工业4.0:智能工厂解决社会问题


 

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    或许,“解决全球性问题”过于夸张。但是德国一直以来积极致力于解决环境与能源等全球性问题。德国推出的“工业4.0”战略中,也体现了对环境与能源问题的重视。“工业4.0”用一个词描述就是“智能工厂”,通过互联网等通信网络,使工厂内外的物品与服务相互合作,产生前所未有的价值,形成全新的业务模式,从而,它也将有助于解决各种社会问题。

【工业4.0的关键是信息技术应用】

   
工业4.0最初概念是在2011年德国举办的工业设备展览会“汉诺威工业博览会2011”上被提出的。两年后的“汉诺威工业博览会2013”中发布了最终报告。

   
工业4.0在德国被认为是“第4次工业革命”。第1次发生在18世纪至19世纪,以蒸汽机的使用为标志,实现生产过程机械化;第2次发生于19世纪后半期的电力应用;第3次发生于20世纪后半期,以“可编程逻辑控制器(PLC)”为代表,实现生产工程的自动化。“工业4.0”被认为是机械化(第1次),电力应用(第2次),自动化(第3次)之后的第4次工业革命。

   
工业4.0的关键技术是信息技术。具体而言,包括生产设备联网实现自律协调作业的M2M,通过网络获取大数据的应用,开发、销售、ERP、PLM、SCM等业务管理系统与实际生产过程之间的协同。

   
第3次工业革命的自动化,仅是将生产工程作为对象,对其进行信息技术的应用。工业4.0将信息技术的应用对象大幅扩大。由此,工厂将不断进化升级,工作组的最终报告中称之为由物联网与服务互联网构成的“智能工厂”。

 

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    以往,通过信息技术实现的“智能化”可在智能手机、智能电表、智慧城市、智能电网等物品和服务中见到。工业4.0则是要实现工厂本身的智能化。除了工业4.0之外,美国通用电气公司(GE)也提出过类似的概念“工业互联网”。

【工业4.0的愿景是解决能源消费等社会问题】

   
随着工厂的智能化,不仅能够大幅提升生产效率,还能够解决现代社会的各种问题。例如,能源消费问题。通常,工厂在生产间歇期间,为了确保生产设备处于随时可以运转状态,消费着大量能源。未来,如果能够根据工厂的实际作业情况,实时对能源供给进行调整,就能够总体上减少大量的能源消费。

   
此外,最终报告中还列举了工作与生活平衡的问题。目前,工人通常是到工厂上班,在车间操作机械设备,到点下班回家。未来,通过信息技术的应用,能够远程操作机械设备,就无需每天都上下班,减少交通拥堵和汽车尾气排放,员工也能够在安全场所舒适地工作。也就是,智能工厂还将能够提高工人的生活质量。

【实现工业4.0的4大难题】

   
德国工业4.0工作组的最终报告中认为,实现工业4.0尚存在标准化、复杂的系统管理、通信基础设施建设、网络安全保障等4大难题。

   
(1)标准化:工厂要对内外的各种物品与服务进行联网,那么,通信方式、数据格式等许多内容都需要标准化。

   
(2)复杂的系统管理:实际生产过程与各种业务管理系统协同之后,系统整体更加复杂化,对其进行管理将更困难。

   
(3)通信基础设施建设:主要是指适用于工业的、具有高可靠性的通信基础设施建设。

   
(4)网络安全保障:工厂与外界实现联网之后,恶意软件的入侵、受到网络攻击的危险性将进一步提升,需要制定保障网络安全的对策与解决方案。

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