這裡全面介紹一下什麼產業 4.0 是, 工業發展史 4.0, 它將為我們的製造業帶來哪些變化, 工作的優點 4.0, 它將遇到的挑戰, 以及世界頂尖產業 4.0 公司. 最後, 我會回答一些常見問題. 透過本文您將會有更全面的了解.
工業是什麼 4.0 參考?
所謂的產業 4.0 是產業發展不同階段的劃分. 產業 1.0 是蒸氣機的時代, 產業 2.0 是電氣化時代, 產業 3.0 是資訊科技時代, 和工業 4.0 是使用年齡 資訊科技 推動產業變革, 那是, 智力時代.
在 2013, 這個概念首次出現在德國，並在漢諾威工業博覽會上正式推出. 其核心目的是提升德國工業競爭力，引領新一輪工業革命.
隨後, 被德國政府列為德國未來十大項目之一 2020 高技術策略. 專案旨在提升製造業智慧化水平，建立資源效率高的智慧工廠, 適應性, 和基因工程. 物聯網及其網路實體系統構成其技術基礎.
工業的歷史 4.0
歷史線
產業理念 4.0 出現在德國 2011. 這 ”產業 4.0」工作小組由中小企業專家組成, 德國相關產業協會, 政府, 研究機構, 和大學, 並在此後進一步開展了德國及世界各地的相關工業化研究. 工作小組於四月提交了最終報告“確保德國製造業的未來” 2013: 關於實施《產業法》的建議 4.0 「德國聯邦政府的策略. 而且, 產業 4.0 被列入德國聯邦政府隨後推出的「2020年高科技戰略」的十大未來項目, 從而使工業 4.0 在國家戰略中具有重要地位.
基本思想
產業 4.0 是德國首次向世界介紹其在高科技領域的創新理念的重大嘗試. 「工業4.0」可望提升德國化工產值, 工業製造, 農業, 汽車, 和資訊科技 78.7 十億歐元, 並將德國的總產值增加 267 十億歐元 2025. 由周圍 2030, 德國生產力預計將進一步提高 30 到 300 百分.
這個想法是將所謂的「網路實體生產系統」中的虛擬和實體空間連接起來，利用數位化進步來建立下一代工廠. 德國非常重視保證個人化產品的質量，在更有效率生產的基礎上追求個人化產品與高附加價值的結合.
戰略意圖
一方面，德國迫切需要透過智慧技術實現生產自動化。必須轉向倉儲、運輸等生產性服務業, 市場分析和行銷, 儲能, 和產品測試, 以保持高品質生產。
德國希望新技術能賦能傳統產業，爭取全球新「網路時代」的主導地位. 德國自身經濟規模的限制，使其在網路時代明顯落後中美. 電子商務, 它, 社群網路, 搜尋引擎, 而一整套以網路為基礎的商業模式創新最早是在美國構思出來的. 德國祇能充分發揮製造業技術優勢，重點發展工業互聯網及家庭物聯網. 自從 2008 金融危機, 已開發國家市場需求疲軟. 供給側, 中國和其他新興經濟體, 依托龐大的國內市場, 不斷升級迭代產品新技術.
產業優勢/效益 4.0
行業特點 4.0 非常清楚, 即, 資訊通信技術與網路空間虛擬系統結合，推動製造業向智慧轉型. 在這個變化之下, 以「智慧製造」為主題, 工業“智慧生產”與“智慧物流” 4.0 將使企業高度自動化, 資訊豐富, 並且高度網路化, 這勢必大幅提升企業對設備的關注度，同時也對產業設備管理提出了新的要求 4.0 環境.
產業 4.0 帶來三重便利
產業 4.0 將對設備管理產生巨大影響. 透過互聯網完成工廠的垂直整合和端對端整合後, 整個工廠甚至幾個工廠的設備將形成一個互連的網絡, 系統會自動拉動所有人員進行設備維護. 管理人員可以根據所有設備的即時狀態進行生產計劃和配置, 設備的維護經驗和故障資訊可以更充分地共享和交流, 設備的備品備件可以更好的協調管理和使用, 這將大大提高設備的使用效率和快速的響應速度. 具體來說, 主要體現在以下三個“方便”.
適用於技術和網路導向產業 4.0 產業轉型, 第一個可能的突破是目前設備管理的組織架構.
它在激勵人們的積極性方面也做得很糟糕. 然而, 在許多實施精實生產的企業中, 全面生產維護 (全員生產管理) 基於方法的設備管理系統部分彌補了線性統一形式的缺點, 它在直線之外增加了許多矩陣式的組織結構體系，統一從群體的活動中解決問題, 不同部門的成員定期進行團隊活動和溝通, 增加了訊息的傳遞, 大幅改善了層級之間的資訊共享. 然而, 這樣, 管理人員和基層工作人員仍處於注重結果和自下而上的報告流程, 而活動組在從高層獲取資訊的過程中則相對被動.
資訊共享問題在產業中自然存在 4.0 企業, 可直接從工作終端獲取資訊收集和分析 (裝置) 透過物聯網. 只要開啟相關權限, 所有資訊均可透過搜尋終端機在資料庫中取得. 在統一的系統中, 所有數據無需重複收集, 只是連續調用和計算. 例如, 在生產現場, 設備綜合效率數據 (整體設備效率) 原本需要採集設備計畫生產過程的實際停機時間, 每個零件的生產節奏, 生產的零件數量, 以及一段時間內合格產品的數量. 一般來說, 這些數據可能來自不同職能部門的不同系統, 但在那個時代 4.0, 高度資訊化、網路化, 所有資訊均可從設備即時取得 (智慧工廠中的物質等於資訊), 並可即時計算回饋結果.
由於資訊和網路的便利, 很多流程和工作將由電腦來實現. 自動化程度高, 工廠原有的勞動密集型生產形式逐漸轉變為資金、技術密集型生產形式, 而這種變化在中國沿海較發達地區越來越明顯, 同時逐步向中西部蔓延. 借助高效的資訊處理和智慧決策, 全民管理範圍將大為擴大. 這項變更將使管理結構變得更加扁平化，同時組織的資訊更充分地共享.
設備管理流程發生巨大變化，執行更加規範
隨著工廠資訊化和網路的完善, 以及設備的自動化程度, 設備管理系統的流程將會發生巨大變化. 這個過程中許多以前由人類完成的工作點將被設備取代, 而幾年前銀行職員被電腦和ATM取代的場景也會在工廠裡更頻繁地發生.
產業 4.0 有利於設備管理系統的建立. 充足有效的數據可以為系統制定初期的決策者提供依據, 有效的分析體系將大大提高系統制定的效率與效果. 例如, 提高設備綜合效率, 系統可以幫助決策者根據設定的參數自動收集相關數據, 找出影響數據綜合效率的關鍵因素, 從而更有效率、更有針對性地研究和解決問題.
這項變更對於設備管理體系的實施是正面的, 而原來人為因素較多的實施流程將變得更加規範和嚴格. 系統只需依照制度和流程設定程序即可, 且當條件滿足時, 他們將被嚴格執行, 這也使程序變得清晰. 例如, 設備故障通報系統, 和過程文件需要在不同的停機時間後做出不同程度的回應. 資訊化程度不夠的情況下, 訊息傳遞不及時、人為掩蓋造成推諉責任、反應不及時.
然而, 在工業工廠 4.0, 系統會在不同時間點自動將訊息傳送給不同的管理者: 一旦設備故障, 系統會立即通知隊長; 如果設備未能在時間內恢復 15 分分鐘, 系統會自動提醒維修人員進行維修; 如果裝置修復後仍無法修復 1 小時, 系統將升級為車間主任. 貫穿整個過程, 設備將嚴格按照設定的維護計畫自動發出指導和警報，提醒相關實施人員完成任務. 在製度主導的實施過程中, 不會給任何實施者任何藉口, 並將所有人員拉入嚴格規範的工作狀態.
材料就是數據, 設備維護更方便
產業 4.0 強調材料就是數據. 從技術上來說, 無論是整套設備還是設備的零件, 理論上可以向系統提供相關信息. 提前收集的數據可用於警告潛在故障, 而不必處理瀕臨失敗或破壞性現象. 例如: 透過軸承的振動頻率和原始資料判斷軸承是否損壞. 當發現頻率變化時, 軸承經常處於快速損壞期, 對設備的效率影響很大. 而工業下的智能軸承 4.0 可在原料和軸承潤滑脂中增加對應的感測器. 當軸承原料的應力變化到一定程度或軸承潤滑脂中金屬碎片的濃度達到一定值時, 維護或維修資訊透過系統發送, 使準備和維護的時間大大提前.
產業挑戰 4.0.
產業挑戰 4.0
儘管德國提出了工業化的概念和願景 4.0 早在 2011, 之後的結果 10 年未達預期目標. 在十月 2019, 多家智庫, 包括柏林 DIW, 伊福, 基爾, RWI 和 IWH, 聯合發表題為《德國經濟面臨停滯》的報告, 那個報告, 其中提到德國製造業迅速惡化, 歐洲最大經濟體, 是歐元區衰退的主要原因.
中小企業是接受業界的最大困難 4.0
德國政府釋放了德國 人工智慧 推動全領域人工智慧產品開發應用與產業變革的發展策略 2018. 德國經濟與能源部長阿爾特邁爾也表示，政策目標是實現產業全覆蓋 4.0 科技. 相比之下, 更一致地使用產業 4.0 中小企業可以再增加一個 0.3% 對德國GDP成長.
另一方面, 產業 4.0 資料安全擔憂成最大「脖子」環節. 在這個生態系中, 企業不僅要有新的系統依賴，還要有新形式的攻擊手段, 這使得資訊安全暴露出巨大弱點. 受限於技術和資金問題, 中小企業更容易發生資料外洩, 一旦洩漏無法補救. 網路不安全也會導致知識產權洩露. 更多企業對數位化可能帶來的風險估計過低. 許多公司不願意充分利用大數據，因為他們認為自己產生的數據無法受到保護.
缺乏專業人才是最大弊端
30% 的德國企業對工業人才的需求增加了一倍 4.0. 在 2019. 實際上, 霸州宣布劃撥 4 百萬歐元建造 12 職業技術學校「學習工廠4.0」 因應數位轉型用工需求變化 4月初 2015. 目的是增加研究支出 3.5 佔 GDP 的百分比 2025, 專注於培養未來所需的 IT 人才和熟練的網路工程師.
「工業4.0」全球推廣日漸凸顯
各國工業互聯網參考架構有顯著差異, 而「工業4.0」的異質化趨勢在全球推廣過程中也越來越明顯.
第一的, 名字表達和發展的重點不一樣. 日本稱為“互聯網產業”, 在中國, “工業互聯網”和“智慧製造” 被使用, 而美國則稱之為“工業互聯網”. 名稱的不同顯示各國都希望建立自己的工業互聯網標準, 從而推動自身智慧製造技術的全球推廣, 系統解決方案, 和裝備，同時強化自身產業優勢. 同時, 主要工業國家工業互聯網參考架構重點存在許多差異, 反映了不同國家工業製造業發展條件和目標的差異. 德國「工業4.0」參考架構強調設備; 日本產業價值鏈參考架構強調互聯互通; 中國強調新一代資訊科技與製造業深度融合.
第二, 在這個領域裡, 不同的國家有不同的好處. 不同企業、不同地區的發展程度很不平衡, 以及產業條件的差異, 發展理念, 優勢決定了幾個國家在該領域各有特色.
第三, 德國的經濟規模對於全球化實施「工業4.0」並沒有太大的好處. 例如, 中國經濟規模與德國差距太大, 而中國的發展道路決定了不可能「複製」德國的經驗. 產業 4.0 是根據德國國情提出的概念. 一方面, 德國長期以來以製造業為基礎. 另一方面, 德國國土小，產業鏈短且單一. 中國和美國是巨大的單一經濟體, 所以我們需要考慮整個經濟的運作. 現在, 我國工業品位代溝較大, 部分產業已達到已開發國家水平, 但全面推動產業發展也存在很大問題 4.0.
產業將如何 4.0 改變製造?
在 2025, 擴增實境市場和全球虛擬實境將達到 $80 十億. 應用場景為醫療, 房地產, 工程, 等重資產行業將必不可少. 說到擴增實境，很多人可能首先想到的是一夜風靡全球的《精靈寶可夢》AR遊戲. 實際上, 無論是擴增實境還是混合現實, 這些技術也被應用到工業製造領域.
1. 工業設計
傳統的工業設計階段包括 5 主要步驟: 了解客戶需求, 將需求轉化為技術投入, 提供多種解決方案, 選擇客戶可接受的可行解決方案並將確認的解決方案傳遞給製造團隊. 換句話說, 這個傳統的設計過程需要大量的精力和時間來為客戶公司確定最佳可行的產品. 將擴增實境融入開發和設計階段可以簡化傳統繁瑣的流程, 並改善與客戶的互動.
工程師可以看到車內的結構訊息, 以及某些零件的 3D 圖形, 並調整它們. 它還可以與銷售團隊和設計師快速溝通, 完全了解消費者的需求偏好, 並提升新車R的速度&D 開發.
2. 組裝與製造
工業生產過程中許多環節也需要工人的手工操作. 組裝週期時間取決於操作員的技能, 尤其是在飛機上, 汽車, 等複雜大型機械設備. 例如, 飛機有大量複雜的電子電路, 組裝工程師必須遵循具有數千條電線的線束組裝中的功能手冊, 一個耗時且時間緊迫的過程. 飛機製造商波音公司使用AR眼鏡簡化Google的組裝流程, 透過 APX 實驗室開發的應用程式, 工程師可以透過AR鏡片二維碼掃描組裝組件的現場, 各部件線束組裝指令自動顯示在眼鏡上, 您只需按照說明步驟即可完成組裝工.
工程師的組裝時間將縮短 25% 錯誤率將降低 50% 據統計. 洛克希德馬丁公司, 美國最大的軍用飛機製造商, 也嘗試將 AR 融入其飛機製造流程. 公司能夠讓生產人員更容易了解操作流程和零件數量, 從而在 Epson Moverio 的 AR 眼鏡的幫助下實現快速、準確的組裝生產. 安裝起落架部件時, 工程師可以透過AR眼鏡上顯示的安裝手冊和流程來了解線纜, 螺栓, 安裝位置, 和序號.
3. 品質檢驗
品質檢驗是確保產品符合所有要求的重要步驟. 傳統生產需要大量檢查點清單才能完成, 質檢員負責最終產品的交付. 因此, 客戶收到的產品品質會受到產品品質控制和品質檢驗過程準確性的影響. AR技術可查看公差等詳細信息, 尺寸精度, 和表面光潔度即時顯示, 使 QC 人員能夠輕鬆執行複雜的任務.
麥格納使用 Microsoft HoloLens 協助檢查零件和汽車是否有潛在缺陷. 當配戴 Hololens 的檢查員查看汽車時，AR 眼鏡會顯示待檢查零件的資訊並指導檢查員完成檢查.
萊比錫保時捷組裝廠的技術人員使用擴增實境作為品質保證流程的工具, 德國. QC人員使用AR設備為汽車問題部位拍照, 然後自動加載零件的精確尺寸. 為質檢人員節省大量時間.
空中巴士公司使用混合實境應用程式 MiRA 在生產過程中整合數位模型. A350 XWB和A380生產線上採用混合實境技術檢視二級結構支撐的完整性.
4. 維修及售後服務
每個行業都需要對各種設備進行定期維護，以確保日常生產的正常運作, 但製造業的相關設備維護要複雜得多. 因為他們需要徹底熟悉設備的功能和結構，並且必須查閱數百頁的維修手冊.
維護人員可以透過平板電腦檢查設備問題, 透過公司開發的AR應用程式和AR眼鏡. 而維護工作也可以透過互動式視覺化操作來完成.
5. 員工培訓
企業往往會投入大量的資金和時間進行各種培訓活動，以增強員工的穩定性和技能. AR技術使訓練方法互動. 突破職缺限制，保障員工訓練安全.
汽車技術提供商博世開發了一款擴增實境應用程序，可將員工手冊數位化, 培訓計劃, 以及其他提供圖像的內容, 卡通, 文字, 聲音的, 影片, 和更多. 技術人員可以將 iPad 對準儀表板，透過新設計的應用程式查看隱藏在裝置後面的所有內容. 技術人員能夠輕鬆確定各種接線的確切位置，並透過使用感測器與每個組件進行交互. 該程式產生接線圖和連接, 使教練能夠在實際車輛上進行訓練練習，而無需花費時間重新組裝和拆卸車輛.
]JLR以最低的培訓成本實現了新員工的快速培訓. 隨著技術的成熟和成本的進一步下降，擴增實境將為製造業帶來更多改變, 以及與數位孿生集成, 工業物聯網, 3數位印刷, 預測分析, 機器學習, 和其他技術.
頂尖產業 4.0 公司
1. 安貝格西門子智慧工廠, 德國
西門子股份公司是全球電子電機工程的領導者，成立於 1847. 在七月 19, 2018, 西門子在《財星》全球排行榜上排名第66位 500 清單.
在紐倫堡, 巴伐利亞州東部的一個小城市, 有一個不起眼的工廠, 但誰會想到它會成為歐洲乃至世界最先進的之一?
我們透過一些數據來看看工廠:
24-小時交貨時間
每秒一種產品
通過率是 99.9985%
管理 3 十億個元件
關於 1200 僱員
5 公里地下零件運輸帶
磁浮帶
工廠, 生產設備, 和計算機可以處理 75 工作本身的百分比, 只剩下四分之一的工作需要手動完成
— 這是西門子安貝格工廠!
這是西門子的未來工廠, 以及最具代表性的行業 4.0, 安伯格電子製造廠 (德文縮寫: 埃瓦), 全球首家純數位化工廠.
自建成以來, 工廠生產面積沒有擴大，員工人數幾乎沒有變化, 但其容量卻增加了八倍, 平均每秒一件產品. 同時, 產品品質合格率高達 99.9985%, 世界上沒有同類工廠可以比擬.
2. 德國博世洪堡工廠
博世是德國從事智慧交通技術的工業公司之一, 智慧工業技術, 建築技術, 活力, 和消費品。
博世員工超過 230,000 人們在超過 50 並以其係統解決方案和尖端產品而聞名.
氧七月 19, 2018, 博世集團排名第一. 75 在《財星》全球雜誌上 500 列表。
作為全球第一的汽車技術供應商, 博世汽車煞車系統 (ABS&ESP) 具有相當的市場實力. 博世洪堡工廠, 博世智能廠代表, 其生產線有一個特點: 所有零件都有獨特的 射頻識別 沿途自動與檢查站「對話」的號碼. 各個生產環節後, 讀卡機會自動讀出相關訊息, 並回饋給控制中心進行相應處理, 從而提高整體生產效率.
智慧工廠並不是簡單地用機器取代人工操作, 但更重要的是, 它逐漸引入智能, 資訊, 自動化, 等相關技術融入製造全過程，使生產過程更加透明, 將智慧 ID 卡販運到每個產品, 無縫生產不同地區生產的零件.
在洪堡物流中心, 每次拉出一箱零件時，工人們都會將包含產品資訊的「手錶板條」夾入矩形塑膠夾中. 夾子固定在盒子上, 夾子底部有一個無線射頻識別號碼－零件盒的 ID. 各個生產環節後, 讀卡機會自動讀出相關訊息, 並回饋給控制中心進行相應處理. 例如, 當卡車將其拉出物流中心時, 組裝廠 5,000 幾米外就知道發生了什麼: 在組裝工人將其放到生產線上之前, 物流中心和供應商知道是時候補貨了.
3. 巴斯夫化學集團凱澤斯勞滕工廠
作為一家德國化學公司, 巴斯夫是世界上最大的化工廠之一.
有超過 160 巴斯夫在中國經營的合資企業和全資子公司 41 歐洲國家, 北美洲和南美洲, 和亞洲. 公司總部位於萊茵河畔路德維希港.
在七月 19, 2018, 巴斯夫排名第112位 在《財星》全球雜誌上 500 清單.
或使用射頻代碼, 傳統化工巨頭巴斯夫正在更進一步. 巴斯夫位於凱澤斯勞滕的試點智慧工廠生產的洗髮精和洗手液已完全自動化. 由於測試訂單是在線下的, 生產線上的洗手液空瓶上貼有 RFID 標籤，自動與機器通信，告訴它什麼肥皂, 香味, 帽子顏色, 並標記它需要.
在這樣的裝配線上, 每瓶洗手液都可以與輸送帶上的下一瓶完全不同. 該實驗依賴無線網絡, 機器和產品之間的所有通訊都在這裡完成, 唯一需要的人工輸入就是下樣品訂單. 這是一個實驗, 但從客戶直接向工廠訂購的理念足以讓智慧工廠模式另闢蹊徑.
業界常見問題解答 4.0
我. 數位化
數字也被稱為, 雖然兩者的概念有一定的差別, 這裡對數位化舊資產的需求是指企業, 連接內建系統的生產技術 智慧生產 流程和端到端數位化製造流程, 產品品質即時追蹤, 降低劣質成本 (COPQ) 基於客戶創新的實施.
只有企業數位化，才能實現機器人、物聯網等智慧製造技術.
2. 技術升級改造
為實現產業升級轉型 4.0, 技術也需要掌握, 尤其是數據分析和3D列印. 前者是分析數位化企業, 後者可與CNC工具機結合，支援多層製造的創新.
一旦霜凍 & 沙利文預測這些技術將消除傳統的營運模式, 從反應性維護轉向預測性維護 (午安), 並支持新的商業模式. 從銷售特定商品到銷售“性能即服務”.
3. 供應鏈營運
用於製造, 企業上下游合作, 上游和下游, 形成供應鏈, 維持供應鏈運作穩定也是產業之本 4.0 我們必須注意這個問題, 曾因日本地震海嘯導致電子市場動盪, 智慧時代生產效率提升, 那麼供應鏈問題的影響將會更加嚴重.
4. 網路安全
當我們建設工業時 4.0 企業透過數位化企業和物聯網, 網路安全將成為一個重大問題. 我們必須重視網路安全，保護自身利益. 例如, 我們可以建立 AN IT/營運技術 (奧特) CoE 保護 IT 安全.
5. 系統
進入該行業後的企業 4.0, 除了技術改造和產品升級, 也需要反思過去的企業制度, 很多時候傳統企業的製度並不適合智慧企業, 因為還必須改革體制, 尤其是組織文化, 商業領袖和投資回報 (投資報酬率) 概念是 4.0 行業涉及很多方面.
6. 人才培育
業界人才 4.0 不再是傳統企業的流水線工人，對操作人員的技能要求更高. 所以, 企業還需重視人才培育, 提供適合業界的合理技術技能培訓機制 4.0 國家層級也將協助中國實現工業4.0。
