“工業(yè)4.0”，或者說是第四次工業(yè)革命，不僅是德國工業(yè)的發(fā)展趨勢，也是今年世界經(jīng)濟(jì)論壇的主題，它可以被看做制造業(yè)和工業(yè)面向未來的世界性運(yùn)動。然而，目前尚不清楚哪種工業(yè)技術(shù)將引領(lǐng)制造業(yè)的未來。但是通過分析過去六年里的“工業(yè)4.0”領(lǐng)域的核心技術(shù)，也許可以給予我們啟示。

構(gòu)成“工業(yè)4.0”的7個核心工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域

不幸的是，對于第四次工業(yè)革命沒有公認(rèn)的統(tǒng)一定義，也不確定它究竟包括哪些技術(shù)。

但是我們相信以下7項(xiàng)核心技術(shù)可以被看做“工業(yè)4.0”的支柱：

圖1：構(gòu)成“工業(yè)4.0”的7種核心技術(shù)

1.信息物理系統(tǒng)(CPS)

CPS形式網(wǎng)絡(luò)通過(無線)傳感和驅(qū)動，能夠應(yīng)對不斷變化的環(huán)境，甚至預(yù)測物理系統(tǒng)過程的變化。

2.云計(jì)算

云計(jì)算讓儲存在本地的應(yīng)用程序或者服務(wù)連接到物聯(lián)網(wǎng)變得可能。

3.大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)是指大到那些典型的數(shù)據(jù)庫軟件工具無法收集、儲存、管理和分析的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)分析方法讓工業(yè)智能化變得可能，比如說機(jī)器學(xué)習(xí)。

4.(IT)系統(tǒng)安全

數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的傳播以及所有其它工業(yè)系統(tǒng)、機(jī)器設(shè)備和原件都需要被充分保護(hù)，免于遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊。

5.增材制造/3D打印

增材制造(AdditiveManufacturing，AM)技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除-切削加工技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法。

6.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(HMI)

使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡的工人可以通過遠(yuǎn)程接受指令來正確裝配零件或者協(xié)助調(diào)試。

7.機(jī)器人/人形機(jī)器人(HMI)

新技術(shù)使交互更安全，比如讓機(jī)器人去人類無法達(dá)到的地方執(zhí)行任務(wù)，這些機(jī)器人往往被設(shè)計(jì)成人類的樣子。

3種創(chuàng)新驅(qū)動力:3D打印、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)

因?yàn)楫?dāng)前數(shù)字化轉(zhuǎn)型、物聯(lián)網(wǎng)和“工業(yè)4.0”等概念炒的火熱，我們很難理解目前的創(chuàng)新溫床在哪里?

IoTAnalytics分析了世界范圍內(nèi)從2010-2015年申請的相關(guān)專利數(shù)，專利數(shù)可以看做是創(chuàng)新活動的一個重要指標(biāo)。

主要結(jié)論：與“工業(yè)4.0”相關(guān)的專利注冊總數(shù)在短短五年內(nèi)激增了12倍。

圖2：與“工業(yè)4.0”主題相關(guān)的專利總數(shù)(2010-2015)

圖3：“工業(yè)4.0”主題相關(guān)專利數(shù)量的詳細(xì)趨勢

圖4：“工業(yè)4.0”主題相關(guān)專利數(shù)量的詳細(xì)趨勢(2010-2015)

另外的三大發(fā)現(xiàn)：

1.3D打印非常具有發(fā)展前景

基于10的增長因數(shù)，3D打印/增材制造(AM)或?qū)⒊蔀楣I(yè)技術(shù)的未來趨勢。為了在未來1年或者2年內(nèi)成為“工業(yè)4.0”相關(guān)專利的一顆流星，3D打印緊跟增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和云計(jì)算的腳步。特別有趣的是，3D打印不是一種特定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因?yàn)樗匈Y格作為一種新的生產(chǎn)方式，因此是硬件基礎(chǔ)。

2.云計(jì)算很明顯是第一(現(xiàn)在)

在2013年和2014年發(fā)布了超過1600項(xiàng)相關(guān)專利，這是我們分析的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域最大的專利申請數(shù)量了。雖然2010年只有150個專利，數(shù)量在2012年激增了10倍。然而2015年只有1400項(xiàng)專利，出現(xiàn)了數(shù)量的下降，可能意味著這個技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了頂峰。2016年的數(shù)字肯定還是要繼續(xù)看的。

IBM是云計(jì)算專利的領(lǐng)導(dǎo)公司。該公司已經(jīng)注冊了和安全服務(wù)、混合數(shù)據(jù)備份以及移動設(shè)備工業(yè)負(fù)載管理的相關(guān)專利，這只是其中的一些例子。

3.信息物理系統(tǒng)意想不到的占據(jù)了最后位置(專利數(shù)量最少)

根據(jù)德國聯(lián)邦教育與研究部的觀點(diǎn)，信息物理系統(tǒng)，也就是CPS，應(yīng)該是“工業(yè)4.0”的核心。它將網(wǎng)絡(luò)世界和工業(yè)環(huán)境中的物理世界集成，因而被視為工業(yè)技術(shù)的中心，然而專利數(shù)量很低。CPS落在了最后一位，在過去的五年中只增加了48項(xiàng)專利。導(dǎo)致這個事實(shí)的原因可能是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)并沒有顯而易見的定義方式。

更多見解：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)像坐上了駛?cè)肟焖偻ǖ赖目燔?，在過去的幾年里不斷增長，以至于其專利增長數(shù)量進(jìn)入了工業(yè)技術(shù)的前三名。例如德國公司Ubimax是專門從事增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和可穿戴的工業(yè)解決方案的。它的一個增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的設(shè)備是pick-by-vision解決方案的“xPick”。這些智能眼鏡幫助客戶優(yōu)化選擇過程，已經(jīng)在荷蘭被DHL成功測試了。他們現(xiàn)在可以與SAPEWM集成。

大數(shù)據(jù)在過去的兩年里飛速增長，幾乎比得上增材制造/3D打印了。

關(guān)于系統(tǒng)安全和人形機(jī)器人的專利數(shù)也相當(dāng)?shù)?，但是很穩(wěn)定。因?yàn)榘踩腔疽?，系統(tǒng)安全專利數(shù)低可能會成為影響第四次工業(yè)革命發(fā)展的一個問題。

展望未來：

假設(shè)專利發(fā)展是指示工業(yè)技術(shù)未來的早期指標(biāo)，我們現(xiàn)在知道了哪些技術(shù)值得期待。爆炸的3D打印技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將很快出現(xiàn)在各種場景。就專利開發(fā)數(shù)量來說云計(jì)算已經(jīng)走到了頂峰，但是要想在工業(yè)世界廣泛應(yīng)用，還有很長的路要走。像大數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)分析這些沒有被預(yù)期的專利數(shù)量可能飆升到和3D打印等同。作為一個工業(yè)公司，最好的出路就是擁抱可稱之為第四次工業(yè)革命的核心部分的四項(xiàng)技術(shù)。

然而，一個可能存在的障礙是對物理信息系統(tǒng)(CPS)和(IT)系統(tǒng)安全方面的專利關(guān)注太少，而這兩樣都是“工業(yè)4.0”領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，有必要跟上其它技術(shù)的快速發(fā)展。