工業4.0：未來制造的趨勢是網絡化？

　　在工業4.0時代，機器設備具有強大數據處理能力，它們提供的信息、統計數據和動態分析能夠使生產變得更精益、更節能。

　　如果你在食品制造行業工作，你可能知道現在的許多生產線的能效低于60%，這意味著它們還有相當大的提升空間。節約水電對現代工廠管理來說也是一個重要因素，智能工廠能夠幫助企業實現環保目標。

　　什么是工業4.0?

　　所謂的工業4.0，德國人叫工業4.0，美國人叫Industrial Network即工業互聯網。所以在美國從來沒人談工業4.0。核心那一套還是CPS(Cyber-Physical System)，這個詞在美國學術界被廣泛使用，但是對很多中國人來說很陌生，其實CPS在歐洲又被稱之為Internet of Things，也就是所謂的物聯網。

　　從廣義上講，現在大家在做的Sensor Network(傳感網絡)/Iot(物聯網)/Mobilesystem/Smart Building(智能建筑)/Smart Grid(智能電網)等等都算在Cyber-Physical System的范疇里面。

　　美國學術界為了推CPS，把四個會議IPSN、RTAS、ICCPS、HSCC一起組成了CPSWeek，每年4月份舉行。其中IPSN是傳感器網絡兩大頂會之一(另一個是Sensys);RTAS是實時嵌入式系統相關的;ICCPS和ICIot是同一個會議，是IEEE近兩年舉辦的專門關注CPS的會議;HSCC關注的是HybridSystem。這幾個會議中IPSN的影響力應該是最大的，也是CPSWeek的核心，同時也是最難中的。

　　由此可見，在美國學術界看來，所謂的CPS，或者是物聯網，跟曾經很火的Sensornetwork有比較密切的聯系，同時也跟之前的Realtimesystem相結合。

　　事實上，當年很火的傳感器網絡冷下來之后，不少該領域的大牛在申請基金的過程中相繼倒下，導致不少人換了方向。剩下的人便參與到了所謂的Cyber-PhysicalSystem當中。

　　從sensornetwork到Cyber-PhysicalSystem(Iot)，再到工業互聯網或者工業4.0，馬甲換了一個又一個，核心的那幫教授從來都沒有變過。不過也得理解，不炒概念怎么能拿到funding呢?這一點中國美國是一樣的。

　　第一次工業革命是機械化，第二次電氣化，第三次自動化直到現在。這三次工業革命都大幅度的提高了生產力。

　　而所謂的工業4.0，則是基于CPS(Cyber-PhysicalSystem)上的一個對于未來工業發展的設想。計劃的提出者Prof.HenNIngKagermann希望藉此實現第四次工業革命。

　　CPS，中文翻譯成：網宇實體系統。指的是一個通過機械和電子零件，運用信息化技術的整合控制系統。與傳統的控制系統相比，CPS更加強調的是他的通信功能。

　　現在的設計雛形有所謂的SmartFactory(智能工廠)

　　第一次工業革命是機械化，第二次電氣化，第三次自動化直到現在。這三次工業革命都大幅度的提高了生產力。

　　而所謂的工業4.0，則是基于CPS(Cyber-PhysicalSystem)上的一個對于未來工業發展的設想。計劃的提出者Prof.HenningKagermann希望藉此實現第四次工業革命。

　　CPS，中文翻譯成：網宇實體系統。指的是一個通過機械和電子零件，運用信息化技術的整合控制系統。與傳統的控制系統相比，CPS更加強調的是他的通信功能。現在的設計雛形有所謂的SmartFactory(智能工廠)。

　　工業4.0將會帶來什么

　　工業4.0的出現將實現很多人類夢寐以求的幻想，設想你買了一套房子，然后房子的設計圖馬上就被傳入你的電腦，你可以在電腦前按照自己的設想裝修并置配家具，然后用不了多久，3D打印機器人就會進入你的房間進行裝修，而你選擇的家具已經被快遞到了裝修好的房子中。整個過程涉及移動通信、物業公司、裝修公司、網絡購物、物流、電子商務，而整個過程中幾乎不需要消耗大量的人工成本就能將信息或實體進行傳遞并配置。

　　德國和美國政府已經撥出專項資金，用于戰略研究和工業4.0的實現。德國撥款2.22億美元用于德國聯邦教育與研究部(BMBF)的RES-COM等項目。同樣，美國已經推出了SmartManufacturingLeadershipCoalition等研究項目。

　　包括英國在內的其他國家也對工業4.0表現出很大的的熱情。GAMBICA和CLPA等制造商和貿易機構已經對此表示支持。雖然這些國家還未宣布推出重大舉措，但它們肯定已經對工業4.0作出了有力支持。

　　工業4.0最終將成為制造業和工業的一個顯著變化。從長遠來看，工廠設備對高級軟件的使用可以幫助計算機進行自動調節并作出更多的自主決策。這同時也意味著，在工廠中，目前由一個中心主機執行的任務將交由系統組件來執行。

　　今后幾年，隨著智能工廠在世界各地的出現，工廠之間的地理邊界和數據隔離可能成為過去。

　　對英國食品和飲料行業來說，工業4.0是一個絕佳的機會，它們可以利用這個機會逐步實現傳統工廠到智能工廠的轉變。新技術也將導致更多靈活的、可持續的和環保的生產線的出現。

　　全球工業4.0的不同版本以及政策提出時間

　　美國

　　2011年

　　先進制造業伙伴關系制造業回流

　　美國“先進制造業國家戰略計劃”核心是鼓勵創新，并通過信息技術來重塑工業格局，激活傳統產業。

　　中國

　　2012年

　　制造2025計劃智能制造

　　發展智能制造設備、新一代移動通信、三網融合、物聯網、云端運算等戰略性產業技術

　　德國

　　2013年

　　工業4.0智慧工廠

　　其實質是德國憑借制造業根基，借助互聯網升級制造業。在“智能工廠”以“智能生產”方式制造“智能產品”，整個過程貫穿以“網絡協同”。

　　英國

　　2013年

　　工業2050戰略服務+再制造

　　《英國工業2050戰略》認為，制造業并不是傳統意義上“制造之后進行銷售”，而是“服務+再制造(以生產為中心的價值鏈)”。

　　日本

　　2015年

　　機器人新戰略人機共存

　　日本政府于2015年1月公布了《機器人新戰略》，成立了日本機器人革命促進會。日本還在機器人革命促進會下設“物聯網升級制造模式工作組”，以實現物聯網技術對日本制造業的變革。

　　未來制造的網絡化趨勢

　　作為新一輪的工業革命，工業4.0時代跟前三次工業革命不同的地方是網絡化，由于在生產制造核心價值創造環節大量采用了網絡化技術，原有的價值創造體系將發生革命性的改變，從而促使整個社會技術體系產生變革，這是第四次工業革命存在的證據和理由。

　　大家知道，互聯網技術在人們消費領域的應用，導致了人們的生活發生了翻天覆地的變化，特別是在中國，大量的用戶使用電子商務、即時通信和移動應用等互聯網產品及服務，大大改變了人們的傳統生活形態。可以預想，如果互聯網技術在生產制造領域得到充分利用，將對人們的生活產生巨大的改變。

　　人口僅為8500萬，面積僅為兩個廣東一樣大的德國，缺乏中國這樣的一體化大規模市場，難以推動互聯網技術在德國人生活中深度應用，但由于德國的制造業非常發達，具有很好的應用新技術的環境，因此，德國工業4.0概念提出之后，得到了德國制造業的大量響應，紛紛加入德國工業4.0平臺，共同推動德國的工業4.0的應用。

　　從未來制造業發展的趨勢來講，利用CPS技術，把物理世界虛擬化，是降低創新成本的最佳途徑。例如，傳統汽車的制造過程需要先設計出圖紙，制作出模型汽車，然后用模型汽車進行碰撞等試驗，檢驗設計的效果，這樣的流程花費的成本比較高，但利用CPS技術，新設計的汽車可以在模擬的測試環境中進行多次試驗，而不用擔心汽車碰撞實驗中的損壞，這樣可以大大降低成本。

　　理解未來制造業，需要考慮網絡化技術給原有的制造過程帶來的變革，高度網絡化在多個層面發生作用，它可以在產業鏈環節、車間之間、生產線之間、流水線各環節以及任何物體之間發生，而達到物與物的連接，則是CPS技術發展的最高境界，那就是物聯網。

　　總而言之，工業4.0時代就是第四次工業革命，它的核心技術CPS帶來的大量連接，形成了各種層級的網絡化，這將大大改變現有的生產制造流程，從而影響制造業的價值創造體系，這就是第四次工業革命最大的趨勢和特征。