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德國工業4.0直指智能工廠

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 13:55:18 來源:中國自動化學會專家谘詢工作委員會

2013年4月,德國機械及製造商協會,德國信息技術、通信與新媒體協會,德國電子電氣製造商協會合作設立了“工業4.0平台”,並向德國政府提交了平台工作組的最終報告《保障德國製造業的未來——關於實施工業4.0戰略的建議》。報告提出,德國向工業4.0轉變需要采取雙重策略,即德國要成為智能製造技術的主要供應商和CPS(信息物理係統)技術及產品的領先市場。報告還展望了德國工業4.0戰略的發展前景。

工業4.0本質是

實現“智能工廠”

在工業4.0描繪的智能工廠中,固定的生產線概念消失了,采取了動態的、有機的模塊化生產方式。

工業4.0,其實就是實現“智能工廠”。第一次工業革命始於18世紀後半期,由蒸汽機實現工廠的機械化;第二次工業革命始於19世紀後半期,用電力來實現大規模批量化生產;第三次工業革命始於20世紀後半期,通過電氣和信息技術實現製造業的自動化。

工業4.0將在前三次工業革命的基礎上進一步進化,基於信息物理係統(Cyber Physical System)實shi現xian新xin的de製zhi造zao方fang式shi。信xin息xi物wu理li係xi統tong是shi指zhi通tong過guo傳chuan感gan網wang緊jin密mi連lian接jie現xian實shi世shi界jie,將jiang網wang絡luo空kong間jian的de高gao級ji計ji算suan能neng力li有you效xiao運yun用yong於yu現xian實shi世shi界jie中zhong,從cong而er在zai生sheng產chan製zhi造zao過guo程cheng中zhong,與yu設she計ji、開發、生產有關的所有數據將通過傳感器采集並進行分析,形成可自律操作的智能生產係統。

工業4.0報告中描述的動態配置的生產方式主要是指從事作業的機器人(工作站)nenggoutongguowangluoshishifangwenyouguanxinxi,binggenjuxinxineirong,zizhuqiehuanshengchanfangshiyijigenghuanshengchancailiao,congertiaozhengchengweizuipipeimoshideshengchanzuoye。dongtaipeizhideshengchanfangshinenggoushixianweimeigekehu、每個產品采取不同的設計、零部件構成、產品訂單、生產計劃、生產製造、物wu流liu配pei送song,杜du絕jue整zheng個ge鏈lian條tiao中zhong的de浪lang費fei環huan節jie。與yu傳chuan統tong生sheng產chan方fang式shi不bu同tong,動dong態tai配pei置zhi的de生sheng產chan方fang式shi在zai生sheng產chan之zhi前qian或huo者zhe生sheng產chan過guo程cheng中zhong,都dou能neng夠gou隨sui時shi變bian更geng最zui初chu的de設she計ji方fang案an。

例li如ru,目mu前qian的de汽qi車che生sheng產chan主zhu要yao是shi按an照zhao事shi先xian設she計ji好hao的de工gong藝yi流liu程cheng進jin行xing的de生sheng產chan線xian生sheng產chan方fang式shi。盡jin管guan也ye存cun在zai一yi些xie混hun流liu生sheng產chan方fang式shi,但dan是shi在zai生sheng產chan過guo程cheng中zhong,一yi定ding要yao在zai由you眾zhong多duo機ji械xie組zu成cheng的de生sheng產chan線xian上shang進jin行xing,所suo以yi不bu會hui實shi現xian產chan品pin設she計ji的de多duo樣yang化hua。管guan理li這zhe些xie生sheng產chan線xian的deMES(製造執行管理係統)yuanbenyinggaidaigeishengchanxiangengduodelinghuoxing,danshishoudaogouchengshengchanxiandezhongduojixiedeyingjianzhiyue,wufafahuichugengduodegongneng,zuoyongjiweiyouxian。tongshi,zaibutongshengchanxianshangcaozuodegongrenfenbuyugegechejian,tamenbuzhangwozhenggeshengchanliucheng,suoyiyezhinengfahuichuzaimouxianggudinggongzuoshangdezuoyong。zheyangyilai,hennanshishimanzukehudexuqiu。

在工業4.0描繪的智能工廠中,固定的生產線概念消失了,采取了可以動態、有機地重新構成的模塊化生產方式。

例如,生產模塊可以視為一個“信息物理係統”,正zheng在zai進jin行xing裝zhuang配pei的de汽qi車che能neng夠gou自zi律lv地di在zai生sheng產chan模mo塊kuai間jian穿chuan梭suo,接jie受shou所suo需xu的de裝zhuang配pei作zuo業ye。其qi中zhong,如ru果guo某mou車che型xing的de零ling部bu件jian供gong給gei環huan節jie出chu現xian瓶ping頸jing,係xi統tong能neng夠gou及ji時shi調tiao度du其qi他ta車che型xing的de生sheng產chan資zi源yuan或huo者zhe零ling部bu件jian,繼ji續xu進jin行xing生sheng產chan。也ye就jiu是shi為wei每mei個ge車che型xing自zi律lv性xing地di選xuan擇ze適shi合he的de生sheng產chan模mo塊kuai,進jin行xing動dong態tai地di裝zhuang配pei作zuo業ye。在zai這zhe種zhong動dong態tai配pei置zhi的de生sheng產chan方fang式shi下xia,可ke以yi發fa揮hui出chuMES原本的綜合管理功能,能夠動態管理設計、裝配、測試等整個生產流程,既保證了生產設備的運轉效率,又可以使生產種類實現多樣化。

工業4.0首要目標

是工廠標準化

以往,我們聽到的大多是“產品的標準化”,而德國工業4.0將推廣“工廠的標準化”。

德國工業影響力的一個側麵就是“標準化”。PLC編程語言的國際標準IEC61131-3(PLCopen)主要是來自德國企業;通信領域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都誕生於德國。

工業4.0工作組認為,推行工業4.0需要在8個關鍵領域采取行動。其中第一個領域就是“標準化和參考架構”。標準化工作主要圍繞智能工廠生態鏈上各個環節製定合作機製,確定哪些信息可被用來交換。為此,工業4.0將製定一攬子共同標準,使合作機製成為可能,並通過一係列標準(如關於成本、可用性和資源消耗的標準)對生產流程進行優化。

以往,我們聽到的大多是“產品的標準化”,而德國工業4.0將推廣“工廠的標準化”,借(jie)助(zhu)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)的(de)標(biao)準(zhun)化(hua),將(jiang)製(zhi)造(zao)業(ye)生(sheng)產(chan)模(mo)式(shi)推(tui)廣(guang)到(dao)國(guo)際(ji)市(shi)場(chang),以(yi)標(biao)準(zhun)化(hua)提(ti)高(gao)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)和(he)模(mo)式(shi)創(chuang)新(xin)的(de)市(shi)場(chang)化(hua)效(xiao)率(lv),繼(ji)續(xu)保(bao)持(chi)德(de)國(guo)工(gong)業(ye)的(de)世(shi)界(jie)領(ling)先(xian)地(di)位(wei)。

德國工業4.0受到了空前的重視,但是如何借鑒工業4.0,尤其是工業4.0中的標準化問題,值得我們深入思考。

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