“工業(yè)4.0”時(shí)代的智能化，是在“工業(yè)3.0”時(shí)代自動(dòng)化技術(shù)和架構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)從集中式中央控制向分散式增強(qiáng)控制生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，利用傳感器和互聯(lián)網(wǎng)讓生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)，從而形成一個(gè)可以柔性生產(chǎn)的、滿足個(gè)性化需求的大批量生產(chǎn)模式。

20世紀(jì)70年代后期，自動(dòng)控制系統(tǒng)開始用于生產(chǎn)制造之中。此后，許多工廠都在不斷探索如何提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)的靈活性。一些工廠從機(jī)械制造的角度提出了機(jī)電一體化、管控一體化。機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)了流水線工藝，按順序操作，為大批量生產(chǎn)提供了技術(shù)保障，提高了生產(chǎn)效率；管控一體化基于中央控制能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理，一定程度上節(jié)約了生產(chǎn)制造的成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。但是，兩者都無法解決生產(chǎn)制造的靈活性問題。

ICT技術(shù)為“工業(yè)4.0”鋪路

如今，隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以及人們對產(chǎn)品需求的變化，靈活性進(jìn)一步成為生產(chǎn)制造領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)。具體而言，由于技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁，產(chǎn)品的生命周期越來越短。對于制造企業(yè)來說，既要考慮對產(chǎn)品更新?lián)Q代具有快速響應(yīng)能力，又要考慮因生命周期縮短而減少產(chǎn)品批量，隨之而來的是成本提升和價(jià)格壓力問題。

“工業(yè)4.0”則讓生產(chǎn)靈活性的挑戰(zhàn)成為新的機(jī)遇，將現(xiàn)有的自動(dòng)化技術(shù)通過與迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)相融合以解決柔性化生產(chǎn)問題。尤其是，無線通信的出現(xiàn)將進(jìn)一步帶動(dòng)工業(yè)控制方式的新改革。

首先，“工業(yè)3.0”時(shí)代的工廠布線問題將得到有效解決。工廠車間的局域網(wǎng)布線問題是以往搭建廠房時(shí)最為頭疼的問題之一。由于設(shè)備眾多，線纜規(guī)格各不相同，各種設(shè)備所需的連結(jié)接頭、交互方案等特別復(fù)雜。而且一旦工廠局域網(wǎng)布線之后，往往難以輕易改動(dòng)。而無線通信更加簡便、更加靈活，實(shí)現(xiàn)了空中連接，即便是設(shè)備在廠房中的位置發(fā)生改變，一樣可以移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，解決了很多通信問題。

其次，無線通信使得對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制成為可能。設(shè)備智能化主要是指對設(shè)備的智能化控制，一方面節(jié)省人力資源，另一方面減少人工誤差。未來的工廠中，設(shè)備越來越多、人工越來越少，逐漸取代人工干預(yù)將毫無疑問成為主流趨勢，而無線通信的方式則為此提供了保障。同時(shí)，借助無線通信技術(shù)，通過無線通信布局，也實(shí)現(xiàn)了更為靈活的生產(chǎn)制造管理方式。

仍需工業(yè)基礎(chǔ)通信設(shè)施建設(shè)

一方面，德國“工業(yè)4.0”的本質(zhì)就是基于信息物理系統(tǒng)(CPS)實(shí)現(xiàn)“智能工廠”，讓制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)與互聯(lián)網(wǎng)充分融合，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。而實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就需要適用于工業(yè)、具有高可靠性的通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為基本保障。

另一方面，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的形成也必然會(huì)出現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)，比如設(shè)計(jì)、仿真、工藝、加工、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、配置關(guān)系、變更記錄等產(chǎn)品數(shù)據(jù)，設(shè)備、質(zhì)量、生產(chǎn)、采購、庫存、電子商務(wù)等運(yùn)營數(shù)據(jù)，客戶、供應(yīng)商、合作伙伴、客戶滿意度等價(jià)值鏈數(shù)據(jù)等。工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集、傳輸、交互和共享，必然要求建立容量、帶寬、存儲與數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)大的通信基礎(chǔ)實(shí)施。

而當(dāng)前的通信基礎(chǔ)設(shè)施恐怕難以滿足“工業(yè)4.0”時(shí)代的要求。因此，構(gòu)建容量更大、服務(wù)質(zhì)量更可靠的工業(yè)通信基礎(chǔ)設(shè)施將成為未來制造業(yè)中迫切需要解決的一項(xiàng)課題。

此外，工廠與外界實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)之后，惡意軟件入侵、工廠受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的危險(xiǎn)性將進(jìn)一步提升，需要制定保障網(wǎng)絡(luò)安全的對策與解決方案。進(jìn)入21世紀(jì)之后，已經(jīng)出現(xiàn)了許多對工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊的案例。例如：澳大利亞下水道監(jiān)控系統(tǒng)和美國核電站監(jiān)控系統(tǒng)曾被第三方經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)侵入，波蘭地鐵信號系統(tǒng)也被入侵。而近年來，這樣的攻擊案例正在迅速增加。

隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的到來，人力、物料、生產(chǎn)設(shè)備、各種生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及價(jià)值鏈上的眾多協(xié)同企業(yè)都將互聯(lián)，隨之而來的是網(wǎng)絡(luò)安全問題的隱憂，也就迫切需要建立一套完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全認(rèn)證體系。安全認(rèn)證體系建設(shè)是信息安全保障的基礎(chǔ)性工作，但在認(rèn)證制度的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究與設(shè)計(jì)方面，還需要大量的經(jīng)驗(yàn)和積累。初期，我國可以與國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)合作，開展聯(lián)合認(rèn)證服務(wù)，但要逐步建立自己的安全認(rèn)證機(jī)制。這不僅是與國際通行做法接軌，也有利于信息安全領(lǐng)域的國際交流與合作。

總之，德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略與我國的“兩化融合”有許多相通之處。在新的發(fā)展背景下，只有將信息化時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)化、智能化特征與我國工業(yè)化、自動(dòng)化的進(jìn)程緊密結(jié)合起來，把兩化深度融合作為主線，才能為推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級注入新的動(dòng)力和活力。也只有將工廠通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)好，才能為新一輪工業(yè)革命的制造業(yè)工廠提供通信保障。

更多資訊請關(guān)注自動(dòng)化軟件頻道