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        從國內儀器儀表看工業1.0到4.0

           2020-09-01 互聯網維庫儀器儀表網5290
        核心提示:  工業1.0——18世紀60年代至19世紀中期,通過水力和蒸汽機實現的工廠機械化可稱為工業1.0。這次工業革命

          工業1.0——18世紀60年代至19世紀中期,通過水力和蒸汽機實現的工廠機械化可稱為工業1.0。這次工業革命的結果是機械生產代替了手工勞動,經濟社會從以農業、手工業為基礎轉型到了以工業以及機械制造帶動經濟發展的模式。
          工業2.0——19世紀后半期至20世紀初,在勞動分工的基礎上采用電力驅動產品的大規模生產可稱為工業2.0。這次工業革命,通過零部件生產與產品裝配的成功分離,開創了產品批量生產的新模式。
          工業3.0——始于20世紀70年代并一直延續到現在,電子與信息技術的廣泛應用,使得制造過程不斷實現自動化,可稱為工業3.0。自此,機器能夠逐步替代人類作業,不僅接管了相當比例的“體力勞動”,還接管了一些“腦力勞動”。
          工業4.0——德國學術界和產業界認為,未來10年,基于信息物理系統(Cyber-PhysicalSystem,CPS)的智能化,將使人類步入以智能制造為主導的第四次工業革命。產品全生命周期和全制造流程的數字化以及基于信息通信技術的模塊集成,將形成一個高度靈活、個性化、數字化的產品與服務的生產模式。
          “工業4.0”為我們展現了一幅全新的工業藍圖:在一個“智能、網絡化的世界”里,物聯網和務聯網(服務互聯網技術)將滲透到所有的關鍵領域,創造新價值的過程逐步發生改變,產業鏈分工將重組,傳統的行業界限將消失,并會產生各種新的活動領域和合作形式。
          首先,工業4.0將使得工業生產過程更加靈活、堅強。這將使得動態的、適時優化的和自我組織的價值鏈成為現實,并帶來諸如成本、可利用性和資源消耗等不同標準的最優化選擇。包括在制造領域的所有因素和資源間形成全新的循環網絡、智能產品獨特的可識別性、個性化產品定制以及高度靈活的工作環境等。
          其次,工業4.0將發展出全新的商業模式和合作模式。這些模式將力爭確保潛在的商業利潤在整個價值鏈所有利益相關人之間公平地共享,包括那些新進入的利益相關人。同時,工業4.0“網絡化制造”、“自我組織適應性強的物流”和“集成客戶的制造工程”等特征,也使得它追求新的商業模式以率先滿足動態的商業網絡而非單個公司,這將引發一系列諸如融資、發展、可靠性、風險、責任和知識產權以及技術安全等問題。
          再次,工業4.0將帶來工作方式和環境的全新變化。全新的協作工作方式使得工作可以脫離工廠,通過虛擬的、移動的方式開展。員工將擁有高度的管理自主權,可以更加積極地投入和調節自己的工作。同時,隨著工作環境和工作方式的巨大改變,可以大幅度提升老年人和婦女的就業比例,確保人口結構的變化不會影響當前的生活水平。
          最后,工業4.0將促進形成全新的信息物理系統平臺。全新的信息物理系統平臺能夠聯系到所有參與的人員、物體和系統,將提供全面、快捷、安全可靠的服務和應用業務流程,支持移動終端設備和業務網絡中的協同制造、服務、分析和預測流程等.
          德國“工業4.0”戰略的要點可以概括為:建設一個網絡、研究兩大主題、實現三項集成、實施八項計劃。
          建設一個網絡
          信息物理系統網絡。信息物理系統就是將物理設備連接到互聯網上,讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協調和自治等五大功能,從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合。CPS可以將資源、信息、物體以及人緊密聯系在一起,從而創造物聯網及相關服務,并將生產工廠轉變為一個智能環境。這是實現工業4.0的基礎。
          
        研究兩大主題
          智能工廠和智能生產?!爸悄芄S”是未來智能基礎設施的關鍵組成部分,重點研究智能化生產系統及過程以及網絡化分布生產設施的實現?!爸悄苌a”的側重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用于整個工業生產過程,從而形成高度靈活、個性化、網絡化的產業鏈。生產流程智能化是實現工業4.0的關鍵。
          
        實現三項集成
          橫向集成、縱向集成與端對端的集成?!肮I4.0”將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網絡,使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠互聯,從而實現橫向、縱向和端對端的高度集成?!皺M向集成”是企業之間通過價值鏈以及信息網絡所實現的一種資源整合,是為了實現各企業間的無縫合作,提供實時產品與服務;“縱向集成”是基于未來智能工廠中網絡化的制造體系,實現個性化定制生產,替代傳統的固定式生產流程(如生產流水線);“端對端集成”是指貫穿整個價值鏈的工程化數字集成,是在所有終端數字化的前提下實現的基于價值鏈與不同公司之間的一種整合,這將最大限度地實現個性化定制。
          
        實施八項計劃
          “工業4.0” 得以實現的基本保障。一是標準化和參考架構。需要開發出一套單一的共同標準,不同公司間的網絡連接和集成才會成為可能。二是管理復雜系統。適當的計劃和解釋性模型可以為管理日趨復雜的產品和制造系統提供基礎。三是一套綜合的工業寬帶基礎設施??煽?、全面、高品質的通信網絡是“工業4.0” 的一個關鍵要求。四是安全和保障。在確保生產設施和產品本身不能對人和環境構成威脅的同時,要防止生產設施和產品濫用及未經授權的獲取。五是工作的組織和設計。隨著工作內容、流程和環境的變化,對管理工作提出了新的要求。六是培訓和持續的職業發展。有必要通過建立終身學習和持續職業發展計劃,幫助工人應對來自工作和技能的新要求。七是監管框架。創新帶來的諸如企業數據、責任、個人數據以及貿易限制等新問題,需要包括準則、示范合同、協議、審計等適當手段加以監管。八是資源利用效率。需要考慮和權衡在原材料和能源上的大量消耗給環境和安全供應帶來的諸多風險。

         
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