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当然,如上不同时代的特征对比,我们可以无限列举下去。
第四次工业革命的标志,或者说目前正在实现的目标,是工厂智能化(Smart Factory)。
其中心理念是,让网络技术进入制造业。
它的背景是今后制造业将面临的一系列形势,例如紧缺的资源、能源转变、员工年龄结构改变、全球化等等。
它的技术基础是,诸如网络和空间分布系统、顺畅的通讯、更高速度的宽带等等。
特点是灵活易变、高资源效率、考虑人类工程学以及使企业与顾客、业务伙伴最紧密地结合。
第四次工业革命设想的变革大致在以下几个方面:
(1)生产工艺与信息技术融合
目前所说的数字化工厂,首先强调的是生产计划数字化和大量使用各种计算机辅助技术:CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CIM(计算机集成制造)、PPS(生产计划控制系统)、PDM(产品数据管理)、DMU(数字试验模型)、PLM(产品生命周期管理),等等,较多地是基于一个相对固定、由上而下的生产集中控制系统。
而新的革命强调的则是分散,降低集中控制度,增加生产设备的自主控制,把分散的自主的智能化的制造设备,通过网络的形式紧密地连接在一起,具有更开放、更积极通讯的系统结构,更具动态性和灵活性,从而能发掘出更多优化的可能,估计可以提高生产效率 30%。
其中,CPS 将起一个核心的作用。
2006年,美国国家基金委员会首先提出信息物理融合系统(CPS,Cyber-Physical System)的概念。
美国总统科学技术顾问委员会(PCAST)在题为《挑战下的领先——竞争世界中的信息技术研发》的报告中列出了八大关键的信息技术,其中CPS居于首位。
CPS的愿景是成为一切大规模工业系统的基础,例如在德国提出的“工业4.0”
战略中,将CPS作为关键基础技术,旨在实现工业生产系统及过程的智能化。
未来的电力、能源、交通、制造、物流等大型基础设施和重要行业均将成为CPS。
何积丰院士认为,CPS的意义在于将物理设备联网,特别是连接到互联网上,使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能。
在虚拟网络与实体系统之间建立一个联系,让各种不同的生产系统能够相对独立,但是又可以同时参与。
这种资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络—实体物理系统”
,或者说网络实体融合控制系统,是一个由传感器、控制电脑、执行器以及网络组合的控制系统。
目前在某些领域,例如航空、汽车、化工生产、基础建设、能源、健康、制造、交通控制、娱乐和消费性电子产品等,已出现了类似于 CPS 的电子组合控制系统,但这些系统目前都是嵌入式系统,比较强调其运算控制能力,CPS 则更强调实体装置和电脑网络的连结。
CPS 是借用技术手段实现人的控制在时间、空间等方面的延伸,本质就是人、机、物的融合。
所以,也被称为人机物融合系统。
(2)产品个性化
生产高度灵活的工厂可以迎合顾客对产品个性化、多样化、不断改变的要求,可以通过现代化的手段,以大批量生产的成本,制造批产量的产品。
从某种意义上说,回到了第一次工业革命之前。
顾客与工厂频繁交流沟通,不仅在订合同前,而且在下订单后、设计、加工、装配、调试阶段。
因此,顾客甚至可以在产品生产过程中改动他的订单细节。
比如,力士乐泵厂虽说年产 100 万台以上,但十几个大类,每类有十几个规格,每个规格的变量功能有十几种,有不同的限压、恒功率值等等要设定。
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