【機床商務(wù)網(wǎng) 市場分析】為了降低生產(chǎn)成本，阿迪達斯在亞洲大量生產(chǎn)運動鞋。然而，從設(shè)計到商店出售需要耗時18個月。對于客戶來說，這個漫長的等待過程正在變得越來越難以忍受。客戶正在尋找獨特的定制產(chǎn)品，并希望立即嘗試新款式。但是傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式根本無法滿足這些要求，因此阿迪達斯正在創(chuàng)建一個“高速工廠”的概念，以便在更接近銷售網(wǎng)點的地方生產(chǎn)定制的運動鞋。
 

　　同樣，日本機床制造商大隈機械也開發(fā)了一套完整的銑削加工工藝，可以7×24小時自主運行。整個過程可以根據(jù)需要自動選擇和更換切削刀具，提供原材料和耗材，而不需要人為干預(yù)。工作人員只需在現(xiàn)場用平板設(shè)備上的監(jiān)測應(yīng)用執(zhí)行高附加值的任務(wù)，來監(jiān)督工廠運營。除此之外，工廠完全自動化運行。
 

　　這些例子讓我們意識到第四次工業(yè)革命已經(jīng)來臨—這將改變當前我們的經(jīng)濟模式，并決定未來我們?nèi)绾蝿?chuàng)造經(jīng)濟價值。與前三次工業(yè)革命一樣，這次工業(yè)革命會迅速采用創(chuàng)新和變革技術(shù)。這些技術(shù)將挑戰(zhàn)我們之前的所有假設(shè)，并改變我們對制造業(yè)的一切認知。這也意味著工人、制造商和政府需要為不可避免的變革做好準備，否則就會被時代拋棄。
 

　　革命萬歲
 

　　次工業(yè)革命以蒸汽機的發(fā)明為開端，用機器代替了手工勞動，并達到了難以置信的規(guī)模。第二次工業(yè)革命電力使裝配流水線和大批量生產(chǎn)成為可能。計算機的發(fā)明帶來了第三次工業(yè)革命，這使得機器人和機器自動化可以集成到流水線中，以幫助或在某些情況下取代人類工人。
 

　　今天，制造業(yè)的發(fā)展方向已經(jīng)與前三次工業(yè)革命大相徑庭。前三次工業(yè)革命的重點是集中化和大批量生產(chǎn)，以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟；而第四次工業(yè)革命將以大規(guī)模定制和彈性生產(chǎn)為基礎(chǔ)，產(chǎn)品生產(chǎn)的地點盡可能靠近需求中心。
 

 

　　制造商不再只是生產(chǎn)和管理庫存，而是致力于建立高度整合的供應(yīng)鏈，并根據(jù)上游供應(yīng)商和消費者的實時需求進行動態(tài)調(diào)整。這需要在生產(chǎn)過程中實時預(yù)測并采取糾正措施。造成這種轉(zhuǎn)型和“變革”的原因是制造商在整個端到端生產(chǎn)過程中希望以小的甚至不需人為干預(yù)的情況下完成所有生產(chǎn)流程。
 

　　所謂工業(yè)4.0制造模式很大程度上依賴于制造技術(shù)之間的自動化和數(shù)據(jù)交換，涉及信息物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、云計算和大數(shù)據(jù)等。
 

　　智能工廠的分權(quán)和自動化
 

　　工業(yè)4.0模式旨在將工廠本身轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C或“智能工廠”。在每家智能工廠內(nèi)，模塊化生產(chǎn)流程通過信息物理系統(tǒng)將計算機技術(shù)與機器相融合，而不僅僅是為了遙控和監(jiān)測。這些模塊化智能工廠能夠自主決策如何實現(xiàn)生產(chǎn)的分權(quán)和自動化，并且能夠通過物聯(lián)網(wǎng)與人工操作員和其他智能工廠進行溝通和合作，以完成一個的供應(yīng)鏈變更。
 

　　事實上，這就像IT行業(yè)多年來使用數(shù)據(jù)中心的情況一樣：通過虛擬化物理服務(wù)器，以及業(yè)務(wù)流程自動化技術(shù)，使機器在一定程度上實現(xiàn)自我管理。而我們將繼續(xù)推動這些模式進一步開發(fā)新功能，例如軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、混合云和人工智能(AI)。
 

　　數(shù)據(jù)中心虛擬化現(xiàn)在可能已經(jīng)成為主流，但是工業(yè)4.0運動對很多人來說仍然陌生。盡管如此，它在制造業(yè)的發(fā)展卻越來越快。德國政府在2013年創(chuàng)建了這個詞，同時也提出了一個使該國制造業(yè)全面計算機化的計劃。
 

 

　　2015年德國總理默克爾(Angela Merkel)在達沃斯舉行的世界經(jīng)濟論壇上介紹了這一概念，并將其稱為“工業(yè)4.0”。她熱烈歡迎這種新模式，借此“快速融合在線世界和工業(yè)生產(chǎn)世界”。大部分工業(yè)化國家都受到了該事件的影響。
 

　　德國政府并不只是口頭說說而已，目前德國政府投資了2億多歐元用于鼓勵公民在學術(shù)、商業(yè)和政府領(lǐng)域進行切實可行的研究，而德國并不是進行此類投資的國家。
 

　　工業(yè)4.0四大設(shè)計原則
 

　　以下四大設(shè)計原則可以支持和定義工業(yè)4.0：
 

　　1.互操作性：機器、設(shè)備、傳感器和人類通過物聯(lián)網(wǎng)或人聯(lián)網(wǎng)(IoP)相互連接和溝通。
 

　　2.信息透明度：信息系統(tǒng)利用傳感器數(shù)據(jù)建立數(shù)字工廠模型，就可以為現(xiàn)實世界創(chuàng)建虛擬副本。這需要收集原始傳感器數(shù)據(jù)，整理出具有更高價值的信息。
 

　　3.技術(shù)支持：，支持系統(tǒng)通過綜合分析信息進行知情決策，迅速解決突發(fā)問題以幫助人類。第二，信息物理系統(tǒng)可以處理各種令人不快、過于勞累或不安全的任務(wù)，來支持他們的人類同事。
 

　　4.分權(quán)決策：信息物理系統(tǒng)自行做出決定并自主執(zhí)行任務(wù)。只有在異常、干擾或目標沖突的情況下，任務(wù)才會被委托給更別來執(zhí)行。
 

(資料來源：工業(yè)4.0情景設(shè)計原則)
 

　　工業(yè)4.0的技術(shù)挑戰(zhàn)
 

　　然而，革命既有挑戰(zhàn)性，也可能雜亂無章，而工業(yè)4.0也一樣。除了經(jīng)濟生產(chǎn)力變化所帶來的文化和政治挑戰(zhàn)之外，推廣“工業(yè)4.0”模式還需克服幾項技術(shù)挑戰(zhàn)，包括：
 

　　1.集成新系統(tǒng)并對這些系統(tǒng)進行更多訪問，導致數(shù)據(jù)安全性問題大大增加。此外，專有生產(chǎn)知識也成為IT安全問題。
 

　　2.成功的信息物理通信需要高度的可靠性和穩(wěn)定性，但很難實現(xiàn)和維護。
 

　　3.以較少的人力監(jiān)管維持整個生產(chǎn)過程可能困難重重。
 

　　4.如何解決由于技術(shù)問題導致出現(xiàn)嚴重損失的生產(chǎn)中斷也需引起重視。
 

　　企業(yè)在確保其數(shù)據(jù)中心技術(shù)可用、安全的情況下，建立信息物理應(yīng)用，不僅涉及軟件，還涉及工業(yè)機器以及工廠安全(工廠內(nèi)每臺機器、設(shè)備和控制儀器都變成了終端設(shè)備)。因此實現(xiàn)這項行業(yè)構(gòu)想似乎困難重重。所有這一切都需要在網(wǎng)絡(luò)上運行，這意味著全面實現(xiàn)這些革命性的變化，可能都是IT部門的工作。
 

　　工業(yè)4.0的應(yīng)用性能管理比現(xiàn)在更為復(fù)雜。當一個傳統(tǒng)的軟件應(yīng)用出現(xiàn)性能下降，或者變“緩慢”時，很難確定導致這個問題的原因。大部分企業(yè)已部署了一系列工具來監(jiān)測和診斷這些問題，盡量避免半夜開電話會議，讓應(yīng)用團隊和網(wǎng)絡(luò)團隊互相指責：應(yīng)用團隊認為問題由網(wǎng)絡(luò)造成，而網(wǎng)絡(luò)團隊則通過檢索冗長的日志，力圖證明數(shù)據(jù)庫才是罪魁禍首。遺憾的是，對于許多此類事件的響應(yīng)團隊來說，雖然有很多工具可以利用，但由于缺乏可視性，因而仍然無法完成診斷工作。
 

　　Gigamon可視化平臺
 

　　現(xiàn)在Gigamon可視化平臺可以很大程度上解決這種可視性缺乏問題。該平臺提供用戶交互的端到端視圖，不僅包含應(yīng)用，還包含支持該應(yīng)用的完整基礎(chǔ)架構(gòu)。Gigamon可視化平臺能夠幫助IT部門利用診斷工具更有效解決應(yīng)用性能問題。
 

　　想象一下就在不遠的將來，企業(yè)要求IT部門診斷信息物理系統(tǒng)下全自動流水線性能下降，或運行“緩慢”的原因。整個流水線和其所有的物理組件將成為新的“應(yīng)用”，并帶來比傳統(tǒng)軟件應(yīng)用復(fù)雜萬分的問題。
 

　　雖然看起來監(jiān)測和管理工業(yè)4.0信息物理應(yīng)用的工作量巨大，但其解決方案與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可視化解決方案基本一樣。在整個流水線和智能工廠網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置監(jiān)測點，Gigamon可視化平臺可以監(jiān)測對運營商來說重要的數(shù)據(jù)變化，并智能幫助和增強監(jiān)測和診斷工具，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的海量數(shù)據(jù)篩查。
 

　　除了應(yīng)用性能問題，確保“智能工廠”安全也將是一個更大的挑戰(zhàn)。向網(wǎng)絡(luò)添加機器、傳感器和其他難以計數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備會產(chǎn)生額外的復(fù)雜性，而且，工業(yè)4.0模式的特性要求不僅連接可靠的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，還要連接整個垂直和水平供應(yīng)鏈。當界限概念徹底消失，網(wǎng)絡(luò)幾乎跨越整個世界時，IT如何保護“網(wǎng)絡(luò)”？
 

　　傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全可視化方法將開始出現(xiàn)問題。企業(yè)需要基于安全交付平臺的新方法，以實時持續(xù)性監(jiān)測和向安全工具提供智能數(shù)據(jù)，跟上工業(yè)4.0企業(yè)智能工廠生成數(shù)據(jù)的容量和速度。
 

 

 

　　后，性能管理和安全交互實現(xiàn)互信。供應(yīng)商、工廠操作員、運輸和接收人員，以及消費者必須對能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)4.0規(guī)劃的基礎(chǔ)系統(tǒng)有信心。沒有這種信任，沒有嚴格遵守服務(wù)水平協(xié)議，沒有系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的保密性和完整性，工業(yè)4.0模式就無法建立。因此，IT部門的挑戰(zhàn)將是跟上發(fā)展，并確保網(wǎng)絡(luò)層面的儀表化和可視化不是馬后炮，而是將可視化和安全交付平臺集成到智能工廠設(shè)計的初階段。
 

　　這一切都發(fā)生得太快。為什么？因為工業(yè)4.0概念的首批推動者和采用者預(yù)計會從投資中獲得顯著收益，初期預(yù)測顯示收入增長超過30%，成本降低超過30%。這些財務(wù)數(shù)字的激勵以及必須在市場保持競爭力的緊迫性將促使企業(yè)做出戰(zhàn)略決策，支持工業(yè)4.0。企業(yè)員工、制造商、政府和IT從業(yè)人員一樣需要關(guān)注正在進行的變革，并為之做好準備。

    （原標題：工業(yè)4.0：自主、定制、柔性制造背后的技術(shù)挑戰(zhàn)）