目前，歐洲、美國(guó)和中國(guó)的公司都在大力推廣和采用工業(yè)4.0技術(shù)。在未來5-10年間，工業(yè)4.0將徹底變革產(chǎn)品和生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營(yíng)和服務(wù)流程。本報(bào)告指出，零部件、機(jī)器和人員之間的互聯(lián)互通性日益加強(qiáng)，由此生產(chǎn)系統(tǒng)的速度和效率分別能提升30％和25％，同時(shí)大規(guī)模定制也將實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。
自工業(yè)革命以來，科技進(jìn)步大幅推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)給19世紀(jì)工業(yè)革命提供了人力無法企及的物理動(dòng)能。20世紀(jì)初，電力的普及讓大規(guī)模制造成為可能。20世紀(jì)70年代，制造自動(dòng)化技術(shù)讓工業(yè)生產(chǎn)力大幅提升。然而，此后制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展卻放慢了腳步，與IT、移動(dòng)通信和電子商務(wù)等劃時(shí)代的創(chuàng)新相比，近30年工業(yè)技術(shù)并沒有取得突破性的進(jìn)展。
如今，我們終于迎來了第四波工業(yè)創(chuàng)新浪潮：工業(yè)4.0以9項(xiàng)數(shù)字化工業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)的變革。在這次工業(yè)轉(zhuǎn)型中，傳感器、機(jī)器和IT系統(tǒng)將跨越單一企業(yè)在整條價(jià)值鏈上融合到一起。這種相互連接的系統(tǒng)（也稱為智慧整合感控系統(tǒng)）通過標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行互聯(lián)，收集分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)判錯(cuò)誤，不斷進(jìn)行自我調(diào)整，從而適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。
工業(yè)4.0包含9大支柱技術(shù)，其中很多已經(jīng)應(yīng)用在制造業(yè)中，但工業(yè)4.0將這些技術(shù)整合到一起，成為完整的生產(chǎn)流程，提升效率，進(jìn)而改變供應(yīng)商、制造商和消費(fèi)者之間的關(guān)系，以及人與機(jī)器之間的關(guān)系。
大數(shù)據(jù)分析
在制造業(yè)領(lǐng)域，基于海量數(shù)據(jù)的分析方興未艾，但它已經(jīng)能幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量、節(jié)省能源并改進(jìn)設(shè)備服務(wù)。在工業(yè)4.0的環(huán)境下，對(duì)不同數(shù)據(jù)源（生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)以及企業(yè)和客戶管理系統(tǒng)等）進(jìn)行收集和分析將成為未來企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)決策的標(biāo)準(zhǔn)配備。
自動(dòng)機(jī)器人
很多行業(yè)制造商已經(jīng)廣泛采用機(jī)器人完成復(fù)雜的生產(chǎn)任務(wù)，但今天的機(jī)器人技術(shù)則變得更加強(qiáng)大。它們變得更加靈活且智能。最終，這些機(jī)器人之間不但可以互通互聯(lián)，更可以安全地與人類一起工作，甚至從人類身上學(xué)習(xí)新的技能。這些新機(jī)器人不但在性能上遠(yuǎn)超今天的工業(yè)機(jī)器人，更大大降低了成本。
模擬技術(shù)
在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，不少公司都采用了3D模擬技術(shù)來設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和材料。未來，模擬技術(shù)將在工廠運(yùn)營(yíng)中擴(kuò)展到更廣的范圍。人們可以用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來模仿包括機(jī)器、產(chǎn)品和人在內(nèi)的物理世界，將新產(chǎn)品放入虛擬的生產(chǎn)環(huán)境中。在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)前，公司可以對(duì)這些新產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化，從而減少設(shè)備裝配調(diào)試的時(shí)間并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
水平和垂直系統(tǒng)整合
隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，公司、部門和職能將成為更加緊密的整體，一條橫跨公司的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將讓價(jià)值鏈真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，越來越多的設(shè)備，甚至包括一些半成品，都將裝備嵌入式計(jì)算技術(shù)，并通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。屆時(shí)，身處不同地理位置的產(chǎn)品設(shè)備將能進(jìn)行互動(dòng)和溝通，并由中央處理器集中控制。物聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)決策的去中心化，互聯(lián)設(shè)備能進(jìn)行自動(dòng)分析和決策，對(duì)環(huán)境變化進(jìn)行實(shí)時(shí)反應(yīng)。
網(wǎng)絡(luò)安全
隨著工業(yè)4.0的到來，原先相互隔絕的設(shè)備將以統(tǒng)一協(xié)議相互連接，工業(yè)系統(tǒng)和生產(chǎn)線將連接成一體。屆時(shí)，保護(hù)關(guān)鍵工業(yè)系統(tǒng)和生產(chǎn)線免受網(wǎng)絡(luò)安全威脅的需求將大幅提高。安全可靠的網(wǎng)絡(luò)通信以及身份辨別和接入管理系統(tǒng)將變得至關(guān)重要。
云計(jì)算
隨著工業(yè)4.0的到來，越來越多與生產(chǎn)相關(guān)的任務(wù)需要更多的跨地域和跨公司的數(shù)據(jù)分享。與此同時(shí)，云技術(shù)的性能也會(huì)不斷增強(qiáng)，使反應(yīng)速度達(dá)到幾毫秒。機(jī)器數(shù)據(jù)和功能將逐漸遷移到云端，越來越多的生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)也會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。未來，檢測(cè)和控制生產(chǎn)流程的系統(tǒng)也會(huì)搬到云端。一些制造執(zhí)行系統(tǒng)供應(yīng)商已經(jīng)開始提供云端服務(wù)解決方案。
增材制造
隨著工業(yè)4.0的到來，增材制造將會(huì)廣泛地應(yīng)用到小批量生產(chǎn)定制產(chǎn)品上，帶來諸如復(fù)雜或超輕量的設(shè)計(jì)等結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，高性能、去中心化的增材制造系統(tǒng)將降低產(chǎn)品的物流成本和庫存。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以在很多方面協(xié)助工人生產(chǎn)，例如通過手持設(shè)備挑選倉庫中的配件或發(fā)送維修指令。這些系統(tǒng)目前還處在實(shí)驗(yàn)階段，但未來這些技術(shù)將為工人提供實(shí)時(shí)信息，幫助他們進(jìn)行實(shí)時(shí)決策，改善生產(chǎn)流程。例如，未來工人可以裝備增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡等設(shè)備。當(dāng)他們檢查一臺(tái)設(shè)備時(shí)，計(jì)算機(jī)就將故障原因和維修指南發(fā)送到工人的眼鏡上。另一種應(yīng)用是虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)。工業(yè)4.0可以在不同的機(jī)器之間收集和分析數(shù)據(jù)，可以讓生產(chǎn)的速度更快、靈活性更強(qiáng)且效率更高，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量并降低生產(chǎn)成本。它將大大提升制造業(yè)生產(chǎn)力，進(jìn)而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并改進(jìn)勞動(dòng)力就業(yè)結(jié)構(gòu)，最終改變公司乃至國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)格局。
工業(yè)4.0將為創(chuàng)新的生產(chǎn)制造商、系統(tǒng)供應(yīng)商和整個(gè)地區(qū)帶來巨大機(jī)遇。它也會(huì)對(duì)那些遲遲不愿行動(dòng)的落后者帶來威脅。隨著商業(yè)模式、經(jīng)濟(jì)模式和技術(shù)需求的轉(zhuǎn)變，我們將在公司和地區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)格局中迎來巨大的變革。
