工业4.0背景下八大新兴技术的回顾与展望

　　“工业4.0”是2012年德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界在三位德国教授倡议的基础上推动形成的。在随后的2013年德国联邦政府将“工业4.0”上升为国家级战略，并正式发布了《实施工业4.0战略规划建议》白皮书，旨在确保德国在工业界综合实力的领先地位。

　　简要来说，“工业4.0”战略旨在建立一个信息物理融合系统网络，通过有线/无线等方式将所有生产企业的自动化设备、客户需求、物流仓储、生产管理、各类软件等产业链所有环节纳入其中，使工业生产实现动态监测、自我调整、人机互动并以最优生产方式完成生产实践。与此先关的八大技术正在赋予新的意义。

　　1工业大数据的应用

　　过去，企业做什么，客户就要什么;现在是客户要什么，企业就做什么，同时客户获取信息的渠道变得很广，且需求也越来越多样化。那么，企业该如何精准的满足这些客户多样化的需求呢?中国机械工业联合会顾问朱森第告诉记者，互联网就可以帮助企业做到这一点，就如大数据。企业可以通过挖掘过去若干年的数据，分析出未来会有怎样的趋势及市场需求，进而了解自己的企业现在应该做什么。

　　大数据，是实现德国“工业4.0”、构建数字工厂的基础，如果没有大数据，企业无法及时了解最新的市场走向及客户需求，更不用说跟随时代的发展建设数字工厂了。在这里，为了使我国的制造企业快速实现数字工厂的搭建，我们一起来谈谈工业上大数据的应用及实现数字工厂的最佳方法。

　　在此，也许有人会疑惑，工业大数据与其他行业的大数据有何不同?中国西电集团公司总经理张雅林告诉记者，工业大数据及其他行业的大数据没什么区别，只是重点应用的领域不同罢了。制造业的大数据重点使用在创新与流程再造上，同时在制造过程中及对客户的总体服务上也会提供帮助。举个简单例子，企业要研发新产品，首先就得通过大数据看客户得反映，服务这块也是如此。而其他行业的大数据，就如电子商务，更多地是运用在销售端上，销售人员可以通过客户的购买及浏览记录数据，分析出顾客的爱好及最近的购买倾向等信息，便于销售人员更好的销售产品。

　　为了使制造业的同仁们能更好地运用工业大数据，以下就把制造业企业对大数据的应用案例分享于大家，希望对大家有所帮助。

　　2工业云的应用

　　过去，制造业只是一个环节，但随着互联网和工业的融合，它的含义发生了巨大变化。因为它可以打破并重构工业生产的全生命周期，使产品的设计、研发、生产制造、营销、服务形成闭环，彻底改变工业的生产模式。如今，互联网正在进一步向制造业的每个环节渗透，网络协同制造的工业云也随着出现。

　　所谓工业云，其与电子商务等其他行业运用的云没有什么区别，只是用在不同领域有不同的称呼而已。不过，据贸易软件有限公司全球副总裁黄晓峰介绍，国内没有真正意义上的商务云，就如国内一些企业商务平台，其运行模式看似完美，但背后有上千名技术、市场和销售人员在服务。在黄晓峰眼里，这并不是真正的云，真正的云不需要企业招聘如此多的市场和销售人员服务，只需部分技术人员去开发更多的新应用，以服务客户。

　　目前，国外的云发展较快，给很多企业带来了便利;在国内，很多企业如今都是借助其他专业的云平台来管理企业内部员工和外部供应商，因为企业要做自己的云，需花费大量的成本且需要很长一段时间才能看到效益，有的企业甚至看不到效益在何方，因为他们不了解云真正的意义及应用，同时由于这些企业的专业强项并不在构建云平台上，所以很难利用云平台来管理企业或挖掘出新应用服务客户，因此很多大型的制造企业往往都是采用借助的方式来实现协同办公等事项。

　　3物联开启制造新时代

　　两化融合的物联网意义是互联互通，工业4.0战略的物联网意义是万物融合，从互联互通到万物融合是一个长期的过程。不过，无论是两化融合策略下推进建设的数字工厂，还是工业4.0所倡导的智能工厂，都离不开物联网技术的支撑而独行。车联网，则是近期制造领域物联网呼声最高的案例，以下通过车联网的部分案例或可看到物联网在数字工厂或智能工厂的缩影。

　　车联网：全世界呼声最高

　　车联网，关乎客户最需要的贴心服务。其作用在于通过信息的融合，构造共享的大数据。通过大数据的分析获得实时道路交通状况、车辆状况的正确“语义”。目前，根据车联网的技术分类，可分为车内网、车际网，及车上互联网。

　　车内网车内网主要是总线通讯技术构造，感知范围0--200米。在车内网的建设中，传感器的作用是最大的。试举几例说明问题。

　　ADAS是车内的关键零部件，它是安装于车上各式各样的传感器，用以研究摄像头、雷达等的性能要求。通过研究，做出性能调整及集成。如国际上对汽车防撞雷达可归纳为长、中、短3种距离的雷达，这3种雷达主要应用于自适应巡航系统、预碰撞安全系统，及盲区检测系统。而随着数字波速技术的发展，通过数字波速赋形便可将3种模式的雷达集成为1种雷达，如目前多模电子扫描雷达正成为最新的防撞雷达模式。

　　同时，利用ADAS收集车内外的环境数据，可在第一时间对车内外的静、动态物体辨识、侦测与追踪并做技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险。此外安装在车辆上的其他传感器也可获得车辆的速度、加速度、车轮转速、发动机转速、线加速度、角加速度等;同时对于温度、湿度、照度等都有感知。

　　汽车线控技术也是车联网着重考虑的要素。其主要是将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号，通过电缆直接传输到执行机构的一种系统。而车联网的线控技术对于油门控制、制动控制、转向控制是侧重关注。此外，通过对汽车动力学所涉及的诸多器件的物联网技术改进，可对驾驶指引、危险报警等进行主客观评价。

　　车际网车际网主要是通过射频技术构造，感知范围300-1000米。车际网关注的是车路协同的技术。车联网于其中的技术应用主要表现在自动引导驾驶，改进安全性、节能驾驶等。安装在道路上的传感器也会获得诸如道路交通流量、道路交通突发事件，信号灯的位置及状态等，用以协助汽车安全行驶。

　　车上互联网车上互联网由宽带无线通讯技术构造。车上互联网对于驾驶辅助，诸如根据实时路况智能选择行车路线，协助预定目的地车位、饭店等，道路交通突发事件实时播报等方面所做工作较多。同时，车上互联网也可用于分时租赁、物流管理方面。

　　车上互联网的热议话题是车辆控制，而自动驾驶则是最大胆的想法。如2008年，上海科委承担起无人驾驶智能电动汽车项目，2011年顺利结题。在模拟的复杂环境中进行演示，无人工干预跑完全程。其成功之处在于通过建立无人驾驶车研究平台，现实环境感知，全局路径规划，局部路径规划及底盘控制等功能的集成。通过“物联—感知”，从而使汽车具备“思考—行动”的能力。

　　无独有偶，2014年谷歌的无人车走得更远。4月27日，谷歌宣布，开始在城市街道试验自动驾驶汽车。之前，已经在加州进行了数千英里的试验。而谷歌的案例也说明，未来依赖雷达、视频、激光等传感器和地图信息数据库来进行无人驾驶，将为汽车业发展翻开新的一页。

　　当然，车联网技术的应用还有许多方面正待破题。尤其是受汽车行驶安全理念的制约，信息的选择及定量化评估，信息的定量化评价、人机交互技术的研究、复杂大系统的安全保障都将是是制约并深刻影响车联网发展的重要因素。好在，在路上的汽车有着企业及其用户寄托的最美好的市场共赢前景!

　　4工业4.0与PLM

　　工业4.0是完整的工业体系，它是国家行为，也是国家体系。而工业4.0实施的边界条件，是数字化体系，数字化体系就是基于PLM的产品设计、工艺和制造。因此，PLM涉及方案阶段、工程研制阶段、批生产阶段、服务和销售阶段等全生命周期过程。目前，随着中国制造企业信息化的快速发展，对于PLM的应用也逐渐向深层次渗透。这正如金航数码科技有限公司副总经理宁振波所说，“PLM在中国制造企业的使用并未随着信息技术的发展而向前后端延伸，但大多数企业仅仅做了PDM应用在工程研制和批生产阶段应用，成熟的全面应用PLM技术并将其前延到方案设计，向后延伸至综合保障阶段还需要很长的路要走。”