自工業(yè)革命開始以來，每一次技術(shù)進(jìn)步都能夠帶來工業(yè)生產(chǎn)效率的大幅提高。19世紀(jì)初，蒸汽機(jī)促進(jìn)了現(xiàn)代工廠的建立，到了20世紀(jì)，電氣化帶動(dòng)了工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)并在70年代實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。然而在隨后的幾十年里，工業(yè)技術(shù)進(jìn)步僅僅是量的增加，與信息技術(shù)、移動(dòng)通信、電子商務(wù)等相比突破甚微。

    現(xiàn)在，我們正處于第四波工業(yè)浪潮中：新興的數(shù)字技術(shù)產(chǎn)業(yè)被稱為工業(yè)4.0，具體即指九項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型（圖1）。在這些轉(zhuǎn)變中，傳感器、機(jī)器、工件和IT系統(tǒng)將相互聯(lián)接起來，超越單個(gè)企業(yè)擴(kuò)大到價(jià)值鏈。這些聯(lián)接系統(tǒng)可以與基于因特網(wǎng)協(xié)議的其它系統(tǒng)相互作用，分析數(shù)據(jù)、進(jìn)行預(yù)測和自動(dòng)配置來適應(yīng)變化。工業(yè)4.0可以實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備的數(shù)據(jù)收集和分析，更加靈活高效地生產(chǎn)出低價(jià)高質(zhì)的商品。這反過來還將提高生產(chǎn)效率、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、促進(jìn)工業(yè)增長，最終提升企業(yè)和地區(qū)的競爭力。

圖1 改變工業(yè)生產(chǎn)的9大技術(shù)

    波士頓咨詢公司發(fā)布報(bào)告介紹了工業(yè)4.0時(shí)代的九大技術(shù)趨勢，并探討其潛在的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，為制造商和生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商提供信息。這九大技術(shù)進(jìn)步已應(yīng)用于制造業(yè)，而隨著工業(yè)4.0的到來，它們將改變生產(chǎn)方式：獨(dú)立和優(yōu)化的單元將完全整合為自動(dòng)化的生產(chǎn)流程，改變供應(yīng)商、生產(chǎn)商和客戶之間的傳統(tǒng)關(guān)系，也改變了人和機(jī)器之間的關(guān)系。（圖2）

圖2 工業(yè)4.0正改變傳統(tǒng)制造業(yè)關(guān)系

一、大數(shù)據(jù)及分析

    基于大數(shù)據(jù)的分析模式最近只在全球制造業(yè)大量出現(xiàn)，它的優(yōu)勢在于能夠優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源，提高設(shè)備服務(wù)。在工業(yè)4.0背景下，將對來自開發(fā)系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、企業(yè)與客戶管理系統(tǒng)等不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的整合評估，使其成為支持實(shí)時(shí)決策的標(biāo)準(zhǔn)。例如，德國的半導(dǎo)體制造商英飛凌已經(jīng)采用了將單芯片關(guān)聯(lián)的方式，幫助檢測有故障的芯片來提高生產(chǎn)質(zhì)量。

二、自主式機(jī)器人

    許多行業(yè)的生產(chǎn)商長期使用機(jī)器人來處理復(fù)雜的作業(yè)，但機(jī)器人卻在不斷進(jìn)化，甚至可以在更大的實(shí)用程序中使用。它們變得更加自主、靈活、合作。最終，它們將與人類并肩合作，并且人類也要向它們學(xué)習(xí)。這些機(jī)器人將花費(fèi)更少，并且相比于制造業(yè)之前使用的機(jī)器人，它們的適用范圍更廣泛。

    在許多行業(yè)中，機(jī)器人已經(jīng)被長期使用來處理復(fù)雜的任務(wù)且仍在不斷發(fā)展。它們正在變得更加自主靈活，最終將學(xué)會(huì)與人交往，和人類安全地共同工作并向人類學(xué)習(xí)。這些機(jī)器人將價(jià)格更低且用處更大，能夠承擔(dān)更為復(fù)雜的角色。

    例如，顧家家居已經(jīng)使用了歐洲制造商的機(jī)器設(shè)備。這些機(jī)器人是相互連接的，以便他們可以協(xié)同工作，并自動(dòng)調(diào)整行動(dòng)，以配合下一個(gè)未完成的產(chǎn)品線。高端傳感器和控制單元可保證與人類密切合作。同樣，工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商ABB推出一款有兩支手臂的機(jī)器人，它被稱為“玉米”，專門設(shè)計(jì)用來與人類一起組裝產(chǎn)品（如電子消費(fèi)品）。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用保證了安全互動(dòng)和零件識別的實(shí)現(xiàn)。

三、仿真模擬

    在工程階段，運(yùn)用了3D仿真材料和產(chǎn)品，但在未來，模擬將更廣泛地應(yīng)用于裝置運(yùn)轉(zhuǎn)中。模擬將利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在虛擬模型中反映真實(shí)世界，包括機(jī)器、產(chǎn)品、人等等，這使得運(yùn)營商可以在虛擬建模中進(jìn)行測試和優(yōu)化。例如西門子就開發(fā)出了可以模擬的虛擬機(jī)器，從而使加工過程減少了80%。

四、水平和垂直系統(tǒng)集成

    目前，大多數(shù)的IT系統(tǒng)都沒有被完全整合，公司、供應(yīng)商和客戶之間聯(lián)系并不密切，從企業(yè)到車間的功能也缺乏完整的一體化。即使是工程本身，從產(chǎn)品到工廠自動(dòng)化，缺乏完全集成。隨著工業(yè)4.0的到來，公司和部門間將更具凝聚力，數(shù)據(jù)整合網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將使價(jià)值鏈實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化。

    例如，達(dá)索系統(tǒng)和云供應(yīng)商Boostaerospace聯(lián)手為歐洲航空航天和國防工業(yè)建立了一個(gè)合作平臺(tái)——AirDesign。該平臺(tái)可以作為一個(gè)工作空間設(shè)計(jì)和制造業(yè)的合作車間，也可作為一個(gè)私有云服務(wù)。它負(fù)責(zé)管理多方之間的交換產(chǎn)品和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的復(fù)雜任務(wù)。