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工業(yè)進程，4.0時代
閱讀：564 發(fā)布時間：2021-10-27
在德國，工業(yè)革命是如此認定劃分的：
第一次，機械化。從18世紀末開始，蒸汽機逐步取代人力。
當(dāng)時，機器采用集中動力驅(qū)動，動力從上空的動力軸通過皮帶傳給機器。
機械制造，之前已開始有分工，但直到采用新動力方式，才開始如今天的形態(tài)。
機床制造，作為一個行業(yè)，最早從英國開始?！癕ade in Germany"就是當(dāng)年英國人在德國人造的機床上貼的(作為劣質(zhì)品的)警告標志。
第二次，流水線生產(chǎn)。始于1913年美國人福特采用流水線制造汽車，規(guī)格化生產(chǎn)，成本大大下降，價格從850US$降到370US$。但同時也大大地放棄了個性化。
機器和流水線開始逐步由電驅(qū)動，更易控制。
第三次，自動化。始于1974年。當(dāng)時在德國一個小地方(Neuhausen im Enzkreis)的一個小企業(yè)(Klaschka GmbH)研發(fā)出了由集成電路制成的PLC(可編程邏輯控制器)?？刂七壿嫞鄬^電器組成的控制器，可以更方便更靈活地更換修改，邁出了微處理器控制工業(yè)應(yīng)用的第一步。但當(dāng)時正值冷戰(zhàn)，沒有人想到這個小東西會對工業(yè)生產(chǎn)帶來如此大的變化，以致值得稱之為革命。以后，硬件水平、集成度不斷提高，采用了C語言和更高級的編程語言，不僅可以描述簡單的與或邏輯關(guān)系，還可以描述各種復(fù)雜的控制策略(PID、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等等)，現(xiàn)在已被廣泛使用，幾乎無處不在。
一個典型的例子是汽車工業(yè)。在上世紀八十年代末，美國麻省理工學(xué)院完成的一項耗資500萬US$的調(diào)研報告“改變了世界的機器"說，日本汽車工業(yè)之所以能在20年里搶占世界三分之一市場，除了“苗條"(零庫存)工廠外，最重要的一點是因為廣泛實現(xiàn)了裝配自動化，機器人輔助的裝配大幅度地提高了質(zhì)量與生產(chǎn)率，因此，今后美國和歐洲的汽車工業(yè)很難與之競爭。但是，德國的汽車工業(yè)挺住了，其中一個原因就是，德國的機器人中都裝有PLC，程序可以靈活地不斷更換改進。
而第四次工業(yè)革命的目標則是工廠智能化Intelligente Fabrik(Smart Factory)。
中心：讓網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進入制造業(yè)。
背景：今后制造業(yè)將面臨的形勢——緊缺的資源、能源轉(zhuǎn)變、員工年齡結(jié)構(gòu)改變、全球化。
技術(shù)基礎(chǔ)：網(wǎng)絡(luò)和空間分布系統(tǒng)、順暢的通訊，寬帶速度達7000Mbit/s。
特點：靈活易變、高資源效率、考慮人類工程學(xué)、以及使企業(yè)與顧客、業(yè)務(wù)伙伴最緊密地
結(jié)合。
設(shè)想的變革大致在以下幾個方面。
1) 生產(chǎn)工藝與信息技術(shù)融合
目前所說的數(shù)字化工廠，首先強調(diào)的是生產(chǎn)計劃數(shù)字化和大量使用各種計算機輔助技術(shù)：CAD、CAM、CIM、PPS(生產(chǎn)計劃控制系統(tǒng))、PDM、DMU(數(shù)字試驗?zāi)Ｐ?、PLM(產(chǎn)品生命周期管理)，等等，較多地是基于一個相對固定、由上而下的生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)。而新的革命強調(diào)的則是分散，降低集中控制度，增加生產(chǎn)設(shè)備的自主控制，把分散的自主的智能化的制造設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)的形式緊密地聯(lián)接在一起，具有更開放，更積極通訊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更具動態(tài)性和靈活性，從而能發(fā)掘出更多優(yōu)化的可能，估計可以提高生產(chǎn)效率 30%。其中，CPS 將起一個核心的作用。
CPS——Cyber-Physical System，網(wǎng)絡(luò)實體融合控制系統(tǒng)是一個由傳感器、控制電腦、執(zhí)行器以及網(wǎng)絡(luò)組合的控制系統(tǒng)。
目前在某些領(lǐng)域，例如航空、汽車、化工生產(chǎn)、基礎(chǔ)建設(shè)、能源、健康、制造、交通控制、娛樂和消費性電子產(chǎn)品等等，已出現(xiàn)了類似于 CPS 的電子組合控制系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)目前通常都是嵌入式系統(tǒng)，比較強調(diào)其運算控制能力，CPS 則更強調(diào)實體裝置和電腦網(wǎng)絡(luò)的連結(jié)。
CPS 是借用技術(shù)手段實現(xiàn)人的控制在時間、空間等方面的延伸，本質(zhì)就是人、機、物的融合。所以，也被稱為人機物融合系統(tǒng)。
2)產(chǎn)品個性化
生產(chǎn)高度靈活的工廠可以迎合顧客對產(chǎn)品個性化、多樣化、不斷改變的要求，可以通過現(xiàn)代化的手段，以大批量生產(chǎn)的成本，制造批產(chǎn)量 1 的產(chǎn)品。從某種意義上說，回到了第一次工業(yè)革命之前。顧客與工廠頻繁交流溝通，不僅在訂合同前，而且在下訂單后、設(shè)計、加工、裝配、調(diào)試階段。因此，顧客甚至可以在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中改動他的訂單細節(jié)。
力士樂泵廠，雖說年產(chǎn) 100 萬臺以上，但十幾個大類，每類有十幾個規(guī)格，每個規(guī)格的變量功能有十幾種，不同的限壓、恒功率值等等要設(shè)定。因此，最終產(chǎn)品好幾萬種，每批量并不很多。靈活多變的管理是極其重要的。
3)生產(chǎn)人性化
通過工廠智能化，更多的員工可以有靈活的工作時間，因此工作更安心了。
利用網(wǎng)絡(luò)，生產(chǎn)可以分散，從而可以分散能量供應(yīng)。
利用網(wǎng)絡(luò)，員工可以就近，甚至在家里上班。他們問道，如果大量員工每天長途開車上班，到廠里再花很大力氣節(jié)能減排，又有多大實際意義呢?