工業(yè)4.0將在未來一年引領(lǐng)制造商。

大多數(shù)制造商認(rèn)為，他們在工業(yè)4.0技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。事實上，許多正在探索數(shù)字制造戰(zhàn)略的公司與那些已經(jīng)成功實施數(shù)字制造戰(zhàn)略的公司之間，存在著自動化、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等巨大的技術(shù)差距。

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隨著英國退歐問題的出現(xiàn)，很多制造商和解決方案提供商擔(dān)心，這將對整個歐洲工業(yè)界帶來巨大的震蕩。最近，英國準(zhǔn)備加強對國際科學(xué)合作環(huán)境的投入，試圖緩和這一打擊。自2016年以來，政府已投入70億英鎊用于研發(fā)，這是40年來研發(fā)投入增幅最大的一次：作為研發(fā)投資的一部分，政府將增加11億英鎊的工業(yè)戰(zhàn)略基金，以支持先進(jìn)的技術(shù)。其中有高達(dá)1.21億英鎊用于支持物聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實等數(shù)字化技術(shù)，以實現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型的“智能制造”計劃。

盡管歐洲的政治前景好壞參半，但制造商可以樂觀地認(rèn)為，新興技術(shù)為提高效率、提高生產(chǎn)率和盈利提供了更大的可能。

在世界范圍內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)公司目前正在試驗8種不同的工業(yè)4.0解決方案，主要涉及連接性、智能性和靈活的自動化。

世界經(jīng)濟論壇(WEF)公布了一份名單。根據(jù)名單，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)技術(shù)方面，有九家公司是世界上最優(yōu)秀的。

其中有五家位于歐洲。它們的地理分布表明，盡管歐洲“可能難以產(chǎn)生本土的互聯(lián)網(wǎng)巨頭，但在將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)方面，該地區(qū)仍是強大的”。

這些公司都有幾個共同點：

• 擁有域名、分析、物聯(lián)網(wǎng)和軟件開發(fā)的專業(yè)團(tuán)隊;一個通用的物聯(lián)網(wǎng)平臺;以及已經(jīng)投入使用的用例數(shù)目。
• 一系列技術(shù)的融合將使制造業(yè)從基于最低勞動力成本的單一流程轉(zhuǎn)向基于客戶需求的更加個性化、自動化和本地化的價值鏈。第四次工業(yè)革命使生產(chǎn)率得到有效的提高，改變了制造業(yè)的未來，但這場變革還遠(yuǎn)未結(jié)束。

隨著新的一年開始，小編深入研究了10種智能工廠趨勢，這些趨勢將在2019年得到更廣泛的驗證。

1. 協(xié)作機器人將促進(jìn)勞動力增長

最近世界經(jīng)濟論壇報告表明：人工智能及其相關(guān)技術(shù)將帶來就業(yè)凈增長，盡管在這一過程中將同時創(chuàng)造失業(yè)和就業(yè)的可能。因此，企業(yè)和政府必須為人工智能帶來的的轉(zhuǎn)變做好準(zhǔn)備。

為了最大地發(fā)揮數(shù)字經(jīng)濟的潛力，企業(yè)和政府要致力于去培養(yǎng)新的技能體系系統(tǒng)，不僅要培訓(xùn)更多的STEM、工程和數(shù)據(jù)科學(xué)人才，還要提高現(xiàn)有勞動力的技能。

那些專注于利用數(shù)字和機器人技術(shù)創(chuàng)新來提升員工技能，而非使用技術(shù)取代員工的公司，將會在工業(yè)4.0的技術(shù)革命中獲得勝利。

與之前的工業(yè)革命一樣，工業(yè)4.0正在推動社會變革，而社會變革往往具有破壞性。為了能夠應(yīng)對這些變化對就業(yè)的影響，各國政府將需要與教育機構(gòu)和私營部門合作，調(diào)整社會政策，以幫助那些可能落后于技術(shù)發(fā)展的人。

工廠自動化的新浪潮正在進(jìn)行，機器人正在進(jìn)入新的領(lǐng)域，為制造商創(chuàng)造新的價值。在某種程度上，這一趨勢是由協(xié)作機器人(Cobots)的出現(xiàn)所推動的，這些機器人比以前的機器人更便宜、更機動、更靈活，而且可以安全地與人類同事一起工作。

2018年10月，國際機器人聯(lián)合會(IFR)發(fā)布了關(guān)于全球工業(yè)機器人市場狀況的年度報告。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2017年工業(yè)機器人的銷量同比增長了30%，達(dá)到381335臺。

而汽車制造商去年仍是工業(yè)機器人的最大客戶，其所購的機器人數(shù)量增長了22%，達(dá)到了近125700臺的新高峰，占總供應(yīng)量的三分之一。

2012至2017年間，機器人在汽車行業(yè)的銷量平均每年增長14%。歐洲是工業(yè)機器人密度最高的地區(qū)，平均每萬名雇員有106個機器人，而德國每萬名雇員有322個機器人密度。然而，這在一定程度上落后于韓國每萬名工人中有710個機器人。

IFR預(yù)測，未來三年，德國工業(yè)機器人的年增長率將達(dá)到5%。

這些數(shù)字比較保守。隨著技術(shù)的發(fā)展，使用機器人的機會和商業(yè)案例將會更多，并且變得更加經(jīng)濟實惠。新的技術(shù)和商業(yè)模式使機器人技術(shù)適用于更多的企業(yè)。

2. 云機器人和API將給制造商更大的控制權(quán)。

機器人控制和開發(fā)環(huán)境正變得更加開放。API使最終用戶能夠根據(jù)自己的需要定制和優(yōu)化機器人解決方案，并廢除專有的控制系統(tǒng)。

微軟最近宣布，Windows支持機器人操作系統(tǒng)(ROS)接入以及工業(yè)聯(lián)盟的成員的加入。這標(biāo)志著工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展有著更大的可能性。

ROS是一個靈活的框架，允許開發(fā)人員為高級機器人行為編寫編程。傳統(tǒng)上，工具、庫和標(biāo)準(zhǔn)的集合只在Linux上有官方支持，但開發(fā)人員現(xiàn)在可以使用Windows 10中的工具了。

此舉將使微軟與OpenRobotics和Ros工業(yè)聯(lián)盟合作，將機器人操作系統(tǒng)引入Windows。微軟還加入了一個聯(lián)盟，該聯(lián)盟致力于將ROS的先進(jìn)能力擴展到制造業(yè)，并提高工業(yè)機器人的生產(chǎn)率和投資回報。

將不同的研究小組和擁有不同互補技能的公司匯聚在一起，對于工業(yè)機器人更成功更廣泛的應(yīng)用至關(guān)重要。

企業(yè)計算不再完全以云計算為中心，制造商和解決方案提供商越來越希望在盡可能接近云計算的地方完成數(shù)據(jù)處理。機器人技術(shù)和邊緣計算將在未來的工業(yè)4.0中有著內(nèi)在的聯(lián)系。

與此同時，云機器人使得機器人在世界任何地方均可被遠(yuǎn)程控制。使全球勞動力之間的協(xié)作更加靈活和高效。

在未來的幾年里，語音控制將通過能夠處理自然語言的人工智能助手，開始發(fā)揮更大的作用，促進(jìn)工廠工人進(jìn)行更適宜的合作。

3. 機器人即服務(wù)是可行的

“機器人即服務(wù)”(Robotics As A Service)的理念正在制造業(yè)和物流領(lǐng)域取得進(jìn)展，這是一種完全創(chuàng)新的機器人應(yīng)用模式。特別適用于資金、人力匱乏但想增加效益的小型企業(yè)，它是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最具效益的營運模式。

機器人即服務(wù)的理念正在制造業(yè)中迅速崛起，其最新支持者之一是工業(yè)機器人公司Kuka，該公司正在將這一想法提升到一個全新的水平。

這家德國公司早在2016年就被中國消費品制造商美的收購，最近宣布將推出一項新的產(chǎn)品。智能即服務(wù)主動性。其合作伙伴還有汽車制造業(yè)的保時捷集團(tuán)(Porsche Group)合作的制造業(yè)咨詢公司MHP和保險巨頭慕尼黑再保險(MunichRe)。

其理念是，這項服務(wù)為制造公司，尤其是汽車制造商，提供了一個機會，可以將其業(yè)務(wù)的資本密集型部分外包出去，避免前期投資成本，并降低風(fēng)險。合作伙伴聲稱，智能工廠作為一種服務(wù)，可以將一些制成品的上市時間最低減少30%。

很明顯，Kuka的愿景是非常遠(yuǎn)大的：租出機器人是一回事，租出整個工廠又是另一回事。然而，與此同時，也有許多公司致力于一種基于服務(wù)的工業(yè)機器人技術(shù)的版本。

根據(jù)ABI研究公司2018年5月的一份報告，機器人即服務(wù)是一個有彈性的概念，對不同的供應(yīng)商來說意味著不同的東西。但一般說來，它被廣泛地用來描述一種基于租用或租賃機器人的商業(yè)模式，而不是要求客戶提前付費才能擁有機器人。

機器人即服務(wù)的理念使供應(yīng)商把維護(hù)和升級納入按需服務(wù)體系，這意味著隨著智能、更靈活、可編程的機器人的出現(xiàn)，用戶不再被快速貶值的資產(chǎn)所困擾。

4. 5G&多址邊緣計算(MEC)將幫助工廠工人掌握更多信息。

在英國，最新的預(yù)算顯示，光纖和5G的投資金額將從2017年、2018年的2500萬英鎊增加到2023年、2024年的2.9億英鎊。

2018年8月，西米德蘭被選為英國第一個5G試驗室地。這項耗資數(shù)百萬英鎊的計劃將為英國未來的5G技術(shù)推廣鋪平道路，這將使該地區(qū)成為該國第一個準(zhǔn)備大規(guī)模測試5G應(yīng)用和服務(wù)的地區(qū)。

這是全歐洲公共和私人5G計劃的代表，這些計劃可為智能工廠和供應(yīng)鏈提供新的連接能力。

制造商越來越偏向使用移動技術(shù)，讓工廠員工可以從大量數(shù)據(jù)點獲取數(shù)據(jù)分析和重要警報。

自動機器人和其他過程也依賴于快速、可靠的連接。隨著在2019年推出商用5G，制造商有更多選擇和機會利用無線連接來滿足其不斷擴展的數(shù)據(jù)和自動化需求。

設(shè)備制造商們正在為更多的信息互通和移動勞動力創(chuàng)造條件。通過手機和平板電腦，員工可掌握這些自動化、智能化的應(yīng)用程序，這有助于提高效率、協(xié)作和決策的效益。

其中一個元素是多訪問邊緣計算(或移動邊緣計算)。它將云計算能力置于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的邊緣，避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞，降低了成本。期望5G能與這項技術(shù)相融，并擴大其用途。

5. 邊緣計算將會有新的用例

十多年來，消費者和企業(yè)技術(shù)用戶一直沉浸于云中。但隨著5G、自主性和實時分析等需求的工作量不斷增加，企業(yè)開始轉(zhuǎn)向別處尋找合適的計算需求。

我們正在連接更多的設(shè)備，并且比以往任何時候都更快地處理更多的數(shù)據(jù)。這些不斷增長的數(shù)據(jù)和實時分析需求已經(jīng)產(chǎn)生了邊緣計算和其他分布式方法。通過將數(shù)據(jù)存儲和分析功能放在邊緣，盡可能靠近傳感器、水泵、發(fā)電機或任何對操作至關(guān)重要的硬件，用戶將獲得比基于云的解決方案更多的益處，特別是在一些智慧消防或無人駕駛等時間緊迫的傳輸應(yīng)用程序中。

因此，消費者和企業(yè)都在轉(zhuǎn)向所謂的邊緣環(huán)境，例如戴爾和微軟在物聯(lián)網(wǎng)投資數(shù)十億美元于邊緣計算服務(wù)，使處理和智能更接近需要。

簡而言之，減少基于云的網(wǎng)絡(luò)延遲便減少了網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的響應(yīng)時間，這意味著對關(guān)鍵過程的數(shù)據(jù)和分析保持最新狀態(tài)。

當(dāng)然，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，很少有一個方案適合所有的用例。云解決方案通常更便宜、更強大、更易于實現(xiàn)、集成和擴展，并將成本負(fù)擔(dān)從資本轉(zhuǎn)移到運營支出。此外，還有移動性、遠(yuǎn)程工作、協(xié)作和靈活性等許多優(yōu)點。

最終，它歸結(jié)為工作量的緊迫性和成本。用戶愿意在邊緣的稀缺資源上處理他們的工作負(fù)載嗎?哪些元素可以在下班時間進(jìn)行處理，或者通過低軌道衛(wèi)星運送到一個能源成本較低的地方?

LG使用谷歌新的邊緣TPU在機器學(xué)習(xí)的相機使用，用于質(zhì)量保證檢查其液晶面板。結(jié)果，這些進(jìn)程的故障檢測準(zhǔn)確率從50%提高到99.9%，也就意味著每年可節(jié)省2000萬美元。邊緣計算技術(shù)的優(yōu)勢是顯而易見的

6. 網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)更優(yōu)先考慮

據(jù)英國《金融時報》報道，近一半(48%)的英國制造會受到網(wǎng)絡(luò)攻擊;網(wǎng)絡(luò)安全的威脅也阻礙了制造商對數(shù)字技術(shù)的投資，三分之一的受訪者表示對實施數(shù)字改進(jìn)和改造計劃感到緊張;12%的制造商根本沒有采取任何措施來減少網(wǎng)絡(luò)威脅。

盡管該報道期待政府有相應(yīng)提高國家網(wǎng)絡(luò)安全復(fù)原力的舉措，但它補充稱，維護(hù)物聯(lián)網(wǎng)安全主要是靠企業(yè)，59%的企業(yè)表示說，客戶已經(jīng)要求他們展示或保證他們的網(wǎng)絡(luò)安全流程的穩(wěn)健性。

工業(yè)4.0使制造商迅速認(rèn)識到削減成本、提高生產(chǎn)率和預(yù)測維修需求的市場。而且，作為這種轉(zhuǎn)變的一部分，他們不得不敏感地就減少的人力資源的復(fù)雜性進(jìn)行談判。

在整個2019年，制造商將撥出更大的預(yù)算，以確保任何數(shù)字創(chuàng)新都通過設(shè)計獲得安全，并定期針對網(wǎng)絡(luò)安全威脅進(jìn)行更新。

隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊變得越來越普遍，網(wǎng)絡(luò)攻擊分子的能力也越來越強，制造商必須迅速行動起來，否則就會面臨嚴(yán)重的財務(wù)損失和聲譽受損的風(fēng)險。

7. 人工智能和高級分析技術(shù)將變得幾乎無處不在

先進(jìn)的分析和人工智能可提供更好的決策。例如預(yù)測維護(hù)、數(shù)字質(zhì)量管理和人工智能驅(qū)動的需求預(yù)測.

然而，僅僅將數(shù)據(jù)收集作為目的是沒有什么好處的，這些洞察力必須具有一定的商業(yè)價值。

這通常涉及從傳感器和執(zhí)行器獲取新的數(shù)據(jù)，并將其與遺留機器和其他系統(tǒng)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)相結(jié)合。

物聯(lián)網(wǎng)使公司能夠最大限度地避免庫存過剩、停機和不必要的燃料使用;優(yōu)化維護(hù)計劃和輸出;監(jiān)控關(guān)鍵流程;提高自動化程度;更好地服務(wù)客戶。

人工智能在智能工廠中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，幫助制造商預(yù)測需求模式，更準(zhǔn)確地分配資源。換句話說，人工智能使制造商根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)來預(yù)測分析，而不是人為的猜測。

例如，中國無錫的博世汽車(Bosch Automotive)，先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)正在幫助該公司深入了解和消除產(chǎn)量損失，模擬和優(yōu)化工藝設(shè)置，并在機器停機前預(yù)測故障。

8. 數(shù)字孿生將在制造業(yè)和供應(yīng)鏈中得到更廣泛的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)有一個關(guān)鍵的技術(shù)，數(shù)字孿生。數(shù)字孿生可以讓企業(yè)在虛擬環(huán)境中對機器和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，并在問題發(fā)生之前利用它們來預(yù)測問題，從而提高生產(chǎn)效率。

當(dāng)與監(jiān)測溫度、壓力、RPM和其他關(guān)鍵因素的傳感器相結(jié)合時，移動設(shè)備會發(fā)出相應(yīng)的警報，從而工作人員可以更有效地預(yù)防問題，并更快的做出反應(yīng)。

一項可行的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略將確定這類使用案例，計算物聯(lián)網(wǎng)可能作出的改進(jìn)，將數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程有效結(jié)合起來，并根據(jù)實施和維護(hù)新技術(shù)的成本來衡量它們。

在意大利拜耳制藥部門的Garbagnate網(wǎng)站銷量大幅增長之際，該公司部署了一個基于數(shù)字孿生的調(diào)度程序，以保證實驗室產(chǎn)品的質(zhì)量。在本例中，物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)案例通過保證停機時間來確定業(yè)務(wù)結(jié)果來降低風(fēng)險。在Laing O'Rourke，數(shù)字孿生用例包括施工階段、工廠規(guī)劃、瓶頸解決、物流、路線規(guī)劃和模擬構(gòu)建環(huán)境本身，將技術(shù)應(yīng)用不限于通常部署的工廠應(yīng)用。

9. 3D打印將用于制造最終產(chǎn)品

隨著3D打印機變得成本更低、速度更快、更精確、更能與廣泛的材料(包括生產(chǎn)級的)一起工作，它們越來越多地被用于制造最終產(chǎn)品，而不僅僅是模型。

這被稱為“加法制造”，因為這些機器將給定的材料層層放置，以創(chuàng)造一個現(xiàn)成的對象。而不是“減法”的業(yè)務(wù)，即切割、鉆孔和錘擊材料。

隨著生產(chǎn)工具的效率提高，生產(chǎn)成本也降低了40%，3D打印制造對法國飛機設(shè)計和制造集團(tuán)Latécoère來說確實是有效益的，該公司的工程師與包括空中客車公司、龐巴迪公司和達(dá)索公司在內(nèi)的航空巨頭合作，開始探索在生產(chǎn)零件的過程中使用3D打印的想法。

大眾和惠普計劃在生產(chǎn)線上安裝金屬3D打印設(shè)備，與合作伙伴GKN粉末冶金公司合作，該公司向大眾汽車(Volkswagen)供應(yīng)零部件。

在2019年，GKN和大眾計劃為汽車3D打印小部件，最初是在小范圍內(nèi)開發(fā)這項技術(shù)。與此同時，大規(guī)模生產(chǎn)汽車的第一批結(jié)構(gòu)部件預(yù)計將在未來兩到三年內(nèi)完成。

其他幾家汽車制造商也在探索3D打印。2018年是許多制造商突破原型制造的一年。2019年將在此基礎(chǔ)上發(fā)展，技術(shù)將變得更具有能力和成本效益，設(shè)計師將會利用它的優(yōu)勢來進(jìn)行生產(chǎn)制造工具。

10. 工業(yè)4.0將助跑可穿戴設(shè)備

工業(yè)4.0主要是為了使工廠變得更有效率，并為其提供獲取關(guān)鍵信息的便捷途徑。

這一點在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域很明顯，在這個領(lǐng)域，制造商開始使用數(shù)字性能管理和增強現(xiàn)實(AR)來實時地將正確的信息傳遞給合適的人。這些策略有助于交流交互式工作說明和標(biāo)準(zhǔn)操作程序。

據(jù)Capgemini公司稱，沉浸式技術(shù)正從工業(yè)公司的“假設(shè)用途”轉(zhuǎn)向?qū)嵱眯图夹g(shù)，AR成為早期贏家。

生物制藥公司AstraZeneca在微軟的HoloLens上使用了統(tǒng)一引擎，并開始運作AR設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)操作程序(SOP)，從而獲得了成功。這允許操作人員在檢查列表中導(dǎo)航，并在全息透鏡的指導(dǎo)下執(zhí)行任務(wù)。

同樣，航空航天巨頭波音公司也在使用增強現(xiàn)實(AR)技術(shù)為技術(shù)人員提供飛機布線原理圖。通過AR技術(shù)，布線原理圖會直接進(jìn)入工作人員的智能眼鏡視野中，該系統(tǒng)幫助員工在這項任務(wù)中釋放了雙手，從而將配線時間減少了25%。

AR已經(jīng)在世界各地的智能工廠中投入使用，不少的工業(yè)公司也在進(jìn)行試點。AR每年為電腦軟件和服務(wù)公司PTC創(chuàng)造的價值已經(jīng)達(dá)到2000萬美元。

隨著成功案例越來越頻繁地出現(xiàn)，明年可能會有無數(shù)的AR試點計劃在整個制造業(yè)內(nèi)推出。

在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，我們可以期待靠緊身衣來判斷工廠工人的安全和效率。

福特位于西班牙巴倫西亞發(fā)動機組裝廠的員工已經(jīng)用一套特殊的西裝，該服飾配備了身體追蹤技術(shù)。這家汽車制造商利用這項技術(shù)設(shè)計了較少身體壓力的工作站，通過準(zhǔn)確跟蹤工人的動向，福特正在為其汽車生產(chǎn)流程提供數(shù)據(jù)驅(qū)動的改變，從而使其更安全、更高效。

隨著越來越多的工廠員工為數(shù)字系統(tǒng)所裝備，跟蹤運動服和其他可穿戴設(shè)備將使員工能夠更好地與此類系統(tǒng)進(jìn)行交互，并使員工能夠更深入地集成到前瞻性制造商的以數(shù)據(jù)為中心的戰(zhàn)略中。