠(chǎng)。智能工廠(chǎng)也稱(chēng)為思維工廠(chǎng)，旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將工廠(chǎng)內的所有設備（例如工人、制造設備、管理系統）互聯(lián)起來(lái)，利用數字技術(shù)收集和分析數據，從而優(yōu)化制造流程。此外，還將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)從偏遠地區的所有生產(chǎn)站點(diǎn)收集數據，以供相互利用。

數據利用對于智能工廠(chǎng)至關(guān)重要。為此，與使用機器和機器人的傳統自動(dòng)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字技術(shù)。

制造業(yè)向數字化轉型

隨著(zhù)工業(yè)4.0備受關(guān)注，制造業(yè)數字化需求穩步提升。數字化和智能工廠(chǎng)對于解決制造業(yè)面臨的問(wèn)題至關(guān)重要，例如人口減少導致的勞動(dòng)力短缺、應對社會(huì )條件變化導致的供應鏈中斷以及脫碳努力。越來(lái)越多的公司已經(jīng)引入并正在使用它。

例如，有一個(gè)系統可以集中管理全國工廠(chǎng)制造設備的運行狀態(tài)，并通過(guò)詳細分析運行時(shí)間來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)效率。還可以立即識別設備停機并遠程重啟，并在必要時(shí)自動(dòng)向最近的工人發(fā)出維修請求并將其發(fā)送到現場(chǎng)。

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

數字技術(shù)實(shí)現工業(yè)4.0

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

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 )的設備附著(zhù)在制造設備、生產(chǎn)線(xiàn)等物體上，將物體連接到互聯(lián)網(wǎng)。這使得收集、分析大量數據并提供反饋成為可能。為了實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)，必須擁有與傳感器和測量?jì)x器相關(guān)的技術(shù)來(lái)量化和可視化事物的運動(dòng)和變化。

邊緣計算

邊緣計算將數據處理服務(wù)器放置在生成數據的每個(gè)設備附近，或者將一些處理能力放在設備本身上。這使得實(shí)時(shí)數據處理和分析成為可能。此外，由于可以減少即時(shí)響應和網(wǎng)絡(luò )負載，因此可以進(jìn)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(chē)間使用的高性能 PLC 等設備。

云（云計算）

云是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò )向用戶(hù)提供應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(diǎn)發(fā)送的多個(gè)數據并存儲大量數據，并且由于您不需要準備自己的服務(wù)器和應用程序，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(lèi)一樣進(jìn)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(guò)使用人工智能，可以分析人類(lèi)無(wú)法處理的大量數據，并高速執行基于數據的自動(dòng)判斷等復雜任務(wù)，從而充分利用數據。

數字孿生

數字孿生是一種在計算機上的虛擬空間中再現現實(shí)空間中收集的各種數據的技術(shù)。這使得在實(shí)際操作設備之前可以在虛擬空間中重復訓練，并通過(guò)在虛擬空間中操作原型來(lái)設計和檢查原型，就像在現實(shí)世界中一樣。

概括

用于實(shí)現工業(yè) 4.0 的數字技術(shù)比以往任何時(shí)候都變得更加多樣化且更容易引入。通過(guò)引入物聯(lián)網(wǎng)、云和人工智能來(lái)實(shí)現智能工廠(chǎng)的例子有很多，不僅提高了效率，還實(shí)現了以前不可能的生產(chǎn)方式。利用數字技術(shù)是解決未來(lái)制造業(yè)面臨的勞動(dòng)力短缺、技術(shù)轉移、快速響應多樣化需求等問(wèn)題的關(guān)鍵。通過(guò)審查整個(gè)制造流程，甚至從小點(diǎn)開(kāi)始，我們離提高現場(chǎng)效率又近了一步。