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1、工业4.0简介工业4.0(英语:Industry 4.0、德语:Industrie 4.0),或称生产力4.0,是一个德国政府提出的高科技计划。又称为第四次工业革命2013年德国联邦教育及研究部和联邦经济及科技部将其纳入高技术战略2020的十大未来项目,投资预计达2亿欧元,用来提升制造业的计算机化、数字化和智能化。德国机械及制造商协会(VDMA)等设立了“工业4.0平台”;德国电气电子及信息技术协会发布了德国首个工业4.0标准化路线图。德国机器人展所谓的4.0目标与以前不同,并不是单单创造新的工业技术,而是着重在将现有的工业相关的技术、销售与产品体验统合起来,是创建具有适应性、资源效率和人因工
2、程学的智能工厂,并在商业流程及价值流程中集成客户以及商业伙伴,提供完善的售后服务。其技术基础是智能集成感控系统及物联网。这样的架构虽然还在摸索,但如果得以陆续成真并应用,最终将能建构出一个有感知意识的新型智能工业世界,能透过分析各种大数据,直接生成一个充分满足客户的相关解决方案产品(需求定制),更可利用计算机预测,例如天气预测、公共交通、市场调查数据等等,及时精准生产或调度现有资源、减少多余成本与浪费等等(供应端优化),需要注意的是工业只是这个智能世界的一个部件,需要以“工业如何适应智能网络下的未来生活”去理解才不会搞混工业的种种概念。第四次工业革命可以实现的时间,各方说法不一;德国电气电子及
3、信息技术协会的会员中只有四分之一认为2020年前会有大规模的实施,而工业通信标准、安全性和人员培训都是较大的问题。四次工业革命:第一次工业革命是利用水力及蒸汽的力量作为动力源突破了以往人力与兽力的限制,第二次工业革命则使用电力为大量生产提供动力与支持,也让机器生产机器的目标实现,第三次工业革命则是使用电子设备及信息技术(IT)来校除人为影响以增进工业制造的精准化、自动化。工业4.0的核心词汇是智能集成感控系统,而且是高度自动化,可以主动排除生产障碍,在中国制造2025和美国制造业振兴计划也都提到了。叙述:德国的工业4.0一词最早是在 2011 年的汉诺威工业博览会提出。2012年10月由罗伯特
4、博世有限公司的 Siegfried Dais 及利奥波第那科学院的孔翰宁组成的工业4.0工作小组,向德国联邦政府提出了工业4.0的实施建议。2013年4月8日的汉诺威工业博览会中,工业4.0工作小组提出了最终报告。类似计划:在美国一个称为“智能制造领导联盟”(Smart Manufacturing Leadership Coalition, SMLC)的组织,也发起倡议致力于制造业的未来。智能制造领导联盟是一个非营利性组织,由制造业公司、供应商、技术公司、制造商集团、大学、政府机构和实验室所组成。联盟的目标是让这些制造业的利益相关者形成协同研发、实现和推广的团体,可以发展出相关的方法、标准、平
5、台和共享的基础架构,促进智能化制造。工业互联网是要将两次重大转型变革所带来的发展成果汇集在一起:工业革命所带来的众多机器、设备和制造业大军,与数字革命带来的运算、信息和通信系统。依照GE的观点,上述的成果结合将带来三大要素,展现出工业网络的本质:智能机器、先进分析和参与工作者。人类历史工业化的发展进程可以分为四个阶段,或称为四次工业革命。第一次工业革命是英国开创的机械化生产时代。以瓦特发明蒸汽机为契机,机械替代传统的手工劳力,解决了生产制造的人力问题。第二次工业革命是美国福特公司引入的批量生产,具体表现为以科学式管理为基础的大规模批量流水线,解决了生产制造的数量问题。第三次工业革命是日本的精益
6、生产,以丰田精益系统(JIT)为典型代表,以自动化、JIT、零库存解决了质量问题。第四次工业革命是由德国带头的智能生产(工业4.0),通过大规模定制解决用户体验问题。在延续自动化、信息化发展趋势的同时,降低对客户个性化需求的响应时间,提升客户的使用满意度。具体来看,四次工业革命的差异可以体现在它们的产品结构、能源动力以及组织结构上。从产品上来说,以汽车为例,工业1.0时代的汽车仅有一个小锅炉在车底下烧木柴。2.0时代的汽车以福特Model T为典型代表,纯机械操作,颜色和型号统一而单调。标准化、价格低廉的福特Model T让汽车成为了大众消费的标配。到了3.0时代,市场上出现了更多汽车品牌,它
7、们在外观性能等方面也纷纷差异化。曾经垄断市场的福特也在激烈的竞争面前被迫转型。工业4.0时代,汽车的定位则从一个单一的汽车产品过渡到满足交通需求、定义生活品质的全套服务体验,例如特斯拉为顾客提供自主试驾、预定、个性化定制等服务,GM汽车提供全生命周期服务等。从能源动力上来说,第一次工业革命主要使用蒸汽动力,第二次由蒸汽变成了电力(化石燃料),第三次工业革命的动力能源以化石燃料为主,逐步向新能源转移。第四次工业革命(工业4.0)里,预计新能源将占主导地位,化石燃料将逐步减少。从组织结构上来说,工业1.0时代以作坊、匠人手工铺为主,机器只是辅助人工作的手段。2.0时代组织架构发展成中央控制的大规模
8、流水线工厂。3.0时代,丰田的精益生产系统成为主流,注重供应链管理、追求零库存的JIT拉动式生产模式被纷纷效仿。而工业4.0时代,传统工厂的概念已不再存在,物联网连接起制造商、零件商、消费者、设计者等生态流程上的多方角色形成一张智能制造的网络。工业4.0的核心目的是解决定制生产问题,同时降低这样做的时间与成本。在工业3.0时代,产品的标准化是由企业规划、工厂生产,再由营销销售部门推向市场上的消费者。消费者是被动的接受者,其个性化的需求被隐藏、忽略。只有极少数的个性化需求以高定价的手工定制、VIP服务等形式得以满足。然而,在今天的商业环境下,制造业企业普遍产能过剩,面临激烈的同质竞争,传统的经营
9、模式越来越难奏效。同时,互联网的快速普及和去中心化赋予用户更多话语权,他们对体验、个性主张有了更多要求,制造服务业成为主流。从产品转向服务、从制造为中心转向用户为中心、从制造业到制造服务业,这是工业4.0区别于前三次工业革命的颠覆之处。智能生产、高端设备只是手段,个性定制才是目的。如果没有满足定制化生产需求做前提,工业4.0并不是必需的,可能精益生产就够了。工业4.0强调的是以个性定制为出发点,运用自动化、信息化两方面的技术手段来实现个性定制的目的。海尔集团首席执行官张瑞敏曾表示:“机器换人可能是智能制造的一个必要条件但不是充分条件。智能制造是一个体系,它是满足用户个性化需求的一个生态体系”。工业4.0通过建设有“智慧”的可以和用户、供应商等多方角色实时沟通、灵活排产的工厂,以柔性化、小规模的智能生产单元替代大规模流水线,从而以更低成本、更快速度来满足日益个性化的需求。在最极端的情况下,工厂甚至会为某一个用户生产一个特定的单件商品。以3D打印为例,就是满足定制需求的即刻式设计生产模式。
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