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工業4.0是德國政府推動傳統工業部門(如生產工程)電腦化的倡議。
該項目的目標是智慧工廠,涵蓋網路實體系統與物聯網等基礎技術。
工業4.0這一術語幾乎僅在德國使用,指的是工業革命的第四階段。繼蒸汽驅動機器、輸送帶和辦公室電腦化的發明之後,現今重點在於將網路技術整合至產品與生產工程中。在德國以外,工業4.0更常被稱為工業互聯網。
工業4.0技術之一是網路實體系統,結合了電腦與機械技術,也稱為機電一體化。這些系統對於實現高度自主的系統至關重要。
這些技術包括無人駕駛汽車的初步應用,如Google Car,以及目前正在探索火星的Rover。雖然火星Rover由控制中心管理,但它仍屬於自主設備。
由於從地球到火星的信號傳輸需要時間,Rover無法以「正常」遙控方式操作。
Rover的本地感測器觀察其周圍環境,軟體分析所得數據,進行決策並下達由機械部件執行的駕駛指令。
這些概念已在部分汽車的停車輔助與碰撞預防功能中實現。網路實體系統的主要特徵明顯包括觀察周圍環境的感測器,以及能自主監控與驅動系統的嵌入式軟體。
網路實體系統有潛力顯著提升製造業與供應鏈的生產力。原本僅控制生產流程的系統,如今正擴展至物件(或設備)。
這些物件成為流程的一部分,處理器被嵌入物件中。這一現象可用「智慧工廠」一詞概括,結合企業級生產物流、人機與機器對機器互動,以及工業應用中的3D複製。
其結果是更高的自主性與能自我控制和調節的智慧生產流程。優勢包括超越精益製造的製程優化,以及因及時發現問題與風險而避免損害與事故。
這在IT領域已是熟悉概念,即自我修復系統,任何出現的錯誤都由系統自動偵測並解決。工業4.0倡議旨在將此概念延伸至元層級的生產流程與實例層級的產品本身。例如,創建一台3D複製器,將其視為一個生產流程,其最終產品即為3D複製器。
工業4.0的第二項核心技術是物聯網,其理念是設備可透過網際網路互相連接並進行通訊。
透過工業4.0倡議,德國政府聚焦於「智慧工廠」、智能生產系統與流程,以及分散式與網路化生產基地的建立。目標是強化並提升德國作為工業與出口國的地位——已外包至低工資國家的製造業可望回流德國。
然而,實現工業4.0仍有很長的路要走。目前在安全性掌控及通訊與數據量管理方面仍有挑戰。
安全性顯然是首要考量,涵蓋兩大面向:嵌入式軟體的可靠性與防止駭客攻擊的保護。
只需想像無人駕駛汽車以130km/h行駛於高速公路時發生系統故障,或生產基地在全面運作時遭受網路攻擊!至於超大數據量的管理與分析,這屬於「大數據」範疇,目前市場上正以極快的創新週期推出新技術與流程。這些問題看似相對容易解決。
其他議題還包括協議與介面標準化的問題。最終,這將取決於產業界對工業4.0倡議的合作意願。
此外,工業4.0還面臨另一截然不同的問題:它創造的就業機會是否多於消失的?MIT的首個觀點指出,歷史上首次,即使是現今的技術也消滅的工作多於創造的。因此,社會正面臨前所未有的社會與經濟挑戰。雖然尚無解方,但這是我們亟需面對的現象。
Industry 4.0是Rockwell Automation長期以來所稱的智慧製造或製造融合。在這個Connected Enterprise®中,工廠車間以無縫且安全的方式與企業系統連接,以運用行動裝置、雲端與大數據等新技術。
已發佈 2014年2月26日