登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《构成“工业4.0”的七大核心技术》

  • 来源专题：数控机床——战略政策
  • 编译者： 杨芳
  • 发布时间：2017-04-20

  • “工业4.0 ”，或者说是第四次工业革命，不仅是德国工业的发展趋势，也是今年世界经济论坛的主题，它可以被看做制造业和工业面向未来的世界性运动。然而，目前尚不清楚哪种工业技术将引领制造业的未来。但是通过分析过去六年里的“工业4.0”领域的核心技术，也许可以给予我们启示。

    构成“工业4.0”的7个核心工业技术领域

    不幸的是，对于第四次工业革命没有公认的统一定义，也不确定它究竟包括哪些技术。

    但是我们相信以下7项核心技术可以被看做“工业4.0”的支柱：

    1.信息物理系统(CPS)

    CPS形式网络通过(无线)传感和驱动，能够应对不断变化的环境，甚至预测物理系统过程的变化。

    2.云计算

    云计算让储存在本地的应用程序或者服务连接到物联网变得可能。

    3.大数据分析

    大数据是指大到那些典型的数据库软件工具无法收集、储存、管理和分析的数据集。大数据分析方法让工业智能化变得可能，比如说机器学习。

    4.(IT)系统安全

    数据、数据的传播以及所有其它工业系统、机器设备和原件都需要被充分保护，免于遭受网络攻击。

    5.增材制造/3D打印

    增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。.

151浏览量
原文链接
相关报告

  • 《在工业4.0时代 我国机器人的核心技术掌握了多少》
    • 来源专题：数控机床——前沿技术
    • 编译者：杨芳
    • 发布时间：2016-11-21
    • 　国家统计局数据显示，2015年中国工业机器人产量为32996台，同比增长了21.7%。按照中国机器人联盟统计的数据，2015年自主品牌工业机器人共生产销售22257台，同比增长了31.3%。自主品牌的增长幅度要高于整个机器人行业增长的幅度。 　　产品种类虽然多，但目前国内机器人的整体制造能力尤其是工业机器人，还有不足之处。南京埃斯顿集团总工程师、副总经理王杰高在接受媒体采访时曾强调，核心技术才是企业竞争力，比投资更重要。那么机器人的核心技术中，本土企业又掌握了多少呢？ 　　上游核心零部件、中游机器人本体和下游系统集成构成了工业机器人的产业链。其中上游核心零部件包括精密减速机、伺服电机和控制系统。 　　精密减速机占工业机器人成本的35%，但全球市场基本被日本的纳博特斯克和哈默纳科所垄断。上海福赛特机器人有限公司CEO黄峰说，“现在，控制系统、减速器、发出信号指挥关节怎么动的伺服电机都不能自主生产，我们福赛特机器人的部分零部件也要从海外进口才行。abb等一些大牌制造商其实也要采购他人的零部件，但产品的核心设计专利还是掌握在自己的手里。”因而，福赛特走的就是一条“自主技术加海外制造”的路线，机器人的底层软件和控制系统都在福赛特公司手里，但产品本身由德国研发团队完成。 　　技术暂时无法取胜，也没必要死磕海外对手。寻找伙伴制造机器人是埃夫特公司悟出的道理。企业建立之初，管理层考察一圈下来都没发现6轴机器人的专业现成技术，就决定与哈尔滨工业大学合作集合各方力量钻研技术，最终取得了进展。同时，IT和机器人、自动化企业等国际大厂的强强联手也值得关注。 　　就在工博会期间，包括发那科、思科、罗克韦尔自动化等在内的企业已经共同在研发一款名为“FIELDsystem”的解决方案，它能实现自动化系统中的机床、机器人、周边设备及传感器的连接并可提供先进的数据分析，提高企业生产质量、效率、灵活度、设备可靠性。FIELDsystem还实现了先进的机器学习和深度学习能力，而这也是迈向工业4.0的标志性产品。因此，中国公司不单要补齐核心技术缺失的短板，还要注重机器人向智能化和大数据延伸的能力。 　　服务机器人看似设计要比工业机器人简单，但也有芯片、齿轮及传感器等元器件制造，总装、操作系统及云系统也要十分熟悉。服务型机器人对应的行业众多，大批量生产尚未实现，像服务型机器人应用较多的日本企业，不少处于亏损状态。新松机器人目前的方向有公共服务和医疗服务，促销导购、迎宾展示、引领讲解等机器人已在十余个省市实现销售。此外该公司合作研发的国内首台应用于肿瘤治疗的消融医疗辅助机器人也处于临床应用阶段，此前它也推出了骨科牵引机器人。 　　今年年初，工信部对全国机器人产业的摸底调查初步显示，我国涉及机器人生产及集成应用的企业800余家，其中200多家是机器人本体制造企业。但大部分企业以组装和代加工为主，产品主要集中在三轴、四轴的中低端机器人，未来需要更多的六轴以上机器人。目前我国机器人企业规模也普遍较小，逾90%的企业年产值在1亿元以下。 　　机器人的研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。今年3月，中国《机器人产业发展规划（2016-2020）》蓝图已绘就，作为国家要大力推动其突破发展的十大重点领域之一。因此，如何摆脱ABB、发那科、安川电机和库卡等四大国际巨头的影响，造出适合国内市场甚至可出口海外的高端机器人产品、面向工业4.0的自动化解决方案，中国制造业的根基也才更深。
    298浏览量
    原文链接

  • 《九大技术撑起工业4.0》
    • 来源专题：数控机床——战略政策
    • 编译者：杨芳
    • 发布时间：2015-10-09
    • 云计算、工业物联网、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能这九大技术撑起工业4.0的天空。 　　这九大技术支柱中会产生无数的商机和上市公司。 　　云计算 　　在云计算里面分为公有云和私有云。过去的中国，包括全球一些大企业都希望建立自己的云计算平台，所以说在中国形成这样的趋势，中国电信、中国银行希望自己来建立云计算平台，中小型企业用公有云。 　　过去三年，美国的花旗银行慢慢把自己上千人的IT队伍给裁掉，把自己的公有云转成亚马逊和或者IBM私有云。在中国，这个技术趋势也在呈现，未来云计算是一个互联网里面的基础设施，是水电煤，是高速公路，一个企业没有必要养几千人IT队伍，而且在安全防卫上也不能达到企业级的安全防卫。所以交给专业的云服务的基础设施供应商来服务，是最好的选择。 　　云计算的基础设施供应商，在美国，亚马逊拿了很多美国国防部的订单，超过了IBM。中国阿里巴巴提供云计算服务，也是非常出色。所以在云计算领域，看全球趋势，大家都是通过把自己数据存储到云端来进行运算，所以说基于大数据的云计算，也是工业 4.0最核心的ID技术。而这些技术最强的地方，在硅谷。 　　通过以上这些案例可以看到，工业4.0虽然发源于德国，但和美国硅谷是密不可分的。因为硅谷的大数据、云计算，包括未来人工智能、虚拟现实这些技术，也对工业和互联网结合有着巨大的影响。 　　工业物联网 　　工业物联网是工业4.0的核心基础，有无处不在的传感器，这些传感器进行互联以后就形成了大量的数据，然后回到数字中枢，进行数据的清洗、整理、挖掘，数据再增值。过去的大数据在服务业企业运用比较多，工业企业很多数据是没有被完全挖掘出来，现在一个新的市场正在形成，就是通过工业物联网来形成的大量数据，来进行重新产生价值，所以第一个技术领域是工业物联网。 　　工业大数据 　　马云讲过，未来所有的企业都会变成数据企业，未来是一个从IT到DT转变的时代，即数据科技。工业大数据在整个工业4.0里面也是一个至关重要的技术领域，现在的硅谷，包括德国很多新的工业大数据公司，提供工业数据的分析、采集，还有数据采集器。这些工业数据会在云端保存，通过工业数据的分析，可以重新来分析机器的运行以及效率提升。 　　四年前，我遇到美国辛辛那提州立大学的一个台湾教授李杰，他在给海尔做顾问服务，研究智慧的设备管理。今天的机器很多是来自于事后的保养和维护，而他们研究智慧的机器，是在研究这个机器的参数、性能，例如它在什么时间会坏掉?在什么时间可能会发生故障? 　　美国波音公司赞助了他的研究，因为波音公司希望通过智能的设备管理，来知道这架飞机运行多久可能会发生故障，可能会从空中掉下来。所以说在大数据时代，通过智慧的数据来进行分析，一个机器什么时候有可能会发生故障，这就是大数据在这个机器运行当中的一个应用。 　　工业机器人 　　中国有8000万制造业从业工人，日本有1100万。日本软件银行总裁孙正义在2013年向日本政府提出建议，希望到2040年，日本能够增加到五千万工业机器人，让这些工业机器人在车间进行工作，加上1100万的从业人员，大概有6000万的可使用劳动力。他认为这样做，日本制造业可以重新成为全球制造第一强国。 　　大概两周之前，阿里巴巴的马云和台湾的富士康郭台铭共同投资了日本一家做服务机器人的公司。国家主席习近平在2月份曾经在一个文件上批示，机器人非常重要，中国3、4月份产生了170多家机器人公司。在未来，工业机器人在工厂应用的广度和深度非常大。东莞、浙江等部分省市已经提出：机器换人，政府给予奖励。 　　工业机器人在全球有三大公司，第一个是德国的库卡公司，第二是瑞典ABB公司，第三是日本发那科公司。现在中国工业机器人领域最好的公司是中国科学院沈阳所下属的公司——新松机器人公司，已在深圳创业板上市，用将近700亿以上的市值。 　　所以工业4.0领域，会有很多非常出色的上市公司。以后可以投资这种跟工业4.0相关的硬件、软件公司，这在中国有着巨大的发展前景。工业4.0为大家展开的未来十年，是数十万亿智能制造转型市场，有国家政策支持，也有移动互联网转型的必要性，这一块是刚刚开始挖掘的金矿。 　　3D打印 　　3D打印是制造史上最大的技术突破。3D打印在美国、德国有很多新的技术突破，可以看到3D打印的衣服、汽车、甚至心脏支架。 　　过去的3D打印有缺点，第一打印速度太慢，第二是逼真性离实际物品还有距离。但是现在技术进步非常快，现在从3D打印到快速3D打印，再到4D打印。在 3D打印这一块，整个技术上会有非常巨大的突破，今年1月份我参加CES的电子展，看到很多技术突破，3D打印的快速应用时代很快就会到来。 　　3D打印的快速发展和现在整个中国推的“创客”的背后有一致的逻辑性，给无数个人制造者提供了一种可能，所以说无数一个人、两个人的工厂会产生。未来是自由工作者的联合，对组织机构，对大公司的组织挑战都将是一个新的问题，但这已经是被确定了的趋势。 　　知识工作自动化 　　在过去，我们讲究生产流程的标准化、生产设备的自动化。其实，未来社会是一个知识工作者联合作战的时代，知识工作者的工作会变得更加自动化，这是一个数万亿的新的市场。工业时代的管理模式、大师、理论在互联网时代大部分都将不复存在，针对互联网的管理模式尚未形成。知识工作者的形态、标准还未形成。 　　过去工业3.0时代所形成的工业生产流程、价值链会被摧毁，新的管理模式、价值链还没有形成，借用李善友的话：未来是不确定的，现在只是用不确定去确定未来的不确定。 　　通过共享经济可以看到，罗振宇也讲过，组织雇佣的界线正在模糊，很多人成为自由工作者，不再被雇佣于一家公司，会因为某个项目而集合，项目结束就分开，这可能是未来整个企业变革的一个重大方向。 　　工业网络安全 　　在过去可以看到，服务业的网络安全里，现在有企业级的网络安全，有一定的防范和安全指数。但是在工业里，过去的数据是基于PC和PC的互联，那么未来机器和机器互联，第一个存在接口兼容问题。第二这些数据保存在云端，数据之间的安全防范性变成至关重要的选择。所以工业网络安全是工业4.0技术里面一个非常重要，也是近些年来中国增长最快的一类服务公司。 　　虚拟现实 　　目前在美国硅谷，很多企业包括波音飞机一直在做增强现实、虚拟现实。怎样把虚拟的场景放在研发当中、放在新生产之前的测试中。过去我们是用图纸把产品生产出来，然后再不断的进行迭代和改善。未来通过虚拟现实，整个产品在生产前在电脑前就经过几千万次的改善，整个生产的效率将会急剧提高。 　　人工智能 　　美国硅谷有一个未来学家预测，2045年机器的智能将超过人工的智能。所以把2045年定位为奇点，硅谷产生了奇点大学。2045是独特的年份，如果机器智能超过人工智能，就意味着机器的智能化反过来推倒人的机器化。当机器智能超过人的智能，整个社会的形态、生产方式、生活方式、生产关系都会发生巨大的变化。 　　百度现在把未来战略压在两个点上：一个是建立人和信息的连接，另一个是人工智能。安徽的科大讯飞把整个业务范围也压在人工智能上。人工智能是一个万亿级的市场。硅谷、加拿大，很多人工智能的公司在陆续产生，过去是人来操作机器，机器智能化之后，机器可以主导、指挥生产，人工智能将对世界产生巨大改变。 　　在未来的工业4.0时代，软件重要还是硬件重要，这个答案非常简单：软件决定一切，软件定义机器。所有的工厂都是软件企业，都是数据企业，所有工业软件在工业4.0时代，是至关重要的，所以说软件定义一切。 　　这一轮的工业革命是由科技革命所导致的，在我国的“互联网+”里，工业4.0是“互联网+”的一个组成部分，“互联网+制造”就是德国版的工业4.0，也就是中国制造2025。 　　工业时代4.0这条路刚刚开始，但给了我们大概的方向，未来企业会变成数据的企业、创新的企业、集成的企业、不断快速变化的企业。对于整个制造业来说，这是一个巨大的颠覆，称之为工业革命，是毫不为过的。
    86浏览量
    原文链接