我們處在這個日新月異的時代，不知不覺間，我們已經(jīng)進入“工業(yè)4.0”時代新今天我們一起來解讀“工業(yè)4.0”.
工業(yè)4.0時代已經(jīng)來臨
一、工業(yè)4.0(Industry4.0)概念
“工業(yè)4.0”我們可以簡單的理解為，第四次工業(yè)革命。
是由德國政府《德國2020高技術戰(zhàn)略》中所提出的十大未來項目之一。
該項目由德國聯(lián)邦教育局及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟技術部聯(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、資源效率及基因工程學的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。
其技術基礎是網(wǎng)絡實體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。
工業(yè)四代(Industry4.0)是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)(Cyber—Physical System簡稱CPS)將生產(chǎn)中的供應，制造，銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達到快速、有效、個人化的產(chǎn)品供應。
二、工業(yè)4.0發(fā)展背景
“工業(yè)4.0” 研究項目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術部聯(lián)手資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動下形成，并已上升為國家級戰(zhàn)略。德國聯(lián)邦政府投入達2億歐元。
工業(yè)4.0，最初由德國提出
德國政府提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出，其目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領先機。
?該戰(zhàn)略已經(jīng)得到德國科研機構和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認同，弗勞恩霍夫協(xié)會將在其下屬6－7個生產(chǎn)領域的研究所引入工業(yè)4.0概念，西門子公司已經(jīng)開始將這一概念引入其工業(yè)軟件開發(fā)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)。
自2013年4月在漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出以來，工業(yè)4.0迅速成為德國的另一個標簽，并在全球范圍內(nèi)引發(fā)了新一輪的工業(yè)轉(zhuǎn)型競賽。
三、中國參與工業(yè)4.0
隨著中國綜合國力的提高，國際影響力也在不斷提升，在不同國際事務上，彰顯著東方大國的智慧與魅力，工業(yè)4.0也少不了中國人的身影，工業(yè)4.0概念一經(jīng)問世，瞬間在國內(nèi)形成熱浪，現(xiàn)已已經(jīng)進入中德合作新時代，中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》中，有關工業(yè)4.0合作的內(nèi)容共有4條，第一條就明確提出工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化就是“工業(yè)4.0”對于未來中德經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。雙方認為，兩國政府應為企業(yè)參與該進程提供政策支持。
四、工業(yè)1.0 到 工業(yè)4.0的發(fā)展歷程
聽了我這么多概念化的理論，可能很多朋友還不是特別了解。
下面我們來從工業(yè)1.0-工業(yè)4.0的發(fā)展歷程來逐步了解，幫助大家近一步了解工業(yè)4.0。
工業(yè)1.0-工業(yè)4.0的發(fā)展歷程
1、工業(yè)1.0?-機械制造時代
時間：18世紀60年代 - 19世紀中期，以蒸汽機為標志，即通過水力和蒸汽機實現(xiàn)工廠機械化，用蒸汽動力動力驅(qū)動機器取代人力，從此手工業(yè)從農(nóng)業(yè)分離出來，正式進化為工業(yè)。
2、工業(yè)2.0?-電氣化與自動化時代
時間：大概是19世紀后半期 - 20世紀初。以電力的廣泛應用為標志，即在勞動分工基礎上采用電力驅(qū)動產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，用電力驅(qū)動機器取代蒸汽動力，從此零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配實現(xiàn)分工，工業(yè)進入大規(guī)模生產(chǎn)時代。
3、工業(yè)3.0-電子信息化時代
時間：20世紀70年代開始并一直延續(xù)至現(xiàn)在。
以PLC（可編程邏輯控制器）和PC的應用為標志，即廣泛應用電子與信息技術，使制造過程自動化控制程度進一步大幅度提高。
從此機器不但接管了人的大部分體力勞動，同時也接管了一部分腦力勞動，工業(yè)生產(chǎn)能力也自此超越了人類的消費能力，人類進入了產(chǎn)能過剩時代。
4、工業(yè)3.X - 完全自動化和部分信息化
看了前面工業(yè)1.0-3.0的介紹，大家一定覺得終于到工業(yè)4.0的介紹啦，別急，要理解工業(yè)4.0，我們還要先了解工業(yè)3.X，用男生們喜歡的看的修真玄幻小說來比喻，工業(yè)3.X就是3.0中后期，我們將這一漸進的過程稱為工業(yè)3.X，這種狀態(tài)下，將實現(xiàn)完全的自動化和部分的信息化。
工業(yè)4.0——智慧工廠
5、工業(yè)4.0 - 智能化時代，打造智慧工廠
下面我們回歸正題，來詳細介紹一下工業(yè)4.0：
（1）、為什么要工廠智能化？從工廠的業(yè)務模式說起
說到工業(yè)，生產(chǎn)力一直是衡量工業(yè)發(fā)展的重要標準。
生產(chǎn)力對于工廠來說自然首當其沖。
作為一個工廠，管理者歸根結底通常最關心兩個問題，一是生產(chǎn)力問題，而是銷售問題，所以一個工廠的生產(chǎn)部門和業(yè)務部門尤為重要，前者通過MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）管理，后者通過ERP（管理信息系統(tǒng)）來管理。
ERP系統(tǒng)是企業(yè)資源計劃(Enterprise Resource Planning )的簡稱，是指建立在信息技術基礎上，集信息技術與先進管理思想于一身，以系統(tǒng)化的管理思想，為企業(yè)員工及決策層提供決策手段的管理平臺。
它是從MRP（物料需求計劃）發(fā)展而來的新一代集成化管理信息系統(tǒng)，它擴展了MRP的功能，其核心思想是供應鏈管理。
在中國工廠的很多車間里，各個生產(chǎn)設備之間、生產(chǎn)設備和控制器之間，都已經(jīng)基本實現(xiàn)了連通。
管理意識更強烈一些的工廠，整個工廠已經(jīng)通過制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）連通起來，而業(yè)務部門全部通過ERP連通起來了。
跳出了傳統(tǒng)企業(yè)邊界，從供應鏈范圍去優(yōu)化企業(yè)的資源，優(yōu)化了現(xiàn)代企業(yè)的運行模式，從而達到市場對企業(yè)合理調(diào)配資源的要求。這對于改善企業(yè)業(yè)務流程、提高企業(yè)核心競爭力具有顯著作用。
（2）、發(fā)現(xiàn)問題：ERP和MES其實并沒有連起來！
有整體管理意識來說，對于工廠的發(fā)展無異于是一件好事，但是對于管理者來說，常常會發(fā)現(xiàn)這樣的問題，ERP和MES其實并沒有真正連接起來。
ERP和MES的關系圖
（3）、ERP和MES的聯(lián)系與區(qū)別
ERP系統(tǒng)
ERP（Enterprise Resources Planning）是企業(yè)資源計劃，它是在物料需求計劃MRP(Material Requirement Planning)和制造資源計劃MRPⅡ(Manufacturing Resources Planning)的基礎上發(fā)展起來的更高層次的管理理念和軟件工具。
MES系統(tǒng)
MES（Manufacturing Execution System）是制造執(zhí)行系統(tǒng)的縮寫。MES是美國管理界1990年代提出的新概念，MESA（MES國際聯(lián)合會）對MES的定義是：MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。當車間發(fā)生實時事件時，MES能對此及時做出反應、報告，并用當前的準確數(shù)據(jù)對它們進行指導和處理。
ERP和MES的聯(lián)系
從這個定義來看，MES是對ERP的計劃的一種監(jiān)控和反饋，MES其實是ERP業(yè)務管理在生產(chǎn)現(xiàn)場的細化，ERP是業(yè)務管理級的系統(tǒng)，而MES是現(xiàn)場作業(yè)級的系統(tǒng)。所以，很多MES管理軟件都會與工業(yè)設備，通過工控技術進行實時數(shù)據(jù)采集，再上傳給ERP系統(tǒng)進行業(yè)務狀態(tài)改變和業(yè)務指令處理。
ERP和MES的區(qū)別
簡單來說，ERP是面向企業(yè)計劃層，為高層管理者服務；MES是面向車間執(zhí)行層，為中層管理者服務；ERP和MES都是企業(yè)信息化中的一部分，可以理解為ERP是負責戰(zhàn)略目標的管理，MES是細化戰(zhàn)略目標，分解并執(zhí)行的過程。
使用ERP和EMS出現(xiàn)的問題
所以當ERP給MES下達生產(chǎn)計劃指令后，MES在生產(chǎn)過程中發(fā)生了與計劃偏差的事項（比如設備壞了，原料不合格等等），MES會根據(jù)車間的實際情況進行調(diào)整。但是ERP是不知道的！所以它會繼續(xù)按照原本的計劃執(zhí)行訂單，時間久了，系統(tǒng)和工廠的實際情況就會出現(xiàn)非常大的偏差。
企業(yè)計劃管理者和車間生產(chǎn)管理者，往往會因為各自的崗位職責不同，看問題的角度也不盡相同，從而導致兩個系統(tǒng)不能很好的銜接起來。
當然，我們都知道出現(xiàn)問題要及時解決，一個明智的企業(yè)、工廠也不會坐等問題不斷放大，所以工廠車間通常會定期把MES的調(diào)整項做成一個表，交給業(yè)務部門，然后由業(yè)務部門手動在ERP中調(diào)整過來。
ERP和MES的問題只是工廠內(nèi)系統(tǒng)斷層的一個問題縮影，
事實上工廠里還有非常多的其他系統(tǒng)，設計、制造、采購、辦公等等，這些系統(tǒng)都是一個個的信息孤島，互相都不知道對方在干啥，干到哪一步了。
其中一個部分出了特殊情況，其他部分都不知道，只有等到問題出現(xiàn)了，才能退回來，所有系統(tǒng)再一個個改。
但是長期以往，又會帶來其他問題，比如產(chǎn)能過剩，跟不上互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展。
工業(yè)4.0，打造智慧工廠
五、那么順應工業(yè)4.0的發(fā)展潮流，打造智慧工廠呢？
說到這里，我們不難發(fā)現(xiàn)，工業(yè)4.0更強調(diào)工廠智慧化，生產(chǎn)智能化。隨著市場競爭力的加大，企業(yè)或工廠想要在競爭激烈的市場上獲得一席之位，并想要屹立不倒的話，打造智能工廠迫在眉睫。
1、生產(chǎn)設備網(wǎng)絡化，實現(xiàn)車間“物聯(lián)網(wǎng)”，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的提出給“中國制造2025”、工業(yè)4.0提供了一個新的突破口。傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)采用M2M(Machineto Machine)的通信模式，實現(xiàn)了設備與設備間的通信，而物聯(lián)網(wǎng)通過Things to Things的通信方式實現(xiàn)人、設備和系統(tǒng)三者之間的智能化、交互式無縫連接。
所以生產(chǎn)車間要努力實現(xiàn)車間物聯(lián)網(wǎng)。
2、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化，利用大數(shù)據(jù)分析進行生產(chǎn)決策
在生產(chǎn)現(xiàn)場，通過生產(chǎn)設備帶來的信息，進行大數(shù)據(jù)分析，實時分析，從而可以精準掌握設備開機率、主軸運轉(zhuǎn)率、主軸負載率、運行率、故障率、生產(chǎn)率、設備綜合利用率(OEE)、零部件合格率、質(zhì)量百分比等數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)，可生以看到產(chǎn)工藝上存在哪些不足，分析整個生產(chǎn)流程，清楚的知道每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的具體操作。
一旦生產(chǎn)中，某個生產(chǎn)環(huán)節(jié)脫離了規(guī)范操作，可以發(fā)送報警信號，生產(chǎn)者可以在最短的時間內(nèi)做出積極的生產(chǎn)工藝改進響應。這種透明高效的信息化生產(chǎn)流程，還能最大限度的減少生產(chǎn)成本，避免生產(chǎn)原材料浪費。
實現(xiàn)生產(chǎn)文檔無紙化
3、生產(chǎn)文檔無紙化，實現(xiàn)高效、綠色制造
現(xiàn)在可能大多數(shù)企業(yè)或者工廠還在采用傳統(tǒng)紙質(zhì)辦公，紙質(zhì)的大量使用，往往伴隨著大量樹木的砍伐，拋開環(huán)保問題不說，紙質(zhì)文件很容易發(fā)生丟失、損壞，而且當你想查閱很久以前的資料時，不易于快速查找，所以“無紙化”辦公在遇到這些情況下，優(yōu)勢越發(fā)明顯。
可以將任何辦公文件都錄入辦公系統(tǒng)，方便查找，而且還能實時在企業(yè)內(nèi)共享這些文件，提高使用率，方便企業(yè)員工。
4、生產(chǎn)過程透明化，智能工廠的“神經(jīng)”系統(tǒng)
“中國制造2025”明確提出推進制造過程智能化，通過建設智能工廠，促進制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實時監(jiān)測和自適應控制，進而實現(xiàn)整個過程的智能管控。在機械、汽車、航空、船舶、輕工、家用電器和電子信息等離散制造行業(yè)，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價值空間，側重從單臺設備自動化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實現(xiàn)價值增長。
因此其智能工廠建設模式為推進生產(chǎn)設備(生產(chǎn)線)智能化，通過引進各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備，建立基于制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的車間級智能生產(chǎn)單元，提高精準制造、敏捷制造、透明制造的能力。
實現(xiàn)“無人工廠”，智能設備操作
5、現(xiàn)場無人化，真正做到“無人”工廠
“中國制造2025”推動了工業(yè)機器人、機械手臂等智能設備的廣泛應用，使工廠無人化制造成為可能。
在離散制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，數(shù)控加工中心、智能機器人和三坐標測量儀及其他所有柔性化制造單元進行自動化排產(chǎn)調(diào)度，工件、物料、刀具進行自動化裝卸調(diào)度，可以達到無人值守的全自動化生產(chǎn)模式(LightsOutMFG)。
為企業(yè)或者工廠減少人力成本，而且遇到一些高危行業(yè)操作時，也可以避免事故的發(fā)生，提高工作效率。
6、智能物流，整體整合資源
工廠在銷售貨物時，其中很重要的一個環(huán)節(jié)就是物流，如何在最短的時間內(nèi)安全的將貨物送到購貨商手中呢？
我們可以通過互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。
在運送過程中，還能實時監(jiān)控得知貨物的具體地點，實時管理運輸車輛，避免發(fā)生丟貨、少貨現(xiàn)象。如果運輸人員不幸遇到車輛事故，也能第一時間知道，幫助運輸人員。
工業(yè)5.0時代還會遠么？
六、工業(yè)5.0的展望——工業(yè)4.0的時代已經(jīng)到來，工業(yè)5.0還會遠么？
前面為大家介紹了工業(yè)1.0-4.0的發(fā)展歷程以及工業(yè)4.0的要求，那么大家有思考過一個問題：工業(yè)5.0還會遠么？
隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，人工智能也是當下被越來越多人提及的一個詞，人工智能的發(fā)展也衍生出了“工業(yè)5.0”，“工業(yè)5.0”是由丹麥優(yōu)傲機器人去年率先提出的，當時在業(yè)界掀起不小的浪潮。
以汽車行業(yè)為例，鑒于市場的發(fā)展演變和顧客對所購商品的高度個性化需求，人類創(chuàng)造性的重新加入勢在必行。作為計算機科學的一個分支，人工智能不再是程序員簡單的敲出代碼，讓其不只是冷冰冰的機器，而應該是了解人類需求的類人，從而更好的服務于人類。
所以美國提出“人機協(xié)作”的“工業(yè)5.0”概念，這樣可以很好的解決生產(chǎn)業(yè)、制造業(yè)日趨老齡化，而年輕人又對生產(chǎn)業(yè)、制造業(yè)抱有抵抗情緒的尷尬處境，運用人工智能，從而代替勞動力，實現(xiàn)人機協(xié)作、人機合一的時代。
未來的發(fā)展我們無法預測，但我們應該始終提高自身的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力和鉆研刻苦的精神，迎接明天，迎接屬于我們的美好時代。
