如今,，制造業(yè)中最寶貴的資源不是鋼鐵,、煤炭或電力,，而是數(shù)據(jù),。制造商們開啟了他們的工業(yè) 4.0 之旅,，這是在人工智能和大規(guī)模連接推動下的最新工業(yè)革命,。

在這個新時代,，企業(yè)可以利用傳感器和數(shù)字系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)來監(jiān)控現(xiàn)實世界的生產(chǎn)流程,，為實現(xiàn)更靈活的生產(chǎn)模式奠定基礎(chǔ),，從而滿足不斷變化的消費者需求,。

但是，就工業(yè)4.0的當(dāng)前側(cè)重點而言，消費者需求僅僅是冰山一角,。在波及全球的經(jīng)濟,、地緣政治、環(huán)境,、人口問題和危機影響下,，工業(yè)勞動力供給和供應(yīng)鏈?zhǔn)艿搅饲八从械臎_擊。例如,，新冠肺炎(COVID-19)疫情的發(fā)生凸顯了先進技術(shù),、實時數(shù)據(jù)以及靈活的制造和供應(yīng)鏈的重要性。

隨著自動化程度不斷提高,，并由機器人承擔(dān)重復(fù)性危險工作,，制造商可以提升勞動力價值，確保生產(chǎn)連續(xù)性,。這不僅可以解放員工,，讓他們能夠發(fā)揮自己的腦力，還可以將以前外包的自動化和重復(fù)性工作拿回自行完成,。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研究中心副主任,、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校副教授Kaibo Liu表示：“人們現(xiàn)在開始討論和關(guān)注的功能越來越多，例如物聯(lián)網(wǎng),、機器人和增強現(xiàn)實等在制造環(huán)境中的使用,。您會注意到,，我們開始從制造過程中收集分辨率越來越高的數(shù)據(jù),，從而在更多方面能夠做出實時決策?！?/p>

制造商不得不改變其運營方式以響應(yīng)這種新型需求,，包括采用更多的本地化制造設(shè)施，以及設(shè)計可以針對不同的批次規(guī)?？焖僦匦屡渲玫纳a(chǎn)線,。

——Nicola O’Byrne  ADI公司互連運動和機器人市場經(jīng)理

提高供應(yīng)鏈的本地化程度也會提高制造業(yè)的靈活性，通過降低運輸復(fù)雜性,，減少對環(huán)境的影響,。最后，制造商利用可靠的實時數(shù)據(jù)和易于重新配置的系統(tǒng),，可以迅速做出決策,，例如安排維護計劃、調(diào)整機器設(shè)置或從服裝制作轉(zhuǎn)向口罩生產(chǎn),。

下一次工業(yè)革命的一些要素仍然是令人向往的未來構(gòu)想,，比如由一組自主機器人來協(xié)作完成建筑、恢復(fù)和救援等高級任務(wù)，有些方面已經(jīng)成為現(xiàn)實,。分散式3D打印設(shè)備就是一個典型示例,，它縮短了先進制造技術(shù)的上市時間和客戶交付時間。如果能與正確的合作伙伴合作,，如今的企業(yè)就能夠贏得工業(yè)4.0制造技術(shù)帶來的效率,、安全性和生產(chǎn)力等方面的優(yōu)勢，并為制造業(yè)的下一次轉(zhuǎn)型打下基礎(chǔ),。

第 4 次工業(yè)革命

第三次工業(yè)革命為我們帶來了電子,、計算、電信和數(shù)字技術(shù),，讓制造商在設(shè)計工廠時,，使其能夠大批量生產(chǎn)少數(shù)產(chǎn)品，甚至大批量生產(chǎn)單個產(chǎn)品,。相比 20 世紀(jì) 20 年代,，或者 21 世紀(jì)早期，現(xiàn)如今的消費者希望擁有更多選擇和更高程度的定制體驗,，因此需要更高的靈活性,。

ADI公司狀態(tài)監(jiān)控 Otosense AI 部門的副總裁 Kevin Carlin 表示：“如果您想要買一輛車，您會有很多種選擇,。制造商需要能夠滿足數(shù)十萬,，甚至數(shù)百萬種不同的配置需求。同時還需要管理整個工廠和供應(yīng)鏈,，以能夠?qū)崟r響應(yīng)這種需求,，并配置工廠從一種模式轉(zhuǎn)向另一種模式?！?/p>

實現(xiàn)這種飛躍并非易事,。大多數(shù)工廠依賴現(xiàn)有的、可能已經(jīng)過時的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng),。如果只是簡單地用新設(shè)備取代舊設(shè)備,，不但價格昂貴，而且往往不切實際,。所以,，向工業(yè)4.0制造轉(zhuǎn)型應(yīng)該依靠增強，而不是替代——將現(xiàn)代化IT技術(shù)支持實現(xiàn)的智能帶到工廠中的現(xiàn)有設(shè)備,。

通過在生產(chǎn)層面構(gòu)建傳感器驅(qū)動的無線通信網(wǎng)絡(luò),，ADI 公司等合作伙伴幫助制造商們開始采用狀態(tài)監(jiān)控等新興技術(shù)。如此,，工廠可以通過傳感器監(jiān)控特定設(shè)備或零件的健康狀況,，主動識別,、診斷和解決異常，以免造成問題甚至導(dǎo)致全面故障,。這種實時監(jiān)控可以幫助延長設(shè)備壽命并提高吞吐量,。鑒于計劃外停機的成本可能占總制造成本的近四分之一，所以采用預(yù)測性維護有望大幅節(jié)省成本并提高生產(chǎn)力,。

停機成本

對制造商來說,，計劃外停機成本高昂，而防止計劃外停機是工業(yè) 4.0 制造技術(shù)的一個主要目標(biāo)和特色,。

23.9%的總制造成本來自停機成本 

資料來源：“在制造中采用先進維護的成本和優(yōu)勢”,，美國商務(wù)部，2018 年 4 月,。

將 IT 技術(shù)運用到廠區(qū)

隨著工業(yè) 4.0 到來,，制造商們開始從傳統(tǒng)的計算機基礎(chǔ)設(shè)施過渡到新的網(wǎng)絡(luò)解決方案，以加快速度,，改善數(shù)據(jù)管理和提高能效,。

硬件實現(xiàn)安全性

工業(yè) 4.0 制造有一個核心概念，稱為“互操作性”,，即在大量工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中傳輸實時數(shù)據(jù)的能力,。制造車間使用許多設(shè)備制造商提供的設(shè)備、軟件協(xié)議和專有網(wǎng)絡(luò),。到目前為止,，還沒有任何方法讓這些單獨的協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)能夠相互通信。時間敏感型網(wǎng)絡(luò)( TSN )的出現(xiàn)將首次實現(xiàn)這一功能,。

現(xiàn)在的智能工廠會生成大量數(shù)據(jù),，所以為了實現(xiàn)互操作性，必須先構(gòu)建可靠的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò),。實時確定性以太網(wǎng)就是一種可以幫助實現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù),，它能夠更有效地管理互聯(lián)工廠中的海量數(shù)據(jù)。除了在傳感器技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位外,，ADI 公司等合作伙伴還率先推出硬件改進（例如實時確定性以太網(wǎng)交換機），幫助構(gòu)建工廠的中樞神經(jīng)系統(tǒng),。

“在各個系統(tǒng)之間建立實時,、高帶寬連接，以更有效地控制各個生產(chǎn)過程,，從而提高效率,。”

—— Martin Cotter  ADI公司銷售與數(shù)字營銷高級副總裁

ADI 公司全球銷售與數(shù)字營銷高級副總裁Martin Cotter表示：“在從物理向數(shù)字轉(zhuǎn)變的過程中,，我們的任務(wù)是確保邊緣生成的信息現(xiàn)在能夠傳輸給特定工廠中的任何設(shè)備,?！彼a充道：“在各個系統(tǒng)之間建立實時、高帶寬連接,，以更有效地控制各個生產(chǎn)過程,，從而提高效率，幫助提高產(chǎn)出的確定性,，推動實現(xiàn)下一代工業(yè)流程,。”

成功實現(xiàn)互操作性之后,，制造商就可以開始采用工業(yè) 4.0 制造中令人激動的先進技術(shù),，例如可以和人類一起在工廠中工作的機器人和“協(xié)作機器人”。與自動駕駛汽車一樣,，這些機器同樣依靠先進的傳感解決方案的支持,，可以三維感測周圍的環(huán)境，在它們執(zhí)行重復(fù)性的復(fù)雜任務(wù)時,，確保高度安全,。

未來的工廠

下一代解決方案將兌現(xiàn)工業(yè) 4.0 的承諾，幫助提高生產(chǎn)力,、效率,、安全性和靈活性。

機器人和協(xié)作機器人

利用由傳感器支持的分析,，工廠可以主動識別和解決機械問題,，以防造成機器故障和中斷生產(chǎn)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

為工業(yè)環(huán)境定制的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品甚至可以在嚴(yán)苛的制造環(huán)境中實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信,，這給射頻帶來了新的挑戰(zhàn),。

機器人和協(xié)作機器人

先進的運動控制和傳感解決方案正在將機器人與人類的協(xié)作變成現(xiàn)實，并開始在工廠環(huán)境中運用,。

ADI等合作伙伴可以將不同的傳感模式（例如視覺和飛行時間）與連接技術(shù)（例如確定性以太網(wǎng)）結(jié)合,，用于實時傳輸數(shù)據(jù)，并更精準(zhǔn)地控制機器人和協(xié)作機器人,。據(jù)一份報告顯示,，使用這些工具可幫助美國制造商每年節(jié)省約404億美元的資金。

“我們提供數(shù)據(jù),，哪里產(chǎn)生數(shù)據(jù),，哪里就有我們。50年以來,，ADI公司深受客戶的信賴,，幫助他們解決嚴(yán)峻的工程挑戰(zhàn)。我們擁有豐富的領(lǐng)域經(jīng)驗,，這為我們攜手當(dāng)今客戶推動未來發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ),?！?/em>

—— Martin Cotter  ADI公司全球銷售與數(shù)字營銷高級副總裁

對于制造商來說，邁向未來需要進一步投資先進技術(shù),，以期推動工廠自動化發(fā)展和提高靈活性,。在實現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界接軌的傳感器驅(qū)動層面上，真正體現(xiàn)了工業(yè) 4.0 帶來的優(yōu)勢,。