工业4.0概述

2023-03-01 13:02

工业4.0概述

2015年12月1日至2日，工业和信息化部部长苗圩一行赴江苏省调研两化融合工作情况。

2015年12月5日-8日，以“众创、众包、众需”为主题的第七届全国3D大赛暨3D大会在江苏常州拉开帷幕，持续四天的3D全产业链盛宴，将共谋网络智能智造，共享两化深度融合，共推工业4.0落地，共同呼唤“工业阿里”。

Industry 4.0—德国高科技战略计划首位

“工业4.0”概念的一个比较统一的阐释是继机械化、电气化和信息技术之后，以智能制造为主导的第四次工业革命。主要是指基于信息物理融合技术（CPS），将制造业向智能化转型，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，最终建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务生产模式。

德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。

“工业4.0”
研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升为国家级战略。德国联邦政府投入达2亿欧元。

德国制造工业是世界上最具竞争力的制造工业之一，在全球制造装备领域拥有领头羊的地位。这在很大程度上源于德国专注于创新工业科技产品的科研和开发，以及对复杂工业过程的管理。德国拥有强大的设备和车间制造工业，在世界信息技术领域拥有很高的能力水平，在嵌入式系统和自动化工程方面也有很专业的技术，这些因素共同奠定了德国在制造工程工业上的领军地位。在挖掘新型工业化的潜能方面，德国将独一无二地开启一个新的工业时代：工业4.0。

前三次工业革命的到来造就了机械、电气和信息技术。如今，物联网和制造业服务正宣告着第四次工业革命——工业4.0的到来。

两大主题：智慧工厂、智能生产

智慧工厂

重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。

智能生产

主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、3D打印以及增材制造等技术在工业生产过程中的应用等。

三个设想：产品、设施、管理

产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在其整个供应链和生命周期中所需的各种必需信息。

设施：由整个生产价值链所集成，可实现自组织。

管理：能够根据当前的状况灵活决定生产过程。

两个重要的内涵：互联互通、服务

互联互通：强调制造设备与设备之间、产品与设备之间，产品与产品之间的互联，产品/设备／互联网形成跨越物理范畴的连接，虚拟世界与实体世界的网络连接（也就是工业4.0所讲的CPS）。

服务：产品和设备上的传感器会产生大量的数据，这些数据会渗透到产品制造、营销、使用和维护的全生命周期里面，借助云计算和大数据的技术，未来智能工厂和智能制造一定是面向服务的集成整合的模式，而不仅仅是单一的产品本身。

工业4.0中，物联网和服务网络是智慧工厂的基础。工业4.0拥有巨大的潜力。智慧工厂让用户的个性定制化需求得以满足，这就意味着，即使是一次性的产品也可以通过颇具收益的方式制造出来。

基于云安全网络的智慧工厂流程。在工业4.0中，对供应商而言，动态商业模式和工程流程使生产和交付变得更加灵活，而且对于生产中断和故障可以灵活反应。现在工业制造在制造流程中已经能够提供端到端的透明化，以促进选择决策的制定。

安全和安保是智能制造系统成功的关键，设备和产品中包含的信息特别需要被保护，以防止这些信息被滥用或者在未被授权的情况下使用。这将对安全和安保的架构和特殊识别码的集成调用产生更高的要求。

在德国联邦教育研究部工业4.0工作组的“实施工业4.0 攻略的建议”的报告中：“功能强大的、自主的微型计算机(嵌入式系统)正越来越多地相互间或与互联网以无线方式互联。这正在导致引起实体物理世界与虚拟网络世界(cyberspace)以虚拟网络——信息物理系统(CPS)的方式相融合。工业4.0概念下的智能工业系统中有大量的电子控制装置，它们都是嵌入式系统，比如今天我们谈论得很多的工业机器人，其中的高性能控制器就是一个很复杂的嵌入式系统，工厂自动化中大量使用的PLC也是一种嵌入式系统。