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在未來制造業(yè)中，人、物與機器的聯(lián)網將無處不在，全新的生產環(huán)境也將應運而生。現(xiàn)在，制造企業(yè)、研究人員與政府部門正攜手合作，共同探索并努力實現(xiàn)未來互聯(lián)工廠的愿景。而“互聯(lián)”正是德國提出的“工業(yè)4.0”概念的核心所在。那么，在通向“工業(yè)4.0”的道路上，技術發(fā)展背后的秘密究竟是什么呢？

“工業(yè)4.0”從何而來？
18世紀，蒸汽機的發(fā)明和人工作業(yè)的機械化催生了*次工業(yè)革命。20世紀初，電力驅動的大批量生產則帶來了第二次工業(yè)革命。數十年后，通過將電子產品和計算機技術應用到制造與生產自動化中，人類開啟了第三次工業(yè)革命。如今，在生產領域，現(xiàn)實與虛擬世界已經開始融合，這就是為什么我們開始談論“工業(yè)4.0”，即第四次工業(yè)革命。

在過去的西門子&哈爾斯克工廠，生產環(huán)境中充滿噪音和油污。

從大數據到智能數據
日趨顯著的數字化和無處不在的聯(lián)網正在改變整個工業(yè)生產鏈。同時，范圍內的數據量也呈現(xiàn)爆炸性增長。為了恰當地分析和使用海量數據，我們首先需要開發(fā)出能幫助我們理解數據內容的系統(tǒng)。而開發(fā)這一系統(tǒng)的前提條件之一就是要了解設備和系統(tǒng)是如何工作的，以及哪種傳感器和測量技術能被用來讀取較有用的數據。

數據驅動制造
市場調研人員預測，由于工業(yè)自動化的出現(xiàn)，該領域的銷售額將從2013年的約1600億歐元增長到2018年的近1950億歐元。到2020年，僅德國工業(yè)界就將在“工業(yè)4.0”應用領域投入近400億歐元。目前在德國，工業(yè)產出占整體經濟產出的比例已是英國、法國和美國的兩倍以上。數字化將是決定德國工業(yè)成敗的關鍵性因素。

今天，西門子安貝格工廠中高度自動化的生產設施不僅清潔、安靜，而且擁有非常高的生產效率。

讓生產更快速、靈活、高效
在未來，“工業(yè)4.0”將讓數十億機器、系統(tǒng)和傳感器互通有無、分享信息。這不僅能大幅提高生產效率，而且可以令公司在定制化生產方面具備更大的靈活性，從而充分滿足市場需求。

不斷融合的世界
在“工業(yè)4.0”的愿景中，現(xiàn)實世界將與虛擬世界融合在一起。來自西門子的產品生命周期管理（PLM）軟件就是這種融合的*。PLM可在產品實際生產前，對產品進行虛擬開發(fā)和深入測試。憑借這項技術，產品上市速度可提升50%，并且至少能達到與不使用PLM時同樣的產品質量。這一切得益于使用了數字化雙胞胎的仿真。數字化雙胞胎是指產品的虛擬圖像。對產品組件的不同設計都可以被整合到其中，并能在整個開發(fā)過程中進行全面測試。2012年，這項技術被用來模擬好奇號火星探測器的登陸。實際登陸前，美國國家航空和宇宙航行局噴氣推進實驗室（NASA JPL）已經使用西門子PLM軟件對登陸過程進行了8000次測試。

自組織工廠
信息技術、通訊和制造正日趨融合。同時，生產方式的自主程度也在不斷提高。雖然現(xiàn)在還無法準確勾勒出未來智能工廠的模樣，但可以預期的是，在未來工廠中，機器將實現(xiàn)自我組織，交付環(huán)節(jié)也將實現(xiàn)自動組裝，訂單將直接轉化成生產信息并流入生產環(huán)節(jié)中。另外，在“工業(yè)4.0”的世界中，人依然*。富有創(chuàng)新精神的 和思想者將發(fā)揮他們的智慧來構想所有制造工藝和流程，并編寫出將這些信息傳遞給機器的軟件。

NASA JPL在好奇號火星探測器的整個開發(fā)和測試過程中都使用了西門子PLM軟件。（圖片來源：NASA / JPL-Caltech）

當夢想照進現(xiàn)實
不管是數字化規(guī)劃（虛擬現(xiàn)實）、3D打印還是輕型機器人，面向“工業(yè)4.0”的新技術已經從構想變成了現(xiàn)實。西門子生產工業(yè)控制器的安貝格工廠被視為西門子在“工業(yè)4.0”領域*的工廠。在那里，產品和機器相互通訊，這使得產品自身能控制其生產。在同樣大小的生產空間內，在人數小幅變動的情況下，工廠在過去20年間將生產量增長到此前的8倍，也就是說工人和機器如今的生產效率是20年前的8倍。