工業(yè)4.0帶來的思考論文
摘 要：本文分析了工業(yè)4.0的概念和基本內(nèi)涵，剖析了工業(yè)4.0的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出工業(yè)4.0的本質(zhì)是基于“信息物理系統(tǒng)”實現(xiàn)“智能工廠”， 核心是動態(tài)配置的生產(chǎn)方式，首要目標是工廠標準化。
關鍵詞：工業(yè)4.0；內(nèi)涵；現(xiàn)狀；本質(zhì)
一、工業(yè)4.0的概念
工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃。該項目由德國聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟技術部聯(lián)合資助，投資預計達2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術基礎是網(wǎng)絡實體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。德國所謂的工業(yè)四代（Industry4.0）是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)（Cyber―PhysicalSystem簡稱CPS）將生產(chǎn)中的供應，制造，銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達到快速，有效，個人化的產(chǎn)品供應。
二、工業(yè)4.0的內(nèi)涵
“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(zhuǎn)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。德國學術界和產(chǎn)業(yè)界認為，“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(zhuǎn)型。“工業(yè)4.0”項目主要分為三大主題：一是“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)；二是“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。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業(yè)生產(chǎn)技術的創(chuàng)造者和供應者；三是“智能物流”，主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。
三、工業(yè)4.0的發(fā)展現(xiàn)狀
工業(yè)自動化是德國得以啟動工業(yè)4.0的重要前提之一，主要是在機械制造和電氣工程領域。目前在德國和國際制造業(yè)中廣泛采用的“嵌入式系統(tǒng)”，正是將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內(nèi)部，是一種特定應用設計的專用計算機系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示，這種“嵌入式系統(tǒng)”每年獲得的市場效益高達200億歐元，而這個數(shù)字到2020年將提升至400億歐元。有專家預計，不斷推廣的工業(yè)4.0將為德國的西門子、ABB、通快（Trumpf）等機械和電氣設備生產(chǎn)商，以及菲尼克斯電氣（Phoenix Contact）、浩亭（Harting）以及魏德米勒（Weidmuller）等中小企業(yè)帶來大量訂單。德國聯(lián)邦貿(mào)易與投資署專家Jerome Hull在接受時代周報記者專訪時表示，工業(yè)4.0是運用智能去創(chuàng)建更靈活的生產(chǎn)程序、支持制造業(yè)的革新以及更好地服務消費者，它代表著集中生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。Jerome Hull介紹：所謂的系統(tǒng)應用、智能生產(chǎn)工藝和工業(yè)制造，并不是簡單的一種生產(chǎn)過程，而是產(chǎn)品和機器的溝通交流，產(chǎn)品來告訴機器該怎么做。生產(chǎn)智能化在未來是可行的， 將工廠、產(chǎn)品和智能服務通聯(lián)起來，將是全球在新的`制造業(yè)時代一件非常正常的事情。工業(yè)4.0是涉及諸多不同企業(yè)、部門和領域，以不同速度發(fā)展的漸進性過程，跨行業(yè)、跨部門的協(xié)作成為必然。同樣是在2013年漢諾威工業(yè)博覽會上，由德國機械設備制造業(yè)聯(lián)合會（VDMA）、德國電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會（ZVEI）以及德國信息技術、通訊、新媒體協(xié)會（BITKOM）三個專業(yè)協(xié)會共同建立的工業(yè)4.0平臺正式成立
四、工業(yè)4.0的本質(zhì)分析
1.本質(zhì)是基于“信息物理系統(tǒng)”實現(xiàn)“智能工廠“
2.核心是動態(tài)配置的生產(chǎn)方式
工業(yè)4.0報告中描述的動態(tài)配置的生產(chǎn)方式主要是指從事作業(yè)的機器人（工作站）能夠通過網(wǎng)絡實時訪問所有有關信息，并根據(jù)信息內(nèi)容，自主切換生產(chǎn)方式以及更換生產(chǎn)材料，從而調(diào)整成為最匹配模式的生產(chǎn)作業(yè)。動態(tài)配置的生產(chǎn)方式能夠?qū)崿F(xiàn)為每個客戶、每個產(chǎn)品進行不同的設計、零部件構成、產(chǎn)品訂單、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)制造、物流配送，杜絕整個鏈條中的浪費環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不同，動態(tài)配置的生產(chǎn)方式在生產(chǎn)之前或者生產(chǎn)過程中，都能夠隨時變更最初的設計方案。
3.首要目標是工廠標準化
德國工業(yè)影響力的一個側(cè)面就是“標準化”。PLC編程語言的國際標準IEC61131-3（PLCopen）主要是來自德國企業(yè)；通信領域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都誕生于德國。工業(yè)4.0工作組認為，推行工業(yè)4.0需要在8個關鍵領域采取行動。其中第一個領域就是“標準化和參考架構”。標準化工作主要圍繞智能工廠生態(tài)鏈上各個環(huán)節(jié)制定合作機制，確定哪些信息可被用來交換。為此，工業(yè)4.0將制定一攬子共同標準，使合作機制成為可能，并通過一系列標準（如成本、可用性和資源消耗）對生產(chǎn)流程進行優(yōu)化。以往，我們聽到的大多是“產(chǎn)品的標準化”，而德國工業(yè)4.0將推廣“工廠的標準化”，借助智能工廠的標準化將制造業(yè)生產(chǎn)模式推廣到國際市場，以標準化提高技術創(chuàng)新和模式創(chuàng)新的市場化效率，繼續(xù)保持德國工業(yè)的世界領先地位。
總的來看，工業(yè)4.0戰(zhàn)略的核心就是通過CPS網(wǎng)絡實現(xiàn)人、設備與產(chǎn)品的實時連通、相互識別和有效交流，從而構建一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的智能制造模式。在這種模式下，生產(chǎn)由集中向分散轉(zhuǎn)變，規(guī)模效應不再是工業(yè)生產(chǎn)的關鍵因素；產(chǎn)品由趨同向個性轉(zhuǎn)變，未來產(chǎn)品都將完全按照個人意愿進行生產(chǎn)，極端情況下將成為自動化、個性化的單件制造；用戶由部分參與向全程參與轉(zhuǎn)變，用戶不僅出現(xiàn)在生產(chǎn)流程的兩端，而且廣泛、實時參與生產(chǎn)和價值創(chuàng)造的全過程。
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