工业4.0：智能工业

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1、专题介绍Feature工业4.0：智能工业工业和信息化部国际经济技术合作中心王喜文摘要：智能工业或者工业4.0，是从嵌入式系统向信息物理融合系统（CPS）发展的技术进化。作为未来第四次工业革命的代表，工业4.0不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展。文中介绍了工业4.0的进化过程，提出了CPS的概念及其功能，同时分析了德国的主要CPS市场及其未来发展。关键词：工业4.0；智能工业；CPS；德国德国期望成为基于互联网的高端工业生产技术的主导市程和信息技术充实到工业过程之中，实现了生产的最优化和自场，并将其作为《高科

2、技战略2020》的一部分。实现这一目标动化。的代表性项目，也就是被称为工业4.0的智能工业项目，它将1.3工业革命3.0引领工业领域，开创分散型生产的新时代。第三次工业革命始于第二次工业革命过程中发生的生产智能工业或者工业4.0，是从嵌入式系统向信息物理融合过程高度自动化。自此，机械能够逐步替代人类作业。系统（CPS）发展的技术进化。作为未来第四次工业革命的代1.4工业革命4.0表，工业4.0不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互未来10年，第四次工业革命将步入分散化生产的新时代。联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展。工业4.0通过决定生产制造过程

3、等的网络技术，07实现实时同时，分散型智能利用代表了生产制造过程的虚拟世界管理。与现实世界之间的交互关系，在构建智能物体网络中发挥重要2CPS作用。CPS连接了虚拟空间与物理现实世界，使智能物体通信工业4.0体现了生产模式从集中型到分散型的范式转变，以及相互作用，创造一个真正的网络世界。正是因为有了让传统生产过程理论发生颠覆的技术进步，这一CPS体现了当前嵌入式系统的进一步进化。与互联网或切才成为可能。未来，工业生产机械不再只是“加工”产品，者网上可搜集的数据、服务一起，嵌入式系统也是构成CPS取而代之的是，产品通过通信向机械传达如何采取正确操作。的要素之一。

4、工业4.0通过将嵌入式系统生产技术与智能生产过程相CPS可提供构建物联网的基础部分，并且与服务互联网结合，将给工业领域、生产价值链、业务模式带来根本性变革一体化，实现工业4.0。这些技术被称为实现技术，培育更加（如智能工厂），从而开创一条通往新技术时代的道路。广泛的基于创新型应用或过程的新现实空间，淡化现实世界1工业4.0进化过程与虚拟空间的界限。实现技术就像互联网使得个人通信以及1.1工业革命1.0相互作用的关系发生变革一样，将给我们与物理现实世界之间18世纪末期始于英国的第一次工业革命，19世纪中叶结的相互作用关系带来根本性变化。束。这次工业革命的结果是机

5、械生产代替了手工劳动，经济社基于高性能软件的嵌入式系统与融合在数字网络中的专会从以农业、手工业为基础转型到了以工业及机械制造带动经业用户接口之间，发生的相互作用，将诞生全新的系统功能性济发展的模式。世界。举一个简单的例子，智能手机囊括许多应用和服务，已1.2工业革命2.0经远远超出设备本身通话功能。第二次工业领域大变革发生在20世纪初期，批量工业生由于全新的划时代应用和服务的提供商将不断涌现，渐产开始的阶段。通过零部件生产与产品装配的成功分离，开创渐形成新价值链，所以，CPS也将对现有业务与市场模式带了产品批量生产的新模式。20世纪70年代以后，随着电子工来范

6、式转变。汽车工业、能源经济，还有包括诸如工业4.0的2013年/第12期物联网技术3专题介绍Feature生产技术的各个工业部门，将同步因这些新价值链发生巨变。健康：远程治疗以及远程诊断中的CPS；未来，CPS将以以往人类无法想象的形式，对人类安全、工业（智能工厂）：工业以及自动化生产中的CPS。效率、生活舒适度、提升健康水平等做出贡献。同时，CPS5CPS2025——未来也将对解决人口结构变化、自然资源不足、可持续发展以及能CPS应对社会面临的主要问题的同时，对涵盖自动化、源结构变化等带来的问题，发挥关键性的作用。生产技术、汽车、机械工程、能源、运输以及远程

7、医疗等众3德国2020年主要CPS市场多工业部门、应用领域，具有非常重要的意义。因CPS而实德国将推进工业4.0项目作为国家战略的一个重要环节，现的许多应用，将产生新附加价值链和业务模式。CPS不仅可就是在2020年让德国成为CPS的主要市场。与其他大多数工以降低实际成本，提高能源、时间等的效率，还能降低CO2业发达国家完全不同的是，在推进工业进程的同时，德国一排放水平，在保护环境上发挥重大作用。直维持稳定的制造业劳动力。仅从制造业来看，CPS就可带来惊人的效率提升。CPS要联通现实世界与虚拟空间，从生产设备、工业产品到实时地统筹处理制造、工业链以及各个顾客的

8、要求，实现智内置存储装置、通信功能、广