工業(yè)4.0的主要技術(shù)

摘 要：工業(yè)4.0是德國(guó)聯(lián)邦教研部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部提出的概念，與此同時(shí)我國(guó)也提出了《中國(guó)制造2025》白皮書，兩國(guó)分別從各自的角度對(duì)制造業(yè)的未來(lái)進(jìn)行了描述，工業(yè)4.0概念在全世界工業(yè)領(lǐng)域都引起了極大的討論和研究，本文針對(duì)工業(yè)4.0的主要關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行概述和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；工業(yè)革命；創(chuàng)新技術(shù)

1 概述

工業(yè)4.0首先是由德國(guó)提出來(lái)的概念[1]。眾所周知，德國(guó)是世界上走在工業(yè)發(fā)展最前沿的國(guó)家，工業(yè)也是其在全世界最具競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)域，為保證德國(guó)工業(yè)繼續(xù)走在世界的前沿，為保證其工業(yè)在全世界的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力，德國(guó)人提出了繼蒸汽機(jī)應(yīng)用、大規(guī)模生產(chǎn)和信息技術(shù)三次工業(yè)革命后，以生產(chǎn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為代表的第四次工業(yè)革命，如西門子等公司積極實(shí)踐和推動(dòng)工業(yè)4.0概念，已初步實(shí)現(xiàn)智能工廠等成果。

在《中國(guó)制造2025》當(dāng)中，我國(guó)政府提出來(lái)用30年的時(shí)間，從制造業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)強(qiáng)國(guó)，并用10年時(shí)間，進(jìn)入全球制造業(yè)第二方陣。與德國(guó)不同，我國(guó)制造業(yè)在許多方面仍然較為落后，特別是針對(duì)工業(yè)4.0的信息技術(shù)，對(duì)我們未來(lái)的努力提出了更高的要求。

2 工業(yè)4.0主要技術(shù)

以往的三次工業(yè)革命皆是由技術(shù)的創(chuàng)新來(lái)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力單元的創(chuàng)新、流水線和信息技術(shù)的應(yīng)用，就是技術(shù)驅(qū)動(dòng)革命的直接印證。與前面的工業(yè)革命不同，即將到來(lái)的第四次工業(yè)革命不僅包含了企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，還包含了整個(gè)產(chǎn)品的生命周期，如開發(fā)、生產(chǎn)、售后和回收，信息技術(shù)和機(jī)械裝置共同結(jié)合成為有機(jī)的整體。

整個(gè)生命周期的所有有關(guān)人員都參與其中，消費(fèi)者可以實(shí)現(xiàn)更多的私人定制；供應(yīng)鏈更加的透明和有效；售后服務(wù)更加的及時(shí)；產(chǎn)品開發(fā)的更加符合消費(fèi)者要求。但與此同時(shí)，這些組成了一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)之間互相影響，技術(shù)的創(chuàng)新使得人們掌控如此復(fù)雜的系統(tǒng)成為了可能。一般來(lái)說(shuō)，移動(dòng)計(jì)算、社會(huì)化媒體、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)，共同構(gòu)成工業(yè)4.0的基礎(chǔ)。

3 移動(dòng)計(jì)算

移動(dòng)計(jì)算是任何計(jì)算機(jī)在移動(dòng)狀態(tài)之下進(jìn)行的人機(jī)交互[2]。這種技術(shù)現(xiàn)今在社會(huì)化媒體范圍內(nèi)廣泛傳播，不僅如此，移動(dòng)計(jì)算技術(shù)也將在商業(yè)和企業(yè)信息技術(shù)產(chǎn)生極大的影響。移動(dòng)技術(shù)使得人與計(jì)算機(jī)的機(jī)動(dòng)性獲得了極大延伸，信息的獲取、傳播和增值的可能性都大大增強(qiáng)。到處都能使用，處處都可連接，成為了移動(dòng)計(jì)算最主要的標(biāo)志。通過(guò)移動(dòng)計(jì)算，人與計(jì)算機(jī)的交互變?yōu)殡S時(shí)隨地，由此彼此之間的交互數(shù)量和頻率大大增加，并且產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)。高級(jí)別的數(shù)據(jù)安全技術(shù)和數(shù)據(jù)隱私技術(shù)成為了移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的前提。

4 社會(huì)化媒體

社會(huì)化媒體的發(fā)展，已經(jīng)滲透到生活和社會(huì)的方方面面。如國(guó)外代表性的Facebook、Twitter、YouTube等，就國(guó)內(nèi)而言微博、微信等的廣泛應(yīng)用已經(jīng)不知不覺地改變了我們的生活模式。在這些平臺(tái)上，人們可以自由和透明地發(fā)布自己的信息，人們獲取信息的途徑也變得更加的直接和透明。在社會(huì)化媒體上，人民收集和評(píng)論信息的基礎(chǔ)有了創(chuàng)造性的顛覆，這種顛覆不僅發(fā)生在社會(huì)商業(yè)生活中，也發(fā)生在工業(yè)領(lǐng)域。在社會(huì)化媒體中，信息的爆炸性增長(zhǎng)是人類從來(lái)沒有遇見過(guò)的，海量的原始數(shù)據(jù)成為了人類的寶藏，如何從中尋找到有用的信息就是最核心的議題。

5 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)描述了一種物理對(duì)象之間的連接，通過(guò)這種連接和信息的交換，實(shí)現(xiàn)了功能的拓展，價(jià)值的增長(zhǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下，物體不僅能夠有目的地通過(guò)感知周圍環(huán)境和部署區(qū)域的方式來(lái)獲取信息，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自主的信息的傳遞，即將信息從一個(gè)物體傳遞至另一個(gè)物體的過(guò)程；在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中，很重要的一點(diǎn)就是物體對(duì)信息的處理，換句話說(shuō)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中，物體可以根據(jù)自己的需要和目的對(duì)信息進(jìn)行處理或者轉(zhuǎn)化，在這些基礎(chǔ)之上，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的物體之間的聯(lián)合可以實(shí)現(xiàn)許多附加功能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)再次極大地?cái)U(kuò)充了數(shù)據(jù)流和信息流的范圍和強(qiáng)度，也極大地增加了智能物體生命階段的復(fù)雜性，人們對(duì)此還有待于深化和研究[3]。

6 大數(shù)據(jù)

如前面所述的技術(shù)的飛速發(fā)展，信息的數(shù)量飛速增長(zhǎng)，大數(shù)據(jù)就是收集巨大的數(shù)據(jù)集合，這些數(shù)據(jù)集合產(chǎn)生于各種模擬和數(shù)字資源——物聯(lián)網(wǎng)、人與計(jì)算機(jī)的交互等，這些信息根據(jù)不同的協(xié)議、速度和方式在傳輸[4，5]。傳統(tǒng)模式下的信息處理技術(shù)和架構(gòu)已經(jīng)完全不可能滿足人們的需求，這種需求催生了大數(shù)據(jù)技術(shù)。一般來(lái)講，大數(shù)據(jù)是指無(wú)法在可容忍的時(shí)間內(nèi)用傳統(tǒng)意義上的IT技術(shù)和軟硬件技術(shù)對(duì)其進(jìn)行感知、獲取、處理和服務(wù)的數(shù)據(jù)集合。如今大數(shù)據(jù)引起了社會(huì)各個(gè)行業(yè)的廣泛關(guān)注和興趣，但是必須要指出的是，大數(shù)據(jù)技術(shù)的研究還是剛剛起步，大數(shù)據(jù)與其他領(lǐng)域的結(jié)合才剛剛開始，相關(guān)理論和實(shí)踐都需要繼續(xù)深化，現(xiàn)在市場(chǎng)對(duì)于大數(shù)據(jù)的熱炒和夸大并沒有根據(jù)。

原始大數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析、優(yōu)化和預(yù)測(cè)等處理可以使數(shù)據(jù)變?yōu)檎嬲饬x上的有價(jià)值、可以銷售的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的最頂尖的IT公司如騰訊、阿里巴巴等越來(lái)越重視大數(shù)據(jù)技術(shù)，因?yàn)槠湔莆盏脑即髷?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)不同的面向數(shù)據(jù)的提純，其結(jié)果的價(jià)值越來(lái)越重要。

7 結(jié)論

如前所述的四種技術(shù)相互融合，互相影響，共同構(gòu)成了企業(yè)及社會(huì)各個(gè)行業(yè)變革的基礎(chǔ)，對(duì)工業(yè)領(lǐng)域而言，構(gòu)成了工業(yè)4.0變革的基礎(chǔ)。技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)未來(lái)的發(fā)展提供了可能和答案，技術(shù)的創(chuàng)新使得更可靠的決策、更經(jīng)濟(jì)的開發(fā)和更有效率的生產(chǎn)過(guò)程成為可能。最近幾十年IT技術(shù)獲得了驚人的發(fā)展，也極大地改變了制造業(yè)領(lǐng)域，以移動(dòng)計(jì)算、社會(huì)化媒體、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的技術(shù)也開始給予人們極大的想象空間。隨著工業(yè)4.0的推進(jìn)，人們會(huì)看到這些想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

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作者簡(jiǎn)介：陸軼，男，1989年，研究生，成都理工大學(xué)，研究方向：可靠性、智能診斷。