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在未来制造业中，人、物与机器的联网将无处不在，全新的生产环境也将应运而生。现在，制造商、研究人员与政府部门正携手合作，共同探索并努力实现人们对未来互联工厂的愿景。而“互联”也正是德国提出的“工业4.0”概念的核心所在。那么，在通向工业4.0的道路上，技术发展背后的秘密究竟是什么呢？ “工业4.0”从何而来？ 18世纪，蒸汽机的发明和机械化的出现催生了第一次工业革命。20世纪初，电气化生产则带来了第二次工业革命。数十年后，通过将电子产品和计算机技术应用到制造与生产自动化的过程中，人类开启了第三次工业革命。如今，在生产领域，真实与虚拟世界已经开始融合，这就是为什么我们开始谈论“工业4.0”，即第四次工业革命。 从大数据到智能数据 日益增强的数字化和无处不在的联网正在改变整个工业生产链。同时，全球范围内的数据量也呈现爆炸性增长。2005年，全球数据总量为130艾字节。到2012年，这一数字已经攀升到462艾字节。专家预计，到2020年，全球数据总量将达到14996艾字节（约相当于15万亿千兆字节）。为了恰当地分析和使用这些海量数据，我们首先需要开发出能帮助我们理解数据内容的系统，而开发这一系统的前提条件之一就是要了解设备和系统是如何工作的，以及哪种传感器和测量技术能被用来读取最有用的数据。 数据驱动制造 市场调研人员预计，由于工业自动化的出现，该领域的全球销售额将从2013年的约1600亿欧元增加到2018年的近1950亿欧元。到2020年为止，仅德国工业界就将在工业4.0应用领域投入近400亿欧元。目前在德国，工业产出占总经济产出的比例已是英国、法国或美国的两倍以上。数字化将是决定德国工业成败的关键性因素。 让生产更快、更灵活、更高效 在未来，“工业4.0”将让全球数十亿的机器、系统和传感器互通有无、分享信息。这不仅能大幅提高生产效率，而且可以令公司在定制化生产方面具备更大的灵活性，从而充分满足市场需求。 不断融合的世界 在工业4.0的愿景中，物理世界将与虚拟世界融合在一起。来自西门子的PLM软件就是这种融合的典范。PLM可在产品实际生产前，对产品进行虚拟开发和深入测试。凭借这项技术，产品上市速度可提升50%，并且至少能达到和不使用PLM一样的产品质量。这一切得益于使用了数字化双胞胎的仿真。数字化双胞胎是指产品的虚拟图像。对产品组件的不同设计都可以被整合到其中，并能在整个开发过程中进行全面测试。2012年，这项技术被用来模拟好奇号火星探测器登陆。实际登陆前，NASA JPL已经使用西门子PLM软件对登陆过程进行了8000次测试。 自组织工厂 信息技术、通信和制造正在日趋融合。同时，生产方式的自主程度也在不断提高。虽然现在还无法准确勾勒出未来智能工厂的模样，但可以预期到的是，在未来工厂中，机器将实现自我组织，交付环节将实现自动组装，订单将直接转化成生产信息并流入生产流程中。另外，在工业4.0的世界中，人依然不可或缺——富有创意的领导者和思想者将发挥他们的智慧来构想所有流程和程序，并编写出将这些信息传递给机器的软件。 梦想照进现实 不管是数字化规划（虚拟现实）、3D打印还是轻型机器人，面向工业4.0的新技术已经从构思变成了现实。西门子生产工业控制装置的安贝格工厂被视为西门子全球在工业4.0领域最尖端的工厂。在那里，产品和机器相互通信，这使得产品自身能控制其生产。其结果是在同样大小的生产空间内，在人数小幅变动的情况下，工厂在过去20年间将生产量提高了8倍，也就是说工人和机器如今的生产效率是20年前的8倍。