智慧工廠 ：工業(yè)4.0核心載體，制造業(yè)升級之路。

 智慧工廠，也稱數(shù)字化工廠（DF），是指以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。數(shù)字化工廠主要解決產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造之間的“鴻溝”，實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設(shè)計，制造、裝配、物流等各個方面的功能，降低設(shè)計到生產(chǎn)制造之間的不確定性，在虛擬環(huán)境下將生產(chǎn)制造過程壓縮和提前，并得以評估與檢驗，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化的時間，并且提高產(chǎn)品的可靠性與成功率。與一般工廠相比，數(shù)字化工廠強調(diào)的是生產(chǎn)計劃數(shù)字化，大量使用計算機各種輔助技術(shù)，如CAD、CAM、CIM等等，相對固定，由上而下。

智慧工廠的基本設(shè)想是制造的產(chǎn)品集成有動態(tài)數(shù)字存儲器、感知和通信能力，承載著整個供應(yīng)鏈和生命周期中所需的各種信息；整個生產(chǎn)價值鏈中所集成的生產(chǎn)設(shè)施能夠?qū)崿F(xiàn)自組織，以及能夠根據(jù)當前的狀況靈活地決定生產(chǎn)過程。智慧工廠將建立“數(shù)字企業(yè)平臺”，通過開放接口將虛擬環(huán)境與基礎(chǔ)架構(gòu)融為一體，從而構(gòu)成信息物理融合系統(tǒng)(CPS)，生產(chǎn)自動化系統(tǒng)將升級為信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)(cyberphysicalproductionsystem，CPPS)。

工業(yè)4.0將由集中式控制向分散式增強型控制基本模式轉(zhuǎn)變。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組，將使人類從“自動化生產(chǎn)”進入“智能化生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)、都市化生產(chǎn)”。信息物理融合系統(tǒng)(CPS)是集成計算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)，是計算進程和物理進程的統(tǒng)一體，包含了無處不在的環(huán)境感知、嵌入式計算、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程，使物理系統(tǒng)具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)作和自治功能。智能的網(wǎng)絡(luò)世界與物理世界融合產(chǎn)生的CPS亦稱“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”。

從中國制造到中國智造，這是工業(yè)4.0的大時代！工業(yè)流程中使用物聯(lián)網(wǎng)及其服務(wù)，從而產(chǎn)生了創(chuàng)新的工廠系統(tǒng)——智慧工廠。完全不同于傳統(tǒng)的工廠自動化系統(tǒng)，智能工廠采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)，具體體系架構(gòu)如上圖所示。從圖中可以看出，對應(yīng)于傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場級，智慧工廠使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；對應(yīng)于控制級，智慧工廠采用CPPS信息物理融合生產(chǎn)系統(tǒng)；對應(yīng)的監(jiān)控管理級連接到安全可靠和可信的云網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)，智慧工廠采用服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)。

智能工廠：帶來制造業(yè)長期競爭力的提升。

互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)，保持制造業(yè)長期競爭力的必由之路：與前三次工業(yè)革命相比，我們認為工業(yè)4.0最大的進步在于利用互聯(lián)網(wǎng)激活了傳統(tǒng)工業(yè)過程，使工廠設(shè)備“能說話、能思考”，同時實現(xiàn)三大功能：最大程度地降低制造業(yè)對勞動力的依賴、將流通成本降到最低、最大程度滿足用戶個性化需求。從長期來看，工業(yè)4.0時代，對于智能工廠的投入將遠超過一般工業(yè)，但項目盈利能力也將顯著提高，并且資本投入越大、斜率越陡峭，即投資的邊際回報率越高。我們認為，無論在何種經(jīng)濟體，工業(yè)4.0都將是制造業(yè)發(fā)展不可繞開的必由之路，是未來世界制造業(yè)最大的一波“浪潮”。