浅析计算机技术对工业4.0的影响

时间:2018-03-30 编辑整理:李剑 来源:早发表网


【摘要】工业4.0也叫第四次工业革命,它以智能制造为主导,那么,计算机技术对工业4.0会有什么影响呢?本文首先介绍了工业4.0的概念、内涵、特点、愿景要点以及项目主题等,并从智能工厂、智能生产、智能物流三个方面分析了计算机技术对工业4.0的影响。

【关键词】计算机技术;工业4.0

1何谓工业4.0

 1.1工业4.0的概念与内涵

所谓工业4.0(Industry4.0),是指利用利用物联信息系统(Cyber-PhysicalSystem,CPS)将工业生产中的原料供应、产品制造、销售信息等数据化、智能化,进而达到快速、有效、个性化的产品供应。

工业4.0是德国政府发布的《德国2020高技术战略》中提出的未来十大项目之一,德国学术界、产业界认为,工业4.0即是以智能制造为主导的第四次工业革命。工业4.0是制造业的电子计算机化,其包含更高层次的互联、更智能化的设备、更方便的设备间的通信以及更精益、更节能的人机协作模式等。

工业4.0包含以下三方面的内涵:

  1. 生产智能化、绿色化、个性化。其中,智能化是工业4.0的核心,贯穿产品生产流程的所有环节;绿色化是保护自然环境,实现可持续发展的关键;而个性化则是以人为本理念的体现,技术创新让个性定制、小规模精准生产具有了现实性。

  2. 第二,分散网络化。这个有助于解决第二次工业革命以来形成的大城市、大工厂、大办公楼等过于“集中”的社会问题,以纾解这种“大”带给人们的各种压力。

  3. 第三,信息与物理系统深度融合。利用移动智能终端与无线通信,可实现现实世界与虚拟世界之间的无障碍交流,从而使人与设备在时空上可分离,机器与机器之间可通信,不同地理位置的设施可集成,总之就是形成一种高效、节能、人性化的新型生产模式。

 1.2工业4.0的愿景要点

  1. 工业4.0带给人们这样一幅愿景,即在一个智能化、网络化的世界里,互联网(物联网)将深入到所有关键领域,实现万物互联,从而改变创造新价值的过程、重组产业链分工,最终使传统行业界线逐步消失,并产生各种新的合作模式与活动领域。

    工业4.0的愿景要点包括以下几个方面:

  2. 工业4.0将使生产过程更加灵活、有弹性

  3. 工业4.0将促进新型合作模式与商业模式的发展

  4. 工业4.0将给工作环境、工作方式带来全新的变化

  5. 工业4.0将推动新型信息物理系统平台的开发。

 1.3工业4.0的项目主题

  1. 工业4.0的项目主题包括以下三个方面:

  2. 智能工厂。这是未来智能基础设施的关键组成部分,研究重点在于智能化生产系统及过程、网络化分布式生产设施的实现;

  3. 智能生产。工业4.0的关键就是生产流程智能化,研究重点在于人机互动、3D打印等技术在整个工程生产过程中的应用

  4. 智能物流。这是充分发挥物流资源供应方的效率,使需求方能尽快获得服务匹配与物流支持,研究重点在于对互联网、物联网、物流网以及其他物流资源的整合。

 2计算机技术如何影响工业4.0

  下面从工业4.0的三个项目主题出发,分别分析计算机技术对工业4.0的影响。

 2.1计算机技术是智能工厂的技术基础

智能工厂也叫数字化工厂,是工业4.0的载体,指基于产品全生命周期的相关数据,在计算机虚拟世界对整个生产过程进行仿真、评估以及优化,进而将其扩展至整个产品生命周期的新型生产组织模式。区别于传统工厂的是,智能工厂强调生产计划的数字化,大量使用计算机及各种辅助技术,如CIM、CAM以及CAD等。

CPS是工业4.0的核心,也就是说,传感器、微处理器、执行器、联网能力共同实现了工业4.0人、机、物的融合。而这些核心技术,任何一种都离不开计算机技术的支持,因此说计算机技术是智能工厂的技术基础。

2.2计算机技术是智能生产的技术基础

智能生产,是指智能化的工业生产过程。在智能工厂到智能生产的实现过程中,工业4.0包含以下几个核心环节:

  1. 万物互联。即利用CPS将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设备等联接成一个智能网络,建立工厂与设备、机器与机器、设备与产品、人与设备、用户与产品等之间的互联。

  2. 集成控制。即利用CPS形成的智能网络,实现了横向、纵向以及端对端的高度集成。

  3. 数据处理。即将生产数据、产品数据、管理数据、销售数据等多种数据整合在一起,从大数据中挖掘出有价值的信息。

    第四,产品创新。即用技术创新推动产品创新,进而逐步推动模式创新、业态创新、组织创新等。

    第五,企业转型。即传统工业企业与互联网企业、生产企业与服务企业的边界会日益模糊,产业逐步融合,传统工厂向工业4.0标准工厂转型。

    应用于智能生产过程中的人机互动、3D打印等新型技术,也都脱胎于计算机技术,因此说计算机技术是智能生产的技术基础。

 2.3计算机技术是智能物流的技术基础

 智能物流,是指基于互联网、物联网,将射频识别技术、人工智能技术、数据仓库与数据挖掘技术、卫星定位系统、定理信息系统等集成在一起,给物流系统以人的“智慧”,使其拥有自主学习、推理判断以及解决问题的能力。

智能物流符合现代物流网络化、实时化以及智能化的趋势,强调以客户为中心,实现了资源的优化配置,能够大幅降低物流成本。为使物流系统真正智能化,需要强调三个研究与发展的关键,即智能转运设备、智能周转箱单元以及智能物流管理系统。分析其中的核心技术,也都与计算机技术紧密相关,因此说计算机技术也是智能物流的技术基础。

综合以上分析,可知构成工业4.0的支柱技术领域包括CPS、云计算技术(将存储于本地的数据、应用程序或服务连接到物联网)、大数据分析技术(通过挖掘有价值的信息、机器学习等让工业生产实现智能化)、IT系统安全(工业4.0的保障机制)、增材制造/3D打印技术(新型工业生产技术)、增强现实(利用增强现实眼镜,实现远程调控或安装零配件等)、机器人(代替人类执行无法实现或难以实现的任务)等,而这些支柱技术的实现,都离不开计算机技术。因此可以说,计算机技术对工业4.0的影响体现在各个面面,是工业4.0整个技术领域的基础。

3结语

总之一句话,工业4.0的发展离不开计算机技术。为推动工业4.0发展的进程,应着力进行技术创新,研究面向工业4.0的计算机技术,推动新一轮计算机技术革命,以期为工业4.0奠定坚实的技术基础。

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