继工业革命的蒸汽动力、19世纪的电气化和20世纪末的数字革命之后，工业4.0的创新智能技术正在开启自动化的下一步。
那么，工业4.0的核心特点和核心技术有哪些？未来，该如何实现工业4.0？
工业4.0的核心特点
每一次工业革命都建立在以前的基础上，融合了制造业的新技术和知识。工业4.0也不例外，结合现有的科技，工业4.0大致有四个核心特点：
一、互连：制造过程中的机器、设备、传感器和人员都相互连接和进行通信。
二、信息透明度：从制造过程中的所有点收集全面的数据和信息，以便做出更明智的决策。
三、技术援助人：改进系统的技术设施，帮助人类进行决策、解决问题以及困难或不安全的任务。
四、分散决策：网络物理系统能够自主决策和执行任务。
工业4.0的这些特点决定了其历史上独一无二的地位。许多基础技术已经存在了几十年，包括机器人技术和网络技术，只有正确地将它们结合在一起，可以在制造能力上迈出一大步。在2021，工业4.0的特定技术市场规模估计为1161亿美元；到2028年，预计将增长近三倍，达到3371亿美元。
与工业4.0相关的行业也将迎来新的发展契机，总体而言，有4个行业受益于工业4.0的发展成熟：由算法控制物联网；交换机器网络数据的网络；可随时使用的、按需可用性计算机系统资源；能够随着时间的推移进行调整、迭代和改进的、具有人工智能的认知计算系统。
熄灯制造才是工业4.0该有模样。传统工厂甚至智能工厂，都需要一些直接的人机交互，真正的熄灯工厂完全自主运作。虽然这听起来像是一场梦，但熄灯工厂是全自动的，全天候工厂，没有人在场。它们已经存在于现代世界。
工业4.0的核心技术
企业想发展自己还是需要掌握核心技术。除了芯片以外，还有哪些核心技术是我们重点关注的呢？
01 软件定义机器
设备智能化的体现就是典型的软件定义机器，包括机器轻松连接至互联网；将APP和分析结果嵌入机器和云，实现智能化和自我意识；无需更换硬件即可改变和升级机器/设备功能，为用户提供智能，实现持续改进；通过API和生态系统扩大工业互联网平台应用。
今天我们的工业互联网技术如何落地?通过传感器、分布式计算的操作系统嵌入等等，使设备本身有智能计算、智能处理的能力。举个例子，GE有个风电部门，我们把传感器安装在每一个风机叶片上，通过对风机转速、风力、温度、湿度、环境等近百种数据的采集、分析，风机能够自己进行涡轮叶片转速的调整，不需要把数据传输到数据系统，通过浆片的角度调整能够增强风力，能够增加风力4%。这个就是典型的软件定义机器。
02 超级计算终端
超级计算终端就是一些新的智能化设备，譬如汽车以及穿戴式设备，譬如带芯片的内衣，这些产品的核心都是有一个强大的芯片。传统意义上的芯片王者英特尔公司已经意识到，在风起云涌的移动互联时代，他已经不行了。比如，ARM芯片结构，随着以苹果公司为代表的公司突起，正在取代传统PC时代英特尔的王者地位。
随处可及的超级智能终端，正在突破摩尔定律的芯片所赋予我们的想象空间。摩尔定律曾经预测，每将近两年时间，芯片的计算力会提高一倍，而价格会降一半。这是1965年的时候，英特尔公司曾经提出的遐想。过去了将近五十年，这个摩尔定律还没有看到尽头，即便摩尔定律在纳米级别碰到瓶颈，新的替代技术也正在出现。而且随着IPV6的寻址能力的无限拓展，我们人类可以预想，在未来每一个智能终端都可以有强大的计算能力以及寻址能力，所以物联网时代这两个关键的技术要素已经具备了。
03 知识工作自动化
知识自动化是信息自动化的自然延伸与提高，是”人”嵌在自动化之中的必然要求，也是从物理世界的自动化控制转向人类社会本身的智能化管理的基础。而且，这一基础必须借助于虚拟空间里的自动化才能实现和完善。
简单说，知识工作就是白领的工作。工业时代的大规模生产对人类的体力提出了很高的要求，迫使人们必须依靠工业自动化的手段来弥补体能上的不足；现在数字化时代和知识时代瞬息万变的快节奏对人类的智力也提出了更高的要求，人们需要借助知识工作自动化来弥补智力上的不足，进而去更好地完成复杂而多变的任务。
在这一领域，特别要提的就是人工智能。因为人工智能现在被很多研究机构和企业高度关注，认为他是未来真正可以改变人类关键性的技术之一。譬如说人工智能非常重要的参与者IBM公司。他们最有名的实验是在1997年，他们生产的计算机击败了人类的国际象棋大师。最新的成果是智能性的计算机，他们称为人知智能计算机。这个计算机帮助法律服务公司，向律师事务所进行文本分析；包括医院进行医疗报告的分析，已经大量替代了人力，所以人工智能发展对将来人的工作提出了一个新的考验，也是一个挑战。
04 工业互联网的系统安全
工业互联网逐渐兴起之后，要在企业包括跨企业之间获得普及，安全问题必须解决。如果不解决，像智能家居、智能汽车这样的领域，都会存在巨大的安全隐患和隐私隐患。
要改变这个系统安全的现状，有几个角度。第一是介入设备本质安全。也就是说设备的本身是以工业用途为使用目的的，而不是获取信息，或者是黑客行为为目的。它需要非常高的安全认证级别，这一方面各个标准联盟可以为自己的接入设备进行安全的检验和授权，就好像通行各个国家和地区的安全认证一样。
第二个就是关于网络的安全。信息的获取和数据的安全必须制定严格的规范，并且采用最先进的技术严加防范。对信息的获取和篡改是很多网络攻击的首要目标。
第三个就是有较完备的系统安全应急措施，也就是说当系统受攻击，失效乃至崩溃的时候，要有强大、快速的应急方案和系统恢复方案，使原有的系统可以正常运行，而不至于失效，在这一方面显然我们还远远没有准备好。
05 机器人改变工业流程
1959年，34岁的恩格尔伯格研制出了世界上第一台工业机器人，被称为“机器人之父”。恩格尔伯格的成就彻底改变了现代工业和汽车制造的流程，随后他又创造出了服务机器人。
中国是全球最大的工业机器人消费国，几乎占据了全球工业机器人市场“半壁江山“。至2016年工业机器人保有量将超过13万台。但在这庞大的数字中，有三分之二是购买的外国生产的机器人。
目前，我国新增工业机器人中超过70%依赖进口，国内市场高端机器人应用领域几乎被国外品牌垄断，国产机器人则以搬运和上下料机器人为主，处于行业低端。国外龙头企业纷纷将中国市场视作“主战场”，在我国建立生产基地，凭借已有的技术优势，抢占产业发展制高点。国产机器人一些核心部件主要从日本、美国和欧洲进口。
可以预计，未来各种类型的机器人将占据我们生活的方方面面，机器人产业的火爆绝不是昙花一现，中国企业需要做的就是提升自身研发创新能力，占据国际高端市场，把握这个黄金时代。
06 3D打印技术
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。
借助3D打印所产生的各种小公司，比大公司更加快捷迅速。虽然这一类生产制造方式不会马上颠覆大公司的存在，但是可以创造出更多的市场。在大规模制造中间，传统的制造业依旧占据传统的优势。但是小批量个性化的生产，有可能被3D打印所代表的未来技术冲击，乃至替代。
如何实现工业4.0？
传统制造企业转型升级，成为智能化企业，终极目标是从产品、生产过程到企业运作全方位都实现了智能化，真正是基于以需求为导向实现个性化的生产制造。而每一类企业的行业积累、企业积累不一样，特点不一样，或选择全方位推进，或选择分步实施。
首先：建立一个信息物理网络系统（CPS）
CPS是一个结合计算领域以及传感器（）和致动器（）装置的整合控制系统。包含了无处不在的环境感知、嵌入式系统、网络通信和网络控制等系统工程，使我们身边的各种物体具有计算、通信、精确控制、远程协作和自组织功能，使计算能力与物理系统紧密结合与协调。
在传感器的帮助下，CPS接受并处理来自物理世界的大量数据，并将这些用于基于网络的各种应用和服务中，最终会这些服务和应用会通过致动器反馈并影响实体世界。CPS强调各个实体装置和电脑运算网络的融合，CPS是借用技术手段实现人的能力在时间、空间等方面的延伸，CPS的本质就是人、机、物的融合。
其次：实现三项集成：纵向集成，横向集成，端到端的集成
纵向集成就是解决企业内部信息孤岛的集成，工业4.0 所要追求的就是在企业内部实现所有环节信息无缝连接，这是所有智能化的基础。
横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，是为了实现各企业间的无缝合作，提供实时产品和服务。
端到端集成，围绕产品全生命周期的价值链创造，通过价值链上不同企业资源的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务。
集成的目标使人和人、人和机器、机器和机器以及服务和服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。集成是工业4.0 的关键，集成是实现智能工厂的技术前提。
然后：工业大数据
大数据驱动智能制造，它包含产品数据，运营数据，价值链数据，外部数据。工业4.0的核心就是数据，它们会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期，是工业4.0 的基石。
在万物相连的云计算、大数据、工业4.0时代，供应链优化软件系统和工业自动化软件系统大有用武之地，因为它们被设计用来在整个公司组织中进行部署，集中或分布，智能地满足客户近于苛刻的需求。
智能制造、智能供应链也不仅仅是“连接就是一切”，智能优化决策系统支持工业4.0的智慧工厂，智能制造、智能物流。其目标只能满足最大化客户服务水平与最低化总体拥有成本。
智能制造和智能工厂是工业4.0的两大目标，由APS高级排程系统为核心的信息化系统和架构建设，为公司的智能制造开辟了新的平台，提供了有力的支撑，使公司想工业4.0的智能工厂建设迈出有力的一步。
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来源：世界先进制造技术论坛，Wind资讯，慧都智能制造
