格魯克傳感器
德國“工業4.0”
所謂工業4.0(Industry4.0),是基於工業發展的不同階段作出的劃分。按照目前的共識,工業1.0是蒸汽機時代,工業2.0是電氣化時代,工業3.0是信息化時代,工業4.0則是利用信息化技術促進產業變革的時代,也就是智能化時代。
德國政府率先提出“工業4.0”戰略,並在2013年的漢諾威工業博覽會上正式推出,目的是為了提高德國工業的競爭力,在新一輪工業革命中佔領先機。
有着濃厚德國特色的工業4.0其實是個龐大工程,實施“工業4.0”戰略需要巨大資金支持。為此,德國政府、州政府、政策性銀行和大型企業設置了高科技創業基金,對實施“工業4.0”過程中的創新型企業研發給予風險投資支持。順利推進“工業4.0”戰略不僅需要德國自身努力,還應藉助和拓展與歐盟及其他國家的教育與科技合作。
根據德國工業巨頭西門子公司官網的介紹,工業4.0的核心是智能製造,通過嵌入式的處理器、存儲器、傳感器和通信模塊,把設備、產品、原材料、軟件聯繫在一起,使得產品和不同的生產設備能夠互聯互通並交換命令。
德國定義的工業4.0, 主要是關於兩點:首先是確定所有事情的活動邏輯,其次是構建網絡-實體系統,將虛擬和現實相結合。虛擬和現實的互聯通過一種“虛擬網絡-實體物理系統”(Cyber-Physical System,CPS)實現,CPS即為工業4.0的核心。它通過將物理設備連接到互聯網上,讓物理設備具有計算、通信、控制、遠程協調和自治等智能功能,並將資源、信息、物體以及人緊密聯繫在一起,從而創造物聯網及相關服務。
日本“社會5.0”
2016年1月日本政府發佈《第五期科學技術基本計劃》,首次提出“社會5.0”概念。主要意圖是最大限度應用信息通訊(ICT)技術,通過網絡空間與物理空間(現實空間)的融合,共享給人人帶來富裕的“超智慧社會”。
簡言之,“社會5.0”就是實現 “超智慧社會”的一系列對策。超智慧社會是一種虛擬空間與現實空間高度融合的社會形態。一言以蔽之,就是精準服務——將必要的物品,向必要的人,在必要的時候進行必要的提供。它與工業4.0最大的不同就是着眼於社會構成和人類服務。
“社會5.0”的特徵是立足整個經濟社會,不僅要提升產業的生產性,還要提升生活的便捷性,解決少子高齡化、環境和能源等社會課題,是將這些置入視野的努力方向。而“社會5.0”面向實現舒適的生活,定位於社會發展階段。狩獵社會、農耕社會、工業社會、信息社會之後,則是“第5”的超智慧社會,所以稱其為“5.0”。
日本重新構想了工業與整個社會的關係,因此從更高一個層面構建了全新的遠景圖:那就是一個面向富裕、有活力的社會。“社會5.0”將物聯網IoT、機器人、人工智能AI、大數據等技術來解決,少子高齡、資源匱乏導致的脆弱的能源基礎設施、極端集中等這些發達國家特有的課題。
“社會5.0”是戰略上設定開放創新理念、企業橫向建立“協調領域”,加速社會實施的勢態。擔任綜合科學技術與創新會議議員的豐田汽車內山田竹志會長也指出:“產業界必須改變意識,增加更多的協調領域”。
美國“工業互聯網”
“工業互聯網”的概念最早由美國通用電氣公司(GE)於2012年提出,隨後聯合另外四家IT巨頭(美國電話電報公司、思科公司、英特爾公司、美國國際商用機器公司)於 2014 年初組建了工業互聯網聯盟(IIC),以期打破技術壁壘,促進物理世界和數字世界的融合。
工業互聯網聯盟的願景是使各個製造業廠商的設備之間實現數據共享,這就至少要涉及到互聯網協議、數據存儲等技術。然而工業互聯網聯盟的成立目的在於通過制定通用的工業互聯網標準,利用互聯網激活傳統的生產製造過程,促進物理世界和信息世界的融合。
美國GE公司倡導的工業互聯網是指利用“智能設備”採集“智能數據”,利用“智能系統”進行數據挖掘和可視化展現,形成“智能決策”,為生產管理提供實時判斷參考,反過來指導生產,優化製造工藝。它的典型特徵是:智能性,與數字化製造相比,智能製造具有預測、決策與自主調整優化能力。
GE的工業互聯網帶來了“智能設備”的概念,其基本含義就是在現有的基礎上引入工業互聯網的機制,包括連接性,智能機器,傳感器,大數據和數據模型等。通過在各個層面採集數據、分析數據、形成智能決策,既要實現設備自身的可維護性,又要實現運營過程的優化。
由智能設備和網絡收集的數據存儲之後,利用大數據分析工具進行數據分析和可視化。由此產生的“智能信息”可以由決策者必要時進行實時判斷處理,或者成為大範圍工業系統其工業資產優化戰略決策過程的一部分。例如GE在生產的風電發動機葉片,實現全部聯網,從而有望使產能提高50%。