智慧工厂：工业4.0核心载体 制造业升级之路

　　国务院正式颁发《中国制造2025》规划。“中国制造2025”与工业4.0强调的智能化信息化方向与发展战略基本一致，新一轮的制造业变革逐步来临。

　　智慧工厂：工业4.0核心载体，制造业升级之路。

　　智慧工厂，也称数字化工厂（DF），是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。数字化工厂主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，实现产品生命周期中的设计，制造、装配、物流等各个方面的功能，降低设计到生产制造之间的不确定性，在虚拟环境下将生产制造过程压缩和提前，并得以评估与检验，从而缩短产品设计到生产的转化的时间，并且提高产品的可靠性与成功率。与一般工厂相比，数字化工厂强调的是生产计划数字化，大量使用计算机各种辅助技术，如CAD、CAM、CIM等等，相对固定，由上而下。

　　智慧工厂的基本设想是制造的产品集成有动态数字存储器、感知和通信能力，承载着整个供应链和生命周期中所需的各种信息；整个生产价值链中所集成的生产设施能够实现自组织，以及能够根据当前的状况灵活地决定生产过程。智慧工厂将建立“数字企业平台”，通过开放接口将虚拟环境与基础架构融为一体，从而构成信息物理融合系统(CPS)，生产自动化系统将升级为信息物理融合生产系统(cyberphysicalproductionsystem，CPPS)。

　　工业4.0将由集中式控制向分散式增强型控制基本模式转变。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组，将使人类从“自动化生产”进入“智能化生产、绿色生产、都市化生产”。信息物理融合系统(CPS)是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统，是计算进程和物理进程的统一体，包含了无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能。智能的网络世界与物理世界融合产生的CPS亦称“工业物联网”。

　　从中国制造到中国智造，这是工业4.0的大时代！工业流程中使用物联网及其服务，从而产生了创新的工厂系统——智慧工厂。完全不同于传统的工厂自动化系统，智能工厂采用面向服务的体系架构，具体体系架构如上图所示。从图中可以看出，对应于传统自动化系统的现场级，智慧工厂使用物联网技术；对应于控制级，智慧工厂采用CPPS信息物理融合生产系统；对应的监控管理级连接到安全可靠和可信的云网络主干网，智慧工厂采用服务互联网提供的服务。

　　智能工厂：带来制造业长期竞争力的提升。

　　互联网激活传统工业，保持制造业长期竞争力的必由之路：与前三次工业革命相比，我们认为工业4.0最大的进步在于利用互联网激活了传统工业过程，使工厂设备“能说话、能思考”，同时实现三大功能：最大程度地降低制造业对劳动力的依赖、将流通成本降到最低、最大程度满足用户个性化需求。从长期来看，工业4.0时代，对于智能工厂的投入将远超过一般工业，但项目盈利能力也将显著提高，并且资本投入越大、斜率越陡峭，即投资的边际回报率越高。我们认为，无论在何种经济体，工业4.0都将是制造业发展不可绕开的必由之路，是未来世界制造业最大的一波“浪潮”。