对工业4.0时代的思考.docx

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1、对工业4. 0时代的思考摘 要：本文分析了工业4.0的概念和基本内涵，剖析了工业4.0 的发展现状，并提出工业4.0的本质是基于“信息物理系统”实现 “智能工厂”，核心是动态配置的生产方式，首要目标是工厂标准 化。关键词：工业4.0；内涵；现状；本质一、工业4.0的概念工业4. 0是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国 联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。 旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工 程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其 技术基础是网络实体系统及物联网。德国所谓的工业四代(Industry4. 0)是

2、指利用物联信息系统(Cyber PhysicalSystem 简称CPS)将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后 达到快速，有效，个人化的产品供应。二、工业4.0的内涵”工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基 本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服 务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各 种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业 链分工将被重组。德国学术界和产业界认为，”工业4.0”概念即是 以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略 旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统一

3、信息物理系 统(Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转 型。“工业4.0”项目主要分为三大主题：一是“智能工厂”，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；二 是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及 3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企 业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益 者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；三是“智能物 流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥 现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配, 得到物流

4、支持。三、工业4.0的发展现状工业自动化是德国得以启动工业4. 0的重要前提之一，主要是在 机械制造和电气工程领域。目前在德国和国际制造业中广泛采用的 “嵌入式系统”，正是将机械或电气部件完全嵌入到受控器件内部, 是一种特定应用设计的专用计算机系统。数据显示，这种“嵌入式系 统”每年获得的市场效益高达200亿欧元，而这个数字到2020年将 提升至400亿欧元。有专家预计，不断推广的工业4.0将为德国的西 门子、ABB、通快(Trumpf)等机械和电气设备生产商，以及菲尼克 斯电气(Phoenix Contact)、浩亭(Harting)以及魏德米勒(Weidmuller)等中小企业带来大量订单

5、。德国联邦贸易与投资署专 家Jerome Hull在接受时代周报记者专访时表示，工业4. 0是运用智 能去创建更灵活的生产程序、支持制造业的革新以及更好地服务消费 者，它代表着集中生产模式的转变。Jerome Hull介绍：所谓的系统 应用、智能生产工艺和工业制造，并不是简单的一种生产过程，而是 产品和机器的沟通交流，产品来告诉机器该怎么做。生产智能化在未 来是可行的，将工厂、产品和智能服务通联起来，将是全球在新的 制造业时代一件非常正常的事情。工业4.0是涉及诸多不同企业、部 门和领域，以不同速度发展的渐进性过程，跨行业、跨部门的协作成 为必然。同样是在2013年汉诺威工业博览会上，由德国机

6、械设备制 造业联合会(VDMA)、德国电气和电子工业联合会(ZVEI)以及德国 信息技术、通讯、新媒体协会(BITKOM)三个专业协会共同建立的工 业4.0平台正式成立四、工业4.0的本质分析1 .本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂“第一次工业革命始于18世纪后半期由蒸汽机实现工厂的机械化; 第二次工业革命始于19世纪后半期用电力来实现大规模化批量生产; 第三次工业革命始于20世纪后半期通过电气和信息技术实现制造业 的自动化。第四次工业革命一一工业4.0,其实就是实现“智能工厂”。 工业4. 0将在前三次工业革命的基础上进一步进化，基于信息物理系 统(Cyber Physical Sys

7、tem)实现新的制造方式。信息物理系统是 指通过传感网紧密连接现实世界，将网络空间的高级计算能力有效运 用于现实世界中，从而在生产制造过程中，与设计、开发、生产有关 的所有数据将通过传感器采集并进行分析，形成可自律操作的智能生 产系统。2 .核心是动态配置的生产方式工业4.0报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业 的机器人（工作站）能够通过网络实时访问所有有关信息，并根据信 息内容，自主切换生产方式以及更换生产材料，从而调整成为最匹配 模式的生产作业。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产 品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、 物流配送，杜绝整个链条中的浪

8、费环节。与传统生产方式不同，动态 配置的生产方式在生产之前或者生产过程中，都能够随时变更最初的 设计方案。3 .首要目标是工厂标准化德国工业影响力的一个侧面就是“标准化”。PLC编程语言的国 际标准IEC61131-3 （PLCopen）主要是来自德国企业；通信领域普及 的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都诞生于德国。工业4. 0工作 组认为，推行工业4. 0需要在8个关键领域采取行动。其中第一个领 域就是“标准化和参考架构”。标准化工作主要围绕智能工厂生态链 上各个环节制定合作机制，确定哪些信息可被用来交换。为此，工业 4.0将制定一揽子共同标准，使合作机制成为可能，并通过一

9、系列标 准（如成本、可用性和资源消耗）对生产流程进行优化。以往，我们 听到的大多是“产品的标准化”，而德国工业4.0将推广“工厂的标 准化”，借助智能工厂的标准化将制造业生产模式推广到国际市场， 以标准化提高技术创新和模式创新的市场化效率，继续保持德国工业 的世界领先地位。总的来看，工业4.0战略的核心就是通过CPS网络实现人、设备 与产品的实时连通、相互识别和有效交流，从而构建一个高度灵活的 个性化和数字化的智能制造模式。在这种模式下，生产由集中向分散 转变，规模效应不再是工业生产的关键因素；产品由趋同向个性转变， 未来产品都将完全按照个人意愿进行生产，极端情况下将成为自动化、 个性化的单件制造；用户由部分参与向全程参与转变，用户不仅出现 在生产流程的两端，而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。参考文献：1程晓蕾.工业4. 0架构下的工业大数据的需求、环境及服务化 J.赤峰学院学报(自然科学版)，2015 (08)2孟书云、李宏胜、周伯荣、陈桂、汤玉东.机器人学与机械基 础课程融合教学探索J.科教文汇(中旬刊)，2015 (04)3熊刚、季统凯.工业云操作系统的自主研制J.自动化博览， 2015 (02)课题论文：2015年丽江市哲学社会科学重点课题新常态下丽江市经济发展研究课题论文。