德国工业4.0涵盖了很多技术,如自动化、机器人、系统集成、工业物联网、边缘计算、雾计算、云计算以及工业安全,还包括大数据分析、增材制造、仿真技术、增强现实技术等等。图5来自美国密西根大学金炯华教授的分享,可以看出美国人理解的智能制造也包括了智能的产品、智能的装备、智能的生产、智能的管理和智能的服务。智能制造是工业4.0的一个核心,企业应具有极具竞争力的产品,高度柔性化的工厂和运营,同时应带给社会可持续化的影响。
图5 德国工业4.0的核心要素(左) 智能制造是工业4.0的核心(右)(来源:密西根大学金炯华教授)
美国人总结的实现智能制造的三个阶段:连接,柔性、自主,未来的企业将是一个自主化的企业。在推进智能制造过程中,我们认为工业软件站在了一个核心的位置。图6是处理订单的Y型结构,我们需要供应链管理系统、ERP系统(根据销售计划来制定采购和生产计划);右边代表产品,任何一个产品都要建立一个产品创新平台,从而建立准确的产品数据。这两者的交互则通过制造执行系统,所以制造执行系统是一个重要的枢纽。CPS(cyber physical systems),通过3C(Computing、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,打通自动化数据与IT数据,实现工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。最底层即是实时的智能工厂。
图6 工业软件是智能工厂的枢纽
图7是智能电子工厂的实例。企业面临质量成本压力、产量不可预见性、生产设备管理与维护、流程与设备自动化的挑战。这里应用了很多新兴技术,如下:
图7 智能电子工厂