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概念:“工业4.0”是以智能制造为主导的第四次工业革命，在工业互联网的基础上形成信息物理系统（Cyber-Physical Systems,简称CPS）,实现数字化、网络化、智能化技术与制造技术的深度融合，以快速满足客户的个性化需求，实现动态的商业与生产过程，有效提高资源生产率与效率，同时为创造价值与新的商业模式提供新的途径。
[概念的来源]: 工业4.0是2011年德国汉诺威工业博览会上提出的概念，其初衷是提高德国制造业水平，提高德国制造业的竞争力。
若您想详细了解工业4.0战略的要点,请参考以下内容:德国“工业4.0”战略的要点可概括为：建设一个网络、研究两大主题、实现三项集成，实施八项计划。
(一)建设一个网络：信息物理系统网络。
信息物理系统就是将物理设备连到互联网上,让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能,从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合。
信息物理系统可以将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起,从而创造物联网及相关服务，并将生产工厂转变为一个智能环境。
这是实现工业4. 0的基础。
(二)研究两大主题：智能工厂和智能生产。
“智能工厂”是未来智能基础设施的关键组成部分，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布生产设施的实现。
“智能生产”的侧重点在于将人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术应用于整个工业生产过程，从而形成高度灵活、个性化、网络化的产业链。
生产流程智能化是实现工业4.0的关键。
(三)实现三项集成：横向集成、纵向集成与端对端的集成。
“工业4.0”将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。
“横向集成”是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，是为了实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务；“纵向集成”是基于未来智能工厂中网络化的制造体系，实现个性化定制生产，替代传统的固定式生产流程(如生产流水线)；“端对端集成”是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合，这将最大限度地实现个性化定制。
面向工业4.0的网络架构重构一、工业4.0概述工业4.0，也被称作第四次工业革命，是当前制造业和工业领域正在经历的一场深刻变革。
它以数字化、网络化和智能化为核心特征，旨在通过先进的信息技术和自动化技术，实现生产过程的优化、资源的高效利用以及产品质量的提升。
工业4.0的实现，需要一个高度灵活、可扩展的网络架构作为支撑，以满足智能制造对于数据传输、处理和分析的需求。
1.1 工业4.0的核心理念工业4.0的核心理念包括智能工厂、智能生产和智能物流。
智能工厂通过集成先进的传感器、机器人和自动化系统，实现生产过程的实时监控和控制。
智能生产则侧重于通过数据分析和技术，优化生产流程，提高生产效率和灵活性。
智能物流则利用物联网技术，实现物料和产品的实时追踪和管理。
1.2 工业4.0的关键技术工业4.0的关键技术涵盖了多个领域，包括但不限于：- 物联网（IoT）：通过传感器和设备的互联互通，实现数据的实时收集和交换。
- 大数据分析：利用先进的分析工具，从海量数据中提取有价值的信息，指导生产决策。
- （AI）：应用机器学习、深度学习等技术，提高生产过程的自动化和智能化水平。
- 云计算：通过云平台，实现计算资源的弹性分配和数据的集中存储。
- 网络安全：保障工业4.0网络架构的数据安全和系统安全，防止潜在的网络攻击。
二、面向工业4.0的网络架构需求面向工业4.0的网络架构需要满足一系列特定的需求，以支持智能制造的高效运行。
2.1 高度的可靠性和稳定性工业4.0环境下，网络架构必须具备高度的可靠性和稳定性，以确保生产过程中数据的连续传输和实时处理。
2.2 低延迟和高带宽智能制造对网络的延迟和带宽有着严格的要求。
网络架构需要能够支持高速的数据传输，以满足实时控制和分析的需求。
2.3 灵活性和可扩展性随着工业4.0的不断发展，网络架构需要具备良好的灵活性和可扩展性，以适应不断变化的生产需求和技术升级。
2.4 安全性和隐私保护网络安全是工业4.0网络架构设计的重要考虑因素。
工业4.0的介绍与分析工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。
该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。
旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。
其技术基础是网络实体系统及物联网。
德国所谓的工业四代(Industry4.0)是指利用物联信息系统将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。
工业1.0：机械化，以蒸汽机为标志，用蒸汽动力驱动机器取代人力，从此手工业从农业分离出来，正式进化为工业。
工业2.0：电气化，以电力的广泛应用为标志，用电力驱动机器取代蒸汽动力，从此零部件生产与产品装配实现分工，工业进入大规模生产时代。
工业3.0：自动化，以PLC（可编程逻辑控制器）和PC的应用为标志，从此机器不但接管了人的大部分体力劳动，同时也接管了一部分脑力劳动，工业生产能力也自此超越了人类的消费能力，人类进入了产能过剩时代。
物联网和制造业服务化迎来了以智能制造为主导第四次工业革命，或革命性的生产方法，即“工业4.0”。
“工业4.0”战略旨在通过充分利用信息通讯技术和信息物理系统（CPS）相结合的手段，推动制造业向智能化转型。
主要表现在以下几个方面：1、工业4.0是互联生产设备之间的互联，设备和产品的互联，虚拟和现实的互联万物互联。
2、工业4.0是集成“工业4.0”将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。
3、工业4.0是数据随着信息物理系统（CPS）的推广、智能装备和终端的普及以及各种各样传感器的使用，将会带来无所不在的感知和无所不在的连接，所有的生产装备、感知设备、联网终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据，这些数据将会渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期，是工业4.0和制造革命的基石。
工业4.0，智能化工业时代随着物联网及其服务在制造业环境中的介入，引领着我们进入了第四次工业革命：“工业4.0“。
工业4.0概念诞最初生于德国，在2012年底，德国产业经济联盟向德国联邦政府提交的《确保德国未来的工业基地地位-未来计划“工业4.0”实施建议》使得工业4.0正式在产业界登场，并不断的在世界各地传播和完善。
工业4.0的概念主要包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。
在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。
创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。
德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。
该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-Physical System)[4]相结合的手段，将制造业向智能化转型。
工业4.0的项目主要为3个：1、“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；2、“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；3、“智能物流“，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
工业4.0的出现带给了制造新的发展变革，但同时也为企业带来了挑战。
要实现工业4.0的智能制造，还需要专业化的人才，自动化的生产机器以及智能信息化的系统的共同结合。
首先，人才。
在制造业的智能化发展的过程中必然会涉及到一些现代化高科技技术的应运。
而这些只有相关的专业化人才才能够很好的进行，否则，一个什么都不懂或者半吊子的人才有可能会直接将这些技术设备给毁掉。
“自动化+机器人+网络=工业4、0”。
这就是一个简单得关于工业4、0得方程。
这个方程浅显易懂。
首先，研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施得实现;其次，将生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中得应用;最后，通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方得效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
这种集“智能生产”、“智能工厂”、“智能物流”于一身得工业化模式，将建立一个高度灵活得个性化与数字化得产品与服务得生产模式。
在这种模式中，传统得行业界限将消失，并会产生各种新得活动领域与合作形式。
创造新价值得过程正在发生改变，产业链分工将被重组。
我们列举了工业4、0战略提出以来得五个实践案例，从这些案例我们可以得出一个最基本得结论：工业4、0无论以何种方式进行，最根本得结果只有一个——融互联网技术于工业生产，降低生产成本，提高生产质量与效率。
工业4、0五大案例：一、德国安贝格西门子智能工厂作为工业4、0概念得提出者，德国也就是第一个实践智能工厂得国家。
位于德国巴伐利亚州东部城市安贝格得西门子工厂就就是德国政府、企业、大学以及研究机构合力研发全自动、基于互联网智能工厂得早期案例。
占地10万平方米得厂房内，员工仅有1000名，近千个制造单元仅通过互联网进行联络，大多数设备都在无人力操作状态下进行挑选与组装。
最令人惊叹得就是，在安贝格工厂中，每100万件产品中，次品约为15件，可靠性达到99%，追溯性更就是达到100%。
这样得智能工厂能够让产品完全实现自动化生产，堪称智能工厂得典范！图1 德国安贝格西门子智能工厂二、德国博世洪堡工厂互联网+二手市场互联网+食品互联网+外贸互联网+家居互联网+家电互联网+超市互联网+购物中心互联网+百货互联网+新闻互联网+娱乐电子政务网络视频。
图2 德国博世洪堡工厂作为全球第一大汽车技术供应商，博世得汽车刹车系统在市场上有相当得实力。
IMS管理系统智能制造系统的发展，⼀般沿着智能装备单⼀技术点智能化、⾯向智能装备的组线技术、⾼度⾃动化与柔性化的智能⽣产线、基于中央管控和智能调度的智能⼯⼚、异地协同的智能盟的路径发展。
因此，从智能制造系统的技术基础和实施规模来看，智能制造系统可以划分为装备级、⽣产线级、车间级、⼯⼚级和联盟级。
德国⼯业4.0 提出以信息物理系（Cyber-Physical SystemCPS）为基础，由智能⼯⼚、智能⽣产和智能物流三个⼦系统构成的互联⽹环境下的智能制造框架，将CPS作为智能制造的底层基础设施，⼒图引导德国成为智能制造技术的主要供应商和CPS技术及产品的领先市场。
智能制造的本质，是通过信息技术与制造技术深度融合实现⾃感知、⾃诊断、⾃优化、⾃决策、⾃执⾏的⾼度柔性⽣产⽅式。
或者说，智能制造是从独⽴设备的机器智能到制造过程系统智能演进发展的⽣产⽅式，具有动态感知、实时分析、⾃主决策和精准执⾏四个典型特征。
基于互联⽹及⼤数据的智能制造体系及管理从技术视⾓看，IMS 的研究主要包括智能活动、智能机器，及两者的深度融合技术，其中智能活动是问题的核⼼。
从管理视⾓看，IMS的研究主要包括五个部分，即以消费者或客户活动为核⼼的智能活动、IMS的⼆元能⼒管理（个性化定制与⼤规模制造之间的灵活性与效率）、集成式智能化PMC平台的知识管理、与IMS匹配的C2M战略与组织变⾰，及IMS 的⼆元能⼒与组织的⼆元能⼒之间的协同演化。
IMS管理理论的研究框架互联⽹环境下消费者对企业运作管理的参与度逐步加深，改变了以往的商业模式及运作模式。
智能制造系统由此需要从内部封闭的智能活动转变为基于互联⽹及⼤数据的开放环境下的智能活动。
IMS的概念模型IMS由四个基本⼦系统构成:⼀是基于互联⽹及⼤数据的智能活动⼦系统，包括基于移动互联⽹、云平台、物联⽹及⼤数据的智能体对消费者需求及市场环境变化的动态感知和实时分析等;⼆是智能制造的知识管理活动⼦系统，集中体现在智能管控中⼼的活动，或集成式智能化⽣产计划调度(PMC)平台的活动，体现⾃主决策;三是核⼼智能制造能⼒⼦系统，包括智能车间和智能⽣产线，体现精确执⾏;四是基于互联⽹及⼤数据的智能联盟之间的⾼效协同⼦系统，为满⾜消费者或客户的⾼度个性化需求，核⼼制造能⼒需要寻求全球智能制造能⼒的⾼效协同，由此构成的智能联盟包括从研发到销售、从⼤规模定制到单件短周期定制、从制造到服务的全过程。
| HOT POINT TRACK | 热点追踪信息物理系统——工业4.0时代智能制造的基础扫码发现更多精彩信息物理系统(cyber physical systems,简称CPS)作为计算进程和物 理进程的统一体，是集成计算、通信 与控制于一体的下一代智能系统。
信 息物理系统通过人机交互接口实现和 物理进程的交互，使用网络化空间以 远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。
信息物理系统包含了将来无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络 通信和网络控制等系统工程，使物理 系统具有计算、通信、精确控制、远 程协作和自治功能。
它注重计算资源 与物理资源的紧密结合与协调，主要 用于一些智能系统上如设备互联、物 联传感、智能家居、机器人、智能导 航等。
CPS是在环境感知的基础上，深 度融合计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式检测或者控制—^物理实体。
一个企业的智能体现在正确的决策管理之下建立的自主研发体系，执行层再强大，不是智能，因此自动化设备、机器人、自动的物料配送、数控机床等再多都是执行层，是自动化的概念，不是智能工厂。
工业4.0时代智能制造的人关心的是产品、工艺、生产、设备、管理、物料、协作等，而信息化的人关心的是计算机、控制、软件、数据库、电子、网络等等，经常不在一个频道上对话。
信息化和工业化应该在数字模型、过程仿真、工业互联网、业务流程管理、业务智能、电子商务、虚拟现实、直接制造、流程电子化、面向服务架构、企业架构、社会协同这12个方面共同推进。
信廛物理系统的四大核心n_硬、一软、一网、一平台”则是信息物理系统的四大核心技术要素：（<_硬”（感知和自动控制）、（<_软”（工业软件）、“_网”（工业网络）、“一平台”（工业云和智能服务平台），实际上体现了一个智能体的运行过程：状态感知、实时分析、自主决策、精准执行、学习提升且循环上升。
工业4.0：智能工业作者：王喜文来源：《物联网技术》2013年第12期摘要：智能工业或者工业 4.0，是从嵌入式系统向信息物理融合系统（CPS）发展的技术进化。
作为未来第四次工业革命的代表，工业 4.0不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展。
文中介绍了工业 4.0的进化过程，提出了CPS的概念及其功能，同时分析了德国的主要CPS市场及其未来发展。
关键词：工业 4.0；智能工业； CPS；德国德国期望成为基于互联网的高端工业生产技术的主导市场，并将其作为《高科技战略2020》的一部分。
实现这一目标的代表性项目，也就是被称为工业 4.0的智能工业项目，它将引领工业领域，开创分散型生产的新时代。
智能工业或者工业 4.0，是从嵌入式系统向信息物理融合系统（CPS）发展的技术进化。
作为未来第四次工业革命的代表，工业 4.0不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展。
同时，分散型智能利用代表了生产制造过程的虚拟世界与现实世界之间的交互关系，在构建智能物体网络中发挥重要作用。
工业 4.0体现了生产模式从集中型到分散型的范式转变，正是因为有了让传统生产过程理论发生颠覆的技术进步，这一切才成为可能。
未来，工业生产机械不再只是“加工”产品，取而代之的是，产品通过通信向机械传达如何采取正确操作。
工业 4.0通过将嵌入式系统生产技术与智能生产过程相结合，将给工业领域、生产价值链、业务模式带来根本性变革（如智能工厂），从而开创一条通往新技术时代的道路。
1 工业 4.0进化过程1.1 工业革命1.018世纪末期始于英国的第一次工业革命，19世纪中叶结束。
这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业及机械制造带动经济发展的模式。
1.2 工业革命2.0第二次工业领域大变革发生在20世纪初期，批量工业生产开始的阶段。
工业4.0中的智能工厂、智能生产、智能物流
--面向工业4.0的智能工厂
智能工厂是构成工业4.0的核心元素。在智能工厂内不仅要求单体设备是智
能的，而且要求工厂内的所有设施、设备与资源（机器、物流器具、原材料、产
品等）实现互通互联，以满足智能生产和智能物流的要求。通过互联网等通信网
络，使工厂内外的万物互联，形成全新的业务模式。
从某种意义上说，工业4.0是用CPS系统对生产设备进行智能升级，使其可
以智能地根据实时信息进行分析、判断、自我调整、自动驱动生产，构成一个具
有自律分散型系统（ADS）的智能工厂，最终实现制造业的大规模、低成本定制
化生产。
在建设智能工厂时，要重点关注模块化、数字化、自动化和智能化四大技术
课题。模块化是实现智能工厂规模化生产和客户需求个性化定制的前提条件，这
需要主要零部件供应商向模块供应商转型，全程参与产品设计、供应模式选择以
及单元化物流的规划。
数字化，纵向看是实现工厂内各个层面，乃至每台设备数字化建模与互联互
通；横向看，是打造从客户需求，到产品设计、供应商集成、制造以及物流服务
的全流程供应链集成体系。
智能化，制造企业应搭建一个虚实融合系统，根据客户个性化定制需求，实
现虚拟的设计、制造与装配，再通过智能工厂完成生产制造过程，有效解决定制
产品周期长、效率低、成本高的问题。在智能工厂里企业可与客户实现零距离对
话，客户也可通过多种方式参与到产品“智造”全过程中来。
面向工业4.0的智能生产
工业4.0时代，随着信息技术向制造业全面渗入，可实现对生产要素的高灵
活配置和大规模定制化生产，由此打破传统的生产流程、生产模式及管理方式。
未来是智能联网式生产的时代，不仅是单一工厂、而是企业多个工厂之间将
通过联网构建起虚拟制造体系，为企业生产提供全面智能支持。而标准化、模块
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化和数字化的产品设计，是实现智能生产的前提。
德国汽车工业已率先引入低成本客户化定制的概念，产品设计实现了标准化
与模块化，生产制造实现了全面信息化与深度自动化，基本达到了智能生产、智
能装配、智能物流以及智能供应链管理。
以宝马3系为例，从325i到335i多个车型的发动机共用同一产线，绝大部
分硬件是通用的，只是通过选配不同的电控和软件产品来实现发动机产品多样
化，这种低成本、定制化生产的核心基础即是标准化。为此，宝马能在不改变生
产节拍的前提下，实现每台下线车型都能满足大规模定制的市场需求，即每一台
宝马汽车都是根据客户化定制生产出来的。
工业4.0时代的制造企业不再自上而下地推动生产，而是从客户需求开始，
实现订单、客户化设计，采购、物流、生产计划到生产的全流程拉式生产，并通
过虚实融合实现各环节的互通互联。这种高效灵活的拉动生产方式也代表着制造
业未来的发展方向。
面向工业4.0的智能物流
工业4.0时代，客户需求高度个性化，产品创新周期继续缩短，生产节
拍不断加快，这些不仅是智能生产面临的重要课题，也是对支撑生产的物流系统
提出的巨大挑战。
智能物流是工业4.0核心组成部分。在工业4.0智能工厂框架内，智能
物流是联接供应、制造和客户的重要环节，也是构建未来智能工厂的基石。智能
单元化物流技术、自动物流装备以及智能物流信息系统是打造智能物流的核心元
素。
作为欧洲权威的物流规划和应用研究机构、工业4.0物流技术研发和应用研
究的前沿阵地，德国物流研究院（Fraunhofer IML）自主研发了in Bin智能周
转箱技术。通过在周转箱上加装感知与智能控制单元，实现了物流单元的智能化。
智能箱既能自主管理箱内的库存，又能向上级系统及时报告智能箱的状态，
实现自动要货和补货的功能。基于智能箱的输送系统可采用分散控制技术，智能
箱不再是被动单元，而是给输送系统发号施令的“主人”。在智能箱的指挥下，
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输送系统可以自动地将箱子送达目的地。
另一方面，可通过智能箱与智能物流设备（如穿梭车）集成，实现面向工
业4.0的智能、高效、灵活的物流系统。2003年，德国物流研究院率先研制出
全球首台轻型高速穿梭车Multi Shuttle，开启了高柔性自动化物流系统的新纪
元。在Multi Shuttle基础上，德国物流研究院于2011年研发出可在货架和地
面行走的两栖穿梭车“魔浮”Multi Shuttle Move，打通了物流与生产环节的传
统壁垒。
2014年又推出可自行攀爬的蜘蛛车Rack Racer，打破了穿梭车技术的最后
一个瓶颈——提升机对流量的限制。与传统穿梭小车不同的是，Multi Shuttle
Move每台小车都能独立“思考”。即在行走过程中，需要与哪些设备联网通信，
遇到障碍物如何处理……都可以智能地独立解决。
