“工业4.0”综述

2015-04-17重庆邮电大学自动化学院重庆400065

山东工业技术 2015年2期

关键词：工业4.0制造业工业

宋　健,王　茁,杨　杰（重庆邮电大学自动化学院,重庆　400065）

“工业4.0”综述

宋健,王茁,杨杰
（重庆邮电大学自动化学院,重庆400065）

摘要：本文首先介绍“工业4.0”概念、起源和现状；分析了“工业4.0”关键技术：RFID技术、无线传感网络技术、AI技术、云计算技术；介绍了“工业4.0”所面临的关键问题及其对于中国制造业的影响；最后展望了“工业4.0”的美好未来。

关键词：“工业4.0”；工业革命；德国制造；智能工厂

1　引言

“工业4.0”是德国在《高技术战略2020》提出的十大未来项目之一。它是基于传统制造业，互联网及物联网的虚实融合系统，目的在于实现工厂生产智能化，令客户的个性化需求同生产环节无缝对接。德国总理默克尔指出，未来智能工厂将能够自行运转，机器与元器件将能够自行交流，这就使跨行业的合作成为必须。她建议，信息业、通信业、制造业等相关行业需要长远规划、增进合作，对彼此抱有好奇心。

2　“工业4.0”发展现状

在过去，科学技术经历了三次革命。而即将到来的第四次工业革命则以工业智能化为代表。2011汉诺威工业博览会开幕式致辞中，德国人工智能研究中心的Wolf-gangWahlster教授首次提出“工业4.0”概念。2013年“工业4.0”被列为德国《高技术战略2020》十大未来项目之一。美国于2011年提出“先进制造伙伴计划”，并于2012年出台了“先进制造业国家战略计划”。英国于2011年发布了《英国发展先进制造业的主要策略和行动计划》。日本亦出台过类似的协同式机器人与无人化工厂发展计划。2011年4月6日，我国工业与信息化部、科学技术部等5部委以工信部联信〔2011〕160号印发《关于加快推进信息化与工业化深度合作的若干意见》，意见指出要推动生产装备智能化和生产过程自动化，加快建立现代化生产体系。

3　“工业4.0”关键技术

3.1RFID技术（射频识别）

RFID是种无线通信自动识别技术，通过无线电识别目标读写数据，无需识别系统与目标间接触，适用各种恶劣环境。优点在于操作简单快捷，可识别多个标签的高速物体。

3.2无线传感网络技术(WSN)

WSN是大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，最终把这些信息发送给网络的所有者。其优点在于低成本、低功耗、微型化。

3.3人工智能(AI)

AI是计算机的分支，被称为世界三大尖端技术之一。其研究方向是人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何应用计算机来模拟人类某些智能行为的基本理论和技术。

3.4云计算技术

云计算是一种基于互联网的计算方式，共享的资源信息通过云计算可以按需提供给其他设备。其特点在于通过使计算分布在大量的分布式计算机上。这使企业能将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦，为我们使用网络提供了无限多的可能。

4　“工业4.0”面临的问题

4.1安全问题

要实现“工业4.0”的安全须满足两个条件：其一是确保智能工厂和工业产品本身不会对环境或人造成危险；其二是防止数据流失与滥用。因此，妥善处理好保密安全问题是实现“工业4.0”的当务之急。虚拟世界和现实世界日益融合，网络信息安全受到的挑战越发严峻。而面对非法攻击，云端数据也须得到更有力的安全保障。

4.2标准统一问题

由于缺乏国内统一标准的基础软件和硬件支撑，因此工业软件经常被具有不同技术规范的平台所“绑定”。随着工厂与工厂内外的很多事物同服务一起被连接起来，通信手段和数据格式等必须有统一IT架构，制定统一标准，而且需要统一的参照架构来描述这些标准并促进标准的实现。

4.3系统管理问题

随着生产系统与其他系统的连接，整个系统的管理变得错综复杂。适当的计划、描述和模块化可以为这种复杂的系统提供管理基础,因而需要工程师进行更多的模块化研究。

5　“工业4.0”对于中国制造业的影响

对于中国制造业来说，“工业4.0”产生的最大变化就是可以依据市场需求来变化。在未来无论是系统还是产品都一定是模块化的，都具有更高的自主性，因此“工业4.0”将全面提高生产效率。首先“工业4.0”与中国大力推动的工业化与信息化融合的战略不谋而合，这对于中国企业家来说是重大机会，也是中国制造业转型的重要机遇。其次“工业4.0”可以推动中国的一些弱势项目。同时，“工业4.0”也为中国提供了更多商机。中国制造业水平对于国民经济的促进作用非常重要，而如此重要的产业我们的效率还有进一步提升的空间。