第四次工業(yè)革命將要來(lái)臨。至少，這是德國(guó)許多企業(yè)與政府領(lǐng)導(dǎo)人的觀點(diǎn)，他們用工業(yè)4.0的概念開辟制造業(yè)的新道路。在第三次工業(yè)革命中，信息技術(shù)是關(guān)鍵推動(dòng)力。未來(lái)的趨勢(shì)是互聯(lián)網(wǎng)將與制造業(yè)緊密聯(lián)合，21世紀(jì)無(wú)處不在的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與其他先進(jìn)計(jì)算機(jī)科技都將推動(dòng)制造業(yè)的發(fā)展，帶來(lái)我們常說(shuō)的“智能工廠”。
一個(gè)智能工廠具有什么樣的特征才稱得上“智能”？至少有四點(diǎn)：
人機(jī)一體化，虛擬現(xiàn)實(shí)，具有自組織和超融性的能力，具有自學(xué)習(xí)和自我維護(hù)能力，有自律的能力。那么如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化、管控一體化呢？
1、首先設(shè)備或者儀表等傳感器要能夠自組織、自學(xué)習(xí)、自維護(hù)的感知能力，理解環(huán)境信息和自身信息，并進(jìn)行分析和判斷來(lái)規(guī)劃自身的行為和能力。能夠跟隨環(huán)境的變化自己做出決策來(lái)調(diào)整行動(dòng)，有較強(qiáng)有力的支持度和記憶支持的模型為基礎(chǔ)。
2、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全、節(jié)能將是智能工廠的核心技術(shù)。具體而言通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，開發(fā)、銷售、ERP、PLM、SCM等業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程之間的協(xié)同等。通過(guò)設(shè)備間的互聯(lián)，提高設(shè)備間的相互協(xié)同能力，從而使生產(chǎn)模塊間的搭配方式更靈活、更自由；
3、利用機(jī)器視覺，人工智能等技術(shù)，使機(jī)器人與設(shè)備具備更加智能化的功能；通過(guò)信息化技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合，構(gòu)建深度整合的數(shù)字化工廠；
智能工廠中不僅僅是智能系統(tǒng)、智能模型這么簡(jiǎn)單，而是把傳統(tǒng)的工廠附加上形象思維，讓他獨(dú)立承擔(dān)起分析、判斷、決策的任務(wù)，在智能機(jī)器的配合下能夠更好的發(fā)揮出人的潛力，使人機(jī)之間表現(xiàn)出一種平等共事、互相理解、互相協(xié)作的關(guān)系。因此，在智能制造系統(tǒng)當(dāng)中，高素質(zhì)、高智能的人將發(fā)揮更好的作用。
人工智能則承擔(dān)起了能夠幫助廠區(qū)分析、判斷、決策的任務(wù)，機(jī)器智能和人的智能能真正的集成在一起，相互配合、相得益彰。
4、實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)高水平的人機(jī)一體化的關(guān)鍵技術(shù)之一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，融合信號(hào)處理、動(dòng)畫技術(shù)、智能推理、預(yù)測(cè)、仿真多媒體技術(shù)為一體，借助多種音像和傳感器，虛擬展示現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中各種過(guò)程、部件，因而能夠模擬制造過(guò)程和未來(lái)的產(chǎn)品。從感官和視覺上給人獲得完全如真實(shí)的感受，它的特點(diǎn)是可以按照人的意志、意念來(lái)變化，這種人機(jī)結(jié)合的新一代的智能界面是智能制造的顯著特征。
總結(jié)現(xiàn)代智能工廠有四大關(guān)鍵點(diǎn)：
一是要連接所有網(wǎng)絡(luò)以拿到數(shù)據(jù)。
二是要有智能傳感器。
三是大數(shù)據(jù)，將所有設(shè)備、所有人連接后，所有數(shù)據(jù)都大批量傳送到智能終端上。
四是分析，得到數(shù)據(jù)后從中抓取出應(yīng)用趨勢(shì)來(lái)，提高設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)和預(yù)測(cè)水平。要形成高速傳輸、大數(shù)據(jù)，保證實(shí)時(shí)性、安全性和節(jié)能就變得十分關(guān)鍵。
因此工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是承載人工智能的技術(shù)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)則成為人工智能的生產(chǎn)要素。
IT科技與制造業(yè)的匯合就是工業(yè)4.0的目標(biāo)，德國(guó)政府推動(dòng)了許多項(xiàng)目來(lái)發(fā)展這項(xiàng)計(jì)算化生產(chǎn)概念。德國(guó)統(tǒng)一后，蘇醒成為一股強(qiáng)大的工業(yè)力量。工程學(xué)博士Thomas Bauernhansl教授即將在德國(guó)法蘭克福召開的ISC高性能會(huì)議上，講闡述工業(yè)4.0的話題。Bauernhansl教授在德國(guó)Fraunhofer應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)以及斯圖加特大學(xué)工業(yè)制造與管理中心擔(dān)任總監(jiān)，他在德國(guó)汽車與機(jī)械工程行業(yè)有八年工作經(jīng)驗(yàn)，并參與了一系列頂尖制造技術(shù)的研發(fā)。以下是他自己對(duì)于第四次工業(yè)革命的個(gè)人觀點(diǎn)。
智能工廠之所以新，不只是因?yàn)閿?shù)字化，還有將智能生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)互聯(lián)的可能性。只有通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，這才有可能實(shí)現(xiàn)。
同時(shí)，智能工廠也是實(shí)現(xiàn)去中心化的重要一步。實(shí)體的物理數(shù)據(jù)將通過(guò)傳感器的方式獲得。智能工廠也將使用全球都可以獲得的數(shù)據(jù)，這必須經(jīng)過(guò)分析和儲(chǔ)存。聯(lián)網(wǎng)將通過(guò)數(shù)字化通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，而實(shí)體世界中的運(yùn)營(yíng)將由人類或者機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)。
智能工廠的目標(biāo)是根據(jù)終端客戶，以特定方式來(lái)提供定制化服務(wù)。只有通過(guò)階層性較弱的網(wǎng)絡(luò)來(lái)互相配合，才能讓這種服務(wù)在經(jīng)濟(jì)上取得成功。
在不久的將來(lái)，利用數(shù)據(jù)和專業(yè)技術(shù)來(lái)創(chuàng)造價(jià)值，將成為所有商業(yè)模型的核心。我們的挑戰(zhàn)是如何從收集到的大量數(shù)據(jù)中，自動(dòng)生成出可用的信息和知識(shí)，并且非常經(jīng)濟(jì)地管理大量數(shù)據(jù)。
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)平臺(tái)是許多新商業(yè)模型的支柱，提供了幾乎實(shí)時(shí)的溝通，以及交易的高透明度。
所謂的“網(wǎng)絡(luò)-物理生產(chǎn)系統(tǒng)”(CPPS)將是智能工廠的關(guān)鍵。相應(yīng)的層面有三種：在應(yīng)用層面，信息從生產(chǎn)控制和運(yùn)營(yíng)中獲取。平臺(tái)層面是負(fù)責(zé)各種IT服務(wù)的整合。最后，元器件層面提供了傳感器、促動(dòng)器、機(jī)器、訂單、員工和產(chǎn)品。將這些所有層面結(jié)合在一起，就有了數(shù)字化制造，用高級(jí)科技能力整合社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求。
制造商們必須更加靈活和多元。他們必須放棄控制。類似這樣的復(fù)雜系統(tǒng)沒(méi)法完全控制，因?yàn)橹悄軝C(jī)器、訂單和工具基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行決策。有時(shí)候，人們沒(méi)法理解其內(nèi)在的決策原因。人們必須得認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，知道如何控制結(jié)果。
企業(yè)與競(jìng)爭(zhēng)者之間必須互相配合——這也是新的。之所以必須，是因?yàn)閭€(gè)體化、個(gè)人化的生產(chǎn)會(huì)通過(guò)多方使用的生產(chǎn)平臺(tái)進(jìn)行組織：客戶、供應(yīng)商、服務(wù)商等等。這種新的商業(yè)生態(tài)將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程相互關(guān)聯(lián)起來(lái)。
企業(yè)的產(chǎn)品會(huì)成為一種傳遞信息與專業(yè)技術(shù)的媒介。產(chǎn)品和用戶之間的關(guān)系會(huì)變得透明，這帶來(lái)了新的機(jī)遇。為了利用這樣的機(jī)遇，企業(yè)必須理解這種新的商業(yè)邏輯，建立合作式的商業(yè)模型，即便是競(jìng)爭(zhēng)依舊存在。這能帶來(lái)巨大的潛在經(jīng)濟(jì)節(jié)省。
此外，客戶、供應(yīng)商和合作伙伴之間的高度配合非常重要，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了純粹的買賣關(guān)系。在理想的情景下，消費(fèi)者也包括在了生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)帶來(lái)額外的價(jià)值。作為結(jié)果，消費(fèi)者也負(fù)責(zé)承擔(dān)復(fù)雜度所帶來(lái)的部分成本。在過(guò)程中，消費(fèi)者會(huì)帶來(lái)重要的數(shù)據(jù)，企業(yè)可以以此為基礎(chǔ)打造附加服務(wù)，從而直接或間接地開展業(yè)務(wù)。
19世紀(jì)的工業(yè)效率先鋒弗里德里克·泰勒(編者注：弗里德里克·泰勒(1856-1915)是美國(guó)“科學(xué)管理之父”，擔(dān)任美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)主席和哈佛大學(xué)教授，提倡科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，其思想在美國(guó)和歐洲影響深遠(yuǎn)。)所設(shè)立的一些原則，如今必然會(huì)走到盡頭了。固定周期的生產(chǎn)和組裝線將會(huì)被模塊化的移動(dòng)工作臺(tái)取代。舉個(gè)例子，對(duì)于汽車制造來(lái)說(shuō)，這意味著車身將通過(guò)一個(gè)自動(dòng)化指導(dǎo)設(shè)備移動(dòng)到一臺(tái)智能機(jī)器，機(jī)器可以通過(guò)WIFI或者互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通。機(jī)器“告訴”車身部件，自己準(zhǔn)備好進(jìn)行生產(chǎn)了。這樣，汽車工業(yè)將再一次被改變。
許多人將工業(yè)4.0描述為第四次工業(yè)革命。這也與汽車行業(yè)的新要求有關(guān)。對(duì)于許多新類型的設(shè)備來(lái)說(shuō)，需求都在上升，尤其是個(gè)人化的需求。雖然在前面的三次工業(yè)革命中，更高的生產(chǎn)力永遠(yuǎn)都是目標(biāo)，不過(guò)現(xiàn)在，靈活生產(chǎn)、滿足定制要求的優(yōu)先級(jí)更高。
人依舊會(huì)是生產(chǎn)制造的中心。在某些領(lǐng)域的員工可能會(huì)更少，例如營(yíng)銷、訂單處理和管理。但是工廠永遠(yuǎn)都會(huì)需要工人。工人會(huì)從沉悶的任務(wù)中解放出來(lái)，如果說(shuō)制造過(guò)程是一曲交響樂(lè)，那么工人就會(huì)是指揮家。有了智能IT工具的幫助，他們會(huì)專注于決策和控制生產(chǎn)。工人必須在IT和其他領(lǐng)域獲取新的技能。
我們必須花更多功夫來(lái)整合目前已有的IT技術(shù)，靈活、無(wú)縫地連接進(jìn)入智能工廠基礎(chǔ)設(shè)施，工廠基礎(chǔ)設(shè)施是以工人為中心、以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的。另外，我們還會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用多模式人機(jī)交互界面。
在智能工廠中，新的工具會(huì)為車間中的工人帶來(lái)力量。通過(guò)利用靈活的工廠基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)整合多個(gè)建設(shè)模塊，人們可以專注在工人的需要、期望和要求上，獲得組織層面策略與變革管理的支持，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)步。
在第四次工業(yè)革命中，強(qiáng)大的機(jī)器人會(huì)給工人提供支持。這些機(jī)器人只要幾分鐘就可以執(zhí)行新的日常流程，并告訴員工需要實(shí)施哪些步驟。機(jī)器人可以持續(xù)不停地工作，對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)，無(wú)論是哪天工作、什么時(shí)間段工作，耗費(fèi)的成本都是一樣的。
最重要的挑戰(zhàn)是無(wú)處不在的快速互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，以及網(wǎng)絡(luò)-物理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)界面。對(duì)于制造平臺(tái)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，我們需要安全與保護(hù)，這樣，行業(yè)內(nèi)的人們才會(huì)信任這種與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接的新型聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——工業(yè)4.0。
可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潛能已經(jīng)在我們的面前。這已經(jīng)能夠說(shuō)服行業(yè)去開拓新領(lǐng)地，利用恰當(dāng)?shù)耐顿Y和靈活性，隨著第四次工業(yè)革命前進(jìn)。這是國(guó)家可以保持國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和持續(xù)發(fā)展的唯一辦法。
（轉(zhuǎn)自：信息化破問(wèn)團(tuán) 公眾號(hào)）
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