1、什么是工业4.0?

1) 工业4.0起源

“工业4.0”研究项目由德国政府资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升为国家级战略。其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统(Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。

工业革命的四个阶段

2) 工业4.0的三个设想：

产品：集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着在其整个供应链和生命周期中所需的必需信息

设施：由整个生产价值链集成，可实现自组织

管理：能够根据当前的状况灵活决定生产过程

3) 工业4.0具有哪些核心特征?

通过价值网络实现横向集成

工程端到端，数字集成横跨整个价值链

垂直集成和网络化的制造系统

4) 工业4.0下产品特点

产品是信息载体：产品在整个的供应链和生命周期中都一直带有自身信息

产品是一个agent：产品会影响其所在环境

产品具有自监测功能：产品会对其自身状态和环境进行监测

工业4.0下产品三大特征

5) 工业4.0的关键——信息物理融合系统(Cyber Physical System，CPS)：

CPS是一种由嵌入式系统和网络组成，计算进程和物理进程紧密结合，具备自我感知、自我判断、自我调节、自我控制能力的下一代智能系统。CPS中，计算和通信嵌入物理进程中，并与之深度交互，使得物理系统具有新的性能。

Cyber——计算，通控制，离散的，逻辑型的，切换的

Physical——自然的或者信和人工的系统，按连续时间进行操控

信息物理融合系统(Cyber Physical System，CPS)是物理进程与计算进程的融合，是计算、通信和控制的深度融合。

智能交通CPS

6)工业4.0的两大主题：

智能工厂：重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。

各个工厂将具备统一的机械、电器和通信标准。以物联网和服务互联网为基础，配备有感测器、无线和RFID通信技术的智能制造设备可以对生产过程进行智能化监控。由此，智能工厂能够自行运转，且工厂间零件与机器可以相互交流。

下载量身定制的用户界面

面向智慧工厂的室内精确定位

智能生产：主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。与传统的制造相比，智能生产具有自组织和超柔性、自律能力、学习能力和自维护能力、人机一体化、虚拟实现等特征。

智能辅助系统可以把工人从单调、程式化的工作中解放出来，使其能够将精力集中在创新和增值业务上。

机器人不再被固定在安全工作地点而是与人一起协同工作，新一代轻量化，灵活的机器人与人类在智能工厂一起协同工作

DFKI德国人工智能研究中心研发的抽象产品记忆系统用于自适应抓取和智能产品装配机器人利用左手内部天线从产品内存中读取尺寸、重量和加持点，同时机器人能够从信息物理系统中获得产品装配说明书

结论

“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。

当前，中国的制造业面临十分严峻的考验。长期以来，高投入、高消耗、高污染的生产模式已无法延续。为了提升竞争力，保持可持续发展，必须采用信息物流系统(CPS)、物联网与服务网技术，向智能、绿色和高效的智能工厂转型升级。新一代智能工厂系统要求传统的工业自动化技术必须向新一代信息与通信技术开放。自动化技术应该转换其研究聚焦点，从在各个独立的学科(如分散系统或通信)开展渐近的局部改善性研究，走向整体系统功能的再工程化研究。

未来工业4.0的发展趋势：

多品种小批量智能产品的高精度卓越品质生产是未来像德国一样成功经济的发展趋势。

80%制造创新基于信息通信技术，通过信息通信技术实现了智慧工厂、绿色和城市生产。

第四次工业革命将基于信息物理系统、物联网和互联服务，它将产生大量的大数据流，这些大数据能够被搜集和分析用于指导高效高品质生产。

基于信息物理系统的工业辅助系统能够支持、帮助和培训智慧工厂的下一代工人。

多通道增强现实系统能够允许个性化的工作流程和快速学习新产品工艺。