工业4.0特点

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时常关注科技新闻的朋友会发现,现如今工业4.0、物联网、云计算、人工智能等各种概念满天飞。今天我们就来说说工业4.0,它是德国联邦教研部与联邦经济技术部在2013年汉诺威工业博览会上提出的概念,是德国人为了推广他们的工业技术而提出的一个营销概念。从这个概念可以看出,工业4.0实际上是德国等先进制造业发达国家在进行一次大的制造业升级,以期保持其在国际竞争中的地位。因此,工业4.0概念提出之后,各国纷纷跟进,美国提出了工业物联网,我国提出了中国制造2025,其实都是想在这一次工业革命中保持或者进一步占领国际市场,获得竞争优势。

工业4.0特点

据最新研究结果显示,有许多企业至今仍没有充分利用工业4.0相关技术所带来的潜力应用,并且在“以数据驱动服务”的方面处于落后。据Out-Law指出,华威制造集团(WMG)的一项研究报告对15个不同产业、22个不同国家业务中的53位高层主管进行调查。该报告显示,这些企业事实上并没有将数位化的概念与相关技术导入到公司的策略中,甚至于也缺乏对供应链的整合,或是利用未来极具发展潜力的应用来改变商业模式,像是从产品中找出相关的服务应用,继而从产品提供者转变为服务提供者,不仅卖产品也卖服务。此外还发现,企业正投入许多心思,努力解决特别是关于合约的法律问题。工业4.0最大的特色就是整合整个垂直产业,过去上中下游的厂商或企业几乎不太互相干涉,但由于工业4.0是一个跨产业的新合作模式,这让原本在不同领域的产业有了彼此合作的机会。

因此,企业需要寻求新的合作模式,而其中的风险在于该合作必须处于多方共享的状态,传统的合约或是合作模式已不太适用于工业4.0了。WMG的研究报告披露,在这些受访者当中许多仍维持旧有的合约模式,但这可能因此让企业错失商机。唯有弹性、灵活的合作模式才能让企业在工业4.0当中取得良机,并制造出更多元化的服务与应用。

工业4.0特点

至于市场方面,似乎普遍对于工业4.0尚未完全历清。鼎新电脑去年以台湾3,000多家企业为对象,针对智慧制造的现况进行调查。调查显示,以现阶段来说,台湾企业离达到工业4.0全自动化或智慧化的运作仍有一段差距,目前则多以2.0半自动化阶段居多。

甚至于当企业欲导入工业4.0时,首要面对的却是“不知道自己能做些什么。”博世(Bosch)工厂自动化销售协理陈俊隆发现,目前发展工业4.0最大的阻碍,是来自于客户的需求不明确。

工业4.0具有以下5个特点:

1、互联。把设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户紧密连接在一起。

2、数据。随着信息物理系统的推广、智能设备和终端的普及以及各种各样传感器的使用,将会带来无所不在的感知和无所不在的连接,所有的生产设备、感知设备、联网终端,包括生产者本身都在源源不断地产生数据,这些数据将会渗透到企业运营、价值链以及产品的整个生命周期,是工业4.0和制造革命的基石。

3、集成。工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络,使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间以及数字世界和物理世界之间能够互联,使得机器、工作部件、系统以及人类会通过网络持续地保持数字信息的交流。

4、创新。工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程,制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新,将会层出不穷,从技术创新到产品创新,到模式创新,再到液态创新,最后到组织创新。

5、转型。在工业4.0时代,互联网和(服)务联网将渗透到工业的各个环节,形成高度灵活、个性化、智能化的产品与服务的生产模式,推动生产方式向大规模定制、服务型制造、创新驱动转变。在这一过程中,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。

总结:不管概念如何发展,以人工智能、大数据为标志的工业4.0已经在我们的身边展开了,通过这一次的工业革命,我们可以进行超级复杂流程的管理、大规模生产过程的优化和决策的快速执行,实现复杂生产和个性商业活动的高度整合,使人类的生产效率再上升一个数量级,使生产力得到进一步的释放。

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工业 4.0 正在彻底改变公司制造、改进和分销产品的方式。 制造商正在将包括物联网 (IoT)、云计算和分析以及人工智能和机器学习在内的新技术集成到他们的生产设施和整个运营过程中。

这些智能工厂配备了先进的传感器、嵌入式软件和机器人技术,可以收集和分析数据并做出更好的决策。 当来自生产运营的数据与来自 ERP、供应链、客户服务和其他企业系统的运营数据相结合,从以前孤立的信息中创建全新的可见性和洞察力时,可以创造更高的价值。

工业 4.0 这种数字技术可提高自动化、预测性维护、流程改进的自我优化,最重要的是,将效率和对客户的响应能力提高到前所未有的新水平。

发展智能工厂为制造业进入第四次工业革命提供了难得的机遇。 分析从工厂车间的传感器收集的大量大数据可确保制造资产的实时可见性,并可以提供用于执行预测性维护的工具,以最大限度地减少设备停机时间。 

在智能工厂中使用高科技物联网设备可以提高生产力和质量。 用 AI 驱动的视觉洞察力取代人工检查业务模型可减少制造错误并节省金钱和时间。 只需最少的投资,质量控制人员就可以设置连接到云的智能手机,以从几乎任何地方监控制造过程。 通过应用机器学习算法,制造商可以立即检测错误,而不是在维修工作更昂贵的后期阶段。

工业 4.0 概念和技术可以应用于所有类型的工业公司,包括离散和流程制造,以及石油和天然气、采矿和其他工业领域。 

工业4.0特点

互联:互联工业4.0的核心是连接,要把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。

数据:工业4.0连接和产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。

集成:工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这个智能网络,使人与人/人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间,能够形成一个互联,从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。

创新:工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程,制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新,将会层出不穷,从技术创新到产品创新,到模式创新,再到液态创新,最后到组织创新。

转型:对于中国的传统制造业而言,转型实际上是从传统的工厂,从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂,整个生产形态上,从大规模生产,转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。这是工业4.0一个非常重要的特征。

为什么说工业4.0不是幻想,而是实实在在的呢?让我们回顾一下互联网和关键技术的发展:

从互联网发明到现在20年的历程中,它已经给我们的生活带来了翻天覆地的变化,并通过侵袭各个行业逐步融入到我们的生活中。它最初侵袭的是娱乐传播产业,人类获得新闻以及娱乐的方式被完美颠覆,新闻和娱乐业被重构,战局已进入收官阶段;随后,以阿里巴巴和Amazon为代表的电子商务崛起,全面侵略零售业,如今商场艰难,这个战局可谓大势已定;近年,互联网已经广泛融入金融行业,新的金融模式和手段出现例如余额宝、手机支付和P2P等暗袭一波又一波来临,目前这个战场进入中盘,双方鏖战正急。纵观目前互联网的发展,可以看到一个非常有意思的事情,在这层层推进的各个战场中,互联网基本都游走在“虚”的服务领域,对于通常说的“实”的经济,也就是制造业,却影响甚微。中国很多制造业依然置身事外,隔岸观火,他们埋头苦干,做出口订单,除了升级改造流水线,加入全球生产的分工体系之外,所有那些互联网颠覆各类产业的故事,都如另一个世界的传说。

移动互联网、大数据、云计算、社会媒体和内存数据库技术的到来无疑快速推动了实体和虚拟世界的结合,这些技术的发展为改变产品销售方式,提高增值服务和商业模式创新提供了空前的可能。今天,传感器的成本和互联网的连接成本已大幅度降低,而带宽的飞速发展实现了基本的网络全覆盖。随着技术的进步例如云计算与大数据,各种商业标准软件实施费用得以大幅下降。此外,智能手机提供了随时随地和互联网链接的可能以及良好的用户体验。以SAPHANA为代表的新数据库技术(例如列存储,内存计算)产生给智能工业带来了无尽的想象空间。因此,工业4.0时代已经悄然到来,它的潮流来势迅猛。

这个新时代的变局虽然刚刚开始,但意义重大。这是继工业1.0机器代替人工时代、工业2.0的流水线时代、到工业3.0高度自动化时代,又一个新纪元的开始。从互联网发展的角度看,是互联网从“虚”的服务业大规模进入“实”的制造业的开始,也即CPS(虚拟网和实体工业的融合体系)体系的实现。未来的制造业,将与服务产业一样,建立在互联网这一“共同的底盘”之上,人与人、人与机器、机器与机器之间将对话协同,工厂生产由“高度自动化”转向“智能”生产。由此,也可以说4.0之后,从此整个社会都将变得智能——工厂变成智能工厂,家居变成智能家居。智能物流,智能电网,智能穿戴,智能城市,智能汽车,智能医疗将成为我们生活的重要组成部分。

从全球角度来看,发达国家善于利用技术趋势推动和开发物联网,例如德国和美国已经制定了未来工业发展战略。美国制定了“未来制造“计划,而德国提出了工业4.0的战略。实际应用方面,物联网应用在过去几年稳定发展,主要表现在M2M(MachinetoMachine,机器对机器)方面:M2M已经逐步在工业链方面得到应用。到2013年底,M2M设备已经达到195万,428个移动运营商已经提供M2M服务。

在中国,物联网的发展处在初始阶段。尽管中国各个地区对物联网有一些试点探索和示范项目例如智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、工业自动化、智能农业和卫生保健解决方案,但是和美国以及德国相比,中国仍有很大的差距。但是中国制定的两化融合——信息化和工业化高层次的深度结合为工业4.0打下了扎实的基础。

中国两化融合和工业4.0的比较

中国的两化融合和工业4.0有相同之处,也有主要区别。这两个战略都强调信息技术广泛应用到整个产品价值链以及业务价值链上,同时也强调信息技术应该成为工业的支柱。

具体而言,两化融合主要聚焦:

——工业技术和信息技术的整合:是指企业利用工业技术和信息技术的有效整合加快新技术的出现和刺激技术创新整合。例如,通过整合汽车制造技术和电子技术而衍生出的汽车电子技术以及一体化工业控制技术。

——产品整合:是指电子信息技术或电子元件以嵌入方式包含在产品中。例如,传统机床和数控系统整合后出现数控机床;智能技术应用到传统家电开发而产生智能家电,从而使这些产品通过信息技术含量的增加大大提高附加值。

——业务集成:是指将信息技术应用到所有业务,包括创新、制造、经营管理和市场营销,从而促使和刺激企业创新,提高企业管理。例如,信息技术的应用提高生产的自动化、智能化和企业生产效率。此外,通过网络营销这一新的营销渠道可以接触到更多的目标客户,显著降低营销成本。

——促进新兴产业:是指通过信息化与工业化的结合产生的新的行业,例如工业电子技术、工业软件和工业信息服务等。

德国工业4.0主要强调:

——价值链的横向整合:以CPS的实施为基础,通过对价值链的横向整合产生新的价值链和商业模式的创新;

——端到端的生产流程:以价值链为导向实现端到端的生产流程,实现数字世界和实体世界的有效整合,使产品价值链,不同公司,以及客户需求融合到一起;

——纵向整合:实现纵向的有效整合,建立有效的纵向的生产体系。

从这个比较可以看出,德国工业4.0更多推动在现有高端水平上的纵向、横向以及端到端的全方位的整合,包括公司内部、公司和公司之间以及公司和客户之间。而中国的两化融合更多的是促进信息技术在工业方面的应用,主要关注公司内部的信息化的提高和应用。因此可以认为两化融合是工业4.0实现的基础。在信息技术应用比较好的行业,可以适当快速推动工业4.0,占领高地,走在世界的前列。