2011年，德國(guó)科學(xué)家首次提出了工業(yè)4.0，即第四次工業(yè)革命的概念，作為政府的戰(zhàn)略。

優(yōu)先考慮的是靈活的大規(guī)模生產(chǎn)，包括產(chǎn)品的敏捷定制，人、機(jī)器、設(shè)備和傳感器的協(xié)調(diào)，信息透明度和在分散的制造點(diǎn)做出決策的能力。

推動(dòng)工業(yè)4.0需要新的制造工藝、技術(shù)、培訓(xùn)和系統(tǒng)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IloT)在連接各個(gè)部分、實(shí)現(xiàn)分散流程和決策方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

10年后的今天，企業(yè)在制造業(yè)自動(dòng)化、智能和創(chuàng)新方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，這些在制造業(yè)的終端到終端工作流程中隨處可見(jiàn)。

讓我們來(lái)看一看。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字孿生工程與產(chǎn)品設(shè)計(jì)

構(gòu)思一個(gè)新產(chǎn)品，然后構(gòu)建產(chǎn)品和測(cè)試它如何工作，是兩碼事。

通常情況下，工程部門(mén)發(fā)布產(chǎn)品設(shè)計(jì)，然后由獨(dú)立的工程師團(tuán)隊(duì)根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際工作方式審查設(shè)計(jì)并要求產(chǎn)品更改。雖然這種迭代設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，但修改需要花費(fèi)時(shí)間和金錢(qián)。

現(xiàn)在有了IIoT虛擬數(shù)字孿生，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師可以執(zhí)行假設(shè)虛擬表示來(lái)查看產(chǎn)品在各種場(chǎng)景中的表現(xiàn)。數(shù)字孿生程序是一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，它注入關(guān)于一個(gè)物理對(duì)象或系統(tǒng)的真實(shí)數(shù)據(jù)，然后輸出該對(duì)象或系統(tǒng)將如何工作的預(yù)測(cè)或模擬。

數(shù)字孿生仿真改進(jìn)和修改產(chǎn)品。由于數(shù)字雙胞胎是產(chǎn)品模擬，使用它們可以消除在發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)在生產(chǎn)車(chē)間浪費(fèi)的時(shí)間，而且修復(fù)成本更高。

物聯(lián)網(wǎng)咨詢(xún)公司StephensonStrategies的負(fù)責(zé)人W.DavidStephenson表示:“來(lái)自數(shù)字雙胞胎的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讓設(shè)計(jì)師能夠?qū)崟r(shí)“看到”(產(chǎn)品)功能是如何被使用或忽視的，以及由于文件質(zhì)量差而導(dǎo)致的誤用模式。”通常，產(chǎn)品可以通過(guò)軟件更新進(jìn)行數(shù)字化更新，減少維護(hù)問(wèn)題，提高客戶(hù)滿(mǎn)意度和忠誠(chéng)度。

例如，特斯拉就通過(guò)無(wú)線軟件更新來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。”

自動(dòng)化，制造車(chē)間的實(shí)時(shí)可見(jiàn)性

工業(yè)4.0的一個(gè)中心前提是分散的制造。

從IT的角度來(lái)看，這意味著更多的計(jì)算在企業(yè)的邊緣和中央數(shù)據(jù)中心之外遠(yuǎn)程運(yùn)行。傳感器、機(jī)器人、自動(dòng)化和視頻流等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)了邊緣制造。

在制造層面，重點(diǎn)是自動(dòng)化制造過(guò)程，以及該過(guò)程的可見(jiàn)性，以提高效率和節(jié)約成本。特別是在重復(fù)性生產(chǎn)環(huán)境中，比如一盒早餐麥片或一卷紙巾被重復(fù)生產(chǎn)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器人通過(guò)忠實(shí)地重復(fù)執(zhí)行相同的操作，沒(méi)有可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的偏差，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化裝配線。

這種自動(dòng)化可以加快生產(chǎn)過(guò)程，降低生產(chǎn)成本，但需要注意的是，在必要時(shí)，人類(lèi)必須能夠進(jìn)行干預(yù)。

這就是實(shí)時(shí)可見(jiàn)的作用所在。

機(jī)器人和其他自動(dòng)化制造設(shè)備中內(nèi)置的傳感器會(huì)在特定工藝或設(shè)備發(fā)出可能發(fā)生故障的信號(hào)時(shí)發(fā)出警報(bào)。由于警報(bào)是在問(wèn)題發(fā)生之前預(yù)測(cè)問(wèn)題的，因此可以執(zhí)行防止故障的先發(fā)制人維護(hù)。

傳感器和視頻流支持的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可見(jiàn)性發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因?yàn)橹貜?fù)制造的平均停機(jī)成本估計(jì)為每小時(shí)6000美元。

生產(chǎn)工廠也配備了攝像頭，從每個(gè)工廠的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行視頻傳輸。一個(gè)生產(chǎn)主管，如果他/她不在車(chē)間，可以通過(guò)他/她的智能手機(jī)觀察可能有麻煩的生產(chǎn)過(guò)程，并立即做出反應(yīng)。制造層的設(shè)備、產(chǎn)品和其他企業(yè)資產(chǎn)，以及在安全設(shè)備籠子中，也可以通過(guò)攝像頭視訊連續(xù)監(jiān)控，以達(dá)到安全目的。

“不僅僅是足夠的離線分析,因?yàn)槲覀兊哪繕?biāo)是確定一個(gè)問(wèn)題下游大大提前,這需要實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵組件的事件信息,”埃文Guarnaccia說(shuō),SAS的SAS解決方案架構(gòu)師”,它可能是一個(gè)小電機(jī),當(dāng)它有一個(gè)問(wèn)題,將引發(fā)更大的故障，或者它可能是一個(gè)非常昂貴的組件。”

支持視頻流的主動(dòng)式IIoT

早期的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是圍繞傳感器、機(jī)器人和自動(dòng)化建立的。隨著更多的制造業(yè)在分散的工廠中進(jìn)行，這些工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用。

接下來(lái)，我們可以期待看到更多的視頻流，允許主管和經(jīng)理觀察他們無(wú)法親自到場(chǎng)的工廠的實(shí)踐，并對(duì)他們所看到的做出主動(dòng)響應(yīng)。

從歷史上看，當(dāng)制造工程師試圖與他人就產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通時(shí)，他們會(huì)遇到挑戰(zhàn)。如今，制造工程師可以通過(guò)視頻流與遠(yuǎn)在半個(gè)地球之外的設(shè)計(jì)工程師交流。在實(shí)際操作中，制造工程可以向設(shè)計(jì)工程師實(shí)時(shí)展示產(chǎn)品的復(fù)雜性。

這促進(jìn)了更及時(shí)和有效的產(chǎn)品修改，并增加了數(shù)字孿生的力量，這使設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域的工程師在單個(gè)芯片、螺栓、引擎或用戶(hù)界面安裝之前，可以虛擬地參觀產(chǎn)品。