工業(yè)革命總是在經(jīng)歷拐點(diǎn)和范式轉(zhuǎn)換后開(kāi)始風(fēng)靡。現(xiàn)在我們正在經(jīng)歷一次新的工業(yè)革命——工業(yè)4.0。其擁躉稱(chēng)工業(yè)4.0是一種全新的生產(chǎn)方式，并在引發(fā)第四次工業(yè)革命。這是真的嗎？那它到底是什么呢？

讓我們回溯一段時(shí)間——確切的說(shuō)是到250年前——詹姆斯·瓦特在18世紀(jì)后期對(duì)蒸汽機(jī)的改良揭開(kāi)了第一次工業(yè)革命的序幕。雖然瓦特沒(méi)有發(fā)明蒸汽機(jī)，但他的許多創(chuàng)新將紡織行業(yè)的生產(chǎn)效率提升了三個(gè)數(shù)量級(jí)。這宣告了機(jī)械化工廠已經(jīng)到來(lái)。

第二次工業(yè)革命始于1913年亨利·福特引進(jìn)流水線，這大幅提升了T型車(chē)生產(chǎn)力——截止1927年下線時(shí)，總計(jì)產(chǎn)出了1500多萬(wàn)輛，很快，其它的制造業(yè)也開(kāi)始使用裝配流水線，以提高效率和生產(chǎn)力，并降低成本。大規(guī)模生產(chǎn)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

第三次工業(yè)革命是由于上世紀(jì)70年代在工廠中引入了計(jì)算機(jī)，從而引發(fā)了自動(dòng)化流水線。對(duì)于機(jī)械類(lèi)工作，電腦越來(lái)越多地代替了人類(lèi)，這是生產(chǎn)力上的又一重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。今天，貌似每一個(gè)生產(chǎn)功能都已經(jīng)自動(dòng)化。高度自動(dòng)化的工廠讓我們可以用極低的價(jià)格買(mǎi)到復(fù)雜的消費(fèi)電子產(chǎn)品。

工業(yè)4.0

但是等等——其實(shí)還有更多的轉(zhuǎn)變。工業(yè)4.0的愿景是“信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)”，其中充斥傳感器的“智能產(chǎn)品”告訴機(jī)器它們應(yīng)該被如何加工；流程在一個(gè)分散地、模塊化的系統(tǒng)中進(jìn)行自我管理。智能嵌入式設(shè)備開(kāi)始以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式或者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)“云”——物聯(lián)網(wǎng)——方式進(jìn)行無(wú)線互連以協(xié)同工作，這是對(duì)生產(chǎn)力的再一次革命。隨著機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信遍布于廠房，剛性的、集中化的工廠控制系統(tǒng)開(kāi)始讓位于分散式智能控制系統(tǒng)。這就是第四次工業(yè)革命的工業(yè)4.0版本愿景。

基于軟件生產(chǎn)過(guò)程的虛擬表示，信息物理融合系統(tǒng)（CPS）的概念最早是由美國(guó)國(guó)家儀器公司的首席執(zhí)行官James Truchard博士在2006年定義的。 2012年1月，德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部門(mén)成立了一個(gè)工作組，負(fù)責(zé)起草實(shí)施全面戰(zhàn)略建議“工業(yè)4.0”，這是由該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。工業(yè)4.0項(xiàng)目現(xiàn)在是德國(guó)政府的官方高科技戰(zhàn)略組成部分，它正在積極尋求私營(yíng)部門(mén)的合作伙伴。關(guān)于工業(yè)4.0的討論出現(xiàn)在四月的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，這就是為什么我們突然聽(tīng)到了該名詞。

工業(yè)4.0目前更多是愿景，而非現(xiàn)實(shí)，但它具有潛在的深遠(yuǎn)影響;隨著人們不斷想出實(shí)現(xiàn)它的創(chuàng)新方式，這一概念也在不斷發(fā)展。然而，有些事情已經(jīng)明確：

?傳感器將涉及生產(chǎn)過(guò)程的每一階段，提供原始數(shù)據(jù)以及控制系統(tǒng)所需的反饋。

?工業(yè)控制系統(tǒng)將變得更加復(fù)雜并廣泛分布，帶來(lái)更靈活的、細(xì)粒度的控制。

?射頻技術(shù)將在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中與分布式控制模塊綁定在一起 ，為系統(tǒng)帶來(lái)實(shí)時(shí)重配置功能，而這種方式不可能在硬連線、集中控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

?可編程邏輯會(huì)變得越來(lái)越重要，因?yàn)椴豢赡茴A(yù)料到所有環(huán)境變化，而這些變化是控制系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)的。

?智能連接的嵌入式設(shè)備將無(wú)處不在，它們的設(shè)計(jì)和編程會(huì)變得更具挑戰(zhàn)性。

實(shí)施工業(yè)4.0需要許多目前存在的技術(shù)和工藝。例如，無(wú)線電、傳感器和GPS模塊可用于資產(chǎn)追蹤，當(dāng)從FR4銅板升級(jí)為刀片服務(wù)器時(shí)，可以追蹤工廠里的電路板資產(chǎn)。工業(yè)4.0并不是簡(jiǎn)單地貼上RFID標(biāo)簽以及被動(dòng)地沿著流水線追蹤PCB，相反地，挑選和放置模塊在內(nèi)存芯片用完時(shí)可以提醒庫(kù)存。如果回答是它們不能被及時(shí)進(jìn)貨補(bǔ)充時(shí)，整個(gè)工廠中的一切相關(guān)機(jī)器——從切割機(jī)、鉆床直到系統(tǒng)組裝機(jī)器人——將進(jìn)行重組并開(kāi)始生產(chǎn)所有部件均已備貨的下一個(gè)產(chǎn)品，如果需要從遠(yuǎn)程庫(kù)存調(diào)貨時(shí)，可以自動(dòng)及時(shí)地傳送到合適的機(jī)器。同時(shí)，下一個(gè)源供應(yīng)商將被通知并且自動(dòng)重新配置相應(yīng)的資產(chǎn)。這樣的好處是，即便相對(duì)于當(dāng)前高度自動(dòng)化的工廠，新的模式也將帶來(lái)時(shí)間和成本方面的大幅節(jié)省。

革命還是演進(jìn)？

早期的工業(yè)革命，并不是發(fā)生在一朝一夕之間，甚至在當(dāng)時(shí)也沒(méi)有被確認(rèn)。對(duì)工業(yè)4.0來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們重新回顧它時(shí)可能被視為一次革命也可能不被視為一次革命，但它絕不是一次演進(jìn)。不過(guò)，這是M2M通信的一個(gè)自然結(jié)果，將進(jìn)一步提升工廠的自動(dòng)化，如同前幾次工業(yè)革命一樣，應(yīng)導(dǎo)致更豐富、成本更低的產(chǎn)品。

但是無(wú)論是革命還是演進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)將變得更加高效。敬請(qǐng)期待更多的激動(dòng)人心的發(fā)展。更好的方式是，參與并使之發(fā)生。