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在未來制造業(yè)中，人、物與機(jī)器的聯(lián)網(wǎng)將無處不在，全新的生產(chǎn)環(huán)境也將應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)在，制造企業(yè)、研究人員與政府部門正攜手合作，共同探索并努力實(shí)現(xiàn)未來互聯(lián)工廠的愿景。而“互聯(lián)”正是德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”概念的核心所在。那么，在通向“工業(yè)4.0”的道路上，技術(shù)發(fā)展背后的秘密究竟是什么呢？

“工業(yè)4.0”從何而來？
18世紀(jì)，蒸汽機(jī)的發(fā)明和人工作業(yè)的機(jī)械化催生了*次工業(yè)革命。20世紀(jì)初，電力驅(qū)動(dòng)的大批量生產(chǎn)則帶來了第二次工業(yè)革命。數(shù)十年后，通過將電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到制造與生產(chǎn)自動(dòng)化中，人類開啟了第三次工業(yè)革命。如今，在生產(chǎn)領(lǐng)域，現(xiàn)實(shí)與虛擬世界已經(jīng)開始融合，這就是為什么我們開始談?wù)?ldquo;工業(yè)4.0”，即第四次工業(yè)革命。

在過去的西門子&哈爾斯克工廠，生產(chǎn)環(huán)境中充滿噪音和油污。

從大數(shù)據(jù)到智能數(shù)據(jù)
日趨顯著的數(shù)字化和無處不在的聯(lián)網(wǎng)正在改變整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)鏈。同時(shí)，范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)。為了恰當(dāng)?shù)胤治龊褪褂煤Ａ繑?shù)據(jù)，我們首先需要開發(fā)出能幫助我們理解數(shù)據(jù)內(nèi)容的系統(tǒng)。而開發(fā)這一系統(tǒng)的前提條件之一就是要了解設(shè)備和系統(tǒng)是如何工作的，以及哪種傳感器和測(cè)量技術(shù)能被用來讀取較有用的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)制造
市場(chǎng)調(diào)研人員預(yù)測(cè)，由于工業(yè)自動(dòng)化的出現(xiàn)，該領(lǐng)域的銷售額將從2013年的約1600億歐元增長(zhǎng)到2018年的近1950億歐元。到2020年，僅德國(guó)工業(yè)界就將在“工業(yè)4.0”應(yīng)用領(lǐng)域投入近400億歐元。目前在德國(guó)，工業(yè)產(chǎn)出占整體經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的比例已是英國(guó)、法國(guó)和美國(guó)的兩倍以上。數(shù)字化將是決定德國(guó)工業(yè)成敗的關(guān)鍵性因素。

今天，西門子安貝格工廠中高度自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)施不僅清潔、安靜，而且擁有非常高的生產(chǎn)效率。

讓生產(chǎn)更快速、靈活、高效
在未來，“工業(yè)4.0”將讓數(shù)十億機(jī)器、系統(tǒng)和傳感器互通有無、分享信息。這不僅能大幅提高生產(chǎn)效率，而且可以令公司在定制化生產(chǎn)方面具備更大的靈活性，從而充分滿足市場(chǎng)需求。

不斷融合的世界
在“工業(yè)4.0”的愿景中，現(xiàn)實(shí)世界將與虛擬世界融合在一起。來自西門子的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件就是這種融合的*。PLM可在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬開發(fā)和深入測(cè)試。憑借這項(xiàng)技術(shù)，產(chǎn)品上市速度可提升50%，并且至少能達(dá)到與不使用PLM時(shí)同樣的產(chǎn)品質(zhì)量。這一切得益于使用了數(shù)字化雙胞胎的仿真。數(shù)字化雙胞胎是指產(chǎn)品的虛擬圖像。對(duì)產(chǎn)品組件的不同設(shè)計(jì)都可以被整合到其中，并能在整個(gè)開發(fā)過程中進(jìn)行全面測(cè)試。2012年，這項(xiàng)技術(shù)被用來模擬好奇號(hào)火星探測(cè)器的登陸。實(shí)際登陸前，美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（NASA JPL）已經(jīng)使用西門子PLM軟件對(duì)登陸過程進(jìn)行了8000次測(cè)試。

自組織工廠
信息技術(shù)、通訊和制造正日趨融合。同時(shí)，生產(chǎn)方式的自主程度也在不斷提高。雖然現(xiàn)在還無法準(zhǔn)確勾勒出未來智能工廠的模樣，但可以預(yù)期的是，在未來工廠中，機(jī)器將實(shí)現(xiàn)自我組織，交付環(huán)節(jié)也將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組裝，訂單將直接轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)信息并流入生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。另外，在“工業(yè)4.0”的世界中，人依然*。富有創(chuàng)新精神的 和思想者將發(fā)揮他們的智慧來構(gòu)想所有制造工藝和流程，并編寫出將這些信息傳遞給機(jī)器的軟件。

NASA JPL在好奇號(hào)火星探測(cè)器的整個(gè)開發(fā)和測(cè)試過程中都使用了西門子PLM軟件。（圖片來源：NASA / JPL-Caltech）

當(dāng)夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)
不管是數(shù)字化規(guī)劃（虛擬現(xiàn)實(shí)）、3D打印還是輕型機(jī)器人，面向“工業(yè)4.0”的新技術(shù)已經(jīng)從構(gòu)想變成了現(xiàn)實(shí)。西門子生產(chǎn)工業(yè)控制器的安貝格工廠被視為西門子在“工業(yè)4.0”領(lǐng)域*的工廠。在那里，產(chǎn)品和機(jī)器相互通訊，這使得產(chǎn)品自身能控制其生產(chǎn)。在同樣大小的生產(chǎn)空間內(nèi)，在人數(shù)小幅變動(dòng)的情況下，工廠在過去20年間將生產(chǎn)量增長(zhǎng)到此前的8倍，也就是說工人和機(jī)器如今的生產(chǎn)效率是20年前的8倍。