工業(yè)4.0是一個(gè)全面的自動(dòng)化，商業(yè)信息和制造執(zhí)行架構(gòu)，以提高行業(yè)的整合生產(chǎn)，商貿(mào)企業(yè)跨邊界的各個(gè)方面，以提高效率。術(shù)語工業(yè)4.0起源于德國，但其概念是與世界各地的舉措，包括智能工廠，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)，智能制造和先進(jìn)制造和諧。

工業(yè)4.0的誕生

行業(yè)4.0倡議始于2006年創(chuàng)建于2010年7月14日10點(diǎn)高科技的德國戰(zhàn)略計(jì)劃的一部分，德國內(nèi)閣決定通過引進(jìn)高科技戰(zhàn)略2020行動(dòng)重點(diǎn)國家的研究繼續(xù)戰(zhàn)略，超過十到十五年的相關(guān)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展選擇的前瞻性項(xiàng)目的創(chuàng)新政策。工業(yè)4.0是通過利用計(jì)算機(jī)，軟件和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)一體化產(chǎn)業(yè)的愿景。

4.0指的是第四次工業(yè)革命的思想：

第四：工業(yè)4.0利用網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)

德國戰(zhàn)略強(qiáng)調(diào)工業(yè)和科學(xué)之間的合作，促進(jìn)知識與技能之間更密切的聯(lián)系。在工業(yè)4.0工作組的最終報(bào)告，為實(shí)施戰(zhàn)略計(jì)劃INDUSTRIE 4.0的建議，介紹如何使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)制造。他們使人們有可能以創(chuàng)建包含整個(gè)制造過程，轉(zhuǎn)化成工廠智能環(huán)境網(wǎng)絡(luò)。聯(lián)系包括智能機(jī)，倉儲(chǔ)系統(tǒng)，以及生產(chǎn)設(shè)施功能終端到終端的整合，包括入境物流，生產(chǎn)，營銷，外部物流和服務(wù)。工業(yè)4.0預(yù)計(jì)將創(chuàng)造商業(yè)合作伙伴（如供應(yīng)商和客戶）和員工之間更密切的合作，互惠互利，提供了新的機(jī)遇。

工業(yè)4.0的愿景

工業(yè)4.0的愿景是顯著更高的生產(chǎn)力，效率和自我管理的生產(chǎn)流程里的人，機(jī)器，設(shè)備，物流系統(tǒng)和工作過程中的組成部分，直接交流與合作對方。一個(gè)主要目標(biāo)是低成本的大規(guī)模生產(chǎn)效率的應(yīng)用程序通過利用嵌入式處理和通信實(shí)現(xiàn)的按訂單生產(chǎn)量之一。生產(chǎn)和物流流程跨越公司界限智能管理的集成，創(chuàng)建一個(gè)實(shí)時(shí)的精益制造生態(tài)系統(tǒng)，更加高效和靈活。這將有利于智能的價(jià)值創(chuàng)造鏈，包括所有從最初的產(chǎn)品理念，開發(fā)，生產(chǎn)，使用和維護(hù)回收產(chǎn)品的生命周期階段。通過這種方式，生態(tài)系統(tǒng)可以使用客戶意愿，一切從產(chǎn)品理念到回收來響應(yīng)不斷做出改進(jìn)。

工業(yè)4.0，真正的“工業(yè)革命”

網(wǎng)絡(luò)公司在供應(yīng)鏈中使得能夠優(yōu)化單獨(dú)的生產(chǎn)步驟和整個(gè)價(jià)值鏈。例如，全面的實(shí)時(shí)信息，使企業(yè)在生產(chǎn)過程中發(fā)生反應(yīng)，基于價(jià)格，質(zhì)量，以及最佳效率等因素某些原材料的可用性。外部聯(lián)系使生產(chǎn)流程跨邊界的公司進(jìn)行控制，以節(jié)約資源和能源。

行業(yè)的數(shù)字化預(yù)計(jì)將創(chuàng)造新的商業(yè)模式和巨大的存在機(jī)會(huì)小型和中等規(guī)模的企業(yè)。這已經(jīng)開始發(fā)生。例如，構(gòu)建小批量的金屬零件，企業(yè)建立虛擬3-D模型，并使用直接金屬激光燒結(jié)（DMLS），類似的3-D印刷的添加劑的過程，沉積金屬粉末層通過激光熔化，來創(chuàng)建的部件。這些部件完全致密的金屬具有優(yōu)良的機(jī)械性能。有趣的是，DMLS過程中可產(chǎn)生復(fù)雜的幾何形狀，傳統(tǒng)的加工工藝都沒有能夠創(chuàng)造的。

異步制造業(yè)

傳統(tǒng)的裝配生產(chǎn)線是同步的，基于企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的生產(chǎn)工單的預(yù)定義的工作流程。制作步驟都集中傳達(dá)給裝配線同步每個(gè)加工工位。與此相反，工業(yè)4.0是基于異步制造，在生產(chǎn)部件流使用自動(dòng)識別技術(shù)來通知每個(gè)需要做以產(chǎn)生定制的最終產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的每個(gè)步驟中什么機(jī)器和操作員。采用了適應(yīng)于所取得的部分要求新的靈活的機(jī)器是工業(yè)4.0的另一個(gè)方面。這實(shí)現(xiàn)了高度靈活的，瘦，和敏捷生產(chǎn)過程可實(shí)現(xiàn)各種在相同生產(chǎn)設(shè)施要生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。盈利的大規(guī)模定制允許生產(chǎn)小批量（甚至小單獨(dú)特的項(xiàng)目），由于快速配置設(shè)備，以適應(yīng)客戶提供的規(guī)格和添加劑制造的能力。

Analytics（分析）

產(chǎn)業(yè)4.0系統(tǒng)捕捉范圍廣泛，可用于改善與分析的應(yīng)用性能和生產(chǎn)率的數(shù)據(jù)。分析在許多方面，包括實(shí)時(shí)預(yù)測性維護(hù)，這有助于制造企業(yè)避免生產(chǎn)中斷通過在工廠車間，直接提高資產(chǎn)利用率的計(jì)劃外機(jī)器故障使用。另一應(yīng)用是生產(chǎn)操作的最優(yōu)化，提高生產(chǎn)率和節(jié)能效率。

工業(yè)4.0的技術(shù)展望

工業(yè)4.0愿景的實(shí)現(xiàn)成為可能通過物聯(lián)網(wǎng)，包括開放式軟件平臺，開放的溝通，開放的數(shù)據(jù)模型和功能強(qiáng)大的嵌入式處理器驅(qū)動(dòng)的戲劇性的技術(shù)進(jìn)步。工業(yè)4.0使用術(shù)語網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）來描述物理和計(jì)算領(lǐng)域的互動(dòng)，包括各級，包括機(jī)器，傳感器，執(zhí)行器，生產(chǎn)的零件，組件和產(chǎn)品正在生產(chǎn)嵌入式智能。CPS是由物理實(shí)體，例如通過基于計(jì)算機(jī)的算法控制或監(jiān)視機(jī)制。CPS應(yīng)用的最新例子是，使用嵌入在電機(jī)驅(qū)動(dòng)處理器和通訊實(shí)現(xiàn)了包裝機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)沒有物理齒輪機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這節(jié)省顯著成本，提供了更大的靈活性和更高的可靠性。

競爭驅(qū)動(dòng)器

全球激勵(lì)采用更高的制造和過程自動(dòng)化的驅(qū)動(dòng)力是認(rèn)識到追求低的勞動(dòng)力價(jià)格已不再是一個(gè)成功的策略。保持競爭力和靈活，只能通過利用最新的技術(shù)，自動(dòng)化的基本組成部分這一過渡是成功的完成。

新技術(shù)的過程中顯著創(chuàng)新時(shí)代的通過是制造業(yè)成功的關(guān)鍵。歷史往往會(huì)重演; 考慮到汽車，在20世紀(jì)初有錢人的玩物。亨利·福特決心建立一個(gè)簡單，可靠且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的汽車，導(dǎo)致福特革命性的流水線生產(chǎn)的福特T型車。福特繼續(xù)精煉流水線方式，降低T型車的生產(chǎn)時(shí)間從超過12個(gè)小時(shí)至93分鐘。到1914年，福特一聲令汽車市場的48％份額。參賽者必須實(shí)現(xiàn)組裝生產(chǎn)線，或去冒險(xiǎn)破產(chǎn)，因?yàn)樗麄儫o法競爭。

競爭格局并不是一成不變的，通過市場份額的美國汽車業(yè)損失證明。1960年，所有汽車的48％，在美國共生產(chǎn)到1997年，這一數(shù)字下降到23％，超過市場份額50％的損失更多。到1997年，日本生產(chǎn)的汽車的21％。日本汽車制造商的成功歸因于先進(jìn)的制造方法，積極的自動(dòng)化，并積極利用機(jī)器人（日本目前每萬人323機(jī)器人）。在此期間，同一時(shí)間內(nèi)，美國汽車制造商有機(jī)會(huì)獲得同樣的技術(shù)和方法，但直到經(jīng)濟(jì)因素迫使沒有利用它們。

世界各地的制造商正在認(rèn)識到需要對更多的自動(dòng)化，以有效地生產(chǎn)產(chǎn)品，精度和穩(wěn)定的質(zhì)量。例如，在2014年中國是工業(yè)機(jī)器人銷量最大的單一市場，根據(jù)機(jī)器人的國際聯(lián)合會(huì)?；跈C(jī)器人采用按目前的速度，似乎在兩年內(nèi)將有更多的工業(yè)機(jī)器人在中國的工廠比歐盟或美國

歷史視角：合作至關(guān)重要

自20世紀(jì)80年代行業(yè)一直奉行的整合。最突出的概念，被稱為計(jì)算機(jī)集成制造，集成了總制造企業(yè)提高生產(chǎn)效率和工作效率。愿景電子聯(lián)系和協(xié)調(diào)功能區(qū)，包括設(shè)計(jì)，分析，計(jì)劃，采購，成本核算，庫存控制，數(shù)控機(jī)床，以及材料處理。在1982年公布的制造業(yè)自動(dòng)化協(xié)議（MAP）定義的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，來自多個(gè)制造商的設(shè)備互連，以打擊通過自動(dòng)化產(chǎn)品供應(yīng)商，如可編程控制器使用不兼容的通信標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)散。1986年，波音公司合并其技術(shù)辦公室協(xié)議與MAP標(biāo)準(zhǔn)，而合成標(biāo)準(zhǔn)被稱為MAP / TOP。雖然促進(jìn)和少數(shù)項(xiàng)目使用的制造商，如通用汽車公司，波音公司，和其他人，這是笨重和昂貴的現(xiàn)有技術(shù)。一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是從不同的供應(yīng)商，包括可編程邏輯控制器，數(shù)控機(jī)床，輸送機(jī)，和機(jī)器人使用不同的通信協(xié)議組件的集成。也有競爭的美國和歐洲之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，這是適得其反。

中國制造2025主動(dòng)性和工業(yè)4.0

中國2015擁抱第四次工業(yè)革命的概念，作為一個(gè)10年計(jì)劃，“中國制造2025年”的倡議，以全面提升中國產(chǎn)業(yè)用進(jìn)球與生產(chǎn)強(qiáng)國如德國趕上并抵御來自其他發(fā)展中國家的競爭的一部分勞動(dòng)力成本較低。該計(jì)劃側(cè)重于10個(gè)行業(yè)，包括高端電腦機(jī)械和機(jī)器人，航空航天設(shè)備，可再生能源汽車，生物醫(yī)藥。

2015年7月14日，德國德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)及科技部部（BMWi）和中國工業(yè)和信息化部在工業(yè)4.0領(lǐng)域的兩國之間的合作簽署了諒解備忘錄。備忘錄鏈接的BMWI的工業(yè)4.0與中國倡導(dǎo)“中國制造2025年，”從而加強(qiáng)了兩國之間的創(chuàng)新合作伙伴關(guān)系。

中國認(rèn)識到保持競爭力的手段擁抱自動(dòng)化。這是由長盈精密技術(shù)公司在東莞市，深圳市北廠說明; 它是第一個(gè)“無人”工廠由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人，數(shù)控機(jī)加工設(shè)備，無人駕駛的運(yùn)輸卡車，自動(dòng)化立體倉庫設(shè)備的運(yùn)行。六百人的裝配線工人自動(dòng)化取代，導(dǎo)致制造誤差五倍減少和產(chǎn)量增加超過250％。

今年機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）報(bào)道中國目前正處于人均機(jī)器人第28位，但它指出，大約五年前中國就趕超歷史上無與倫比的游戲進(jìn)發(fā)。IFR報(bào)道，中國購買機(jī)器人的躍升56％，達(dá)到57,000臺在2014年中國預(yù)計(jì)將有2018年全球安裝的工業(yè)機(jī)器人的超過三分之一。

工業(yè)4.0在日本

制造業(yè)占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）在日本的大部分。日本企業(yè)和組織，包括經(jīng)濟(jì)，貿(mào)易和工業(yè)部，正在尋找走向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)4.0概念互聯(lián)網(wǎng)作為自己的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈倡議制造業(yè)在未來（www.iv-i.org）戰(zhàn)略的一部分。該計(jì)劃指出，“產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈倡議是一個(gè)論壇，結(jié)合制造業(yè)和信息技術(shù)來設(shè)計(jì)一個(gè)新的社會(huì)，為所有企業(yè)協(xié)同采取的舉措。”

“讓印度的”發(fā)起總理莫迪2014年9月25日，以促進(jìn)印度制造業(yè)的增長?！白層《取笔枪膭?lì)跨國公司，以及國內(nèi)，公司生產(chǎn)的產(chǎn)品在印度印度政府的倡議。印度在2015年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)取得本公告作為全球伙伴國。印度計(jì)劃利用產(chǎn)業(yè)4.0概念和新技術(shù)，制造，智能城市，整體基礎(chǔ)設(shè)施的舉措作為全國數(shù)字印計(jì)劃的一部分。

智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟

智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟（SMLC）成立于美國克服智能制造系統(tǒng)的商業(yè)化相關(guān)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。該SMLC還沒有明確接受工業(yè)4.0，但它的愿景和使命擁抱許多相同的概念。該SMLC的任務(wù)是帶領(lǐng)工業(yè)部門轉(zhuǎn)變?yōu)樵谝粋€(gè)開放的，智能制造平臺支持實(shí)時(shí)，為制造商的高價(jià)值應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化，信息驅(qū)動(dòng)的環(huán)境。主要任務(wù)是優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)和價(jià)值鏈，從根本上提高可持續(xù)發(fā)展，生產(chǎn)力，創(chuàng)新和客戶服務(wù)。SMLC計(jì)劃通過跨產(chǎn)業(yè)界，學(xué)術(shù)界，財(cái)團(tuán)和政府制造的思想領(lǐng)袖的合作開發(fā)一個(gè)基于云的開放式架構(gòu)的制造基礎(chǔ)設(shè)施和市場。SMLC的目標(biāo)包括整合廠級系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，加快可重復(fù)使用的應(yīng)用程序的開發(fā)和部署，提供了一個(gè)開放的，安全的基礎(chǔ)設(shè)施獲得和負(fù)擔(dān)得起所有，抱著不斷變化的業(yè)務(wù)需求和新的市場機(jī)會(huì)敏捷。

工業(yè)4.0的標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè)4.0和相關(guān)倡議認(rèn)識到，有效地構(gòu)建自我管理的生產(chǎn)過程需要開放的軟件和通信標(biāo)準(zhǔn)，它允許傳感器，控制器，人，機(jī)器，設(shè)備，物流系統(tǒng)和產(chǎn)品進(jìn)行溝通，并直接與對方合作。未來的自動(dòng)化系統(tǒng)必須采取類似那些存在于計(jì)算機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)開源多廠商互操作的軟件應(yīng)用程序和通信標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)4.0演示通過利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括ISA-88批次標(biāo)準(zhǔn)承認(rèn)這一點(diǎn)，ISA-95企業(yè)控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)，OPC UA，IEC 6-1131-3和PLC打開的。

全球標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一前陣子又前進(jìn)了一步，當(dāng)?shù)侣?lián)盟平臺工業(yè)4.0和總部位于美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)的代表在瑞士蘇黎世會(huì)見了在2016年3月，分別努力，發(fā)掘他們的兩個(gè)架構(gòu)的潛在的對齊參考架構(gòu)模型工業(yè)4.0（RAMI4.0）和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)（IIRA）。

在2016年4月，OPC基金會(huì)和對象管理集團(tuán)6（OMG）宣布技術(shù)互操作性的協(xié)作策略，涵蓋了OPC統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA）和OMG數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)（DDS）標(biāo)準(zhǔn)。這些是說明在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)成熟度顯著合作努力。他們認(rèn)識到制造業(yè)在全球的相互依存關(guān)系，需要共同的標(biāo)準(zhǔn)和互操作性。

工業(yè)4.0的流程自動(dòng)化

工業(yè)過程自動(dòng)化4.0概念的應(yīng)用正在出現(xiàn)新的NAMUR工作組應(yīng)對經(jīng)驗(yàn)交流，理念的發(fā)展，并制定了以下主題要求：
1、工業(yè)4.0的今天的生產(chǎn)和在未來的機(jī)會(huì)和潛力的識別

2、工業(yè)4.0的要求說明從NAMUR的角度接近

3、在工業(yè)4.0活動(dòng)NAMUR定位

工業(yè)4.0在與德國工程師協(xié)會(huì)和協(xié)會(huì)電氣，電子和信息技術(shù)，在2015年11月合作NAMUR發(fā)表的新技術(shù)路線圖“過程傳感器4.0”的技術(shù)路線圖確定了必要的要求，以及用于通訊功能從一個(gè)簡單的溫度傳感器到復(fù)雜的設(shè)備的過程的傳感器。功能包括連接并與一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議，維護(hù)和操作功能，可跟蹤性和法規(guī)遵從，虛擬的描述，以支持連續(xù)的工程和互操作通信。

一個(gè)核心概念是處理嵌入到以控制系統(tǒng)與企業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行通信，直接傳感器。工業(yè)4.0流程自動(dòng)化的應(yīng)用程序是通過在2015年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)廠商證明。他們專注于過程自動(dòng)化工業(yè)4.0三個(gè)不同的方面：從現(xiàn)場級設(shè)備業(yè)務(wù)控制聯(lián)系垂直整合; 橫向整合，以優(yōu)化價(jià)值鏈的產(chǎn)出; 及端至端工程，規(guī)劃，和過程控制。

工業(yè)4.0演示系統(tǒng)

SmartFactoryKL和德國研究中心的人工智能，18個(gè)合作伙伴一起，已經(jīng)被證明工作的生產(chǎn)線，說明行業(yè)在行業(yè)活動(dòng)4.0概念，包括漢諾威工業(yè)博覽會(huì)在德國。

該演示演示了如何以市場為準(zhǔn)備技術(shù)被應(yīng)用到創(chuàng)建一個(gè)靈活的工業(yè)4.0生產(chǎn)線。SmartFactoryKL是一個(gè)制造商無關(guān)示范和研究平臺中創(chuàng)新的信息和控制技術(shù)以及它們在現(xiàn)實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中使用進(jìn)行了測試和開發(fā)。SmartFactoryKL說明了廠家對未來的愿景，不同制造商的不同的部件相互連接在協(xié)調(diào)工作。智能組件能夠接管獨(dú)立上下文的任務(wù)和自給自足的工作，提供定制化的產(chǎn)品撬動(dòng)大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)。