1、什麼是工業4.0
？

1) 工業4.0起源

“工業4.0”研究項目由德國政府資助，在德國工程院
、弗勞恩霍夫協會


、西xi門men子zi公gong司si等deng德de國guo學xue術shu界jie和he產chan業ye界jie的de建jian議yi和he推tui動dong下xia形xing成cheng
，並bing已yi上shang升sheng為wei國guo家jia級ji戰zhan略lve。其qi目mu的de是shi為wei了le提ti高gao德de國guo工gong業ye的de競jing爭zheng力li，在zai新xin一yi輪lun工gong業ye革ge命ming中zhong占zhan領ling先xian機ji。“工業4.0”概念即是以智能製造為主導的第四次工業革命
，或革命性的生產方法。該戰略旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬係統—信息物理係統（Cyber-Physical System)相結合的手段
，將製造業向智能化轉型。


2) 工業4.0的三個設想：

產品：集成有動態數字存儲器、感知和通信能力，承載著在其整個供應鏈和生命周期中所需的必需信息

設施：由整個生產價值鏈集成，可實現自組織

管理：能夠根據當前的狀況靈活決定生產過程

3) 工業4.0具有哪些核心特征？

通過價值網絡實現橫向集成

工程端到端，數字集成橫跨整個價值鏈

垂直集成和網絡化的製造係統

4) 工業4.0下產品特點

產品是信息載體：產品在整個的供應鏈和生命周期中都一直帶有自身信息

產品是一個agent：產品會影響其所在環境

產品具有自監測功能：產品會對其自身狀態和環境進行監測
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5) 工業4.0的關鍵——信息物理融合係統(Cyber Physical System，CPS)：

CPS是一種由嵌入式係統和網絡組成，計算進程和物理進程緊密結合
，具備自我感知
、自我判斷
、自我調節、自我控製能力的下一代智能係統。CPS中，計算和通信嵌入物理進程中，並與之深度交互
，使得物理係統具有新的性能。

Cyber——計算，通控製，離散的
，邏輯型的
，切換的

Physical——自然的或者信和人工的係統
，按連續時間進行操控

信息物理融合係統(Cyber Physical System，CPS)是物理進程與計算進程的融合，是計算

、通信和控製的深度融合。


6)工業4.0的兩大主題：

智能工廠：重點研究智能化生產係統及過程
，以及網絡化分布式生產設施的實現。

各個工廠將具備統一的機械、電器和通信標準。以物聯網和服務互聯網為基礎

，配備有感測器、無線和RFID通信技術的智能製造設備可以對生產過程進行智能化監控。由此，智能工廠能夠自行運轉，且工廠間零件與機器可以相互交流。

智能生產：主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。

它把製造自動化的概念更新，擴展到柔性化、智能化和高度集成化。與傳統的製造相比，智能生產具有自組織和超柔性、自律能力、學習能力和自維護能力、人機一體化、虛擬實現等特征。

圖3 DFKI德國人工智能研究中心研發的抽象產品記憶係統用於自適應抓取和智能產品裝配機器人利用左手內部天線從產品內存中讀取尺寸、重量和加持點，同時機器人能夠從信息物理係統中獲得產品裝配說明書

“工業4.0”概(gai)念(nian)包(bao)含(han)了(le)由(you)集(ji)中(zhong)式(shi)控(kong)製(zhi)向(xiang)分(fen)散(san)式(shi)增(zeng)強(qiang)型(xing)控(kong)製(zhi)的(de)基(ji)本(ben)模(mo)式(shi)轉(zhuan)變(bian)
，目(mu)標(biao)是(shi)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)高(gao)度(du)靈(ling)活(huo)的(de)個(ge)性(xing)化(hua)和(he)數(shu)字(zi)化(hua)的(de)產(chan)品(pin)與(yu)服(fu)務(wu)的(de)生(sheng)產(chan)模(mo)式(shi)。在(zai)這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)中(zhong)，傳(chuan)統(tong)的(de)行(xing)業(ye)界(jie)限(xian)將(jiang)消(xiao)失(shi)，並(bing)會(hui)產(chan)生(sheng)各(ge)種(zhong)新(xin)的(de)活(huo)動(dong)領(ling)域(yu)和(he)合(he)作(zuo)形(xing)式(shi)。創(chuang)造(zao)新(xin)價(jia)值(zhi)的(de)過(guo)程(cheng)正(zheng)在(zai)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)
，產(chan)業(ye)鏈(lian)分(fen)工(gong)將(jiang)被(bei)重(zhong)組(zu)。

當前，中國的製造業麵臨十分嚴峻的考驗。長期以來

，高投入、高消耗、高汙染的生產模式已無法延續。為了提升競爭力，保持可持續發展，必須采用信息物流係統（CPS）、物聯網與服務網技術
，向智能
、綠lv色se和he高gao效xiao的de智zhi能neng工gong廠chang轉zhuan型xing升sheng級ji。新xin一yi代dai智zhi能neng工gong廠chang係xi統tong要yao求qiu傳chuan統tong的de工gong業ye自zi動dong化hua技ji術shu必bi須xu向xiang新xin一yi代dai信xin息xi與yu通tong信xin技ji術shu開kai放fang。自zi動dong化hua技ji術shu應ying該gai轉zhuan換huan其qi研yan究jiu聚ju焦jiao點dian，從cong在zai各ge個ge獨du立li的de學xue科ke（如分散係統或通信）開展漸近的局部改善性研究
，走向整體係統功能的再工程化研究。

未來工業4.0的發展趨勢：

多品種小批量智能產品的高精度卓越品質生產是未來像德國一樣成功經濟的發展趨勢。

80%製造創新基於信息通信技術，通過信息通信技術實現了智慧工廠
、綠色和城市生產。

第四次工業革命將基於信息物理係統、物聯網和互聯服務

，它將產生大量的大數據流，這些大數據能夠被搜集和分析用於指導高效高品質生產。

基於信息物理係統的工業輔助係統能夠支持、幫助和培訓智慧工廠的下一代工人。

多通道增強現實係統能夠允許個性化的工作流程和快速學習新產品工藝。

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