什么是工业 4.0？

多年来，生产中的一切都围绕着工业 4.0 展开。但这到底是什么意思呢？工业 4.0 一词不能强行定义。应用范围太广泛了。一般而言，该术语描述了第四次工业革命，其特点是工业生产中的大量参与者网络化和互动。这包括客户、产品、生产机器、软件系统以及参与制造的人员。产品本身伴随着整个产品生命周期中的理想愿景。该名称由 BMBF 经济研究联盟的一个工作组设立，于 2011 年发布，并于 2013 年在汉诺威工业博览会上作为行动建议移交给德国总理安格拉·默克尔。

数字化推动的革命：人、机器和产品直接相连

与工业 3.0 相比，决定性的一步是系统之间的联网和通信。随着第三次工业革命，计算机控制的机器和系统开始投入生产。其结果是现代 3.0 生产系统由智能机器和系统组成，这些机器和系统在很大程度上可以自给自足地执行任务。从而为下一步奠定了基础，通过智能系统和机器的联网，创建了工业 4.0。数据交换是实现工业 4.0 目标的最重要因素：自主生产和优化整个价值链。只有参与生产和价值链的所有人员都在正确的时间获得正确的数据，才能做出有价值的决策并相应地调整生产. 在完美的工业 4.0 世界中，不再有数据孤岛，而是所有系统不断地与相关远程站点交换数据。

逐步实施自主控制流程进入新工业时代

自我控制的机器是一个广泛的，也是一个非常不确定的目标。完全独立完成任务的过程的想法听起来像是对未来的遥远愿景。但对于“工业4.0”愿景的实施，也可以考虑更小的步骤。以前自给自足的计算机控制机器由于其联网而具有多种新的可能性。例如，第一个主要步骤是在生产开始前将生产订单电子传输到机器。仅此一项就可以在时间和数据质量方面获得巨大收益. 以及更多变体的可能性，因为不再需要手动设置作业数据和生产参数。理想情况下，客户对产品的要求可以直接从客户的订单输入以电子方式传输到机器。一旦机器投入生产，联网就可以让它访问其工作所需的所有信息。可用性可以通过上游和下游流程实时查询，机器内的流程智能对齐，根据需要动态请求材料，并分散报告关键状态。网络提供的可能性是多方面的。而这些可能性是可以一步步实现的。随着工业 4.0 的每一次进一步互动，效率都会提高。这不仅适用于新工厂，也适用于可通过升级网络组件进行集成的现有工厂。工业 4.0 的路径可以迭代。

大目标：批量大小 1

工业 4.0 使生产和交付个性化产品成为可能，即使是在大规模生产中也是如此。如果根据客户订单生成生产订单并直接发送到机器，则可以实现“批量大小 1”的目标。目的是按照客户规格制造每个单独的产品，即根据其要求和所需参数。当然，机器必须具备实现如此精细粒度的能力。但是，无论可以实现的具体粒度如何，当今每个行业都需要变体的多样性和客户特定的生产，这最终是一种竞争优势。这个目标长期以来一直是制造业的一个问题。在流程工业中，小批量更难生产，但在这里也一样，

工业 4.0 中的制造物流：预编程的流程改进

在生产过程中，制造设备依赖于提供必要的原材料和辅助工具，以便能够高效地生产。工业 4.0 中的网络在这方面提供了巨大的改进。过去工厂以电信号的形式报告材料需求和准备信息，而现在复杂的信息可以与生产物流交换。这样，订单所需的物料可以在生产开始前及时由系统自己请求，就像在确定用完时可以请求一样。如果向工厂提供材料，工厂可以通过识别机制（条形码、二维码、RFID 等）独立检查材料是否符合要求，并通过适当的联网，甚至可以请求 QA 系统发布。这些新的可能性节省了时间，因为消除了手动流程并在最佳时间满足了物流要求。而且他们还省钱，因为产品不是用错误的原材料或错误的包装生产的，这使它变得一文不值。

工业4.0创造了全局观和可观的优化潜力

工业 4.0 中的网络除了带来许多流程改进外，还带来了收集大量数据的可能性。借助大数据，现在可以使用技术将这些转化为收益。大数据能够记录呈指数增长的数据量，并使它们再次可供评估。可以不断进一步开发收集到的数据的内容。预测性维护和整体 PLM（产品生命周期管理）已经是常见的应用程序。在预测性维护中，机器、工厂或产品的状况和维护要求是根据收集的数据确定的。预测性维护不是低效的周期性维护，甚至是因错过或太晚维护而导致的故障，而是预测性维护从数据中确定正确的维护时间。

在 PLM 中，网络用于将所谓的数字双胞胎与现实联系起来。数字双胞胎是产品的图像，也可以是机器或工厂。它再现了真实对象的属性和行为。数据通过网络从实物传输到数字双胞胎，可以实时查看和评估产品和生产的当前状态。反过来，由此得出的决策又会流回到流程和产品开发中。通过这种方式，通过数据及其应用来积极改进产品。