重慶市科學(xué)技術(shù)研究院 孫懷義，唐云建，余名

作者簡(jiǎn)介

孫懷義（1965-），男，教授級高級工程師，1988年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位，現為重慶市科學(xué)技術(shù)研究院信息與自動(dòng)化技術(shù)研究中心副主任，主要研究方向為可靠性設計技術(shù)與應用研究。

摘要：本文從工業(yè)4.0的概念入手，分析了前三次工業(yè)革命對工業(yè)發(fā)展帶來(lái)的巨大作用和影響，分析探討了工業(yè)4.0的特點(diǎn)、核心和重點(diǎn)，提出了面對工業(yè)4.0，自動(dòng)化行業(yè)在內涵和外延延伸下、在通訊技術(shù)、在大數據技術(shù)、在物流技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展機遇與挑戰，以與同行探討。

關(guān)鍵詞：通訊；大數據；可靠性；安全性；物流；工業(yè)4.0

1　引言

2015年制造業(yè)最熱的名詞之一就是“工業(yè)4.0”?！肮I(yè)4.0”是德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部在2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì )上提出的概念。漢諾威工業(yè)博覽會(huì )（HANNOVER MESSE）始創(chuàng )于1947年8月，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的不斷發(fā)展與完善，已成為當今規模最大的國際工業(yè)盛會(huì )，被認為是聯(lián)系全世界技術(shù)領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域的重要國際活動(dòng)?！肮I(yè)4.0”概念一經(jīng)提出在歐洲乃至全球工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域都引起了極大的關(guān)注和認同。

工業(yè)4.0是德國政府提出的一個(gè)高科技戰略計劃。該項目由德國聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部聯(lián)合資助，投資預計達2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠(chǎng)，在商業(yè)流程及價(jià)值流程中整合客戶(hù)及商業(yè)伙伴資源。其技術(shù)基礎是網(wǎng)絡(luò )實(shí)體系統及物聯(lián)網(wǎng)。

工業(yè)4.0簡(jiǎn)單說(shuō)就是第四次工業(yè)革命，也可簡(jiǎn)稱(chēng)為智慧工業(yè)，或者簡(jiǎn)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò )化工業(yè)革命，它描繪了制造業(yè)的未來(lái)愿景，提出繼蒸汽機的應用、規?；a(chǎn)和電子信息技術(shù)等三次工業(yè)革命后，人類(lèi)將迎來(lái)以信息物理融合系統(CPS)為基礎，以生產(chǎn)高度數字化、網(wǎng)絡(luò )化、機器自組織為標志的第四次工業(yè)革命。西門(mén)子作為德國最具代表性的工業(yè)企業(yè)以及全球工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的創(chuàng )新先驅?zhuān)彩恰肮I(yè)4.0”概念的積極推動(dòng)者和實(shí)踐者。第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）就是將網(wǎng)絡(luò )技術(shù)融于工業(yè)生產(chǎn)全生命周期。準確地說(shuō)就是：從售前服務(wù)、到采購、到生產(chǎn)、到銷(xiāo)售、到售后服務(wù)全部在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現。工業(yè)4.0充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)成果，推動(dòng)工業(yè)實(shí)現跨越式發(fā)展。

第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命發(fā)生時(shí)，中國一直處于閉關(guān)自守的封建社會(huì )，錯失了兩次工業(yè)革命給國家發(fā)展帶來(lái)的重大機遇，但所幸第三次工業(yè)革命爆發(fā)時(shí)，新中國成立，盡管當時(shí)中國的工業(yè)還十分弱小，但我國領(lǐng)導人和科技界前輩沒(méi)有錯失這次機會(huì )，使得中國的工業(yè)從無(wú)到有，從小到大，從弱到強，特別是四個(gè)現代化的提出和實(shí)施，使得我國的工業(yè)得到高速穩健的發(fā)展，極大的縮小了與發(fā)達國家的差距。第四次工業(yè)革命來(lái)臨，對中國的工業(yè)發(fā)展既是挑戰，也是機遇，趕超世界先進(jìn)水平成為可望也可及的目標。

用通俗易懂的語(yǔ)言描述，工業(yè)4.0就是將分散在不同公司的人、物、系統連接起來(lái)。準確把握前三次工業(yè)革命的核心和根本，有助于更加準確的熟悉和理解工業(yè)4.0。

1.1　第一次工業(yè)革命

第一次工業(yè)革命是18世紀從英國發(fā)起的技術(shù)革命，是技術(shù)發(fā)展史上的一次翻天覆地的變革性革命，它首次實(shí)現了人類(lèi)夢(mèng)寐以求的以機器代替手工工具實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)的夢(mèng)想。第一次工業(yè)革命以工作機的誕生為開(kāi)端，以發(fā)明的蒸汽輪機作為動(dòng)力機被廣泛使用為標志。第一次工業(yè)革命可以簡(jiǎn)稱(chēng)為機械化革命。

第一次工業(yè)革命從生產(chǎn)技術(shù)方面來(lái)看，就是使部分工業(yè)生產(chǎn)由機器代替手工勞作；從社會(huì )關(guān)系來(lái)看，第一次工業(yè)革命使得依附于落后生產(chǎn)方式的自耕農階級消失了，小作坊和分散式手工業(yè)被大工廠(chǎng)式工業(yè)所代替，形成了兩個(gè)新的階層：工業(yè)資產(chǎn)階級（資本家）和工業(yè)無(wú)產(chǎn)階級（工人）。毋容置疑的是，這次革命，是生產(chǎn)方式實(shí)現質(zhì)的飛躍，不僅僅解放了生產(chǎn)力，還極大地提高了勞動(dòng)效率，顯然更是一場(chǎng)生產(chǎn)關(guān)系的重大革命。本次革命使得生產(chǎn)力極大的提高；資本主義經(jīng)濟得以迅速發(fā)展；工業(yè)結構發(fā)生了根本性變化，同時(shí)還給社會(huì )形態(tài)帶來(lái)了革命性變革，逐漸地形成了資本主義的世界體系，封建社會(huì )和以前的社會(huì )制度只能無(wú)可奈何花落去，讓位給資本主義社會(huì )。

1.2　第二次工業(yè)革命

正是因為第一次工業(yè)革命形成的資本主義社會(huì )形態(tài)，有力地促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在19世紀自然科學(xué)研究工作取得重大進(jìn)展，由此產(chǎn)生的各種新技術(shù)、新發(fā)明層出不窮，并被迅速應用于工業(yè)生產(chǎn)，有力地促進(jìn)了經(jīng)濟的發(fā)展。在19世紀六七十年代，陸續出現了一系列電氣發(fā)明，標志性的是發(fā)電機的發(fā)明，使得電力廣泛應用成為可能，隨即電話(huà)機、電燈、電車(chē)、電鉆、電焊機等電氣產(chǎn)品如雨后春筍般地涌現出來(lái)，早期的汽車(chē)、飛機等也陸續被推出，這標志著(zhù)第二次工業(yè)革命正式來(lái)臨。

第二次工業(yè)革命同第一次工業(yè)革命相比，具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

首先，在第一次工業(yè)革命時(shí)期，許多技術(shù)發(fā)明都來(lái)源于工匠的實(shí)踐經(jīng)驗，科學(xué)和技術(shù)尚未真正結合；而在第二次工業(yè)革命期間，自然科學(xué)的新發(fā)展，開(kāi)始同工業(yè)生產(chǎn)緊密地結合起來(lái)，科學(xué)地推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展方面發(fā)揮了更為重要的作用，它與技術(shù)的結合使第二次工業(yè)革命取得了巨大的成果。

其次，第一次工業(yè)革命首先發(fā)生在英國，重要的新機器和新生產(chǎn)方法主要是在英國發(fā)明的，其他國家工業(yè)革命發(fā)展相對緩慢；而第二次工業(yè)革命幾乎同時(shí)發(fā)生在幾個(gè)先進(jìn)的資本主義國家，新的技術(shù)和發(fā)明超出了一國的范圍，其規模更加廣泛，發(fā)展也比較迅速。

第三，第二次工業(yè)革命開(kāi)始時(shí)，有些主要資本主義國家如日本尚未完成第一次工業(yè)革命，對它們來(lái)說(shuō)，兩次工業(yè)革命是交叉進(jìn)行的。它們既可以吸收第一次工業(yè)革命的技術(shù)成果，又可以直接利用第二次工業(yè)革命的新技術(shù)，這些國家的經(jīng)濟發(fā)展速度也比較快。

毫無(wú)疑問(wèn)，第二次工業(yè)革命對工業(yè)的影響是十分巨大和深遠的，主要體現在如下四個(gè)方面：

首先，新能源的大規模應用，如電力，煤炭等，這些新能源直接促進(jìn)了重工業(yè)的大踏步前進(jìn)，使大型的工廠(chǎng)能夠方便廉價(jià)地獲得持續有效的動(dòng)力供應，進(jìn)而使大規模的工業(yè)生產(chǎn)成為可能，并為之后的經(jīng)濟壟斷奠定了基礎。

其次，內燃機的發(fā)明解決了長(cháng)期困擾人類(lèi)的動(dòng)力不足的問(wèn)題。內燃機的發(fā)明又促進(jìn)了發(fā)動(dòng)機的出現，發(fā)動(dòng)機的發(fā)明又解決了交通工具的問(wèn)題，推動(dòng)了汽車(chē)、遠洋輪船、飛機的迅速發(fā)展，使人類(lèi)的足跡遍布了全世界，也讓各個(gè)地區的文化、貿易交流更加便利。

第三，通訊工具的發(fā)明。自從19世紀70年代美國人貝爾發(fā)明了電話(huà)之后，人與人之間的交流就不再局限于面對面的談話(huà)。

最后，化工業(yè)的迅猛發(fā)展。炸藥的發(fā)明，大大促進(jìn)了軍工業(yè)的進(jìn)步，并最終導致第一次世界大戰的爆發(fā)。從煤炭中提取各種化合物、塑料、人造纖維先后被投入實(shí)際生活。

第二次工業(yè)革命使得人類(lèi)開(kāi)始通過(guò)科學(xué)研究來(lái)獲得純粹的知識，然后又反過(guò)來(lái)再將所獲得的理論知識付之于實(shí)際應用，促進(jìn)了工業(yè)的飛速發(fā)展。顯而易見(jiàn)，第二次工業(yè)革命可以簡(jiǎn)稱(chēng)為電氣化革命。

1.3　第三次科技革命

第三次科技革命是人類(lèi)文明史上繼機械化革命和電氣化革命之后科技領(lǐng)域里的又一次重大飛躍。它以原子能、電子計算機和空間技術(shù)的廣泛應用為主要標志，涉及信息技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、空間技術(shù)和海洋技術(shù)等諸多領(lǐng)域的一場(chǎng)信息控制技術(shù)革命。這次科技革命不僅極大地推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì )經(jīng)濟、政治、文化領(lǐng)域的變革，也影響了人類(lèi)的生活方式和思維方式，使人類(lèi)社會(huì )生活和生存方式的現代化向更高境界發(fā)展。正是從這個(gè)意義上講，第三次科技革命是迄今為止人類(lèi)歷史上規模最大、影響最為深遠的一次科技革命，是人類(lèi)文明史上不容忽視的重大事件。

有專(zhuān)家認為，第三次科技革命之所以首先在美國興起，絕非偶然現象，而有其客觀(guān)必然性。這集中表現在兩個(gè)方面：一是由于第二次世界大戰后初期美國擁有雄厚的物質(zhì)基礎、眾多優(yōu)秀的科技人才、蓬勃向上的民族創(chuàng )新精神、優(yōu)越的地理環(huán)境和巨大的市場(chǎng)容量等方面的優(yōu)勢，為第三次科技革命首先在美國興起創(chuàng )造了前提條件和可能性；二是戰后以來(lái)，美國政府高度重視科技，積極采取措施推動(dòng)科技事業(yè)的發(fā)展，直接促成第三次科技革命首先在美國興起。同時(shí)還應注意到美國當時(shí)具備如下條件：技術(shù)條件——在思維技術(shù)方面，美國的實(shí)用主義哲學(xué)開(kāi)始形成；實(shí)驗技術(shù)以軍民結合、理工結合為特色；生產(chǎn)方面以電力技術(shù)和航空技術(shù)領(lǐng)先。物質(zhì)條件——美國有優(yōu)越的自然資源和人力資源，國內市場(chǎng)廣大，有利于規模生產(chǎn)；制度條件——美國是第一個(gè)資產(chǎn)階級民主憲政國家；文化條件——美國人來(lái)自世界各地，融合了各民族的文化傳統；二次大戰前后涌入一批優(yōu)秀的歐洲科學(xué)家，如愛(ài)因斯坦、馮·諾伊曼等；建立了各種學(xué)會(huì )組織，科研體制多元化；美國在二戰中，利用戰爭的交往形式，爭奪到最多的科技人才，帶動(dòng)本國人才的培養，因而受益最豐。因此可以認為，第三次工業(yè)革命源于美國具有一定的合理性和必然性。

第三次工業(yè)革命發(fā)生時(shí)間在20世紀50年代中期至70年代初期達到高潮，70年代以后進(jìn)入一個(gè)新階段。

第三次工業(yè)革命的特點(diǎn)可以簡(jiǎn)單的歸結為科學(xué)化、群體化、智能化、高技術(shù)化和產(chǎn)業(yè)化。因此第三次工業(yè)革命可以簡(jiǎn)稱(chēng)為智能化革命。

第二次世界大戰對軍工技術(shù)的刺激，有力地推動(dòng)科學(xué)技術(shù)研究的高速發(fā)展，隨著(zhù)二戰的結束，各種先進(jìn)技術(shù)應用于工業(yè)領(lǐng)域，極大地推動(dòng)和促進(jìn)了第三次科技革命的興起。

第三次工業(yè)革命對世界經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，主要表現在：它引起生產(chǎn)力各要素的變革，使勞動(dòng)生產(chǎn)率有了顯著(zhù)提高；不僅加強了產(chǎn)業(yè)結構非物質(zhì)化和生產(chǎn)過(guò)程智能化的趨勢，而且引起了各國經(jīng)濟布局和世界經(jīng)濟結構的變化；第三次科技革命以其豐富的內容使管理發(fā)展為一門(mén)真正的科學(xué)，并實(shí)現了現代化。

第三次科技革命不僅帶來(lái)了物的現代化，引起勞動(dòng)方式和生活方式的變革，而且也造就了一代新人與之相適應，使人的觀(guān)念、思維方式、行為方式、生活方式逐步走向現代化。

由于電子計算機的發(fā)明和廣泛使用，以及各種“人—機控制系統”的形成，實(shí)現了生產(chǎn)、辦公和家庭生活的自動(dòng)化（即所謂的“三A”革命），預示著(zhù)人類(lèi)社會(huì )將從機械化、電氣化的時(shí)代進(jìn)入到另一個(gè)更高級的自動(dòng)化時(shí)代；空間技術(shù)和海洋技術(shù)的發(fā)展標志著(zhù)人類(lèi)社會(huì )已從被束縛于地球表面的“地球居民”時(shí)代進(jìn)入一個(gè)遠為遼闊的陸?？樟Ⅲw新時(shí)期；基因重組技術(shù)、結構化學(xué)和分子工程學(xué)的進(jìn)展使人類(lèi)獲得了主動(dòng)創(chuàng )造新生物和新生命的創(chuàng )造力，標志著(zhù)人類(lèi)正在由“必然王國”一步步走向“自由王國”。

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的大規模介入工業(yè)生產(chǎn)，隨之而來(lái)的工業(yè)第四次革命將再次引起工業(yè)生產(chǎn)的大變革，從而推動(dòng)人類(lèi)生產(chǎn)生活更加美好。

2　工業(yè)4.0的特點(diǎn)

我國欲在第四次工業(yè)革命中占得先機，必須準確把握第四次工業(yè)革命的基本特點(diǎn)，分析在技術(shù)層面和產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面即將面對的挑戰，把握帶來(lái)的機遇，嚴密策劃，才能最大限度地發(fā)揮此次革命給工業(yè)發(fā)展帶來(lái)的機遇，為實(shí)現《中國制造2025》宏偉藍圖鋪平道路。

工業(yè)4.0的特點(diǎn)可以概括為五點(diǎn)：互聯(lián)、數據、集成、創(chuàng )新、轉型。

互聯(lián)：工業(yè)4.0的核心是連接，要把設備、生產(chǎn)線(xiàn)、工廠(chǎng)、供應商、產(chǎn)品和客戶(hù)緊密地聯(lián)系在一起。因此工業(yè)4.0的首要特點(diǎn)是互聯(lián)，而當今互聯(lián)網(wǎng)十分發(fā)達，為工業(yè)4.0的來(lái)臨打下了堅實(shí)的技術(shù)基礎。

數據：工業(yè)4.0必然帶來(lái)產(chǎn)品數據、設備數據、研發(fā)數據、工業(yè)鏈數據、運營(yíng)數據、管理數據、銷(xiāo)售數據、消費者數據等等。這些龐大的數據如何發(fā)揮重大作用，將會(huì )更進(jìn)一步促進(jìn)大數據技術(shù)的飛速進(jìn)展。

集成：工業(yè)4.0將無(wú)處不在的傳感器、嵌入式中端系統、智能控制系統、通信設施通過(guò)CPS形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)這個(gè)智能網(wǎng)絡(luò )，使人與人、人與機器、機器與機器、以及服務(wù)與服務(wù)之間，能夠形成一個(gè)互聯(lián)，從而實(shí)現橫向、縱向和端到端的高度集成。這種程度的集成將會(huì )使工業(yè)與民生，工業(yè)與人更緊密結合，對技術(shù)和市場(chǎng)的推動(dòng)作用十分巨大。

創(chuàng )新：工業(yè)4.0的實(shí)施過(guò)程是制造業(yè)創(chuàng )新發(fā)展的過(guò)程，制造技術(shù)、產(chǎn)品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面的創(chuàng )新，將會(huì )層出不窮，從技術(shù)創(chuàng )新到產(chǎn)品創(chuàng )新，到模式創(chuàng )新，再到液態(tài)創(chuàng )新，最后到組織創(chuàng )新。中國正在實(shí)施大眾創(chuàng )業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng )新戰略，無(wú)疑更有利于工業(yè)4.0在中國的全面深入推廣。

轉型：對于中國的傳統制造業(yè)而言，轉型實(shí)際上是從傳統的工廠(chǎng)，從2.0、3.0的工廠(chǎng)轉型到4.0的工廠(chǎng)，整個(gè)生產(chǎn)形態(tài)上，從大規模生產(chǎn)，轉向個(gè)性化定制。實(shí)際上整個(gè)生產(chǎn)的過(guò)程更加柔性化、個(gè)性化、定制化，這是工業(yè)4.0非常重要的特征。由于中國錯失第一次、第二次工業(yè)革命給工業(yè)帶來(lái)的巨大發(fā)展，第三次工業(yè)革命時(shí)中國處于建國初期，到目前為止，中國的工業(yè)仍然參差不齊，大批的工業(yè)需要轉型升級，只有轉型升級才能更好地迎接工業(yè)4.0帶來(lái)的重大發(fā)展機遇。

3　工業(yè)4.0的核心與重點(diǎn)

工業(yè)4.0核心是生產(chǎn)系統必須和底層的設備融合成一個(gè)整體，所有的設備的運行狀態(tài)都能采集上來(lái)，并通過(guò)上層信息系統的智能分析，來(lái)告訴企業(yè)底層的設備應該如何運行，最終實(shí)現無(wú)人控制。因此可以概括為兩大核心主題：智慧產(chǎn)品和智慧工廠(chǎng)。

智慧化是科學(xué)技術(shù)在發(fā)展進(jìn)程中先進(jìn)信息技術(shù)與工業(yè)不斷完美結合的一個(gè)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，不斷更新的信息技術(shù)起著(zhù)決定作用。智慧產(chǎn)品有唯一的特征被識別，在任何時(shí)候都能被定位，我們知道它的發(fā)展歷程，了解它當前狀況，以及實(shí)現其目標狀態(tài)的方式。從通過(guò)出口物流下訂單的那一刻起，縱向與工廠(chǎng)和公司業(yè)務(wù)流程聯(lián)網(wǎng)，橫向連接則可實(shí)時(shí)管理衍生價(jià)值體系，這二者共同構建了嵌入式制造系統。此外，這些指令都要求啟用終端間工程（模式）流經(jīng)整個(gè)價(jià)值鏈。智慧產(chǎn)品不僅能夠實(shí)時(shí)采集整個(gè)生產(chǎn)鏈必須的各種信息，還需要能夠自主做出決策，根據生產(chǎn)需要提供僅需的信息。智慧產(chǎn)品必將給工業(yè)產(chǎn)品帶來(lái)劃時(shí)代的革命。

智慧工廠(chǎng)是一種高能效的工廠(chǎng)，它必須擁有基于高科技的、適應性強的、符合人體工程學(xué)的生產(chǎn)線(xiàn)。智慧工廠(chǎng)的目標是整合客戶(hù)和業(yè)務(wù)合作伙伴，同時(shí)也能夠制造和組裝定制產(chǎn)品，而且未來(lái)的智慧工廠(chǎng)將在生產(chǎn)效率和安全性方面具有更大的自主決策能力。工業(yè)4.0更多的是依靠機器進(jìn)行工作并解釋數據，而不是依靠人類(lèi)的智慧。當然，人的因素仍然不可忽視，但人更多地是起到控制、編程和維護的作用，而不是在車(chē)間進(jìn)行作業(yè)。工業(yè)4.0不僅使工廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)現自動(dòng)化，更重要的是在生產(chǎn)過(guò)程中，能夠自主決策，自主指揮生產(chǎn)，這使得工廠(chǎng)自動(dòng)化進(jìn)入到智慧化工廠(chǎng)的層次，給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)歷史性變革。

工業(yè)4.0的最大特點(diǎn)是制造業(yè)中所有參與者及資源的高度社會(huì )技術(shù)互動(dòng)?；?dòng)主要圍繞制造資源網(wǎng)絡(luò )（制造機械、機器人、輸送機和倉儲系統及生產(chǎn)設施）進(jìn)行，這些網(wǎng)絡(luò )獨立自主，在不同情況下能自我管理，自我配置，還裝備了傳感器，分散安裝，并融入了相關(guān)規劃及管理系統。作為這一愿景的關(guān)鍵組成部分，智慧工廠(chǎng)將被納入公司內部?jì)r(jià)值網(wǎng)絡(luò )，它的特點(diǎn)是包括制造過(guò)程和制造產(chǎn)品的端對端工程，實(shí)現數字和物理世界的無(wú)縫銜接。智慧工廠(chǎng)將使復雜的制造流程便于管理，并能同時(shí)確保生產(chǎn)過(guò)程的吸引力、生產(chǎn)效益以及工廠(chǎng)在市區環(huán)境的可持續性發(fā)展。

工業(yè)4.0的核心必然給產(chǎn)品生產(chǎn)提出了更高的要求，相應的必須在可靠性技術(shù)、安全性技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)、大數據挖掘技術(shù)、物流管控技術(shù)五位一體展開(kāi)全方位的研究和提升，賦予產(chǎn)品、生產(chǎn)過(guò)程、管理智慧化的內涵。這五大技術(shù)的研究成果決定了工業(yè)4.0能否順利推廣實(shí)現，因而成為工業(yè)4.0毋容置疑的重點(diǎn)內容。

4　工業(yè)4.0給自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)的機遇與挑戰

中國從政府層面正在積極推動(dòng)工業(yè)4.0，但是大家要認識到國內從工業(yè)2.0、3.0時(shí)代跨越到工業(yè)4.0時(shí)代，會(huì )是一個(gè)長(cháng)期的艱巨的過(guò)程，技術(shù)支撐面臨的挑戰巨大，還需要加倍努力，但同時(shí)也是一個(gè)傳統企業(yè)向智能企業(yè)轉型的紅利十年，企業(yè)轉型需要大量的技術(shù)、人力以及相關(guān)部門(mén)的參與。所以，為企業(yè)轉型提供咨詢(xún)、管理、技術(shù)、設備、商業(yè)模式設計以及培訓等，技術(shù)市場(chǎng)機遇巨大。

對于自動(dòng)化行業(yè)來(lái)說(shuō)，工業(yè)4.0在技術(shù)層面提出了更高的要求，但也帶來(lái)了巨大的發(fā)展機遇，簡(jiǎn)要分析如下。

4.1　工業(yè)4.0使自動(dòng)化行業(yè)的內涵和外延得以延伸

首先工業(yè)4.0使得自動(dòng)化系統內部的橫向連接更加廣闊。通過(guò)全集成自動(dòng)化、集成架構等統一平臺將控制、驅動(dòng)、低壓配電等系統深度集成，在單一的編程環(huán)境中為可擴展運動(dòng)和機器控制提供集成的平臺。這種集成可減少需要儲存的備件數量，而控制平臺的開(kāi)放性則可確保與第三方組件輕松集成。此外，在每臺機器上使用的可視化及信息軟件需實(shí)現標準化處理方式。

其次工業(yè)4.0拓展了與下層現場(chǎng)傳感和數據采集層及上層企業(yè)管理系統的縱向連接。

從機器運行和能源使用到變量處理和材料使用，在生產(chǎn)過(guò)程的每個(gè)環(huán)節中，控制器、傳感器及其它設備均會(huì )產(chǎn)生大量數據。來(lái)自生產(chǎn)車(chē)間的數據在幾年之內就會(huì )在數量上超過(guò)公司產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數據。即便是現在，也有大量的此類(lèi)數據正在通過(guò)現場(chǎng)的PLC進(jìn)行分析。當務(wù)之急乃是將所有來(lái)自各工廠(chǎng)運行系統不斷劇增的數據與來(lái)自業(yè)務(wù)應用的信息相結合，從而打造運營(yíng)智能，尤其是遠程維護解決方案和基于云技術(shù)的服務(wù)，以應對持續增加的圍繞數據分析的服務(wù)需求。如遠程狀態(tài)監測可以對個(gè)別部件的運動(dòng)進(jìn)行分析或對整個(gè)驅動(dòng)鏈實(shí)施在線(xiàn)連續監測。

內涵和外延的延伸，給自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)拓展帶來(lái)了更大的空間。但同時(shí)要求產(chǎn)品具有更高的可靠性、安全性，要求產(chǎn)品具有智慧化的能力，因為在技術(shù)層面提出了更大的挑戰。

4.2　工業(yè)4.0在通訊領(lǐng)域給自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)的機遇與挑戰

工業(yè)4.0將使在平板電腦或智能手機上訪(fǎng)問(wèn)生產(chǎn)數據成為現實(shí)，信息和工廠(chǎng)員工通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)通訊實(shí)現“移動(dòng)”并隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)應用程序，很多情況下需要使用云技術(shù)處理和存儲來(lái)自各地的數據，又要在各地實(shí)時(shí)地使用這些數據。移動(dòng)技術(shù)讓人變得機動(dòng)靈活，人們可以隨時(shí)隨地與任何相關(guān)人事聯(lián)系，可以與全球同事交流分享經(jīng)驗知識、解決業(yè)務(wù)問(wèn)題。不管技術(shù)專(zhuān)家身在何處，呼叫中心代表都可以實(shí)時(shí)向其咨詢(xún)問(wèn)題，而專(zhuān)家本人也可以隨地訪(fǎng)問(wèn)世界上任意地點(diǎn)的設備服務(wù)歷史以及其它裝置的歷史，還能夠核對工廠(chǎng)更新和其它咨詢(xún)。

實(shí)現工業(yè)4.0，必須充分利用智能化網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的優(yōu)勢，借助統一網(wǎng)絡(luò )基礎設施，來(lái)實(shí)現工廠(chǎng)內所有設備彼此之間的相互通信。顯然，網(wǎng)絡(luò )交換設備將得到更廣泛的應用。獨立IP的應用可以使產(chǎn)品和設備具備可識別的獨立身份、便于追蹤、定位和監測。此外，標準通訊可使更多的數字設備融入生產(chǎn)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，如攝像機、RFID讀卡器、數字平板、安全磁卡等，以提高生產(chǎn)管理的精細化。

工業(yè)4.0的實(shí)施帶來(lái)了十分龐大的通訊數據，如何實(shí)現如此龐大的數據的實(shí)時(shí)通訊，通信過(guò)程相互干擾如何解決，在通訊容量有限的情況下如何進(jìn)一步拓展等等，在通訊技術(shù)和通訊產(chǎn)品領(lǐng)域不僅帶來(lái)技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)拓展機遇，更多的是帶來(lái)了技術(shù)突破的挑戰。

4.3　工業(yè)4.0在大數據領(lǐng)域給自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)的機遇與挑戰

過(guò)去自動(dòng)化行業(yè)實(shí)施的自動(dòng)化控制是單一的對某個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施自動(dòng)化控制，數據量有限，但工業(yè)4.0要求的是對整個(gè)產(chǎn)品生命周期的控制，因此涉及采購、制造過(guò)程、售后服務(wù)等環(huán)節，涉及的數據不僅僅局限于生產(chǎn)過(guò)程采集的信息，還包括元器件、零部件的遠程信息、銷(xiāo)售信息、售后服務(wù)信息等。數據量十分龐大。這些數據信息如何才能更好地發(fā)揮其作用，更多地為其它領(lǐng)域提供服務(wù)，對數據采集產(chǎn)品、數據存儲產(chǎn)品、數據通訊產(chǎn)品、數據處理產(chǎn)品帶來(lái)了更大的市場(chǎng)機遇，但如何確保如此龐大的數據信息通訊的安全性和實(shí)時(shí)性，如何拓展數據服務(wù)范圍，也給技術(shù)實(shí)現帶來(lái)了巨大的挑戰。

4.4　工業(yè)4.0給物流自動(dòng)化帶來(lái)的機遇與挑戰

工業(yè)4.0將網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)融于產(chǎn)品全生命周期，給采購和物流帶來(lái)革命性變革，采購人員實(shí)施采購只需要登錄工業(yè)4.0整合的信息平臺，手指點(diǎn)動(dòng)即可完成。但采購的物資必須由物流公司完成傳送。物流公司必須在信息平臺上接單并完成相應的工作，為了高效實(shí)現上述要求，物流自動(dòng)化成為必然的解決途徑，自動(dòng)化行業(yè)引來(lái)物流自動(dòng)化這一新的自動(dòng)化領(lǐng)域。實(shí)現物流自動(dòng)化，在物品識別技術(shù)、物品存儲期間保質(zhì)技術(shù)、運送過(guò)程安全性和實(shí)時(shí)性技術(shù)等方面面臨巨大的挑戰。

5　結語(yǔ)

在中國實(shí)施工業(yè)4.0，對自動(dòng)化行業(yè)來(lái)說(shuō)，不僅在技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)拓展方面帶來(lái)了巨大的機遇，但在解決技術(shù)方面也同時(shí)面臨巨大的挑戰?？煽啃约夹g(shù)、安全性技術(shù)、大數據處理技術(shù)、通訊技術(shù)、物流技術(shù)等領(lǐng)域必將迎來(lái)新一輪技術(shù)研發(fā)和應用熱潮。

實(shí)現《中國制造2025》，使中國由制造大國成長(cháng)為制造強國，自動(dòng)化行業(yè)同仁任重而道遠。筆者水平所限，所掌握的資料也不充分，所述觀(guān)點(diǎn)未見(jiàn)全豹，供同行參考。

參考文獻：

[1] Statistisches Bundesamt. Anteil der Industrie am BIP seit 20 Jahren nahezu konstant.

[2] 楊海洋. 德國制造業(yè)優(yōu)勢產(chǎn)生并保持的原因分析[J]. 改革與戰略,2013, (1).

[3] JuliaKowalewski, Silvia Stiller. Strukturwandel im deutschen Verarbeitenden Gewerbe[J]. Wirtschaftsdienst, 2009.

[4] 丁純, 李君揚. 德國“工業(yè)4.0”：內容、動(dòng)因與前景及其啟示[J]. 德國研究, 2014, (4).

[5] Institut der deutschen Wirtschaft K?ln Consult GmbH, Industrielle Wertsch?pfung als Drehscheibe der Wirtschaft. Fakten und Argumente,Baustein 2 Bedeutung der Industrie, K?ln, Februar 2013.

[6] 陳強, 霍丹. 德國創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展的路徑及特征分析[J]. 德國研究, 2013, (4).

[7] Joseph Parilla, Jesus Leal Trujillo, Alan Berube. Skills and Innovation Strategies to Strengthen U.S. Manufacturing, Lessons from Germany. The Brookings Institution, 2015.

[8] 牛少鳳. 中國戰略性新興產(chǎn)業(yè)的研究述評：現實(shí)進(jìn)展與未來(lái)挑戰[J].經(jīng)濟研究參考, 2013, (54).

[9] 曾邦哲. 21世紀的生物科技與產(chǎn)業(yè)革命[M]. 2009.

摘自2016年《今日自動(dòng)化技術(shù)應用在中國》