问题

什么是工业4.0?

回答
工业4.0,这个词近些年来在制造业领域可以说是响当当的,它代表着一股巨大的变革浪潮。要理解它,我们得从它的字面意思和背后的驱动力说起。

简单来说,工业4.0就是第四次工业革命。前面我们经历了三次工业革命:第一次是蒸汽机的应用,开启了机械化生产;第二次是电力和流水线的普及,带来了大规模生产;第三次则是信息技术和自动化,让生产过程更加智能化和高效。而工业4.0,是在这些基础上,将信息技术与工业生产深度融合,创造出更加智能、互联、柔性的生产模式。

那么,具体来说,工业4.0都有哪些核心特征,又是如何实现的呢?我来给你掰开了揉碎了讲讲:

1. 互联互通 (Connectivity): 这是工业4.0的基石。以前的工厂,设备之间、系统之间往往是孤立的,信息传递不畅。工业4.0强调的是万物互联(Internet of Everything, IoE),这里的“物”不仅仅是机器设备,还包括传感器、产品、甚至人。这些事物都可以通过网络连接起来,实时地收集和交换数据。想象一下,一台机器上的传感器可以知道自己运行的温度、压力、振动情况,然后把这些数据发送给另一台机器,或者直接上传到云端平台。

2. 数据驱动与智能分析 (DataDriven and Smart Analytics): 互联互通带来的海量数据本身并没有价值,关键在于如何利用这些数据。工业4.0的核心就是通过大数据分析和人工智能(AI)技术,从这些数据中提取有用的信息,并进行智能决策。例如,通过分析设备的运行数据,可以预测设备何时可能发生故障,从而提前进行维护(预测性维护),避免停产损失。又或者,分析客户订单数据,可以更精准地预测市场需求,优化生产计划。

3. 柔性制造与定制化生产 (Flexible Manufacturing and Mass Customization): 传统的生产模式往往是固定化、大规模的。但现在消费者需求越来越多样化,小批量、个性化的订单越来越多。工业4.0通过智能化的生产线和模块化的设备,可以实现高度的柔性,快速地切换生产不同型号、不同规格的产品,甚至实现大规模定制化生产。这意味着工厂可以更高效地满足客户的个性化需求,而不会像以前那样成本高昂。

4. 虚拟仿真与数字孪生 (Virtual Simulation and Digital Twin): 在真实世界进行大规模的测试和调整成本很高,而且风险也大。工业4.0引入了数字孪生(Digital Twin)的概念。简单来说,就是为现实世界中的物理实体(如一台机器、一条生产线,甚至整个工厂)创建一个实时的、数字化的模型。这个模型会不断地从真实实体那里获取数据,并进行同步更新。工程师可以在这个数字孪生上进行各种模拟、测试和优化,比如模拟新产品在生产线上的运行效果,优化生产流程,而无需在实体设备上冒险操作。这大大缩短了研发周期,降低了试错成本。

5. 人机协作与增强现实 (HumanMachine Collaboration and Augmented Reality): 工业4.0并不是要完全取代人,而是要实现人机协作,让人类从重复、危险的工作中解放出来,专注于更具创造性和决策性的任务。例如,通过增强现实(AR)技术,工人可以戴上AR眼镜,在实际操作中看到叠加的虚拟信息,比如设备的使用说明、维修步骤、甚至是零部件的安装指南。这大大提高了工作的准确性和效率,尤其是在复杂的维护和装配场景下。

驱动工业4.0的几个关键技术:

物联网 (IoT): 各种传感器、设备通过网络连接,实现数据采集和交换。
人工智能与机器学习 (AI & ML): 用于数据分析、预测、决策和自动化控制。
大数据分析 (Big Data Analytics): 处理和分析海量、异构的数据。
云计算 (Cloud Computing): 提供强大的计算和存储能力,支持海量数据的处理和应用部署。
机器人技术 (Robotics): 更智能、更灵活的机器人用于自动化生产和协作。
网络安全 (Cybersecurity): 保护互联互通的生产系统免受攻击。
增材制造(3D打印)(Additive Manufacturing): 实现更灵活、更个性化的产品制造。

工业4.0带来的影响和价值:

提升生产效率和质量: 通过自动化、智能化和数据优化,可以显著提高生产效率,降低次品率。
降低运营成本: 预测性维护、优化能源使用、减少浪费等都能有效降低成本。
增强市场竞争力: 能够快速响应市场变化,实现个性化定制,从而赢得更多客户。
创造新的商业模式: 例如基于数据分析的服务型制造,提供增值服务。
改善工作环境: 将工人从繁重、危险的工作中解放出来,提高工作安全性。

当然,实现工业4.0并不是一蹴而就的,它需要企业在技术、人才、管理和文化等多个层面进行投入和转型。而且,不同行业、不同规模的企业,其工业4.0的实施路径也会有所不同。但总体而言,工业4.0代表着制造业发展的未来方向,是企业保持活力的重要途径。

希望我这样讲,能让你对工业4.0有一个更清晰、更全面的认识。

网友意见

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呵呵。让我这个真真正正做过工业机器人和机器视觉。在上海松江的工厂里参与过基于机器视觉和工业机器人的流水线研发的嵌入式软件工程师来告诉你吧。。

首先工业4.0有两种,一种是幻想中的工业4.0。这种工业4.0包括容错度极低的机器视觉。令人惊讶的人工智能和只有在电影中才能见到的,能完美替换人类的机器人。这种工业4.0基本上就是幻想。

因为这种复杂度的工业4.0,人类目前就是实现不了。除非人类能把一块电脑显卡的体积缩到只有米粒那么大,功耗降到几个毫安。目前来看,人类还无法突破这个物理限制。

说人话就是,你只要给我几十亿美金,买上几千万张显卡,再修建几千个三峡水电站给我供电,我就能炼出来一个机器人,和你花6000元雇来的普工工作能力差不多。懂了吧!!!

另一种工业4.0就是以互联网和移动互联网为基础,基于数据共享的供应链体系。这种工业4.0的发明者是波音公司。对就是造民航飞机的那个单位。就是利用互联网,打造从需求,设计,生产,运输,销售的全产业链。类似这种设计部门一键出图,根据图纸自动调拨分发供应链。之后进行组装。之后自动分配物流渠道和客户配送体系。把所有的成本全部压到极致。这个基本上只有中国能干。因为只有中国是全产业链的国家。

说人话就是利用全产业链绞杀其他国家的工业。这个懂得自然懂。

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大家不要被工业4.0的名字给唬住了,其实工业4.0就是第四次工业革命的意思,该名词最先是2013年4月德国在汉诺威工业博览会上提出,之后在全球引爆了一场全球范围的工业转型竞赛。

第一次工业革命后,人类进入蒸汽时代;

第二次工业革命后,人类进入电气时代;

第三次工业革命后,人类进入信息时代(也有说法成为自动化时代的);

第四次工业革命后,人类进入___时代。

这个___,现在正处于第四次工业革命的我们无法填写上准确的答案,但百年后,学过历史的中学生应该都能答上来,个人感觉应该是【智能化】时代。

因为现阶段工业4.0也被认为是以智能制造为主导的第四次工业革命,通过智能工厂、智能生产、智能物流等技术,或者更加革命性的生产方式,将当下社会的运作效率提高到一个新的高度。


关于工业3.0和工业4.0的区别,可以通过“智能生产”的案例来区分。工业3.0是厂商生产大量单一品类的商品,然后消费者从厂商提供的商品中选择自己需要的。工业4.0后,厂商除了具备生产大量单一品类产品,还具有满足消费者个性化需求的能力,厂商根据消费者个性化需求,直接生产出满足消费者定制需求的产品,进而提高社会的生产效率,降低成本,避免浪费。



要想实现工业4.0,一方面需要继续提升制造业的生产加工水平,精密机床的加工与制造,新型无人化工厂的多设备协同等;另一方面需要提升信息的交互效率和企业协同能力,推动制造业的数字化转型,这方面就需要工业互联网平台。其实美国提出的“工业4.0”就是工业互联网,德国在提出工业4.0后也建立了工业4.0平台,国内的工业互联网平台近年来也在不断发展。

工业互联网平台解决的主要是制造业的数字化转型问题,推动制造资源优化配置、以及产融对接等方式。国内目前的工业互联网平台产业体系如下所示,现阶段的工业互联网平台产业体系由五类平台组成:连接与边缘计算平台承担“流量入口”角色。云服务平台提供存储、计算和网络服务。通用PaaS平台提供IT资源分配、应用调度和开发部署管理等。工业数据分析与可视化平台提供数据分析、行业预测等。业务PaaS平台提供专业业务组件及预置解决方案等。



从国内工业互联网产业图可以看出,基本上国内知名的终端制造厂和互联网公司,都在积极推动工业互联网平台的发展和建设。互联网企业在这方面的优势主要集中体现在云服务和通用PaaS等方面。

国内工业互联网产业发展中的一个典型案例是腾讯云和三一集团的合作。三一重工作为国内大型的机械制造企业,其年销售额已超过1000亿元,目前已将数字化列为集团战略。在数字化转型过程中,三一打造了一个全场景的数据中台,涉及营销、研发、计划排产、生产执行、仓储管理等多个环节,实现制造业全场景覆盖。

三一集团的数字化进程,与国内主流的云服务公司的合作密不可分,其中腾讯云利用其云企点客服的能力,跟三一集团联手打造了机械行业首个智慧服务中台,智慧服务中台的AI机器人能够高效应对很多重复咨询问题,智能语音导航服务能够将咨询更高效地分配给对应的服务人员,从而大幅提升售后效率。



国内互联网企业在参与到制造业过程中,也都是各自发挥自身的长处,形成各自的优势。腾讯自QQ时代以来,在音视频通信领域拥有着21年的技术积累,今年独立出来了“腾讯云音视频”业务,旨在依托独具的“RT-ONE”全球网络和在此基础上构建的业界最完整的PaaS产品家族(PaaS,Platform as a Service,把服务器平台作为一种服务的商业模式),为客户提供更高质量、更低成本的音视频通信服务。

腾讯云音视频拥有着丰富的产品能力,在商业化场景中,可为教育、电竞、电商等场景带来超低延迟的全真直播体验。在助力传统企业数字化转型中,腾讯云音视频可以帮助企业构建更加安全可控、扩展性更强的IM-即时通信系统,也能够为企业建立更高效的智能呼叫中心或在线服务系统。



此外,腾讯云还研发了5G远程实时操控产品:“腾讯云无界”,该方案基于5G技术和腾讯实时音视频打造,能够实现时延100ms 以内的车辆一对多远程实施控制。且跟三一集团下的三一智矿达成了战略合作协议,助力未来无人驾驶机械设备开采挖掘露天矿井。

低时延、高可靠的云音视频技术,对于很多工业场景的应用都有很大的推动作用。除了可以用来挖矿,还能够用于智能仓储、无人驾驶、自动吊装等领域,尤其是在一些危险性比较高的复杂、恶劣环境中,通过云音视频技术为基础的远程操控,能够起到保障人身安全、提升工作效率的效果,在未来拥有着广泛的应用潜力。


以上,期待能够早日实现工业4.0,步入运作更加高效、生产力水平更高、更加智能的时代。

参考文献

[1] venustech.com.cn/u/cms/

[2]baijiahao.baidu.com/s?

[2]cloud.tencent.com/devel

[3] baike.baidu.com/item/Pa

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