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“工業4.0”究竟是什麼(me)?


發(fā)布時間:2017-05-16 17:17:08   發(fā)布者:景方渝   浏覽量:

        從“工業3.0”到“工業4.0”

  相信所有人對(duì)人類曆史上前兩(liǎng)次工業革命都(dōu)不會(huì)陌生,但第三次工業革命的起(qǐ)始點貌似很多人都(dōu)不太明确,其實,第三次工業革命始于上世紀(20世紀)四五十年代開(kāi)始,以愛因斯坦、馮諾依曼等科學(xué)家爲代表的原子能(néng)、電子計算機等技術的發(fā)明爲主體,是涉及信息技術、新能(néng)源技術、新材料技術、生物技術、空間技術和海洋技術等諸多領域的一場信息控制技術革命。如今,距離這(zhè)場工業革命已經(jīng)過(guò)去了半個多世紀,人類整體的工業水平也達到了前所未有的高度,德國(guó)在這(zhè)個時期率先提出“工業4.0”,也就是第四次工業革命的計劃,究竟包含了哪些因素?

  “工業4.0”提出的背景

  根據德國(guó)政府的報告《未來圖景“工業4.0”》(Zukunftsbild“Industrie 4.0”),“工業4.0”提出的外部原因有兩(liǎng)個,一是美國(guó)等發(fā)達國(guó)家的“再工業化”帶來的刺激,二是以中國(guó)爲首的新興國(guó)家的崛起(qǐ)使得德國(guó)産品在國(guó)際市場上的地位受到挑戰。因此“工業4.0”的提出并不完全是德國(guó)制造業領先的體現,也是面(miàn)對(duì)日益激烈的國(guó)際競争所催生出的應對(duì)計劃。而内部原因在于,德國(guó)本來就是制造業強國(guó),想要保持并提高自己的優勢,一個是需要更高的技術,還(hái)有就是高效率的創新體系。

  “工業4.0”包括哪些概念?

  我們先來看一下“工業4.0”的三大主題,其實整個“工業4.0”的主題都(dōu)是圍繞著(zhe)一個“智能(néng)化”所展開(kāi)的。

  一是 “智能(néng)工廠”,重點研究智能(néng)化生産系統及過(guò)程,以及網絡化分布式生産設施的實現;

  二是 “智能(néng)生産”,主要涉及整個企業的生産物流管理、人機互動以及3D技術在工業生産過(guò)程中的應用等。

  三是 “智能(néng)物流”,主要通過(guò)互聯網、物聯網、物流網,整合物流資源,充分發(fā)揮現有物流資源供應方的效率,而需求方,則能(néng)夠快速獲得服務匹配,得到物流支持。

  按照官方的解釋,“工業4.0”的核心概念爲 “信息物理系統”(Cyber—PhysicalSystem),其實就是指要在任何層面(miàn)上將(jiāng)實體與虛拟緊密結合,實體的行爲可已通過(guò)虛拟系統監測,虛拟系統同樣(yàng)可以指導控制實體的行爲,這(zhè)與我們現在所提的無論是互聯網+、O2O、還(hái)是雲計算、大數據、物聯網這(zhè)些技術層面(miàn)上的名詞都(dōu)有著(zhe)異曲同工之處,其目标都(dōu)是建立一個高度靈活的個性化和智能(néng)化的産品與服務的生産模式。在這(zhè)種(zhǒng)模式中,傳統的行業界限將(jiāng)會(huì)消失,渠道(dào)被(bèi)壓縮,産業鏈分工將(jiāng)被(bèi)重組,企業可直接對(duì)接到消費者,并以此産生出各種(zhǒng)新的活動領域和合作形式。

  比如今年三月份海爾所建設的四家以“智能(néng)化”爲主題的“互聯工廠”,就十分有效的解決了以下這(zhè)些問題。

  傳統制造業工廠采取平鋪式布局的大規模生産,産品品種(zhǒng)單一,标準化,難以滿足用戶多種(zhǒng)多樣(yàng)的需求,而定制生産又存在成(chéng)本高、效率低、交貨慢等諸多問題,而根據“工業4.0”所提出的三大智能(néng)化主題所構建的“互聯工廠”采用了立體化的工廠布局,通過(guò)智能(néng)化信息管理系統、RFID無線射頻等技術模拟了上千種(zhǒng)工廠物流,從而實現了 大規模定制生産,生産成(chéng)本低、效率高、交貨快,又滿足了用戶多樣(yàng)化與個性化的産品需求。同時企業將(jiāng)不僅僅進(jìn)行硬件的銷售,更是通過(guò)提供完善的售前售後(hòu)服務與多種(zhǒng)多樣(yàng)的增值服務,以獲取更多的附加價值。

  通過(guò)上文我們基本了解了將(jiāng)虛拟與實體所結合的重要意義,不難看出要實現這(zhè)點就一定需要一個強大的智能(néng)化信息系統來實時處理,而什麼(me)樣(yàng)的系統才能(néng)算真正意義上的“智能(néng)化”系統呢?

  “數字化”與“智能(néng)化”其實是兩(liǎng)個概念

  “數字化”是第三次工業革命的技術産物,就是將(jiāng)許多複雜多變的信息轉變爲可以度量的數據,再以這(zhè)數據建立起(qǐ)适當的數字化模型,轉變爲一系列二進(jìn)制代碼,引入計算機内部,進(jìn)行統一處理。簡單來說其完成(chéng)的僅僅是大量信息存儲與管理的這(zhè)一步,對(duì)于“工業4.0”,我們需要的不僅僅是“數字化管理”,真正需要的是“智能(néng)化管理”,而真正的“智能(néng)化”又有著(zhe)怎樣(yàng)的衡量标準呢?

  智能(néng)一般具有以下這(zhè)些特點:

  一是具有感知外部世界、獲取外部信息的能(néng)力。比如通過(guò)無線射頻識别技術(RFID)可近距離和遠距離随時随地讀取、控制、檢測和跟蹤具備RFID标簽的物體。

  二是具有記憶和思維能(néng)力,能(néng)夠利用已有的知識對(duì)信息進(jìn)行分析、計算、比較、判斷、聯想、決策。這(zhè)裡(lǐ)的“記憶”即可以理解爲存儲功能(néng),“思維”并不一定是真正意義上可以像人類那樣(yàng)思考,可以是通過(guò)程序設計人員設計的一系列邏輯算法,將(jiāng)系統所感知與記憶的數據進(jìn)行邏輯運算處理,從而得出從數據角度上客觀的判斷與決策。

  三是具有學(xué)習能(néng)力和自适應能(néng)力,即通過(guò)與環境的相互作用,不斷學(xué)習積累知識,使自己能(néng)夠适應環境變化。如果你覺得上面(miàn)兩(liǎng)點并不“智能(néng)”,因爲目前世界上任何一台簡單的計算設備(如手機)都(dōu)已經(jīng)具備了以上兩(liǎng)點的能(néng)力,但從這(zhè)裡(lǐ)開(kāi)始便開(kāi)始引入一個深層次的智能(néng)化概念那便是 “深度學(xué)習”

  所謂的深度學(xué)習簡單來講便是通過(guò)“人工神經(jīng)網絡”的研究,通過(guò)計算機模拟類似于大腦的多層次“神經(jīng)回路”,層次越深,則越接近人腦。從最早Google使用1.6萬個CPU(中央處理單元)所模拟的9層“神經(jīng)回路”計算機在觀看了一個星期的1000多萬部Youtube視頻截取的圖像後(hòu),最終能(néng)在約10億個參數中自然而然的識别出哪些是“貓”,并且在模拟神經(jīng)元處出現了和人腦内神經(jīng)元一樣(yàng)的放電現象,研究成(chéng)果一經(jīng)發(fā)布便引起(qǐ)了世界範圍内的轟動,随後(hòu)包括微軟、蘋果、等所有互聯網巨頭都(dōu)相繼推出了自己的“大腦計劃“,而“百度大腦”(百度深度學(xué)習研究院)在招納了世界著名“人工智能(néng)”科學(xué)家吳恩達博士後(hòu)更是宣稱其在“深度學(xué)習”領域已經(jīng)超過(guò)了蘋果和谷歌,。

  目前“深度學(xué)習”最大的應用便在于“圖片識别”與“語音交互”,比如我們目前所使用的包括Siri在内的各類語音助手、圖片搜索引擎,工業自動化加工、裝配生産過(guò)程的圖像識别監測等等,所帶來的是效率是革命性的提升。但應用絕不僅于此,未來的“智能(néng)化”工業城市將(jiāng)會(huì)有更加海量的“大數據”需要具備“深度學(xué)習”的智能(néng)系統來處理 ,其真正意義在于計算機將(jiāng)成(chéng)爲一個能(néng)像人類一樣(yàng)能(néng)“獨立思考”的智慧大腦來幫助處理海量信息的分析與決策。

  第四是具有行爲決策能(néng)力,即對(duì)外界的刺激作出反應,形成(chéng)決策并傳達相應的信息。這(zhè)一點便很好(hǎo)理解了,具備以上三點相當于具備了“人的大腦”,而具有對(duì)外界刺激做出反應的能(néng)力便相當于具備了“人的軀體”,這(zhè)個軀體不一定非要是實體上的,就像上面(miàn)所提到的“神經(jīng)元系統”,它能(néng)對(duì)外界刺激做出反射,便可以理解爲具有行爲決策能(néng)力。

  所以,完全具備了以上特點的系統則稱爲智能(néng)系統或智能(néng)化系統。

  “工業4.0”差的就是“智能(néng)化”

  而如今能(néng)在真正意義上實現“智能(néng)化”的制造業工廠寥寥無幾, 從内部因素來看,其主要原因在于傳統制造業先導意識薄弱,大部分企業經(jīng)常處于“被(bèi)迫轉型”而不是“主動創新”的一個狀态,沒(méi)有足夠的意識來投入基礎設備的購買與智能(néng)化系統的研發(fā),這(zhè)在工業化水平較爲落後(hòu)的中國(guó)是極其常見的。 而從外部因素來看,“人工智能(néng)”理論基礎雖日益完善,但由于硬件技術發(fā)展很難跟上科技理論的步伐,所以距離真正意義上的“智能(néng)化”還(hái)有一段路程要走的。但科技發(fā)展向(xiàng)來都(dōu)是呈指數式增長(cháng)的,企業必須時刻做到“居安思危”,應對(duì)局勢變化的準備,新技術的爆發(fā)誰也不能(néng)預測。

  總之在“工業4.0”的進(jìn)程中,機遇與挑戰并存,所有傳統企業都(dōu)應該率先抓住機遇,努力向(xiàng)“工業4.0”邁進(jìn),不能(néng)等到政府提出了相關的計劃政策才有所觸動,在這(zhè)個“大衆創業,萬衆創新”的時代,所有人都(dōu)在思考,都(dōu)在想方設法推動工業化的車輪,爲社會(huì)創造更高效的價值,傳統企業掌握著(zhe)大部分的社會(huì)資源更應該起(qǐ)到帶頭作用,自我升級,如果沒(méi)有足夠的前瞻意識,再大的優勢也可能(néng)被(bèi)頃刻間颠覆,最終被(bèi)時代淘汰也是在所難免。

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