工业4.0背景下看未来生产力与制造业的发展前景

目前，欧洲、美国和中国的公司都在大力推广和采用工业4.0技术。在未来5-10年间，工业4.0将彻底变革产品和生产系统的设计、制造、运营和服务流程。本报告指出，零部件、机器和人员之间的互联互通性日益加强，由此生产系统的速度和效率分别能提升30%和25%，同时大规模定制也将实现快速发展。

自工业革命以来，科技进步大幅推动了工业生产力的发展。蒸汽机的出现给19世纪工业革命提供了人力无法企及的物理动能。20世纪初，电力的普及让大规模制造成为可能。20世纪70年代，制造自动化技术让工业生产力大幅提升。然而，此后制造业技术的发展却放慢了脚步，与IT、移动通信和电子商务等划时代的创新相比，近30年工业技术并没有取得突破性的进展。

如今，我们终于迎来了第四波工业创新浪潮：工业4.0??以9项数字化工业技术为基础的变革(参阅图1)。在这次工业转型中，传感器、机器和IT系统将跨越单一企业在整条价值链上融合到一起。这种相互连接的系统(也称为智慧整合感控系统)通过标准的互联网协议进行互联，收集分析相关数据，预判错误，不断进行自我调整，从而适应不断变化的环境。

工业4.0背景下看未来生产力与制造业的发展前景

工业4.0包含9大支柱性技术，其中已经有很多应用在制造业中，但工业4.0将这些技术整合到一起，成为完整的生产流程，提升效率，进而改变供应商、制造商和消费者之间的关系，以及人与机器之间的关系(参阅图2)。

大数据分析

在制造业领域，基于海量数据的分析方兴未艾，但它已经能帮助企业优化生产质量、节省能源并改进设备服务。在工业4.0的环境下，对不同数据源(生产设备和系统以及企业和客户管理系统等)进行收集和分析将成为未来企业进行实时决策的标准配备。

自动机器人

很多行业制造商已经广泛采用机器人完成复杂的生产任务，但今天的机器人技术则变得更加强大。它们变得更加灵活且智能。最终，这些机器人之间不但可以互通互联，更可以安全地与人类一起工作，甚至从人类身上学习新的技能。这些新机器人不但在性能上远超今天的工业机器人，更大大降低了成本。

模拟技术

在工程设计领域，不少公司都采用了3D模拟技术来设计产品的结构和材料。未来，模拟技术将在工厂运营中扩展到更广的范围。人们可以用实时数据来模仿包括机器、产品和人在内的物理世界，将新产品放入虚拟的生产环境中。在进行实际生产前，公司可以对这些新产品进行测试和优化，从而减少设备装配调试的时间并提高产品质量。

水平和垂直系统整合

今天大部分公司的IT系统并未完全整合。公司、供应商和客户常常相互割裂。企业内部，工程设计、生产和职能部门也往往各自为战。即便是工程设计这一环节，也没有几家公司能做到设计??制造??自动化的三位一体。但随着工业4.0的发展，公司、部门和职能将成为更加紧密的整体，一条横跨公司的数据网络将让价值链真正实现自动化。

工业物联网

随着物联网时代的到来，越来越多的设备，甚至包括一些半成品，都将装备嵌入式计算技术，并通过标准技术实现互联。届时，身处不同地理位置的产品设备将能进行互动和沟通，并由中央处理器集中控制。物联网将实现决策的去中心化，互联设备能进行自动分析和决策，对环境变化进行实时反应。

网络安全

随着工业4.0的到来，原先相互隔绝的设备将以统一协议相互连接，工业系统和生产线将连接成一体。届时，保护关键工业系统和生产线免受网络安全威胁的需求将大幅提高。安全可靠的网络通信以及身份辨别和接入管理系统将变得至关重要。

云计算

随着工业4.0的到来，越来越多与生产相关的任务需要更多的跨地域和跨公司的数据分享。与此同时，云技术的性能也会不断增强，使反应速度达到几毫秒。机器数据和功能将逐渐迁移到云端，越来越多的生产系统数据服务也会应运而生。未来，检测和控制生产流程的系统也会搬到云端。一些制造执行系统供应商已经开始提供云端服务解决方案。

增材制造

随着工业4.0的到来，增材制造将会广泛地应用到小批量生产定制产品上，带来诸如复杂或超轻量的设计等结构优势，高性能、去中心化的增材制造系统将降低产品的物流成本和库存。

增强现实技术

增强现实系统可以在很多方面协助工人生产，例如通过手持设备挑选仓库中的配件或发送维修指令。这些系统目前还处在实验阶段，但未来这些技术将为工人提供实时信息，帮助他们进行实时决策，改善生产流程。例如，未来工人可以装备增强现实眼镜等设备。当他们检查一台设备时，计算机就将故障原因和维修指南发送到工人的眼镜上。

工业4.0背景下看未来生产力与制造业的发展前景

工业4.0可以在不同的机器之间收集和分析数据，可以让生产的速度更快、灵活性更强且效率更高，从而提升产品质量并降低生产成本。它将大大提升制造业生产力，进而推动经济转型和产业发展，并改进劳动力就业结构，最终改变公司乃至国家之间的竞争格局。

工业4.0将为创新的生产制造商、系统供应商和整个地区带来巨大机遇。它也会对那些迟迟不愿行动的落后者带来威胁。随着商业模式、经济模式和技术需求的转变，我们将在公司和地区的竞争格局中迎来巨大的变革。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。