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什么是工业4.0

工业4.0是以信息技术为主导,推动工业机器和流程智能化的工业变革,工业4.0智能化工厂是这一变革中的特色产物。我们正处在第四次工业革命(又称工业4.0)的浪潮之中,它通过智能技术对供应链的自动化、监控和分析进行了彻底的革新。工业4.0 由工业物联网 (IIoT) 和信息物理系统驱动,这些智能自治系统利用计算机算法监视和控制机器、机器人及车辆等实物。从根本上来说,工业4.0 是所有企业数字化转型的重要组成部分。

一、什么是工业4.0

工业4.0是以信息技术为主导,推动工业机器和流程智能化的工业变革,工业4.0智能化工厂是这一变革中的特色产物。工业4.0智能化工厂是这一变革中的特色产物。

自 19 世纪以来,我们先后经历了三次工业革命。每一次工业革命都是由一项颠覆性的新技术驱动,分别是:蒸汽机作为动力机,装配线技术创新以及计算机的兴起。之所以称之为工业“革命”,是因为推动变革的创新技术不仅提高了生产力和工作效率,而且彻底改变了商品的生产方式和人类的工作方式,例如,在工业4.0智能化工厂中,商品的生产趋于数字化,由传感器、物联网、人工智能等技术提供支持,大大减少了人工的消耗。因此,在人员的选配上,也从传统的体力劳动者向掌握先进设备的技术型工人转变。例如,在工业4.0智能化工厂中,商品的生产趋于数字化,由传感器、物联网、人工智能等技术提供支持,大大减少了人工的消耗。因此,在人员的选配上,也从传统的体力劳动者向掌握先进设备的技术型工人转变。

我们正处在第四次工业革命(又称工业4.0)的浪潮之中,它通过智能技术对供应链的自动化、监控和分析进行了彻底的革新。工业4.0 由工业物联网 (IIoT) 和信息物理系统驱动,这些智能自治系统利用计算机算法监视和控制机器、机器人及车辆等实物。工业4.0 让供应链中的所有环节都变得智能,包括从智能制造和智慧工厂到智能仓储和智能物流。但工业4.0 并不局限于供应链领域。它还能与 ERP 等后端系统互联,赋予企业前所未有的可视性与控制力。从根本上来说,工业4.0 是所有企业数字化转型的重要组成部分。

二、工业 4.0 技术

1、大数据和 AI 分析

如何实现工业4.0?数据是关键。从工业4.0的定义中可以看出,工业4.0是一场以数据为驱动的工业革命。在工业4.0 时代,企业可以通过各种数据源采集大数据,包括工厂设备和物联网 (IoT) 设备、ERP 和 CRM 系统,以及天气应用和交通应用等。企业可以运用人工智能 (AI) 和机器学习技术支持的分析解决方案来实时处理数据,并利用从中获得的洞察提升供应链管理各个领域的决策和自动化水平,比如供应链计划、物流管理、制造、研发和工程、企业资产管理 (EAM) 和采购领域。

2、横向和纵向集成

工业 4.0 的主干是横向和纵向集成。所谓横向集成是指“现场”(包括生产车间、各种生产设施以及整个供应链)的各种流程紧密集成。所谓纵向集成是指组织的所有层级都能串联起来,数据可以自由流动,从车间到管理层,再从管理层到车间。换句话说,生产与研发、质量保证、销售和营销及其他部门和流程紧密集成,数据和知识孤岛不复存在。

3、云计算

云计算是工业 4.0 和数字化转型的“重要推手”。如今,云技术的优越性远不止在速度、可扩展性、存储和成本效益方面,它为大多数先进技术(从 AI 到机器学习再到物联网)奠定了基础,为企业创新提供了助力。驱动工业 4.0 技术的数据常居云端,作为工业 4.0 核心的信息物理系统也使用云技术来通信和协调。

4、增强现实 (AR)

增强现实技术是工业 4.0 的一个核心概念,能够将数字内容映射到现实环境。借助 AR 系统,员工在观察实物(例如设备或产品)时,可以使用智能眼镜或移动设备工业物联网数据、数字化部件、维修或装配说明、培训内容等。AR 技术方兴未艾,并且对维护、服务、质量保证以及技术人员培训和安全有着重大意义。

5、工业物联网 (IIoT)

物联网(确切地说是工业物联网)是工业 4.0 的核心。这两个术语常常互换使用。工业 4.0 中的大多数实物(设备、机器人、机械、装备、产品)都使用传感器和 RFID 标签提供有关其状态、性能或位置的实时数据。借助这项技术,企业可以更顺畅地运营供应链,快速设计并修改产品,防止设备停机,掌握消费者偏好,追踪产品和库存等等。

6、增材制造/3D 打印

增材制造(俗称 3D 打印)是推动工业 4.0 的另一项关键技术。3D 打印最初是作为一种快速设计原型的工具,但现在已得到广泛应用,从大规模定制到分布式制造,不一而足。例如,借助 3D 打印技术,零件和产品可以作为设计文件存储在虚拟库存中,并在需要时按需打印,从而缩短运输距离,减少成本。

7、自主机器人

随着工业 4.0 的兴起,新一代自主机器人也在不断崛起。在工业4.0智能化工厂中,自主机器人经过编程可以自动执行任务,尽可能减少人工干预。从库存扫描无人机到用于拣选和放置货物的自主移动机器人,不同的自主机器人在尺寸和功能方面千差万别。这些机器人搭载了先进的软件、AI、传感器和机器视觉,能够执行困难和精细的任务。它们可以识别和分析从周围环境接收的信息,并采取相应行动。

8、模拟/数字双胞胎

数字双胞胎是基于工业物联网传感器数据对现实世界中的机器、产品、流程或系统所作的虚拟化模拟。作为工业 4.0 的核心组成部分,数字双胞胎可帮助企业更好地了解、分析和优化工业系统及产品的性能与维护。举例来说,设备操作员可利用数字双胞胎找出具体的故障零件,预测潜在的问题并延长设备正常运行时间。

9、网络安全

在工业 4.0 浪潮下,连接点和大数据的使用量激增,有效的网络安全措施变得至关重要。通过实施零信任 (Zero Trust) 架构以及机器学习和区块链等技术,企业可以实现自动化的威胁检测、预防和响应,最大限度地减少其网络中的数据泄露和生产延迟风险。

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