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    2013年4月，德國(guó)政府于“2013漢諾威工業(yè)博覽會(huì)”上正式推出“工業(yè)4.0”項(xiàng)目，該項(xiàng)目是德國(guó)政府2010年7月《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的十大未來(lái)項(xiàng)目之一，被認(rèn)為是繼機(jī)械、電氣和信息技術(shù)之后的第四次工業(yè)革命，是引領(lǐng)德國(guó)工業(yè)未來(lái)發(fā)展的核心戰(zhàn)略。此項(xiàng)目一經(jīng)推出，不但成為本屆漢諾威工業(yè)博覽會(huì)的一大亮點(diǎn)，更成為本年度全球工業(yè)界的熱議話題。

    制造業(yè)的未來(lái)需求

    眾所周知，德國(guó)是全球制造業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)家之一，包括汽車和汽車配件工業(yè)、電子電氣工業(yè)、機(jī)械設(shè)備制造工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的制造業(yè)已經(jīng)成為德國(guó)的經(jīng)濟(jì)支柱，其裝備制造行業(yè)更是全球領(lǐng)先。

     “工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的推出從根本上來(lái)說(shuō)正是德國(guó)制造業(yè)發(fā)展的需要。德國(guó)制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位源于德國(guó)在制造技術(shù)方面的研究和創(chuàng)新，當(dāng)前德國(guó)制造業(yè)面臨著種種挑戰(zhàn)，包括降低成本、提高效率及增加生產(chǎn)的靈活性的需求，而要實(shí)現(xiàn)這些，需要大量的新的技術(shù)和新的產(chǎn)品，因此“工業(yè)4.0”應(yīng)運(yùn)而生。

    事實(shí)上，不僅僅是在德國(guó)，全球制造業(yè)都在面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，規(guī)模龐大的中國(guó)制造業(yè)急需轉(zhuǎn)型升級(jí)，美國(guó)制造業(yè)的復(fù)蘇也必然需要探索新的發(fā)展模式。各種客戶需求，如改變批次產(chǎn)量、產(chǎn)品多樣性及可持續(xù)生產(chǎn)等已成為新的創(chuàng)新動(dòng)力，而大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、新能源等新技術(shù)的發(fā)展為這次變革奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合了市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展的需求，在全球一場(chǎng)新的工業(yè)革命都正在發(fā)展之中。正是順應(yīng)這一趨勢(shì)，德國(guó)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)打造其制造業(yè)的未來(lái)之路——“工業(yè)4.0”。

    智能化是核心

    “工業(yè)4.0”的重要方向之一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。德國(guó)專家們提出的“工業(yè)4.0”的全新理念，主要就對(duì)聯(lián)網(wǎng)工廠以及相關(guān)方面的演變進(jìn)行研究。“工業(yè)4.0”關(guān)注整個(gè)產(chǎn)品生命周期，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)、物流以及生產(chǎn)的集成將通過(guò)材料流、產(chǎn)品流、以及信息流得以實(shí)現(xiàn)，從而構(gòu)建高度復(fù)雜又極為高效的全球化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。這樣一來(lái)，一條生產(chǎn)線就能夠跟供應(yīng)商以及消費(fèi)信息進(jìn)行連接，從而根據(jù)消費(fèi)者需求對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，并對(duì)所交付的原材料進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

    作為指引未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)的一種全新概念，德國(guó)工業(yè)4.0的思路是：在工廠生產(chǎn)新的系統(tǒng)中，產(chǎn)品的組件直接與生產(chǎn)系統(tǒng)溝通，發(fā)出接下來(lái)所需生產(chǎn)過(guò)程的指令，這樣將改變整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)的使用，整個(gè)系統(tǒng)將更加智能，聯(lián)網(wǎng)更加緊密，不同組件之間可以相互溝通，工作更快、作出反應(yīng)更加迅速。

    新的生產(chǎn)模式使生產(chǎn)和交付變得更加靈活，而且對(duì)于生產(chǎn)中斷和故障可以靈活反應(yīng)，區(qū)別于以往的“柔性生產(chǎn)”，這些反應(yīng)是完全智能化的，無(wú)需人為地提前設(shè)定。

    毫無(wú)疑問，智能化將成為“工業(yè)4.0”的核心，而新型的生產(chǎn)制造模式實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是智能化的網(wǎng)絡(luò)。

    在“工業(yè)4.0”的規(guī)劃中，制造商將以“信息物理系統(tǒng)”（Cyber-Physical Systems：CPS）為框架建立包含其設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和工業(yè)產(chǎn)品的全球性網(wǎng)絡(luò)。CPS的意義在于將物理設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，是連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治等五大功能。CPS本質(zhì)上是一個(gè)具有控制屬性的網(wǎng)絡(luò)，但它又有別于現(xiàn)有的控制系統(tǒng)。CPS則把通信放在與計(jì)算和控制同等地位上，因?yàn)镃PS強(qiáng)調(diào)的分布式應(yīng)用系統(tǒng)中物理設(shè)備之間的協(xié)調(diào)是離不開通信的。CPS對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備的遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)能力、自治能力、控制對(duì)象的種類和數(shù)量，特別是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有的工控網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）認(rèn)為，CPS將讓整個(gè)世界互聯(lián)起來(lái)。如同互聯(lián)網(wǎng)改變了人與人的互動(dòng)一樣，CPS將會(huì)改變我們與物理世界的互動(dòng)。

    在制造業(yè)領(lǐng)域，CPS包含能夠獨(dú)立交換信息的小型智能機(jī)械、存儲(chǔ)系統(tǒng)和高效的產(chǎn)品設(shè)備，他們能夠獨(dú)立地完成運(yùn)作和互相控制，從而極大地提升機(jī)器與機(jī)器之間的連通，并產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。而生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)λ袛?shù)據(jù)進(jìn)行管理，并進(jìn)行智能分析，在無(wú)人為操作或較少人為操作的情況下通過(guò)這些數(shù)據(jù)來(lái)提升工廠效率。

    “工業(yè)4.0”并內(nèi)有涉及到根本性的技術(shù)革新，而是強(qiáng)調(diào)通過(guò)“信息物理系統(tǒng)”來(lái)改變當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)模式。新的生產(chǎn)模式無(wú)疑將推動(dòng)自動(dòng)化領(lǐng)域的創(chuàng)新，未來(lái)的工業(yè)控制與自動(dòng)化產(chǎn)品更需要靈活性、操作的方便性及智能化，支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和具有自診斷功能也是大勢(shì)所趨。信息、通信、軟件技術(shù)在制造業(yè)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，成為“工業(yè)4.0”時(shí)代的核心競(jìng)爭(zhēng)力。