“工業4.0”綜述

宋　健,王　茁,楊　杰（重慶郵電大學自動化學院,重慶　400065）

“工業4.0”綜述

宋健,王茁,楊杰
（重慶郵電大學自動化學院,重慶400065）

摘要：本文首先介紹“工業4.0”概念、起源和現狀；分析了“工業4.0”關鍵技術：RFID技術、無線傳感網絡技術、AI技術、云計算技術；介紹了“工業4.0”所面臨的關鍵問題及其對于中國制造業的影響；最后展望了“工業4.0”的美好未來。

關鍵詞：“工業4.0”；工業革命；德國制造；智能工廠

1　引言

“工業4.0”是德國在《高技術戰略2020》提出的十大未來項目之一。它是基于傳統制造業，互聯網及物聯網的虛實融合系統，目的在于實現工廠生產智能化，令客戶的個性化需求同生產環節無縫對接。德國總理默克爾指出，未來智能工廠將能夠自行運轉，機器與元器件將能夠自行交流，這就使跨行業的合作成為必須。她建議，信息業、通信業、制造業等相關行業需要長遠規劃、增進合作，對彼此抱有好奇心。

2　“工業4.0”發展現狀

在過去，科學技術經歷了三次革命。而即將到來的第四次工業革命則以工業智能化為代表。2011漢諾威工業博覽會開幕式致辭中，德國人工智能研究中心的Wolf-gangWahlster教授首次提出“工業4.0”概念。2013年“工業4.0”被列為德國《高技術戰略2020》十大未來項目之一。美國于2011年提出“先進制造伙伴計劃”，并于2012年出臺了“先進制造業國家戰略計劃”。英國于2011年發布了《英國發展先進制造業的主要策略和行動計劃》。日本亦出臺過類似的協同式機器人與無人化工廠發展計劃。2011年4月6日，我國工業與信息化部、科學技術部等5部委以工信部聯信〔2011〕160號印發《關于加快推進信息化與工業化深度合作的若干意見》，意見指出要推動生產裝備智能化和生產過程自動化，加快建立現代化生產體系。

3　“工業4.0”關鍵技術

3.1RFID技術（射頻識別）

RFID是種無線通信自動識別技術，通過無線電識別目標讀寫數據，無需識別系統與目標間接觸，適用各種惡劣環境。優點在于操作簡單快捷，可識別多個標簽的高速物體。

3.2無線傳感網絡技術(WSN)

WSN是大量靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，以協作地感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內被感知對象的信息，最終把這些信息發送給網絡的所有者。其優點在于低成本、低功耗、微型化。

3.3人工智能(AI)

AI是計算機的分支，被稱為世界三大尖端技術之一。其研究方向是人類智能活動的規律，構造具有一定智能的人工系統，研究如何應用計算機來模擬人類某些智能行為的基本理論和技術。

3.4云計算技術

云計算是一種基于互聯網的計算方式，共享的資源信息通過云計算可以按需提供給其他設備。其特點在于通過使計算分布在大量的分布式計算機上。這使企業能將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。云計算提供了最可靠、最安全的數據存儲中心，用戶不用再擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩，為我們使用網絡提供了無限多的可能。

4　“工業4.0”面臨的問題

4.1安全問題

要實現“工業4.0”的安全須滿足兩個條件：其一是確保智能工廠和工業產品本身不會對環境或人造成危險；其二是防止數據流失與濫用。因此，妥善處理好保密安全問題是實現“工業4.0”的當務之急。虛擬世界和現實世界日益融合，網絡信息安全受到的挑戰越發嚴峻。而面對非法攻擊，云端數據也須得到更有力的安全保障。

4.2標準統一問題

由于缺乏國內統一標準的基礎軟件和硬件支撐，因此工業軟件經常被具有不同技術規范的平臺所“綁定”。隨著工廠與工廠內外的很多事物同服務一起被連接起來，通信手段和數據格式等必須有統一IT架構，制定統一標準，而且需要統一的參照架構來描述這些標準并促進標準的實現。

4.3系統管理問題

隨著生產系統與其他系統的連接，整個系統的管理變得錯綜復雜。適當的計劃、描述和模塊化可以為這種復雜的系統提供管理基礎,因而需要工程師進行更多的模塊化研究。

5　“工業4.0”對于中國制造業的影響

對于中國制造業來說，“工業4.0”產生的最大變化就是可以依據市場需求來變化。在未來無論是系統還是產品都一定是模塊化的，都具有更高的自主性，因此“工業4.0”將全面提高生產效率。首先“工業4.0”與中國大力推動的工業化與信息化融合的戰略不謀而合，這對于中國企業家來說是重大機會，也是中國制造業轉型的重要機遇。其次“工業4.0”可以推動中國的一些弱勢項目。同時，“工業4.0”也為中國提供了更多商機。中國制造業水平對于國民經濟的促進作用非常重要，而如此重要的產業我們的效率還有進一步提升的空間。

6　結束語

隨著科技水平的不斷進步，未來的城市必將是智能化城市，未來的地球必將是智慧地球。“工業4.0”的發展將會在提高工作效率、改變人類生活方面顯示出巨大的優勢。世界各國都需要抓住機遇，直面挑戰，共同創造美好未來。

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