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工业 1.0、2.0、3.0、4.0 概念简介

2014-11-24 19:53| 发布者: digitser| 查看: 154966| 评论: 0|原作者: digits

摘要: 工业 1.0、2.0、3.0、4.0 概念简介 工业 1.0 是机械制造时代,即 18 世纪引入的机械设备制造时代;时间大概是 18 世纪 60 年代至 19 世纪中期。 就是通过 水力和蒸汽机实现工厂机械化。这次工业革命的结果是机械 ...
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工业 1.0、2.0、3.0、4.0 概念简介

工业 1.0 是机械制造时代,即 18 世纪引入的机械设备制造时代;时间大概是 18 世纪 60年代至 19世纪中期。
       就是通过水力和蒸汽机实现工厂机械化。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动,经济社会从以农业、手工业为基础转型到以工业、机械制造带动经济发展的新模式。那时的机械设备还没有 电气自动化控制 的概念。

工业 2.0 是电气化与自动化时代,即 20 世纪初的电气化与自动化时代;时间大概是 19世纪后半期至 20世纪初。
       也就是在劳动分工基础上采用电力驱动产品的大规模生产;因为有了电力,所以才进入了由 继电器、电气自动化控制 机械设备生产的年代。这次的工业革命,通过零部件生产与产品装配的成功分离,开创了产品批量生产的高效新模式。

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工业 3.0 是电子信息化时代,即 20 世纪 70 年代开始并一直延续至现在的信息化时代。
    在升级工业 2.0 的基础上,广泛应用电子与信息技术,使制造过程自动化控制程度再进一步大幅度提高。生产效率、良品率分工合作、机械设备寿命都得到了前所未有的提高。在此阶段,工厂大量采用由 PC、PLC/单片机等真正电子、信息技术自动化控制的机械设备进行生产。自此,机器能够逐步替代人类作业,不仅接管了相当比例的“体力劳动”,还接管了一些“脑力劳动”。


工业4.0 概念是德国政府 2013 年 《高技术战略 2020》 确定的十大未来项目之一,并已上升为国家战略,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。

"工业4.0" 是实体物理世界与虚拟网络世界融合的时代。但德国业界对 "工业4.0" 的响应者却不多,原因之一是所谓的虚拟网络-实体物理系统 (Cyber- Physical System,CPS) 融合的主要思想,美国早在若干年前就已提出。未来 10 年,基于信息物理系统 (Cyber-PhysicalSystem,CPS) 的智能化,将使人类步入以智能制造为主导的 "第四次工业革命"。PLM (产品全生命周期)、全制造流程数字化以及基于信息通信技术的模块集成,将形成一种高度灵活、个性化、数字化的产品与服务新生产模式。       

2013 年 12 月 12 日美国白宫召开了第一次 CPS 成员会议。李杰教授作为专家组成员参加了会议。他们要讨论的事情与德国 "工业4.0" 其实是一样的内容。虽然德国先提出了概念,但他们刚刚起步、着手转型,而美国一直在做以 CPS 为概念的先进制造。或许正是这方面的原因,德国也于 2013 年 10 月邀请李杰教授前往分享他们在美国的成功案例。

对于 CPS 概念,李杰教授认为可以用日常生活中常见事物来解释。正如人们在 FaceBook 里建立的各种关系,在物理世界里是不可见的,却可以得出这个人的生活社群、行为习惯、过往经历等信息。同样,任何产品都有 "虚拟" 和 "实体" 两个世界 (譬如:苹果手机是实体,但 APP 是虚体),如何将虚拟世界里的关系透明化,正是 "工业4.0" 时代需要做的。未来产品 (譬如:机床、飞机、汽车等) 都应会有实与虚的价值接合。这样的道理,是德国人提出概念的依据,但是李杰教授团队在美国已经自 2001 年开始积累大量和工业界成功合作建立的案例。

需要强调的是,德国提出的 "工业4.0" 和美国的 CPS,核心要义都是制造业基于 "数据分析" 的转型。




因此,"工业4.0" 也应具备灵活、高效、柔性化特点。近几年开始流行的 "云计算 大数据" 及 "AI 人工智能"  刚好弥补了 "工业4.0" 之前在技术方面缺失的环节。当然,传统制造业要想进行 "数据分析",其 "软硬件" 也要进行升级,而占工作量 80% 的 "软件" 部分则必须先升级,从而再促进 "硬件" 的转型升级。这里所说的泛 "软件",并不是指某一或某些类型的 "App 应用",譬如:采用 "扁平化" 企业管理架构、引入 "物联网" 理念,把之前的 "工具属性" 应用加入一些 "自动化 (或智能)" 特性,把不太灵活且成本高昂的 "ERP (或 PLM)" 系统换成更灵活-智能的 "智能数字化平台"、产品 "设计-研发" 环节引入 "低成本-可动画-可 VR-可 AR-可定制" 的仿真数字模型、企业网络营销引入基于 "大数据 AI" 的电子商务理念等。  


截止 2017 年 11 月,中国高铁早已闻名世界,大飞机也已成功试飞。随着中国 "量子通信" 和厘米 (cm) 级定位精度 "北斗导航" 全球 "通信卫星" 组网技术的成熟,之前无法精确定位的 "无人机、共享单车" 围栏,基于 "空间-地面" 卫星定位技术的 "共享单车、共享汽车等" 共享经济,及基于 GPU-大计算的 "人脸识别、AI 语音交互、自动驾驶、深度学习" 的进一步成熟,都在证明,中国正快速步入基于 "智能物联网" 的 "工业4.0" 新时代。



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