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工业4.0给自动化行业带来四大机遇与挑战

随着网络技术的大规模介入工业生产，随之而来的工业第四次革命将再次引起工业生产的大变革，从而推动人类生产生活更加美好。

工业4.0的特点

我国欲在第四次工业革命中占得先机，必须准确把握第四次工业革命的基本特点，分析在技术层面和产业发展层面即将面对的挑战，把握带来的机遇，严密策划，才能最大限度地发挥此次革命给工业发展带来的机遇，为实现《中国制造2025》宏伟蓝图铺平道路。

工业4.0的特点可以概括为五点：互联、数据、集成、创新、转型。

互联：工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。因此工业4.0的首要特点是互联，而当今互联网十分发达，为工业4.0的来临打下了坚实的技术基础。

数据：工业4.0必然带来产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据等等。这些庞大的数据如何发挥重大作用，将会更进一步促进大数据技术的飞速进展。

集成：工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间，能够形成一个互联，从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。这种程度的集成将会使工业与民生，工业与人更紧密结合，对技术和市场的推动作用十分巨大。

创新：工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新，将会层出不穷，从技术创新到产品创新，到模式创新，再到液态创新，最后到组织创新。中国正在实施大众创业万众创新战略，无疑更有利于工业4.0在中国的全面深入推广。

转型：对于中国的传统制造业而言，转型实际上是从传统的工厂，从2．0、3．0的工厂转型到4.0的工厂，整个生产形态上，从大规模生产，转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化，这是工业4.0非常重要的特征。由于中国错失第一次、第二次工业革命给工业带来的巨大发展，第三次工业革命时中国处于建国初期，到目前为止，中国的工业仍然参差不齐，大批的工业需要转型升级，只有转型升级才能更好地迎接工业4.0带来的重大发展机遇。

工业4.0的核心与重点

工业4.0核心是生产系统必须和底层的设备融合成一个整体，所有的设备的运行状态都能采集上来，并通过上层信息系统的智能分析，来告诉企业底层的设备应该如何运行，最终实现无人控制。

因此可以概括为两大核心主题：智慧产品和智慧工厂。

智慧化是科学技术在发展进程中先进信息技术与工业不断完美结合的一个过程，在这个过程中，不断更新的信息技术起着决定作用。

智慧产品有唯一的特征被识别，在任何时候都能被定位，我们知道它的发展历程，了解它当前状况，以及实现其目标状态的方式。从通过出口物流下订单的那一刻起，纵向与工厂和公司业务流程联网，横向连接则可实时管理衍生价值体系，这二者共同构建了嵌入式制造系统。此外，这些指令都要求启用终端间工程（模式）流经整个价值链。

智慧产品不仅能够实时采集整个生产链必须的各种信息，还需要能够自主做出决策，根据生产需要提供仅需的信息。智慧产品必将给工业产品带来划时代的革命。

智慧工厂是一种高能效的工厂，它必须拥有基于高科技的、适应性强的、符合人体工程学的生产线。

智慧工厂的目标是整合客户和业务合作伙伴，同时也能够制造和组装定制产品，而且未来的智慧工厂将在生产效率和安全性方面具有更大的自主决策能力。

工业4.0更多的是依靠机器进行工作并解释数据，而不是依靠人类的智慧。

当然，人的因素仍然不可忽视，但人更多地是起到控制、编程和维护的作用，而不是在车间进行作业。工业4.0不仅使工厂生产实现自动化，更重要的是在生产过程中，能够自主决策，自主指挥生产，这使得工厂自动化进入到智慧化工厂的层次，给工业生产带来历史性变革。

工业4.0的最大特点是制造业中所有参与者及资源的高度社会技术互动。

互动主要围绕制造资源网络（制造机械、机器人、输送机和仓储系统及生产设施）进行，这些网络独立自主，在不同情况下能自我管理，自我配置，还装备了传感器，分散安装，并融入了相关规划及管理系统。作为这一愿景的关键组成部分，智慧工厂将被纳入公司内部价值网络，它的特点是包括制造过程和制造产品的端对端工程，实现数字和物理世界的无缝衔接。智慧工厂将使复杂的制造流程便于管理，并能同时确保生产过程的吸引力、生产效益以及工厂在市区环境的可持续性发展。

工业4.0的核心必然给产品生产提出了更高的要求，相应的必须在可靠性技术、安全性技术、网络通讯技术、大数据挖掘技术、物流管控技术五位一体展开全方位的研究和提升，赋予产品、生产过程、管理智慧化的内涵。这五大技术的研究成果决定了工业4.0能否顺利推广实现，因而成为工业4.0毋容置疑的重点内容。

工业4.0给自动化行业带来的机遇与挑战

中国从政府层面正在积极推动工业4.0，但是大家要认识到国内从工业2．0、3．0时代跨越到工业4.0时代，会是一个长期的艰巨的过程，技术支撑面临的挑战巨大，还需要加倍努力，但同时也是一个传统企业向智能企业转型的红利十年，企业转型需要大量的技术、人力以及相关部门的参与。所以，为企业转型提供咨询、管理、技术、设备、商业模式设计以及培训等，技术市场机遇巨大。

对于自动化行业来说，工业4.0在技术层面提出了更高的要求，但也带来了巨大的发展机遇，简要分析如下:

➤工业4.0使自动化行业的内涵和外延得以延伸

首先工业4.0使得自动化系统内部的横向连接更加广阔。通过全集成自动化、集成架构等统一平台将控制、驱动、低压配电等系统深度集成，在单一的编程环境中为可扩展运动和机器控制提供集成的平台。这种集成可减少需要储存的备件数量，而控制平台的开放性则可确保与第三方组件轻松集成。此外，在每台机器上使用的可视化及信息软件需实现标准化处理方式。

其次工业4.0拓展了与下层现场传感和数据采集层及上层企业管理系统的纵向连接。

从机器运行和能源使用到变量处理和材料使用，在生产过程的每个环节中，控制器、传感器及其它设备均会产生大量数据。来自生产车间的数据在几年之内就会在数量上超过公司产生的业务数据。即便是现在，也有大量的此类数据正在通过现场的PLC进行分析。当务之急乃是将所有来自各工厂运行系统不断剧增的数据与来自业务应用的信息相结合，从而打造运营智能，尤其是远程维护解决方案和基于云技术的服务，以应对持续增加的围绕数据分析的服务需求。如远程状态监测可以对个别部件的运动进行分析或对整个驱动链实施在线连续监测。

内涵和外延的延伸，给自动化行业市场拓展带来了更大的空间。但同时要求产品具有更高的可靠性、安全性，要求产品具有智慧化的能力，因为在技术层面提出了更大的挑战。

➤工业4.0在通讯领域给自动化行业带来的机遇与挑战

工业4.0将使在平板电脑或智能手机上访问生产数据成为现实，信息和工厂员工通过网络实时通讯实现“移动”并随时随地访问应用程序，很多情况下需要使用云技术处理和存储来自各地的数据，又要在各地实时地使用这些数据。移动技术让人变得机动灵活，人们可以随时随地与任何相关人事联系，可以与全球同事交流分享经验知识、解决业务问题。不管技术专家身在何处，呼叫中心代表都可以实时向其咨询问题，而专家本人也可以随地访问世界上任意地点的设备服务历史以及其它装置的历史，还能够核对工厂更新和其它咨询。

实现工业4.0，必须充分利用智能化网络技术的优势，借助统一网络基础设施，来实现工厂内所有设备彼此之间的相互通信。显然，网络交换设备将得到更广泛的应用。独立IP的应用可以使产品和设备具备可识别的独立身份、便于追踪、定位和监测。此外，标准通讯可使更多的数字设备融入生产线网络，如摄像机、RFID读卡器、数字平板、安全磁卡等，以提高生产管理的精细化。

工业4.0的实施带来了十分庞大的通讯数据，如何实现如此庞大的数据的实时通讯，通信过程相互干扰如何解决，在通讯容量有限的情况下如何进一步拓展等等，在通讯技术和通讯产品领域不仅带来技术发展和市场拓展机遇，更多的是带来了技术突破的挑战。

➤工业4.0在大数据领域给自动化行业带来的机遇与挑战

过去自动化行业实施的自动化控制是单一的对某个生产过程实施自动化控制，数据量有限，但工业4.0要求的是对整个产品生命周期的控制，因此涉及采购、制造过程、售后服务等环节，涉及的数据不仅仅局限于生产过程采集的信息，还包括元器件、零部件的远程信息、销售信息、售后服务信息等。数据量十分庞大。这些数据信息如何才能更好地发挥其作用，更多地为其它领域提供服务，对数据采集产品、数据存储产品、数据通讯产品、数据处理产品带来了更大的市场机遇，但如何确保如此庞大的数据信息通讯的安全性和实时性，如何拓展数据服务范围，也给技术实现带来了巨大的挑战。

➤工业4.0给物流自动化带来的机遇与挑战

工业4.0将网络通讯技术融于产品全生命周期，给采购和物流带来革命性变革，采购人员实施采购只需要登录工业4.0整合的信息平台，手指点动即可完成。但采购的物资必须由物流公司完成传送。物流公司必须在信息平台上接单并完成相应的工作，为了高效实现上述要求，物流自动化成为必然的解决途径，自动化行业引来物流自动化这一新的自动化领域。实现物流自动化，在物品识别技术、物品存储期间保质技术、运送过程安全性和实时性技术等方面面临巨大的挑战。

在中国实施工业4.0，对自动化行业来说，不仅在技术发展和市场拓展方面带来了巨大的机遇，但在解决技术方面也同时面临巨大的挑战。可靠性技术、安全性技术、大数据处理技术、通讯技术、物流技术等领域必将迎来新一轮技术研发和应用热潮。

实现《中国制造2025》，使中国由制造大国成长为制造强国，自动化行业同仁任重而道远。笔者水平所限，所掌握的资料也不充分，所述观点未见全豹，供同行参考。

原文 http://www.iyiou.com/p/39124

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