目前“工業(yè)4.0”具有多重定義。通常，德國(guó)的“工業(yè)4.0”研究專家是不會(huì)給出“工業(yè)4.0”明確定義的，因?yàn)椤肮I(yè)4.0”所描述的是未來(lái)的下一級(jí)產(chǎn)品開發(fā)、智能生產(chǎn)以及與這些智能“工業(yè)4.0”產(chǎn)品有關(guān)的各種智能服務(wù)。例如，我在研討會(huì)中，經(jīng)常用兩句話描述“工業(yè)4.0”的含義，將“工業(yè)4.0”與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行對(duì)比。

陳述1：通過(guò)構(gòu)建所有涉及增值的實(shí)例網(wǎng)絡(luò)的方法，實(shí)時(shí)獲得所有相關(guān)信息的可用性。 在任何特定時(shí)間內(nèi)，能夠使用這些數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)流程中建立最佳價(jià)值流，并促進(jìn)全新業(yè)務(wù)模式發(fā)展的能力。

陳述2：在所有產(chǎn)品生命周期過(guò)程中，實(shí)時(shí)信息無(wú)縫流動(dòng)，包括信息技術(shù)（IT）、操作技術(shù)（OT）（車間），以及基于“工業(yè)4.0”環(huán)境當(dāng)中各個(gè)部件數(shù)字雙胞胎的產(chǎn)品開發(fā)和優(yōu)化。

從“工業(yè)4.0”的角度看智能工廠

“智能工廠”這一詞，自動(dòng)包含了一條更加智能的生產(chǎn)線、機(jī)器模塊、機(jī)器和機(jī)器人的模塊化理念。 無(wú)縫信息的可用性大大提高了效率和質(zhì)量，同時(shí)縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。在未來(lái)的“智能工廠”中，安全性、可靠性和連接性將成為“工業(yè)4.0”組件的既定屬性（硬件和軟件）。

OT生產(chǎn)自動(dòng)化應(yīng)用信息技術(shù)是“工業(yè)4.0”智能工廠發(fā)展的第一步。“工業(yè)4.0”的概念思想通過(guò)在智能工廠（縱向整合）中應(yīng)用AI等無(wú)縫可用信息，同時(shí)結(jié)合不同智能工廠（橫向整合）的不同技術(shù)，創(chuàng)建樣本規(guī)模唯一的獨(dú)特產(chǎn)品，從而優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)。

“工業(yè)4.0”描述了未來(lái)制造業(yè)的一種方式，即工廠傳統(tǒng)邊界部分消失，產(chǎn)品可以靠近客戶開發(fā)和生產(chǎn)，并為特定客戶提供完全定制化服務(wù)。未來(lái)，我們將看到各種工廠生產(chǎn)線，多家批量生產(chǎn)智能工廠，其中部分工廠靈活基于“工業(yè)4.0”機(jī)器和“工業(yè)4.0”機(jī)器人，部分虛擬工廠基于“工業(yè)4.0”數(shù)字雙胞胎靠近客戶生產(chǎn)。在所謂的“未來(lái)工廠”中應(yīng)用“工業(yè)4.0”原理的結(jié)果是改變了銷售、開發(fā)和生產(chǎn)產(chǎn)品的方式。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能金字塔

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能金字塔描述了超越物理資產(chǎn)（我們目前和未來(lái)所有的傳感器和執(zhí)行器）之上的所有層級(jí)，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程專用相關(guān)信息的連通性和可用性。在整合或設(shè)備層當(dāng)中整合資產(chǎn)，其次是通信、信息和功能層。最高層是業(yè)務(wù)層，我們期待業(yè)務(wù)層當(dāng)中的新業(yè)務(wù)應(yīng)用程序。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能金字塔可以映射到智能工廠邊緣云實(shí)施當(dāng)中，只有在最高級(jí)別需要與外部連接。我想借助RAMI 4.0來(lái)解釋這些層級(jí)，因?yàn)镽AMI整合了IT，OT和生命周期三大維度。

圖1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型——物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)能力金字塔

各種不同的物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，都需要不同的參考架構(gòu)模型，以為企業(yè)行動(dòng)提供指引。這些模型描述了網(wǎng)絡(luò)物理組件和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的基本原理，并將其應(yīng)用于特定的細(xì)分市場(chǎng)當(dāng)中。“工業(yè)4.0”參考架構(gòu)模型（RAMI 4.0）是基于當(dāng)前可用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并精確描述了RAMI模型當(dāng)中每個(gè)機(jī)柜的資產(chǎn)管理外殼內(nèi)部所有信息無(wú)縫可用性的需求。RAMI模型明確了實(shí)現(xiàn)所有信息無(wú)縫可用性的九大要求。“工業(yè)4.0”通訊基于SOA——服務(wù)導(dǎo)向架構(gòu)原則。安全性、可靠性和互操作性逐漸成為“工業(yè)4.0”組件的特殊屬性。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型與機(jī)器的安全性

“工業(yè)4.0”環(huán)境中的數(shù)字化轉(zhuǎn)型描述了創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的任務(wù)，該系統(tǒng)將RAMI 4.0的所有通用規(guī)則轉(zhuǎn)換為基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的具體實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的互操作性。必須在架構(gòu)原則當(dāng)中推動(dòng)貫徹（開發(fā)）可靠和安全原則，滿足連接到云的完全模塊化智能工廠生產(chǎn)設(shè)備的要求。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個(gè)發(fā)展缺失概念、實(shí)施、學(xué)習(xí)和優(yōu)化的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程，為實(shí)體資產(chǎn)（包括設(shè)備、軟件等）建立一個(gè)資產(chǎn)管理外殼（包括屬性、功能等甚至更多）非常重要。這相當(dāng)于為實(shí)體資產(chǎn)裝上一個(gè)“數(shù)字馬甲”，從而可以進(jìn)一步應(yīng)用CPS賽博物理系統(tǒng)的概念，將基于連接的機(jī)器和機(jī)器模塊的虛擬測(cè)試和虛擬驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)無(wú)縫整合。在“工業(yè)4.0”智能工廠環(huán)境中工作的人員通過(guò)相同的原則進(jìn)行連接，因此人機(jī)界面HMI逐漸成為一個(gè)關(guān)鍵的推動(dòng)要素。

過(guò)去20年里，逐漸形成了機(jī)械安全原則，機(jī)械安全原則基于基礎(chǔ)性安全原則。應(yīng)用相同的基本原理，并將安全概念作為“工業(yè)4.0”組件的固有屬性，確保機(jī)器安全性達(dá)到相同或更高的水平。所有信息的實(shí)時(shí)可用性與目前安全監(jiān)控的一個(gè)子集形成鮮明對(duì)比，如果所有組件滿足RAMI 4.0通用規(guī)則，安全性將會(huì)大大提高。

未來(lái)制造

美國(guó)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IIC和“工業(yè)4.0”平臺(tái)創(chuàng)建了描述參考體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)要求的基本文檔。將這些原則應(yīng)用于試點(diǎn)生產(chǎn)線、智能工廠并創(chuàng)建搭載最新IT技術(shù)的測(cè)試平臺(tái)的過(guò)程顯示出即將到來(lái)的工業(yè)革命的巨大潛力。未來(lái)，全球都將采用“工業(yè)4.0”的概念（所有相關(guān)信息的無(wú)縫可用性）。 “工業(yè)4.0”的關(guān)鍵推動(dòng)因素具有互操作性和連通性， 使得新建工廠無(wú)論在那里都可以輕松實(shí)現(xiàn)。 在全球范圍內(nèi)，一場(chǎng)新的比賽已經(jīng)開始，與應(yīng)用全新理念的發(fā)展速度相比，局部的歷史性因素已經(jīng)變得不那么重要。