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當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等新一代電子信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在發(fā)生著以智能制造為代表的第四次工業(yè)革命，即全面智能化的工業(yè)4.0時(shí)代。與包括工業(yè)3.0電子信息化時(shí)代等以往三次工業(yè)革命不同的是，工業(yè)4.0將從根本上改變生產(chǎn)范式和生產(chǎn)方式以及生活方式，在更深層面、更大范圍促進(jìn)著全社會生產(chǎn)力的發(fā)展與轉(zhuǎn)型。
工業(yè)4.0與前三次工業(yè)革命的本質(zhì)差異
工業(yè)4.0是實(shí)體物理世界（物理空間）與數(shù)字網(wǎng)絡(luò)世界（賽博空間）泛在鏈接融合，是制造業(yè)與新一代信息技術(shù)深度融合的智能化的時(shí)代性變革技術(shù)。它是通過將信息技術(shù)（IT）與操作技術(shù)（OT）相結(jié)合，通過物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS）和人工智能（AI）算法來驅(qū)動的智能基礎(chǔ)設(shè)施來優(yōu)化生產(chǎn)流程，從而顯著提高生產(chǎn)力。近年來工業(yè)4.0所代表的第四次工業(yè)革命正在崛起。
工業(yè)3.0是指電子信息化時(shí)代，它萌發(fā)于20世紀(jì)70年代，是電控技術(shù)為主的自動化方式，通過廣泛使用電子與信息技術(shù)，使制造過程自動化程度大幅度提高，極大地促進(jìn)了生產(chǎn)力發(fā)展。
從工業(yè)2.0（電氣化與自動化）到工業(yè)3.0（電子信息化時(shí)代）是在實(shí)體制造基礎(chǔ)上使用了電氣控制技術(shù)以提高精度，承載更大規(guī)模的生產(chǎn)。工業(yè)3.0到工業(yè)4.0則并非簡單的賦能，而是存在本質(zhì)差異。具體而言，差異主要體現(xiàn)在如下方面：
底層方法論截然不同
工業(yè)3.0所代表的電子信息化時(shí)代是數(shù)字化與傳統(tǒng)制造業(yè)的融合，是以信息、系統(tǒng)、控制三論為基礎(chǔ)，通過信息與通信技術(shù)ICT，即廣泛應(yīng)用電子與信息技術(shù)，使制造過程自動化控制程度進(jìn)一步大幅度提高。而工業(yè)4.0是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造產(chǎn)業(yè)的全面融合，其所代表的智能制造是以智能化為標(biāo)志（數(shù)控機(jī)床+智能控制），應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全面融合，實(shí)現(xiàn)傳感檢測信息化、實(shí)時(shí)化，工藝設(shè)計(jì)智能化、知識化，控制執(zhí)行柔性化、自動化。在工業(yè)4.0中，信息物理融合系統(tǒng)（CPS）通過創(chuàng)建智能基礎(chǔ)設(shè)施來優(yōu)化生產(chǎn)流程，從而顯著提高生產(chǎn)力。工業(yè)4.0下的產(chǎn)品集成了信息儲存、傳感、無線通信功能，在整個(gè)完整的供應(yīng)鏈和生命周期中一直帶有自身信息，大幅度提升工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品流通自動化程度，企業(yè)可以更加迅速自動地完成訂制生產(chǎn)。利用信息物理融合系統(tǒng)（CPS）將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達(dá)到快速、有效、個(gè)人化的產(chǎn)品供應(yīng)。
過去在工業(yè)1.0、2.0到3.0的時(shí)代，原料、機(jī)械設(shè)備、工廠、運(yùn)輸、銷售五大固定環(huán)節(jié)缺一不可。而“工業(yè)4.0”是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、智能化等新技術(shù)提高制造業(yè)水平，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，通過決定生產(chǎn)制造過程等的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理。它是“自下而上”的生產(chǎn)模式革命，不但節(jié)約創(chuàng)新技術(shù)、成本與時(shí)間，還擁有大量培育新市場的潛力與機(jī)會。
數(shù)字智能技術(shù)的核心價(jià)值不同
工業(yè)3.0的核心價(jià)值是單一種類產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，通過電子信息技術(shù)盡可能的提高生產(chǎn)的邊際效應(yīng)，提高生產(chǎn)效率、良品率，降低誤差；而工業(yè)4.0推動了商業(yè)模式、生產(chǎn)模式以及價(jià)值鏈的重塑或顛覆式創(chuàng)新改變，其核心價(jià)值在于多個(gè)種類產(chǎn)品的大規(guī)模定制，既滿足個(gè)性化需求，又盡可能的獲得大規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢。工業(yè)4.0時(shí)代的智慧化在工業(yè)3.0時(shí)代的自動化技術(shù)和架構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)從集中式中央控制向分布式增強(qiáng)控制的生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，利用傳感器和互聯(lián)網(wǎng)讓生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)，從而形成一個(gè)可以柔性生產(chǎn)的、滿足個(gè)性化需求的大批量生產(chǎn)模式。
隨著信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，人們對產(chǎn)品需求的變化讓靈活性進(jìn)一步成為生產(chǎn)制造領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)。產(chǎn)品更新?lián)Q代愈發(fā)頻繁，產(chǎn)品的生命周期越來越短，意味著既要考慮對產(chǎn)品更新?lián)Q代具有快速響應(yīng)的能力，又要兼顧因生命周期縮短而減少產(chǎn)品批量，隨之而來的是產(chǎn)生了成本上升和價(jià)格壓力等問題。工業(yè)4.0將現(xiàn)有的自動化技術(shù)通過與迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)相融合來解決柔性化生產(chǎn)問題，既要滿足個(gè)性化需求，又要獲得大規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢，令生產(chǎn)靈活性的挑戰(zhàn)成為新的機(jī)遇。
數(shù)據(jù)對決策機(jī)制及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更大影響
工業(yè)3.0下企業(yè)生產(chǎn)流程是樹狀的，是基于計(jì)劃與執(zhí)行的預(yù)設(shè)流程的中心決策；而在工業(yè)4.0下，企業(yè)的生產(chǎn)流程是星狀云結(jié)構(gòu)的，即生產(chǎn)流程一定程度上由分布式數(shù)據(jù)驅(qū)動。通過工業(yè)云和區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合，企業(yè)建立起一個(gè)云鏈混合的分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。因此，在價(jià)值生產(chǎn)環(huán)節(jié)，分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)主張企業(yè)的生產(chǎn)在滿足個(gè)性化需求的基礎(chǔ)上創(chuàng)造價(jià)值。分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)將“用戶需求創(chuàng)造內(nèi)容”引入制造業(yè)，顛覆了傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)模式。產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)逐漸以消費(fèi)者為主導(dǎo)，消費(fèi)者更早、更準(zhǔn)確地參與到產(chǎn)品研發(fā)制作環(huán)節(jié)，并通過分布式網(wǎng)絡(luò)不斷完善產(chǎn)品，使企業(yè)生產(chǎn)不再閉門造車，而是與市場、客戶密切銜接起來，利潤上就有了保證。
因此，可以說工業(yè)4.0下的生產(chǎn)流程是將研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)指令的雙向多向流動，最終實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)流動自動化”。
數(shù)據(jù)的來源范圍和采集、交互方式發(fā)生變化
工業(yè)3.0和4.0的生產(chǎn)決策機(jī)制有很大不同，其數(shù)據(jù)來源也大相徑庭。工業(yè)3.0下企業(yè)生產(chǎn)所需數(shù)據(jù)以廠內(nèi)數(shù)據(jù)為主，很少涉及工廠以外的數(shù)據(jù)。工廠以外的數(shù)據(jù)對生產(chǎn)決策影響較小，所需場外數(shù)據(jù)大多以供應(yīng)鏈信息為主，并不是影響核心決策的信息；但在工業(yè)4.0下，場外數(shù)據(jù)比例大幅增加。由于工業(yè)4.0的最終目的是提高企業(yè)的生產(chǎn)力、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)的靈活性，但又受制于生產(chǎn)的復(fù)雜性和復(fù)雜生產(chǎn)帶來的超高難度的管理，因此，現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求從產(chǎn)品、工具、運(yùn)輸、設(shè)備的每一個(gè)環(huán)節(jié)都配備傳感器，并能夠通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議彼此通信。因此，企業(yè)生產(chǎn)必須依賴全新的軟件系統(tǒng)，既可以覆蓋整個(gè)產(chǎn)品生命周期、協(xié)調(diào)海量的數(shù)據(jù)流程，也可以自主控制設(shè)備進(jìn)行復(fù)雜化、自定義的生產(chǎn)作業(yè)，而這一切需要大量的場外數(shù)據(jù)作為支撐。相較而言，工業(yè)4.0對數(shù)據(jù)段要求是更加全面的、實(shí)時(shí)的。
工業(yè)4.0是工業(yè)制造業(yè)的全新技術(shù)轉(zhuǎn)型
工業(yè)4.0要建立在工業(yè)3.0的標(biāo)準(zhǔn)化模塊之上，經(jīng)過深入對比分析認(rèn)為，工業(yè)4.0與工業(yè)3.0不是遞進(jìn)式的升級，而是底層方法論關(guān)鍵性、變革性的變化。工業(yè)4.0通過動態(tài)配置的單元式生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，并滿足個(gè)性化需求，從根本上顛覆了以往傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，因此絕不能看作是工業(yè)3.0的簡單賦能。
工業(yè)4.0可以支撐大規(guī)模、小批量、多規(guī)格的定制，從過去的面向庫存生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛴唵紊a(chǎn)模式——即使用定義產(chǎn)品或稱用戶定義產(chǎn)品。這必將縮短交貨期、大幅度降低庫存，甚至零庫存運(yùn)營，還將孕育新的產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)。工業(yè)4.0是工業(yè)制造業(yè)的全新技術(shù)轉(zhuǎn)型，是一次不同以往的顛覆性工業(yè)革命?！?】
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【1】節(jié)選自《中國輕工業(yè)信息網(wǎng)》