工業4.0的浪潮即將來臨
，新興的技術將滲透到工業的各個方麵。這將形成一個靈活度高，具有個性化、智能化的生產模式。工業要實現向智能方向的轉型
，就離不開信息通信技術的支撐。

　　工業4.0即是ICT和CPS的結合

　　“工業4.0”最終需要實現的目標是製造業向智能化的方向轉型;“智能”思想是“工業4.0”的核心。“工業4.0”主要可以分為兩大部分，第一部分是“智能工廠”
，重點研究智能化生產係統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現。第二部分是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。

　　工業4.0對於移動通信來說不是一個陌生的字眼

，它與“兩化融合”息息相關。在4G的發展乃至下一代移動通信5G的研究中
，移動通信領域已經接觸到類似的概念;而對工業4.0的實踐反過來有助於移動通信自身的創新和發展。

　　德國學術界和產業界對“工業4.0”概念的一個比較統一的闡釋是繼機械化、電氣化和信息技術之後，以智能製造為主導的第四次工業革命。主要是指通過信息通信技術(ICT)和信息物理係統(CPS)的de結jie合he，將jiang製zhi造zao業ye向xiang智zhi能neng化hua轉zhuan型xing
，實shi現xian集ji中zhong式shi控kong製zhi向xiang分fen散san式shi增zeng強qiang型xing控kong製zhi的de基ji本ben模mo式shi轉zhuan變bian，最zui終zhong建jian立li一yi個ge高gao度du靈ling活huo的de個ge性xing化hua和he數shu字zi化hua的de產chan品pin與yu服fu務wu生sheng產chan模mo式shi。

　　ICT技術
，即為信息通信技術。最近幾年，ICT技術飛速發展
，各種新的概念、技術不斷湧現
，已經應用到各個領域、行業中，並發揮著巨大的作用。信息物理係統(CPS)包括智能機器、儲存係統和生產設施，各個部分能夠相互獨立地自動交換信息、觸發動作和控製。而物聯網、服務網以及數據網是“工業4.0”的基礎。

　　多個ICT技術耦合工業4.0

　　在推動工業4.0的發展進程中

，CPS麵臨了各種問題，其中與信息通信技術相關的主要可以歸納為如下幾個問題：1.異構異質融合問題
，2.海量性問題

，3.實時性問題。針對這些方麵的問題，有一些相關的ICT技術可以對它們進行解決或改善。

　　異構網絡融合(異構異質融合問題)

　　在工業環境中實現設備與設備間的相互通信
，網絡的異構異質是需要首先考慮到的問題。異構性是指要求不同類型的無線技術(如Internet，WSN等)可以進行互聯互通，並且保證服務質量。異質性是指要求不同公司生產的、不同功能的硬件不兼容的設備在沒有彼此差異的情況下進行互聯互通。由於整個工業環境是由很多具有通信
、計算
、精確決策控製設備組成的智能網絡，可知整個通信網絡也具有高度的複雜性。

　　CPS在不同的服務領域需要得到不同的通信模式支持，這需要ICT提(ti)供(gong)相(xiang)應(ying)的(de)不(bu)同(tong)製(zhi)式(shi)的(de)通(tong)信(xin)模(mo)式(shi)
，實(shi)現(xian)大(da)範(fan)圍(wei)嵌(qian)入(ru)式(shi)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)互(hu)聯(lian)以(yi)及(ji)向(xiang)虛(xu)擬(ni)世(shi)界(jie)互(hu)聯(lian)。通(tong)過(guo)網(wang)絡(luo)間(jian)的(de)融(rong)合(he)與(yu)協(xie)同(tong)
，對(dui)異(yi)構(gou)網(wang)絡(luo)分(fen)離(li)的(de)、局部的優勢能力與資源進行有序整合，最終實現無處不在
、無所不能的一種智能網絡。在異構的網絡中
，每一個通信節點都具備自路由的功能，形成一個自組織、自管理
、自修複、ziwopinghengdezhinengwangluo。gegeshebeiyinweiyigouyizhideronghekeyixianghuzhijianjinxinglianghaodetongxinjiaoliu，zaibutongdewangluogongcundeqingkuangxia，haikeyizhengheyuyouhuaziyuanpeizhi
，liyongxingnenggenghaodewangluojinxingtongxin，shixiangenggaoxiaodeziyuanliyong。

　　大數據、雲計算等服務的提供(海量性問題)

　　在工業4.0的de大da環huan境jing下xia，工gong業ye企qi業ye的de信xin息xi化hua水shui平ping越yue來lai越yue高gao，信xin息xi數shu據ju量liang也ye越yue來lai越yue多duo，各ge種zhong設she備bei儀yi器qi產chan生sheng的de海hai量liang數shu據ju對dui信xin息xi處chu理li的de要yao求qiu也ye提ti高gao了le。現xian在zai新xin興xing的de大da數shu據ju
、雲計算這類ICT技術剛好可以解決數據海量性的問題。

　　大數據技術的戰略意義不在於掌握龐大的數據信息，其重點在於對數據的“加工能力”，duidaliangdeshujujinxingzhuanyehuadechuli
，shizhinengzhuanhuachengyouyongdexinxi。zaigongyehuanjingzhongjianliyigedashujudepingtai，zheyangnengtigaogongchangduibutongshebeishoujidehailiangxinxijinxingjishidechuli
，zengjiaxinxixitongdejisuannengliheshujuxiaohuanengli，duigongye4.0的發展是很有作用的。而且大數據最能迎合工業4.0需求的地方不僅僅是它的“大”
，更關鍵的是在於它的數據的整合分析和利用。這也很好的突出了工業4.0智能化的方向。

　　雲計算是一種商業計算模型
，它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用係統能夠根據需要獲取計算力、存(cun)儲(chu)空(kong)間(jian)和(he)各(ge)種(zhong)軟(ruan)件(jian)服(fu)務(wu)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)像(xiang)使(shi)用(yong)水(shui)電(dian)資(zi)源(yuan)一(yi)樣(yang)使(shi)用(yong)雲(yun)計(ji)算(suan)提(ti)供(gong)的(de)計(ji)算(suan)和(he)存(cun)儲(chu)資(zi)源(yuan)，解(jie)決(jue)了(le)在(zai)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)存(cun)儲(chu)空(kong)間(jian)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)工(gong)業(ye)環(huan)境(jing)的(de)需(xu)要(yao)的(de)問(wen)題(ti)。

　　短距離低時延技術(實時性問題)

　　由you於yu移yi動dong設she備bei的de接jie入ru會hui造zao成cheng設she備bei狀zhuang態tai隨sui機ji變bian化hua
，所suo以yi需xu要yao對dui物wu理li設she備bei進jin行xing實shi時shi動dong態tai重zhong組zu，這zhe對dui計ji算suan過guo程cheng的de時shi間jian確que定ding性xing和he並bing行xing性xing要yao求qiu很hen高gao
，對dui網wang絡luo實shi時shi性xing要yao求qiu也ye非fei常chang高gao。目mu前qian有you如ru下xia一yi些xie方fang法fa可ke以yi滿man足zu這zhe些xie需xu求qiu：

　　采用多跳轉發方式進行通信
，並結合先應式路由協議來降低路由請求的延遲。其優勢有：即時通信、容易部署、節省能量或帶寬資源、自組織能力與容錯性強、具有自愈能力、組網成本低等。

　　在新的空口設計Soft Defined Air Interface (SDAI)方麵進行積極創新

，其核心是能夠麵向業務和內容，自適應地調整或重組幀結構、雙工模式、多址方案、波形和調製編碼等流程模塊，以達到性能和資源配置的多重最優化。該方麵目前也是5G的研究重點和熱點。

　　還可以部署專用於短距離通信的傳輸技術
，比較有代表性的是ZigBee。作為一種新興的短距離、低速率無線通信網絡技術，該技術主要用於距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間的數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。

　　通過ICT技術中的無線網絡部署及通信方式創新、新型空口協議設計以及低成本低功率實時通信技術，可實現工業4.0對短距離低時延的需求。

　　移動通信網絡承載工業4.0

　　工業4.0將jiang引yin入ru大da量liang具ju有you互hu通tong信xin能neng力li的de物wu理li組zu件jian
，需xu要yao通tong過guo承cheng載zai網wang絡luo實shi現xian跨kua領ling域yu和he跨kua地di區qu的de智zhi能neng製zhi造zao，同tong時shi還hai對dui安an全quan可ke靠kao性xing具ju有you較jiao高gao的de要yao求qiu。而er移yi動dong通tong信xin網wang絡luo因yin其qi具ju有you覆fu蓋gai範fan圍wei廣guang、基礎設施豐富、可靠度高的優勢，有可能成為工業4.0的主要承載網絡之一。此外，工業4.0對多種異構網絡融合的需要
，也與下一代移動通信網絡的發展思路相吻合。

　　創新的ICT技術是工業4.0穩步發展的基石。在其“助力”下，智能製造即使需要在廣大區域裏麵解決各種紛雜的需求也不再是不可解決的難題。

　　世界各國爭相發展科技融合，企圖占據未來工業製高點。德國、美國、日本等國家先後在先進製造和先進工作上布局，而中國在工業4.0的浪潮中想抓住機遇，離不開信息通信技術的支撐。通過融合信息通信技術，未來社會的工業智能化一定能變為現實。

　　（作者係北京郵電大學教授

、網絡與交換技術國家重點實驗室主任張平 北京郵電大學副教授、博士張治）

　　相關資料

　　工業4.0(Industry 4.0)首次提出是在2011年的漢諾威工博會上。在德國政府推出的《高技術戰略2020》中，工業4.0被列為十大未來項目之一。2014年10月，李克強總理訪德期間
，中德雙方共同發表了《中德合作行動綱要：攻速創新》，宣布兩國將開展“工業4.0”合作。

　　美國也越來越重視工業發展。2009年年初
，為在國際競爭中贏得主動權，美國開始調整經濟發展戰略，同年12月公布《重振美國製造業框架》，2011年6月和2012年2月相繼啟動《先進製造業夥伴計劃》和《先進製造業國家戰略計劃》，實施“再工業化”。

　　日本政府則極端重視高端製造業的發展
，大規模編製技術戰略圖。首先，日本於2009年3月出台了信息技術發展計劃，以促進IT技術在醫療
、行政等領域的應用;其次
，政府加大了開發企業3D打印機等尖端技術的財政投入。2014年，經濟產業省繼續把3D打印機列為優先政策扶持對象，計劃當年投資45億日元。

　　可以看出
，如今各國政府都十分重視工業發展。工業革命4.0，jiandanshuojishiliyongxinxitongxinjishu
，jianggengweipangdadejiqiqunlianjieqilai
，rangjiqizhijianzixiangkongzhi
，zixingyouhua，zhinengshengchan
，dadajianshaocongshizhongfulaodonghejingyangongzuoderenlishuliang，shishengchanzhilianghexiaolvtishengdaoyigexinjieduan。