繼蒸(zheng)汽時(shi)代、電氣時(shi)代、信息(xi)時(shi)代三(san)大(da)工(gong)業(ye)革(ge)命之后，全球(qiu)化(hua)(hua)分工(gong)使生產(chan)要素(su)加(jia)速(su)流動和配置，市場風(feng)向(xiang)變化(hua)(hua)和產(chan)品個性化(hua)(hua)的需求(qiu)對企業(ye)反應時(shi)間和柔性化(hua)(hua)能力(li)提出(chu)前所未有(you)的要求(qiu)，全球(qiu)進入空前的創新密(mi)集和產(chan)業(ye)變革(ge)時(shi)代。基于此(ci)，以物聯網和智能制造為主導(dao)的第(di)四次工(gong)業(ye)革(ge)命悄然來襲。

　　早在2011年漢諾威工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)博(bo)覽會上(shang)，德國率(lv)先提出“工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)4.0”的(de)概念，之(zhi)后(hou)美國也推出工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)、互聯(lian)企業(ye)(ye)(ye)等類似概念。無論(lun)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)4.0還(huan)是工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)互聯(lian)網(wang)，其主(zhu)要特征(zheng)都是智能和(he)(he)物(wu)(wu)聯(lian)，而主(zhu)旨都在于將傳統工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)生產(chan)(chan)與(yu)現代信(xin)息技(ji)術(shu)相結(jie)合，從而提高資源利用率(lv)和(he)(he)生產(chan)(chan)靈活性、增強客(ke)戶與(yu)商業(ye)(ye)(ye)伙伴緊密(mi)度并提升(sheng)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)生產(chan)(chan)的(de)商業(ye)(ye)(ye)價(jia)值。

　　“工(gong)業4.0”是一個宏大(da)的(de)(de)(de)(de)愿景，但又是一個簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)概念：把大(da)量的(de)(de)(de)(de)有(you)關人(ren)、IT系統(tong)、自動化(hua)原件和(he)機器的(de)(de)(de)(de)信(xin)息融(rong)入(ru)到(dao)虛(xu)擬網絡——實體物理系統(tong)中，并利用產生的(de)(de)(de)(de)數據(ju)為企業服務，其本(ben)質即(ji)為“融(rong)合”。在制造系統(tong)中，工(gong)廠現(xian)場(chang)設備傳感和(he)控制層(ceng)的(de)(de)(de)(de)數據(ju)與企業信(xin)息系統(tong)融(rong)合，并傳到(dao)云端(duan)進(jin)行存儲、分析(xi)，形成決策并反過來指導(dao)、協同企業的(de)(de)(de)(de)生產和(he)運營(ying)。

　　通(tong)過工(gong)業(ye)4.0可(ke)以建(jian)立一種(zhong)人(ren)——技(ji)術互動(dong)的(de)(de)(de)嶄新模式(shi)，即機器適應人(ren)的(de)(de)(de)需求。具有(you)多(duo)通(tong)道用戶(hu)(hu)界面的(de)(de)(de)智(zhi)能(neng)(neng)工(gong)業(ye)輔助系(xi)統(tong)(tong)，能(neng)(neng)將數(shu)字和模擬環(huan)境直(zhi)接搬到(dao)生產(chan)車間(jian)(jian)。而未來工(gong)廠也(ye)將從(cong)(cong)局部(bu)的(de)(de)(de)機器智(zhi)能(neng)(neng)發(fa)展(zhan)到(dao)全(quan)廠智(zhi)能(neng)(neng)。屆時(shi)，嵌入式(shi)制造(zao)系(xi)統(tong)(tong)在工(gong)廠和企(qi)(qi)業(ye)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)業(ye)務流程(cheng)上(shang)(shang)實(shi)現(xian)縱(zong)向(xiang)網(wang)絡連(lian)接，在分散的(de)(de)(de)價值(zhi)網(wang)絡上(shang)(shang)實(shi)現(xian)橫(heng)向(xiang)連(lian)接，并(bing)可(ke)進(jin)行實(shi)時(shi)管理(li)(li)——從(cong)(cong)下訂(ding)單開始，直(zhi)到(dao)外運物(wu)流。這一理(li)(li)念將零散的(de)(de)(de)信息、通(tong)訊、虛擬等技(ji)術整(zheng)合(he)，通(tong)過數(shu)據可(ke)視化和共享互聯(lian)，打通(tong)企(qi)(qi)業(ye)的(de)(de)(de)產(chan)品(pin)設計、研發(fa)、生產(chan)與客戶(hu)(hu)管理(li)(li)、供應鏈和能(neng)(neng)耗(hao)管理(li)(li)等系(xi)統(tong)(tong)，實(shi)現(xian)從(cong)(cong)底(di)層(ceng)控制級、中(zhong)層(ceng)產(chan)線級，到(dao)上(shang)(shang)層(ceng)企(qi)(qi)業(ye)級的(de)(de)(de)整(zheng)體優化，最(zui)終幫助制造(zao)業(ye)實(shi)現(xian)更(geng)短(duan)的(de)(de)(de)上(shang)(shang)市時(shi)間(jian)(jian)、更(geng)高的(de)(de)(de)生產(chan)靈活(huo)性和資產(chan)利(li)用率(lv)、更(geng)低(di)的(de)(de)(de)擁有(you)成本和更(geng)可(ke)控的(de)(de)(de)企(qi)(qi)業(ye)風(feng)險(xian)。

　　工(gong)業(ye)4.0的(de)(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)是數(shu)字化(hua)、網(wang)絡(luo)化(hua)和集成化(hua)。與此相應(ying)的(de)(de)(de)(de)是，工(gong)業(ye)4.0時代的(de)(de)(de)(de)工(gong)業(ye)自(zi)動化(hua)，將在(zai)原有自(zi)動化(hua)技術(shu)和架構下，實現集中式控(kong)制向分(fen)散式增強(qiang)型控(kong)制的(de)(de)(de)(de)基(ji)本模(mo)式轉(zhuan)變，讓(rang)設(she)備(bei)(bei)從傳(chuan)感(gan)器(qi)到因(yin)特網(wang)的(de)(de)(de)(de)通訊(xun)(xun)能夠無(wu)縫對接，從而(er)建立一個(ge)(ge)高度靈(ling)活(huo)的(de)(de)(de)(de)、個(ge)(ge)性化(hua)和數(shu)字化(hua)、融合(he)了(le)產(chan)品與服務(wu)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)模(mo)式。在(zai)這種模(mo)式下，生產(chan)自(zi)動化(hua)技術(shu)可通過自(zi)我診斷、自(zi)我修正和各種功能軟(ruan)(ruan)件讓(rang)設(she)備(bei)(bei)更(geng)(geng)加智能，以(yi)更(geng)(geng)好地輔助工(gong)人(ren)完(wan)成生產(chan)。因(yin)此要求自(zi)動化(hua)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)通訊(xun)(xun)功能和集成能力更(geng)(geng)強(qiang)，而(er)自(zi)動化(hua)軟(ruan)(ruan)件則需具備(bei)(bei)更(geng)(geng)強(qiang)大的(de)(de)(de)(de)分(fen)析處理及與企業(ye)其他軟(ruan)(ruan)件系統的(de)(de)(de)(de)數(shu)據共享能力。

　　在自動化層(ceng)面，統一的控制平臺，順(shun)暢(chang)的通訊網絡是基礎(chu)。而要實現工業4.0，自動化在四個(ge)層(ceng)面上將進一步(bu)拓展：

　　自動(dong)化(hua)系統內部的(de)(de)(de)橫(heng)向連接。通過全集(ji)(ji)成(cheng)自動(dong)化(hua)、集(ji)(ji)成(cheng)架構(gou)等統一(yi)平臺(tai)(tai)將控(kong)制、驅(qu)動(dong)、低壓配電等系統深(shen)度集(ji)(ji)成(cheng)，在單(dan)一(yi)的(de)(de)(de)編(bian)程(cheng)環境(jing)中為可擴展(zhan)運動(dong)和(he)機(ji)器(qi)控(kong)制提供集(ji)(ji)成(cheng)的(de)(de)(de)平臺(tai)(tai)。這種集(ji)(ji)成(cheng)可減少(shao)需(xu)要儲存的(de)(de)(de)備件(jian)數量，而控(kong)制平臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)開放性(xing)則可確(que)保與(yu)第三方組件(jian)輕松集(ji)(ji)成(cheng)。此外(wai)，在每(mei)臺(tai)(tai)機(ji)器(qi)上使用的(de)(de)(de)可視(shi)化(hua)及信(xin)息軟(ruan)件(jian)需(xu)實現標準(zhun)化(hua)處(chu)理方式(shi)。

　　與下層(ceng)現場(chang)傳(chuan)感和數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)層(ceng)及上層(ceng)企業管理系統的(de)縱向(xiang)連(lian)接。從機器運(yun)(yun)行(xing)和能源使(shi)用(yong)到變量(liang)(liang)(liang)處理和材料使(shi)用(yong)，在生(sheng)(sheng)(sheng)產過程(cheng)的(de)每個(ge)(ge)環節中，控制器、傳(chuan)感器及其(qi)它設備均會(hui)產生(sheng)(sheng)(sheng)大量(liang)(liang)(liang)數(shu)據(ju)。來(lai)自生(sheng)(sheng)(sheng)產車間(jian)的(de)數(shu)據(ju)在幾年之(zhi)內就會(hui)在數(shu)量(liang)(liang)(liang)上超過公(gong)司產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)業務(wu)數(shu)據(ju)。即便是(shi)現在，也有(you)大量(liang)(liang)(liang)的(de)此類數(shu)據(ju)正在通過現場(chang)的(de)PLC進(jin)行(xing)分析(xi)。當務(wu)之(zhi)急乃是(shi)將所(suo)有(you)來(lai)自各工廠運(yun)(yun)行(xing)系統不斷劇增的(de)數(shu)據(ju)與來(lai)自業務(wu)應用(yong)的(de)信息(xi)相結合，從而打(da)造運(yun)(yun)營智(zhi)能，尤其(qi)是(shi)遠程(cheng)維(wei)護解(jie)決方案(an)和基于云技術的(de)服(fu)務(wu)，以(yi)應對(dui)持續增加的(de)圍繞數(shu)據(ju)分析(xi)的(de)服(fu)務(wu)需(xu)求。如遠程(cheng)狀態(tai)監測可(ke)以(yi)對(dui)個(ge)(ge)別部件的(de)運(yun)(yun)動進(jin)行(xing)分析(xi)或對(dui)整個(ge)(ge)驅動鏈(lian)實施在線(xian)連(lian)續監測。

　　基于開(kai)放(fang)標準和(he)統(tong)一(yi)協議的(de)(de)(de)(de)(de)通(tong)訊(xun)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)。若要充分利用智能化(hua)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)技術的(de)(de)(de)(de)(de)優勢(shi)，需(xu)要借(jie)助統(tong)一(yi)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)基礎設(she)施，來(lai)實現(xian)工廠(chang)內所有設(she)備彼此之間的(de)(de)(de)(de)(de)相互通(tong)信。未來(lai)，網(wang)絡(luo)(luo)(luo)交換設(she)備將得(de)到更廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)利用。獨(du)(du)立(li)IP的(de)(de)(de)(de)(de)應用可(ke)以使產品和(he)設(she)備具(ju)備可(ke)識別的(de)(de)(de)(de)(de)獨(du)(du)立(li)身份、便于追蹤、定位(wei)和(he)監測。此外，標準通(tong)訊(xun)可(ke)使更多的(de)(de)(de)(de)(de)數字(zi)設(she)備融(rong)入生產線網(wang)絡(luo)(luo)(luo)，如攝像機、RFID讀卡(ka)器、數字(zi)平板、安全磁卡(ka)等，以提高生產管理的(de)(de)(de)(de)(de)精細化(hua)。

　　移動(dong)技(ji)術和(he)虛(xu)擬化。目前在平板(ban)電(dian)腦或(huo)智能(neng)(neng)手機(ji)上訪問生(sheng)產(chan)數(shu)據(ju)，信息和(he)工廠員(yuan)工已能(neng)(neng)夠實(shi)現(xian)“移動(dong)”并隨(sui)(sui)時隨(sui)(sui)地(di)(di)(di)(di)(di)訪問應用程(cheng)序。未(wei)來，很(hen)多情況下(xia)需(xu)要使用云技(ji)術處(chu)理和(he)存儲來自各(ge)地(di)(di)(di)(di)(di)的(de)數(shu)據(ju)，又要在各(ge)地(di)(di)(di)(di)(di)實(shi)時地(di)(di)(di)(di)(di)使用這些數(shu)據(ju)。移動(dong)技(ji)術讓人(ren)變得機(ji)動(dong)靈活。人(ren)們(men)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)隨(sui)(sui)時隨(sui)(sui)地(di)(di)(di)(di)(di)與任何(he)相(xiang)關人(ren)事聯(lian)系，可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)與全(quan)球同事交(jiao)流分享(xiang)經驗(yan)知識、解決業務問題(ti)。不管技(ji)術專家(jia)身在何(he)處(chu)，呼叫中心代表都可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)實(shi)時向其咨(zi)詢問題(ti)，而(er)專家(jia)本(ben)人(ren)也可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)隨(sui)(sui)地(di)(di)(di)(di)(di)訪問世界(jie)上任意地(di)(di)(di)(di)(di)點的(de)設備服務歷史以(yi)(yi)及其它(ta)裝(zhuang)置的(de)歷史，還能(neng)(neng)夠核對工廠更新和(he)其它(ta)咨(zi)詢。例如，很(hen)多油井(jing)地(di)(di)(di)(di)(di)處(chu)分散的(de)偏遠地(di)(di)(di)(di)(di)區，過去，技(ji)術人(ren)員(yuan)需(xu)要奔波于各(ge)個油井(jing)之(zhi)間將數(shu)據(ju)下(xia)載(zai)到閃存卡中，而(er)現(xian)在則可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)直接(jie)從云端(duan)下(xia)載(zai)數(shu)據(ju)，通過遠程(cheng)監視設備和(he)過程(cheng)。他們(men)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)實(shi)時生(sheng)成報告(gao)，而(er)不是(shi)按天(tian)或(huo)者按周。

　　虛(xu)擬(ni)化(hua)可以(yi)降低對物理(li)服(fu)務器(qi)和(he)其它硬件的依賴性(xing)，同時節約工廠的能源成(cheng)本(ben)。虛(xu)擬(ni)化(hua)技術還(huan)可以(yi)改善機器(qi)的可靠性(xing)，打造低成(cheng)本(ben)高可用性(xing)的備份解決方(fang)案，同時允(yun)許操作(zuo)系統的多(duo)個實例在單(dan)一硬件上(shang)運(yun)行。最(zui)新的DCS系統已經應用虛(xu)擬(ni)化(hua)服(fu)務器(qi)實現更快的處理(li)速度(du)及降低生命周期成(cheng)本(ben)。

　　現(xian)階段，每一(yi)(yi)(yi)項自動(dong)化(hua)技術(shu)都已投入使(shi)用(yong)，但大部分公司(si)至(zhi)今仍在單一(yi)(yi)(yi)地使(shi)用(yong)其中某一(yi)(yi)(yi)項技術(shu)。一(yi)(yi)(yi)旦公司(si)理念(nian)趨于(yu)成熟，開始接受這些新(xin)技術(shu)，就能夠出現(xian)同(tong)時應用(yong)所有(you)這些技術(shu)的(de)局面。目前，控制(zhi)(zhi)層(ceng)面，最新(xin)的(de)PLC、變頻等(deng)產(chan)品(pin)都有(you)標(biao)(biao)準的(de)網(wang)絡通訊接口，現(xian)場設備(bei)通過(guo)傳感器數(shu)據(ju)采(cai)集和聯(lian)網(wang)傳輸即(ji)可(ke)實現(xian)診斷等(deng)智能功能;信(xin)息層(ceng)面，各種數(shu)據(ju)庫軟件、制(zhi)(zhi)造(zao)執(zhi)行系統、制(zhi)(zhi)造(zao)運行管(guan)(guan)理系統、產(chan)品(pin)生命周期管(guan)(guan)理軟件等(deng)，同(tong)企業資(zi)源(yuan)規(gui)劃解決方案(an)連接起來，則實現(xian)數(shu)據(ju)到(dao)信(xin)息的(de)轉換、輔(fu)助商業決策;分析運營層(ceng)面：現(xian)有(you)的(de)云平臺也(ye)具備(bei)了(le)遠程分析優化(hua)的(de)基(ji)礎和經驗;安全層(ceng)面：業界主流廠(chang)商都已與信(xin)息安全企業合作(zuo)推出了(le)實際方案(an)。而未來的(de)挑戰主要(yao)在于(yu)需要(yao)在生產(chan)工(gong)(gong)程、機械工(gong)(gong)程、工(gong)(gong)藝工(gong)(gong)程、自動(dong)化(hua)工(gong)(gong)程、IT和互(hu)聯(lian)網(wang)領(ling)域建立起一(yi)(yi)(yi)個共同(tong)認可(ke)的(de)問題處理方式(shi)和標(biao)(biao)準。