什么是工业4.0

2022-07-04 15:15:41 admin

工业4.0是以信息技术为主导,推动工业机器和流程智能化的工业变革。自 19 世纪以来,我们先后经历了三次工业革命。每一次工业革命都是由一项颠覆性的新技术驱动,分别是:蒸汽机作为动力机,装配线技术创新以及计算机的兴起。之所以称之为工业“革命”,是因为推动变革的创新技术不仅提高了生产力和工作效率,而且彻底改变了商品的生产方式和人类的工作方式。 

我们正处在第四次工业革命(又称工业 4.0)的浪潮之中,它通过智能技术对供应链的自动化、监控和分析进行了彻底的革新。工业 4.0 由工业物联网 (IIoT) 和信息物理系统驱动,这些智能自治系统利用计算机算法监视和控制机器、机器人及车辆等实物。工业 4.0 让供应链中的所有环节都变得智能,包括从智能制造和智慧工厂到智能仓储和智能物流。但工业 4.0 并不局限于供应链领域。它还能与 ERP 等后端系统互联,赋予企业前所未有的可视性与控制力。从根本上来说,工业 4.0 是所有企业数字化转型的重要组成部分。

 

工业 4.0 技术

企业如何把握工业4.0的机遇?首先我们需要了解工业4.0相关技术,并将其运用到生产中去。工业 4.0 建立在九大技术支柱之上。这些创新技术连接了现实世界与数字世界,让智能自治系统成为可能。虽然企业和供应链已经在使用其中一些先进技术,但只有综合运用所有这些创新技术,才可能充分释放工业 4.0 的全部潜能。

大数据和 AI 分析:如何实现工业4.0?数据是关键。从工业4.0的定义中可以看出,工业4.0是一场以数据为驱动的工业革命。在工业 4.0 时代,企业可以通过各种数据源采集大数据,包括工厂设备和物联网 (IoT) 设备、ERP 和 CRM 系统,以及天气应用和交通应用等。企业可以运用人工智能 (AI) 和机器学习技术支持的分析解决方案来实时处理数据,并利用从中获得的洞察提升供应链管理各个领域的决策和自动化水平,比如供应链计划、物流管理、制造、研发和工程、企业资产管理 (EAM) 和采购领域。

横向和纵向集成:工业 4.0 的主干是横向和纵向集成。所谓横向集成是指“现场”(包括生产车间、各种生产设施以及整个供应链)的各种流程紧密集成。所谓纵向集成是指组织的所有层级都能串联起来,数据可以自由流动,从车间到管理层,再从管理层到车间。换句话说,生产与研发、质量保证、销售和营销及其他部门和流程紧密集成,数据和知识孤岛不复存在。

云计算:云计算是工业 4.0 和数字化转型的“重要推手”。如今,云技术的优越性远不止在速度、可扩展性、存储和成本效益方面,它为大多数先进技术(从 AI 到机器学习再到物联网)奠定了基础,为企业创新提供了助力。驱动工业 4.0 技术的数据常居云端,作为工业 4.0 核心的信息物理系统也使用云技术来通信和协调。

增强现实 (AR):增强现实技术是工业 4.0 的一个核心概念,能够将数字内容映射到现实环境。借助 AR 系统,员工在观察实物(例如设备或产品)时,可以使用智能眼镜或移动设备查看实时 IoT 数据、数字化部件、维修或装配说明、培训内容等。AR 技术方兴未艾,并且对维护、服务、质量保证以及技术人员培训和安全有着重大意义。

工业物联网 (IIoT):物联网(确切地说是工业物联网)是工业 4.0 的核心。这两个术语常常互换使用。工业 4.0 中的大多数实物(设备、机器人、机械、装备、产品)都使用传感器和 RFID 标签提供有关其状态、性能或位置的实时数据。借助这项技术,企业可以更顺畅地运营供应链,快速设计并修改产品,防止设备停机,掌握消费者偏好,追踪产品和库存等等。

增材制造/3D 打印:增材制造(俗称 3D 打印)是推动工业 4.0 的另一项关键技术。3D 打印最初是作为一种快速设计原型的工具,但现在已得到广泛应用,从大规模定制到分布式制造,不一而足。例如,借助 3D 打印技术,零件和产品可以作为设计文件存储在虚拟库存中,并在需要时按需打印,从而缩短运输距离,减少成本。

自主机器人:随着工业 4.0 的兴起,新一代自主机器人也在不断崛起。自主机器人经过编程可以自动执行任务,尽可能减少人工干预。从库存扫描无人机到用于拣选和放置货物的自主移动机器人,不同的自主机器人在尺寸和功能方面千差万别。这些机器人搭载了先进的软件、AI、传感器和机器视觉,能够执行困难和精细的任务。它们可以识别和分析从周围环境接收的信息,并采取相应行动。

模拟/数字孪生:数字双胞胎是基于 IoT 传感器数据对现实世界中的机器、产品、流程或系统所作的虚拟化模拟。作为工业 4.0 的核心组成部分,数字双胞胎可帮助企业更好地了解、分析和优化工业系统及产品的性能与维护。举例来说,设备操作员可利用数字双胞胎找出具体的故障零件,预测潜在的问题并延长设备正常运行时间。

网络安全:在工业 4.0 浪潮下,连接点和大数据的使用量激增,有效的网络安全措施变得至关重要。通过实施零信任 (Zero Trust) 架构以及机器学习和区块链等技术,企业可以实现自动化的威胁检测、预防和响应,最大限度地减少其网络中的数据泄露和生产延迟风险。


工业 4.0 的优势

智能产品

开发具有自我感知能力的互联产品,使其能够共享有关自身运行状况、位置、使用水平、存储条件等方面的信息。这些智能产品共享的数据可以帮助企业作出改进,完善从产品质量和客户服务到物流和研发等方方面面。智能产品还能预测服务需求,接受远程升级,并且支持基于服务的新商业模式。

 

智能工厂

什么是智能化工厂?即采用高度数字化且基本自主的设施,并充分利用大数据、人工智能、机器人、分析和物联网等先进技术实现工厂办公、管理以及生产的自动化。这些工厂也被称为工厂 4.0,它们不仅可以进行自我校正,采用智能制造 4.0 流程,还能经济高效地大规模交付定制产品。目前,工业4.0智能化工厂解决方案已被众多国际知名生产厂家所应用。

   

智能资产

如今,几乎所有实体资产都搭载了内置传感器。连接到物联网和分析工具后,这些传感器可以颠覆企业资产管理。借助各种智能资产,技术人员能够实时监控资产性能,预测并防止停机故障,安排灵活的预测性维护,充分利用数字双胞胎,并紧密集成资产和业务管理流程。

      

员工赋能

无论系统的自主性有多高,企业始终离不开员工。赋能员工使用 AI 等技术和访问实时传感器数据,这样他们就能随时掌握车间动态,并能够在问题出现时迅速做出决策,果断采取行动。可穿戴设备和增强现实应用还能帮助他们解决问题,监控他们的健康状况,并保障他们的安全。


工业4.0对制造业的影响

市面上的工业 4.0 解决方案组合比比皆是,这些解决方案正在帮助成千上万的企业实现供应链数字化转型,重塑生产,服务客户,并实现整个企业的互联。
以下是企业获得的一些收益:

生产力和自动化水平大幅提升:企业可在运营过程中制定由数据驱动的决策,从而提高预测准确性,支持实时交付,并制定利润优化方案。

在任何市场或经济环境下保持韧性和敏捷性: 企业可以利用先进的计划功能,塑造未来的数字化供应链。

自信地开发新业务模式并快速把握机遇:借助工业 4.0 解决方案,企业可以缩减成本,提高市场效率,并打通海陆空,实现供应链一体化。

采用绿色、可持续的解决方案,兼顾盈利能力:通过实现数字化转型,客户的效率和成本效益越来越高,同时还能在不影响盈利能力和扩展能力等业务目标的情况下达成环保目标。

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