制造业在转型进入一个全新的数字世界

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1、制造业在转型:进入一个全新的数字世周万木IHSMarkit工业自动化组以第四次工业革命为代表的工业互联网和工业4.0正在发生，它是原有技术的大融合，尽管从技术角度看更像是演化而不是革命，但是从应用和商业模式角度看，这些变化产生的影响却可能是革命性的。1T和0T的融合，是大势所趋。但无论怎样进步，人是发展的最主要变量。关键词：工业4.0;工业互联网;第四次工业革命;智能;制造;Transformationinmanufacturing-Anewdigitalworld编者按:在2017年8月“THSMarkit领先技术报告论坛——中国站”上，THSMarkit高级分析师周万木先生分

2、析了题为“正在转型的制造业:进入一个全新的数字世界”。以下是周先生的演讲内容。次工业革命制造业革命可以分成从1.0到4.0的四个阶段，如图1。工业1.0:以蒸汽机为代表，从手工到机械化，从小作坊到工厂概念的引入，代表性的行业是英国的纺织制造业。工业2.0:从机械化到电气化，以福特的T型车量产为代表，标志大规模制造的开始，泰罗的劳动分工得到运用，代表性的行业是汽车制造业。工业3.0:从电气化到自动化与信息化的融合，自动化代表性的产品是工业机器人和PLC（可编程逻辑控制器）等自动化产品，信息化代表性的方案是ERP（企业资源计划）和MES（制造企业生产过程执行管理系统）等。图1四次工业

3、革命阁2传统工厂架构图3工业4.0架构工业4.0:代表性的概念是CPS（信息物理系统）。不管是工业互联网还是工业4.0，都在探索未来的发展路径，例如从大规模制造向大规模定制发展，从集中式的制造向分布式制造发展，还有制造业的服务化等等。我们不应该被工业4.0和工业互联网的定义所朿缚，凯文.凯利曾说，属于20年后最伟大的产品还没有被发现。同样，我们0前对工业4.0和工业互联网的了解估计也不超过20年后真实的工业4.0的5%。工业4.0时代的特征*更多更智能的传感器被加装到设备上。*更紧密的连接:从工厂现场总线，工业以太网的连接，到工业云的连接。*工业大数据:工业大数据比消费大数据数据

4、量更大，数据结构更复杂，实时性和精确性要求更高。*人机界面更加友好，更加人性化。很多消费电子产品，诸如PAD（平板电脑）、智能手机和Google眼镜等智能眼镜在工厂得到应用。*人机协作:机器人从笼子里解放出来，与人一起协作。前三次工业革命都是后来人总结的，而工业4.0是正在发生的现实。从技术上看,从3.0到4.0更像是进化，而不是革命。因为设备更智能，连接更紧密，数据量更大，更加人性化，更加友好等，并没有杀手级的应用和颠覆性的技术。“只缘身在此山屮”，我们对正在发生的工业4.0革命只感受到量变没感受到质变是非常正常的。工业3.0向工业4.0的进化，虽然技术上只是原有技术的融合和演

5、化，但20年后再回头看实际效果，我们可能会发现工业4.0是一场正在发生的革命。我们再来比较一下传统的工厂架构和4.0时代的工厂架构的区别（如图2）。1.传统自动化工厂的架构是金字塔架构;从底层传感器、执行器到各种设备，再到PLC、分布式控制系统器（DCS）与1PC（进程间通信），再上层是SCADA（数据采集与监控控制）系统，最上层是工厂管理层，包括ERP和生产制造MES系统。2.简化来看，工业自动化可以分为三层架构:现场设备层、控制通讯层和工厂管理层，这种三层架构和物联网的感知层、传输层和应用层其实是类似的。在这个金字塔架构中，各种器件通过PLC进行控制，PLC再通过现场总线和工

6、业以太网,将信息和数据传到云端。目前，这样的传统架构正在发生变化。如图3,第一个变化是传统的金字塔架构正在网络化和云化，一些功能诸如SCADA己经开始被集成到云端，这就是云计算在工业上的应用。另外一个变化是边缘计算，越来越多的终端设备具备更强的计算能力；一些开放的协议，诸如0PCUA和10-LINK等也开始大量运用。再对比一下工业的工厂架构从工业3.0到工业4.0的变化：1.现场设备是:工业3.0时代，现场设备层计算资源有限，主要的计算资源集中在控制器端和工厂管理端。而工业4.0时代采用分布式控制的嵌入式系统，CPS系统有了更多的智能计算资源和边缘计算能力。2.控制层:3.0时代

7、，流程工业由中央集中控制型的SCADA控制，而不同设备有厂商专属的通讯协议，设备之间有不同阵营的通讯协议，设备之间、产线之间的互操作性很差;工业4.0时代有更加开放的总线协议，诸如OPCUA和I0-Link,支持实时、互操作性更强、更加安全的传感器和云连接。3.工厂管理:3.0时代数据收集上来需要人再做判断和决策，而4.0时代，数据收集上来后，因为设备和系统具备自适应、自决策、自判断等能力，人工智能可以对具备自适应、自决策、自判断等能力，人工智能可以对数据信息进行分析判断。工业3