工业4.0和智能制造

                                          张曙

                                              (同济大学 现代制造技术研究所，上海)

首先简要介绍了工业4.0产生的背景，并通过与前三次工业革命的比较，提出其核心理念是信息系统和物理系统的深度融合。接着通过对信息物理融合系统的介绍，指出各行各业和不同形式信息物理系统的汇合导致现代化智慧城市的形成。随后以智能工厂为例，阐述了智能制造与传统自动化的本质区别。最后指出，互联网和移动通信的广泛应用，必将导致工业结构、经济结构和社会结构从垂直向扁平转变，从集中向分散转变。

1工业4.0［1-3］

    工业革命是现代文明的起点，是人类生产方式的根本性变革。18世纪末的第一次工业革命创造了机器工厂的“蒸汽时代”，20世纪初的第二次工业革命将人类带入大量生产的“电气时代”，这两个时代的划分已经是大家公认的。20世纪中期计算机的发明、可编程控制器的应用使机器不仅延伸了人的体力，而且延伸了人的脑力，开创了数字控制机器的新时代，使人-机在空间和时间上可以分离，人不再是机器的附属品，而真正成为机器的主人。从制造业的角度，这是凭借电子和信息技术实现自动化的第三次工业革命。

    进入21世纪，互联网、新能源、新材料和生物技术正在以极快的速度形成巨大产业能力和市场，将使整个工业生产体系提升到一个新的水平，推动一场新的工业革命，德国技术科学院（ACDTECH）等机构联合提出“第四代工业-Industry 4.0”战略规划,旨在确保德国制造业的未来竞争力和引领世界工业发展潮流。按照ACDTECH划分的四次工业革命的特征如图1所示。从图中可见，工业4.0与前三次工业革命有本质区别，其核心是信息物理系统的深度融合。

2信息物理融合系统

    处于人人可拥有多终端的互联网时代，任何由原子构成的实体产品都离不开比特，至少有条形码，或借助计算机来进行设计，或能够显示工作状态，或可进入物联网。市场竞争已经充分表明，没有软件或软件含量低的实体产品，就是低附加值的产品，缺乏竞争力。软件可以是“免费”的，但硬件身价翻番。例如，在美国加州设计、中国装配的iPhone和iPad的售价里，1/3是原子，2/3是比特，比特的增值力使苹果成为最富有的公司，而富士康以工人健康和环境为代价仅获得微利。

这一事实证明，任何产品的突破性创新和盈利能力都是原子和比特联姻的产物，是具有“人-机”、“机-机”相互通信能力的信息物理融合系统（Cyber Physics System，CPS），智能产品必将越来越普及。

    未来10年，由聪明机床、智能机器人和智能物流构成CPS模式的工厂，分散的智能发电装置……

张曙（1932—），男，江苏如皋人，同济大学现代制造技术研究所名誉所长，教授、博士生导师，主要研究方向为制造战略和机床设计。

（文章来源《机械设计与制造工程》如需详细资料请联系江苏机械门户网025-83726289）