【編者按】淺析工業(yè)4.0時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)凉陌。

繼蒸汽時(shí)代腻俏、電氣時(shí)代、信息時(shí)代三大工業(yè)革命之后赃慰，全球化分工使生產(chǎn)要素加速流動(dòng)和配置荐多，市場(chǎng)風(fēng)向變化和產(chǎn)品個(gè)性化的需求對(duì)企業(yè)反應(yīng)時(shí)間和柔性化能力提出前所未有的要求，全球進(jìn)入空前的創(chuàng)新密集和產(chǎn)業(yè)變革時(shí)代纪尊『虻睿基于此，以物聯(lián)網(wǎng)和智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命悄然來襲献雅。

早在2011年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上碉考，德國率先提出“工業(yè)4.0”的概念塌计，之后美國也推出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)企業(yè)等類似概念侯谁。無論工業(yè)4.0還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)锌仅，其主要特征都是智能和物聯(lián)，而主旨都在于將傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合墙贱，從而提高資源利用率和生產(chǎn)靈活性热芹、增強(qiáng)客戶與商業(yè)伙伴緊密度并提升工業(yè)生產(chǎn)的商業(yè)價(jià)值。

“工業(yè)4.0”是一個(gè)宏大的愿景惨撇，但又是一個(gè)簡單的概念：把大量的有關(guān)人伊脓、IT系統(tǒng)、自動(dòng)化原件和機(jī)器的信息融入到虛擬網(wǎng)絡(luò)——實(shí)體物理系統(tǒng)中串纺，并利用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為企業(yè)服務(wù)丽旅，其本質(zhì)即為“融合”。在制造系統(tǒng)中纺棺，工廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳感和控制層的數(shù)據(jù)與企業(yè)信息系統(tǒng)融合榄笙，并傳到云端進(jìn)行存儲(chǔ)、分析助苫，形成決策并反過來指導(dǎo)晶聂、協(xié)同企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)營。

通過工業(yè)4.0可以建立一種人——技術(shù)互動(dòng)的嶄新模式条馍，即機(jī)器適應(yīng)人的需求顶恍。具有多通道用戶界面的智能工業(yè)輔助系統(tǒng)，能將數(shù)字和模擬環(huán)境直接搬到生產(chǎn)車間寓鳄。而未來工廠也將從局部的機(jī)器智能發(fā)展到全廠智能蔼处。屆時(shí)，嵌入式制造系統(tǒng)在工廠和企業(yè)之間的業(yè)務(wù)流程上實(shí)現(xiàn)縱向網(wǎng)絡(luò)連接跛孕，在分散的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)橫向連接铭能，并可進(jìn)行實(shí)時(shí)管理——從下訂單開始，直到外運(yùn)物流舟鲁。這一理念將零散的信息励螺、通訊、虛擬等技術(shù)整合坡沿，通過數(shù)據(jù)可視化和共享互聯(lián)糊探，打通企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)河闰、生產(chǎn)與客戶管理科平、供應(yīng)鏈和能耗管理等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從底層控制級(jí)姜性、中層產(chǎn)線級(jí)瞪慧，到上層企業(yè)級(jí)的整體優(yōu)化故源，最終幫助制造業(yè)實(shí)現(xiàn)更短的上市時(shí)間、更高的生產(chǎn)靈活性和資產(chǎn)利用率汞贸、更低的擁有成本和更可控的企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)绳军。

工業(yè)4.0的基礎(chǔ)是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化矢腻。與此相應(yīng)的是门驾，工業(yè)4.0時(shí)代的工業(yè)自動(dòng)化，將在原有自動(dòng)化技術(shù)和架構(gòu)下多柑，實(shí)現(xiàn)集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變奶是，讓設(shè)備從傳感器到因特網(wǎng)的通訊能夠無縫對(duì)接，從而建立一個(gè)高度靈活的平俘、個(gè)性化和數(shù)字化宋泊、融合了產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式下猴豁，生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)可通過自我診斷湃改、自我修正和各種功能軟件讓設(shè)備更加智能，以更好地輔助工人完成生產(chǎn)悲碰。因此要求自動(dòng)化設(shè)備的通訊功能和集成能力更強(qiáng)丧足，而自動(dòng)化軟件則需具備更強(qiáng)大的分析處理及與企業(yè)其他軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享能力。

在自動(dòng)化層面泻磅，統(tǒng)一的控制平臺(tái)蜗胖，順暢的通訊網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)。而要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0煞松，自動(dòng)化在四個(gè)層面上將進(jìn)一步拓展：

自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部的橫向連接袄雷。通過全集成自動(dòng)化、集成架構(gòu)等統(tǒng)一平臺(tái)將控制芳争、驅(qū)動(dòng)跑事、低壓配電等系統(tǒng)深度集成，在單一的編程環(huán)境中為可擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)和機(jī)器控制提供集成的平臺(tái)隐锭。這種集成可減少需要儲(chǔ)存的備件數(shù)量窃躲，而控制平臺(tái)的開放性則可確保與第三方組件輕松集成计贰。此外钦睡，在每臺(tái)機(jī)器上使用的可視化及信息軟件需實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化處理方式。

與下層現(xiàn)場(chǎng)傳感和數(shù)據(jù)采集層及上層企業(yè)管理系統(tǒng)的縱向連接躁倒。從機(jī)器運(yùn)行和能源使用到變量處理和材料使用荞怒，在生產(chǎn)過程的每個(gè)環(huán)節(jié)中，控制器秧秉、傳感器及其它設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)褐桌。來自生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)在幾年之內(nèi)就會(huì)在數(shù)量上超過公司產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)衰抑。即便是現(xiàn)在，也有大量的此類數(shù)據(jù)正在通過現(xiàn)場(chǎng)的PLC進(jìn)行分析荧嵌。當(dāng)務(wù)之急乃是將所有來自各工廠運(yùn)行系統(tǒng)不斷劇增的數(shù)據(jù)與來自業(yè)務(wù)應(yīng)用的信息相結(jié)合呛踊，從而打造運(yùn)營智能，尤其是遠(yuǎn)程維護(hù)解決方案和基于云技術(shù)的服務(wù)啦撮，以應(yīng)對(duì)持續(xù)增加的圍繞數(shù)據(jù)分析的服務(wù)需求谭网。如遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以對(duì)個(gè)別部件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析或?qū)φ麄€(gè)驅(qū)動(dòng)鏈實(shí)施在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。

基于開放標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一協(xié)議的通訊網(wǎng)絡(luò)例是。若要充分利用智能化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)卡宛，需要借助統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，來實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)所有設(shè)備彼此之間的相互通信狐怯。未來胚闲，網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備將得到更廣泛的利用。獨(dú)立IP的應(yīng)用可以使產(chǎn)品和設(shè)備具備可識(shí)別的獨(dú)立身份颜肥、便于追蹤缭柄、定位和監(jiān)測(cè)。此外退厕，標(biāo)準(zhǔn)通訊可使更多的數(shù)字設(shè)備融入生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)葵斗，如攝像機(jī)、RFID讀卡器个荔、數(shù)字平板杂虐、安全磁卡等，以提高生產(chǎn)管理的精細(xì)化易贿。

移動(dòng)技術(shù)和虛擬化意沸。目前在平板電腦或智能手機(jī)上訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù)，信息和工廠員工已能夠?qū)崿F(xiàn)“移動(dòng)”并隨時(shí)隨地訪問應(yīng)用程序烦租。未來延赌，很多情況下需要使用云技術(shù)處理和存儲(chǔ)來自各地的數(shù)據(jù)，又要在各地實(shí)時(shí)地使用這些數(shù)據(jù)叉橱。移動(dòng)技術(shù)讓人變得機(jī)動(dòng)靈活挫以。人們可以隨時(shí)隨地與任何相關(guān)人事聯(lián)系，可以與全球同事交流分享經(jīng)驗(yàn)知識(shí)窃祝、解決業(yè)務(wù)問題掐松。不管技術(shù)專家身在何處，呼叫中心代表都可以實(shí)時(shí)向其咨詢問題粪小，而專家本人也可以隨地訪問世界上任意地點(diǎn)的設(shè)備服務(wù)歷史以及其它裝置的歷史大磺，還能夠核對(duì)工廠更新和其它咨詢。例如，很多油井地處分散的偏遠(yuǎn)地區(qū)杠愧，過去待榔，技術(shù)人員需要奔波于各個(gè)油井之間將數(shù)據(jù)下載到閃存卡中，而現(xiàn)在則可以直接從云端下載數(shù)據(jù)流济，通過遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備和過程锐锣。他們可以實(shí)時(shí)生成報(bào)告，而不是按天或者按周铆糙。

虛擬化可以降低對(duì)物理服務(wù)器和其它硬件的依賴性肚微，同時(shí)節(jié)約工廠的能源成本。虛擬化技術(shù)還可以改善機(jī)器的可靠性参匀，打造低成本高可用性的備份解決方案旭眼，同時(shí)允許操作系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)例在單一硬件上運(yùn)行。最新的DCS系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用虛擬化服務(wù)器實(shí)現(xiàn)更快的處理速度及降低生命周期成本昭仓。

現(xiàn)階段料害，每一項(xiàng)自動(dòng)化技術(shù)都已投入使用，但大部分公司至今仍在單一地使用其中某一項(xiàng)技術(shù)凯辆。一旦公司理念趨于成熟掸栋，開始接受這些新技術(shù)，就能夠出現(xiàn)同時(shí)應(yīng)用所有這些技術(shù)的局面宜裂。目前浑季，控制層面，最新的PLC掀哎、變頻等產(chǎn)品都有標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊接口俩莽，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過傳感器數(shù)據(jù)采集和聯(lián)網(wǎng)傳輸即可實(shí)現(xiàn)診斷等智能功能；信息層面乔遮，各種數(shù)據(jù)庫軟件扮超、制造執(zhí)行系統(tǒng)、制造運(yùn)行管理系統(tǒng)蹋肮、產(chǎn)品生命周期管理軟件等出刷，同企業(yè)資源規(guī)劃解決方案連接起來，則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息的轉(zhuǎn)換坯辩、輔助商業(yè)決策馁龟；分析運(yùn)營層面：現(xiàn)有的云平臺(tái)也具備了遠(yuǎn)程分析優(yōu)化的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)；安全層面：業(yè)界主流廠商都已與信息安全企業(yè)合作推出了實(shí)際方案漆魔。而未來的挑戰(zhàn)主要在于需要在生產(chǎn)工程坷檩、機(jī)械工程、工藝工程有送、自動(dòng)化工程淌喻、IT和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域建立起一個(gè)共同認(rèn)可的問題處理方式和標(biāo)準(zhǔn)。

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