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工业 1.0、2.0、3.0、4.0 概念简介

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发表于 2014-11-23 23:47:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
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工业 1.0、2.0、3.0、4.0 概念简介

工业 1.0 是机械制造时代,即 18 世纪引入的机械设备制造时代;时间大概是 18 世纪 60年代至 19世纪中期。

       就是通过水力和蒸汽机实现工厂机械化。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动,经济社会从以农业、手工业为基础转型到以工业、机械制造带动经济发展的新模式。那时的机械设备还没有 电气自动化控制 的概念。

工业 2.0 是电气化与自动化时代,即 20 世纪初的电气化与自动化时代;时间大概是 19世纪后半期至 20世纪初。

       也就是在劳动分工基础上采用电力驱动产品的大规模生产;因为有了电力,所以才进入了由 继电器、电气自动化控制 机械设备生产的年代。这次的工业革命,通过零部件生产与产品装配的成功分离,开创了产品批量生产的高效新模式。

工业 3.0 是电子信息化时代,即 20 世纪 70 年代开始并一直延续至现在的信息化时代。

    在升级工业 2.0 的基础上,广泛应用电子与信息技术,使制造过程自动化控制程度再进一步大幅度提高。生产效率、良品率分工合作、机械设备寿命都得到了前所未有的提高。在此阶段,工厂大量采用由 PC、PLC/单片机等真正电子、信息技术自动化控制的机械设备进行生产。自此,机器能够逐步替代人类作业,不仅接管了相当比例的“体力劳动”,还接管了一些“脑力劳动”。

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工业 4.0 概念是德国政府 2013 年 《高技术战略 2020》 确定的十大未来项目之一,并已上升为国家战略,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。

       工业 4.0 是实体物理世界与虚拟网络世界融合的时代。但德国业界对 工业 4.0 的响应者却不多,原因之一是所谓的虚拟网络-实体物理系统(Cyber- Physical System,CPS)融合的主要思想,美国早在若干年前就已提出。未来 10年,基于信息物理系统(Cyber-PhysicalSystem,CPS)的智能化,将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期、全制造流程数字化以及基于信息通信技术的模块集成,将形成一种高度灵活、个性化、数字化的产品与服务新生产模式。      

       2013 年 12 月 12 日,美国白宫召开了第一次 CPS 成员会议。李杰教授作为专家组成员参加了会议。他们要讨论的事情,与德国的工业 4.0 其实是一样的内容。虽然德国先提出了概念,但他们刚刚起步、着手转型,而美国一直在做以 CPS 为概念的先进制造。或许正是这方面的原因,德国也于2013 年10 月邀请李杰教授前往分享他们在美国的成功案例。

       对于 CPS 的概念,李杰教授认为可以用日常生活中常见事物来解释。正如人们在 facebook 里建立的各种关系,在物理世界里是不可见的,却可以得出这个人的生活社群、行为习惯、过往经历等等。同样,任何产品都有虚拟和实体 两个世界(譬如:苹果手机是实体,但 APP 是虚体),如何将虚拟世界里的关系透明化,正是 工业 4.0 时代需要做的。未来产品 (譬如:机床、飞机、汽车、等等) 都应该会有实与虚的价值接合。这样的道理,是德国人提出概念的依据,但是李杰教授团队在美国已经自 2001 年开始积累大量和工业界成功合作建立的案例。

       需要强调的是,德国提出的工业 4.0 和美国的 CPS,核心要义都是制造业基于数据分析的转型。


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