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工厂智能制造方案范文1
对于这家90%以上中国医药企业已使用其产品或服务的上市公司来说，楚天科技在智能制造的路上再次迈出重要一步。此前，公司已在医药无菌生产智能机器人、可穿戴外骨骼机器人、智能医疗机器人与智慧医药工厂等方面率先进行了“破题”。
推进智能制造不仅是降低成本、提高利润的问题，在楚天科技董事长唐岳看来，中国医药产业中的合规性问题没能得到有效解决，是因为严重依赖制度和道德的约束，缺乏应有技术手段的支持，而智能制造是提高品质、保障生产合规性的最终出路，“凡是能够用技术解决问题的，不要去依靠制度;凡是能够依靠制度来解决问题的，不要去依靠道德。” 2016年2月，楚天科技生产出国内首台医药无菌生产智能机器人。
楚天科技智能医药机器人元年
4月26日，美国国际制药工业展（INTERPHEX2016）在纽约举办，楚天科技智能机器人预灌封无菌生产系统等高科技产品参展，正式拉开拓展北美市场的帷幕。
据了解，作为中国首台世界级水平的医药无菌生产智能机器人，智能机器人预灌封无菌生产系统于今年2月20日在楚天科技成功下线，项目立项、研发纲领、技术标准、制造水平等各方面评价，均已达到世界水平。
充分利用自动化与信息化技术，研制智能医药机器人及生产线，构建智慧医药工厂，楚天科技正围绕这样的解决方案做大规模的研发投入。
继去年成功并购长春新华通、四川省医药设计院、上海睿想后，今年2月，楚天科技加码智能制造，以1.26亿元设立了楚天智能，向提供医药装备整体解决方案和打造医药智慧工厂发展。3月，国开行向楚天智能增资6000万元，楚天科技董事会秘书周飞跃向《中国经济》透露，这是一笔成本较低的政策性资金，此前，全国医药行业获得国开行此类投资的仅3家企业。
外资巨头也牵手楚天科技。4月15日，楚天科技与西门子（中国）有限公司签订战略合作协议，双方将在制药行业数字化工厂和智能制造领域建立长期合作伙伴关系，为制药工厂提供全面数字化解决方案，提升行业智能制造水平。
在此次非公开发行股票预案中，楚天科技拟向不超过 5 名特定投资者非公开发行股票不超过4000万股，募集资金总额不超过6.78亿元，用于投资“年产 100 台套后包工业机器人建设”项目和“年产50套智能仓储物流系统建设”项目。
周飞跃说，上述募投的两个项目是构成楚天科技智能化制药工厂整体解决方案的核心重要组成部分，公司拟分别投入4.59亿元和1.99亿元，项目投产后将会进一步优化资本结构，提高制药生产的智能化水平。
智能制造求解药品生产合规性难题
近年来，我国医药行业重大安全事故频发，整体安全状况堪忧。统计表明，高达80%的污染源来自于制造过程中人工干预，如何实现无人化、少人化生产，是保证产品质量、减少污染的核心课题。
监管部门对医药生产的监管日趋严格。监管收紧倒逼制药装备工业向智能化方向进行技术升级，东吴证券今年8月的研报认为，制药装备行业的智能化升级将是大势所趋。
“这是产业所乐见的良好发展。”7月25日，唐岳在第33届全国医药工业信息年会上表示，“相比欧美发达国家，中国医药生产水平还有很大差距，欧美基本上达到了自动化水平，即3.0的水平，而中国的3.0生产，一定意义上讲还没有开始，4.0也还在概念阶段。”
生产层面的落后状况，导致中国药品生产的合规性问题未能得到有效解决。“中国药品生产的合规性，严重依赖制度和道德的约束，缺乏应有的技术手段的支持。”唐岳说，“我们的研究要聚焦在智能化上，要瞄准合规性这个靶点。” 只有设备稳定性达到世界先进水平，生产稳定得到有效保障，才能最终解决药品生产合规性问题。
如何实现“制药工业4.0智能方案”？唐岳认为，智能系统的集成，核心装备的开发，关键技术的研究，这是医药智能机器人和智慧医药工厂的实施路径。楚天科技市场与法规中心副主任杨镇则指出，工业4.0要解决两大难题。首先是大幅提高设备的自动化水平，代替人工操作，实现生产高度自动化及去人力化。第二个要解决的关键问题，是实现互联网技术与工厂的深度融合，实现智能化生产及生产全流程信息的自动化采集、存储，实现产品全周期控制及追溯。 楚天科技TOP 车间展出的医药智慧工厂组成单元。
楚天科技在其TOP车间展出了医药智慧工厂的组成单元。《中国经济周刊》记者看到，在一条200米的自动生产线上，原药和玻璃瓶放进去，经过抽取、消毒、烘焙、灌装、包装等多项程序后，出现在终点的就是成品药，有关工艺全部在电脑控制下由传动带和机械手或机器人完成，每个环节都布满了各种传感器。整条生产线上，只有6名工人，而且只在出现故障时才需要人工介入。
周飞跃介绍，没有人工干预以后，药品污染的概率就大幅降低，更重要的是，药品生产全周期都做到了数据化，可以全程追溯。
工厂智能制造方案范文2
四川长虹电器股份有限公司（下称长虹）董事长赵勇第一次为一个部门级方案亲自做决定。
2009年，国庆节后第三天凌晨12点，长虹商贸中心A04会议室，长虹多媒体和长虹工程技术中心两个部门关于101工厂（液晶电视的生产厂房，长虹方面又称F2厂）设置问题的争吵却越来越激烈。他们争论的焦点在于彼此的两个方案，一个是希望101工厂采用流水线一体化生产，另一个是按功能区组合在一起生产。
方案迟迟没有确定下来，隔天他们把方案再次汇报给赵勇。赵勇希望长虹在智能制造方面有所革新，他的解决方法是综合这两种方案，提出一种U形柔性生产线模式。这种模式柔和了传统流水线和三星的CELL线（单元生产线），多个装配组、多个调试道、多个包装道同时进行混流生产。自此，长虹智能制造模式雏形开始显现。
长虹智能制造模式实际上是“IE（工业工程）+IT（信息化）+AT（自动化）”的模式，IE作为顶层设计，设计完线体、厂房之后再加入自动化、信息化内容，从物料到生产到运输，利用信息化手段跟踪，所有信息一目了然。
该模式在F2厂试验成功后坚定了赵勇推广的决心，随后，空调公司KI生产线、广元工厂、技佳精工公司对F2厂的生产线进行了升级，并得到成功应用。
赵勇的野心当然不止于此，因此长虹制造模式绝对不仅仅应用在一条生产线，而是应用在一个工厂，甚至一个园区。他的想法是在制造大国中国寻找到适合长虹的制造模式并在全球进行推广。
自动化先行
事实上，早在上世纪80年代末，长虹的自动化程度就已经很高。那时候，长虹从日本松下引进了国内第一条自动化生产线（包括整机和机芯），最早引入的注塑机也都配有机械头。
只是这种自动化在当时的大环境下并不能大规模扩展。工程技术中心副主任姚国红给出了解释：当时国内的人工成本非常低，而一个机械头要一百多万元，坏了还没法修理。
赵勇的选择是用人工替代自动化。彼时，长虹强劲的加工制造能力开始发挥作用，从设计到仿制，长虹仿制的人工手刨线达到了30多条，传输全部依靠人手来推动。
即便如此，仿制的生产线还是令长虹的生产规模得到提升，为上世纪90年代中期长虹成为彩电大王埋下了伏笔。登顶彩电大王之后，1998年，长虹开始发展空调业务，产品和生产技术主要还是来自于日本。长虹工程技术中心副主任张锦星等开始着手研究电视生产线向空调生产线转化。
当然，这种转化并不容易。空调和电视机的生产过程和技术有很大的差异性。电视机更像电子产品，空调则更像机械产品。不仅结构形式差别很大，而且产品的重量和形式也有很大变化。
之后，借着收购美菱的契机，长虹又引进了十多条冰箱生产线，“冰箱的生产线上要完成冰箱性能的检测，比如制冷的性能、氟利昂的检漏等等，这些自动检测的技术是有提升的。因为自动化能力的提升，使长虹生产规模迅速提高。”张锦星如是说。
借着迅速扩大的生产规模，长虹把目光瞄向了技术设备的自动化。长虹相继上线了PP半导体设备、PDP等离子显示器，赵勇的最终目标是希望抓住规模生产机会带动国内设备的产业化。
为此，在引进韩国生产设备之后，长虹还特意组织了20～30家国内设备厂家一起开发本土化的PDP设备。值得一提的是，在PDP项目G72（杠臂修复和检测设备）的改造当中，长虹就大量应用了国内的设备。
这时候的长虹是令赵勇骄傲的。在购买、引进、吸收的过程中，长虹积累了很多经验，电视、空调、冰箱的生产线自动化程度都很高。“拿电视机来说吧，从CRT电视向平板电视转换过程当中，我们这个生产线做了一些技术上的提升，CRT电视机的长宽高差不多，相对宽一点。当时CRT大尺寸为34英寸，现在平板电视可以做到50、60英寸，甚至85英寸。”张锦星如是说。
事实上，在长虹自动化发展过程中，自动化程度最高、最先进的生产线就是PDP等离子显示器，从加工、物流、传输、检测，全都是自动化，甚至可以达到无人生产的状态。
长虹模式诞生
惊叹于三星生产线的生产能力，长虹自动化又向前迈进了一步。那是2005年，姚国红去天津三星考察，他发现三星的生产线8小时竟然可以生产3200～3600台，平均8秒钟生产一台。姚国红觉得非常不可思议，回忆道：“当时国内整个生产线8小时只能生产800～1000台，还是在加班加点的情况下完成的。”
赵勇的震惊不亚于姚国红。他回来即吩咐姚国红他们要把长虹生产能力提高到8小时生产2000台的水平。于是，姚国红他们开始对长虹空调厂的601生产线进行改造，改成了自动传输，自此，长虹基本做到1800～2000台。“机芯线级从台式板传输改成了光板传输，效率提高30%～40%。产品设计改造后等于减少了输出，整个效率也翻了一番。”姚国红解释。
一年后，发生了对长虹智能制造影响深远的另外一件事——IE（工业工程）理念进入长虹。2006年初夏，姚国红在长春接受了IE的培训，在他看来这正好就是工艺设计的理论基础，解决了那时候“传帮带二八原则”的不足。
赵勇对IE的重视程度从他亲自来抓这个项目就已然显露无疑。回来后，姚国红开始参与筹备成立工程技术中心。那时候，由于长虹刚开始推进IE项目，姚国红他们决定先从现场改善做起，第一次引进了线平衡，并在精密电子公司做了换线的效率提升。
2008年，长虹模塑公司的模具喷涂一次良品率达到了70%～80%。从这一年开始，长虹开始引进富士康的专家，并建立20多人的IE团队，长虹的IE开始起步。
专家的到来令姚国红更加了解到富士康的制造模式。2009年，姚国红提出长虹也应该发展制造信息化。可是，制造信息化并不像通用的信息化办公软件，企业必须根据自己的制造流程、生产方式开发适合的信息化软件——MES系统。“长虹之前也有过失败的经验，有次虹欧花了2000多万元买了一套软件，但是实际用起来却很困难。”
这时候IE正好帮了姚国红他们的大忙。这是因为制造信息化的核心点在流程的梳理，信息化其实只是一个工具，根据优化过后的流程来进行信息化的开发才有效。
彼时，家电市场开始由卖方市场转向买方市场，订单需求由单品种、大批量转向多品种、小批量，这使得流水线的生产方式已经不能完全适应订单需求。
这一年，赵勇在综合了CELL生产线和流水线之后，提出了一种新的柔性生产线，这种生产线实现了多个产品的高效混流生产，并于第二年在F2厂（电视二厂）正式建成。
2010年春节，富士康提出了要用“100万机器人取代人工”的制造模式，同时中国人口红利减少，人员工资上升很快，赵勇再次意识到自动化的重要性。
这年，由姚国红和张锦星团队成立了一个自动化小组为长虹开发智能单级设备。多媒体工艺所所长李春川告诉记者：“F2模式的实施需要信息化系统和智能的单机设备做支撑，才能有效实施。人工效率上可以节约30%。”自此，长虹创造性地提出了“IE+IT+AT”的智能制造模式。
智慧的工厂
对于F2厂的成功，赵勇无疑是满意的。这也意味着他下对了智能制造这步棋。不过美中不足的是当时信息化没能发挥基础的作用。赵勇给工程技术中心下达了把信息化作为工作主要抓手的任务，对F2工厂的不足进行改善。
赵勇把下一个目标锁定在广元的工厂。2012年5月，总投资3900万元的广元工厂开始进行规划，一年后，长虹制造模式正式在广元工厂推广。“这相当于F2的一个延伸。广元生产线除了按照F2规划的信息系统之外，还投入了大量的自动化单机，采用了AGV（无人搬运车）自动供料系统，信息化系统有了一定的升华。”工程技术中心主任潘晓勇如是说。
不仅如此，在广元工厂采集数据以后，系统自己进行一些前端的分析，得出规律，自动产生预警信息，减少工程师的劳动强度。在李春川看来，F2工厂更多的只是采集数据，知道每天的不良率或者机器产出量，广元工厂显然要比F2工厂升级了很多。
仿真和数据建模是广元工厂对F2工厂改进的又一大应用。“在工厂建厂过程当中，一些方案停留在头脑里面，需要通过仿真技术把方案呈现在系统中，模拟出真正的线体，了解方案是否达到实际要求，仿真就是再现实时的效果。如果线体设计有问题，就调整线体设计，如果工位规划有问题，就进行调整。”工程技术中心巫江告诉记者。
空调公司是长虹制造模式的另一推广地。上世纪90年代引进的空调KI线已经不能适应多品种、小批量生产的需要，于是赵勇把目标锁定在这里。空调公司副总经理李代江告诉记者：“借鉴F2的模式，公司把信息化、自动化运用到这条线上，改装后这条线体长度从大概接近300米减少到接近120米。”
几乎同时，“IE+IT+AT”的模式在长虹技佳精工公司得到了很好的应用。“一个流水线搞一个自动化，我不需要人工搬运，只需要机器人从上一个工序将相应的零件放到下一个工序需要加工的仓库里面去。冲压和铆接之间用流水线连起来，通过IE的方法，各个工序的产能达到平衡，以前每一个冲房需要两个人，现在根本不需要人。”工程技术中心李冬w说。
虽然“IE+IT+AT”模式在空调KI线体和工厂的应用受到了肯定，但是长虹的智能制造却刚刚开始征途，长虹制造模式绝对不是只应用在一条生产线上，而是应用在一个工厂，甚至一个园区。
工厂智能制造方案范文3
【关键词】大数据 云计算 工业4.0 工业云 物联网 IOT 万物互联 工业互联网 人工智能 智能制造
1 概述
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。如图1所示。
1.4 工业4.0将是整个中国时代性的革命
什么是工业4.0？
“互联网+制造”就是工业4.0。“工业4.0”是德国推出的概念，美国叫“工业互联网”，我国叫“中国制造2025”，这三者本质内容是一致的，都指向一个核心，就是智能制造。
2015年中国有几个概念非常火，第一是大众创业、万众创新，第二就是工业4.0，第三个就是“互联网+”。“互联网+”是巨大无比的概念，“互联网+”里面有“互联网+金融”叫做互联网金融、“互联网+零售”、“互联网电子商务”，而“互联网+制造”就是工业4.0。它将推动中国制造向中国创造转型，所以说，工业4.0是整个中国时代性的革命。如图2所示。
2 工业4.0有哪些特点
互联：互联工业4.0的核心是连接，要把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。
数据：工业4.0连接和产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。
集成：工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间，能够形成一个互联，从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。
创新：工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新，将会层出不穷，从技术创新到产品创新，到模式创新，再到液态创新，最后到组织创新。
转型：对于中国的传统制造业而言，转型实际上是从传统的工厂，从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂，整个生产形态上，从大规模生产，转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。这是工业4.0一个非常重要的特征。如图3所示。
3 工业4.0有哪些技术支柱
工业4.0九大技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。这九大支柱中会产生无数的商机和上市公司。如图4所示。
4 哪类公司最有前景
结合中国工业现状来看，未来十年，中国工业4.0领域将有充足发展的三类公司有：
第一类是智能工厂，分为两种，第一种是传统的工厂转型成智能工厂，第二种是一出生就是智能工厂；
第二类是解决方案公司，为制造业公司提供智能工厂顶层设计、转型路径图、软硬件一体化实施的工业4.0解决方案公司。
第三类是技术供应商，包括工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、
除这三类以外，虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等技术供应商也会面临巨大的发展前景。如图5所示。
5 【解决方案】包括软件硬件
软件有工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等；硬件是工业机器人（包括高端零部件）、传感器、RFID、3D打印、机器视觉、智能物流（AGV）、 PLC、数据采集器、工业交换机等。如图6所示。
这是一次巨大的产业革命，错过了工业4.0也就错过了这个时代！谁最终赢得第四次工业革命主导权？第四次工业革命以2013年德国汉诺威为标志，宣布这一轮工作革命以智能制造为核心。如图7所示。
德国政府所定义的德国工业4.0，由一个信息，一个网络，四大主题、三项集成、八项计划组成的框架机构。德国政府提出工业4.0整体框架有很多地方和中国的实际国情不同，操作上面还有一定的距离。如图8所示。
第四次工业革命延续时间大概为30到40年，所以说工业4.0、移动互联网对中国工业的颠覆、再造和融合，才刚刚开始。第四次工业革命的本质是主导这个世界未来的工业标准之争，是由德国和美国按照自己的逻辑路径、表述方法来进行推进。
美国提出了工业互联网标准，希望关注设备互联、数据分析、以及数据基础上对业务的洞察，他们对传统工业互联网互联互通，其关注点在大数据和云计算。
德国提出工业4.0，拥有强大的机械制造技术，嵌入式以及控制设备的先进设备和能力，德国很关注生产过程智能化和虚拟化的深刻改变。
可以看到，美国工业互联网和德国工业4.0，实施路径和逻辑相反，但是目标一致。美国是以GE公司、IBM这些公司为支持，侧重于从软件出发打通硬件；德国是以西门子、库卡、SAP这些公司为主导，希望可以从硬件打通到软件。无论从软到硬，还是从硬到软，两者的目标是一致的，就是实现智能制造，实现移动互联网和工业的融合。
中国为什么选择德国标准？
（1）中国政府认为，德国路径比美国路径更容易实现；
（2）美国的工业空心化严重。IT公司出现工业4.0挑战大，缺少基础设施的落地，德国工业技术雄厚，是生产制造基地，生产设备供应商加IT业务解决方案提供商。在第四次工业革命的战略选择上，中国政府的策略是，紧盯新一轮产业发展的潮流，选择工业4.0，推出中国版的中国制造2025，寻找机会弯道超车，后发先制。
工业4.0是一个全新的时代，一期刚刚开始，预计要30到50年的时间发展引进，按照国家工信部部长所说：德国是从工业3.0串联到工业4.0，中国是2.0、3.0一起并联到4.0。
工信部和中国工程院把中国版的工业4.0的核心目标定义为智能制造，这个词表述非常准确。由智能制造再延伸到具体的工厂而言，就是智能工厂。智能制造、智能工厂是工业4.0的两大目标。
在未来的工业4.0时代，软件重要还是硬件重要，这个答案非常简单：软件决定一切，软件定义机器。所有的工厂都是软件企业，都是数据企业，所有工业软件在工业4.0时代，是至关重要的，所以说软件定义一切。
工业时代4.0这条路刚刚开始，但给了我们大概的方向，未来企业会变成数据的企业、创新的企业、集成的企业、不断快速变化的企业。对于整个制造业来说，这是一个巨大的颠覆，称之为工业革命，是毫不为过的。
6 国际国内工业云的建立
GE公司建立的Predix云，一个专为收集与分析工业数据而开发设计的云解决方案。Predix云也是“平台即服务”（PaaS），将在高度安全的工业级云环境中捕捉和分析海量高速运行、类型多样的各种机器产生的数据。Predix云将推动工业互联网的下一阶段增长，可以帮助开发者为行业快速开发、部署和管理应用与服务。
全球化的数字制造的热潮汹涌，工业大数据以前所未有的速度和巨量被释放出来，如何将这些数据与人、机器相连接，成为一个崭新的命题。而制造业巨擘GE在回归工业根基的转型之路上，推出了工业互联网这一广为传播的概念，而Predix正是GE承载新工业帝国梦想的核心平台。Predix是GE面向行业推出的一个工业云平台。不同的组织，能在上面控制数据的连接，并使用第三方开发者的分析软件。 一方面Predix为大量开发者提供便利，开发各种工业级APP。开发者只需关注如何解决问题，而无须关心如何获取以及连接数据；另一方面用户作为数据托管方，则可以使用这些APP，进行设备管理、运营维护等。
Predix的起源传统意义上OT技术是用于对机器设备的监视和控制，但GE眼中的OT技术已经超越这些概念，将机器设备与云服务连接，通过数据的分析可以帮助进行设备故障预测和整体健康程度的评估。通过融合IT和OT技术，GE正在重新定义工业自动化。
GE通过内置的传感器对机器设备的数据采集已有多年，但这些物联网前的传感器主要用于对设备运行实时性能的监测，比如显示某一特定测点的压力值，设备专家通过监视各测点的数值从而推断设备的性能，然后这些实时数据就被丢弃，不再进行收集存储。
机器设备产生的海量时间序列数据与社交数据和交易数据差别很大，针对工业数据的存储、分析必须针对性地进行优化，以帮助理解机器设备的行为表现。为了处理这些海量的数据集，GE需要一个新的平台来安全连接设备并分析数据，就这样在2013年，一个基于云计算的软件平台Predix被开发出来。不仅仅通过运营数据分析降低设备的服务成本，也通过这些运营数据有效指导产品研发的改进。
如图9所示，工业数据湖受到Amazon提供S3、EC2等云服务的启发， GE的管理层逐渐意识到他们也可以将Predix以云服务的形式推向市场，从而开启设备运营的联接、分析服务市场。
Predix正式诞生。
Predix的构成Predix是GE推出的全球第一个专为工业数据与分析开发的云服务平台，负责将各种工业资产设备和供应商相互连接并接入云端，并提供资产性能管理（APM）和运营优化服务。Predix承担的角色类似个人电脑中的Windows和智能手机中的IOS、Android操作系统。对于纷繁复杂的工业设备和工业数据类型来讲，Predix与其说是通过操作系统来运营工业互联网，不如说是为海量的工业数据找到了一种相对标准和统一的承载和呈现形式。
如图10所示，Predix的架构传承于GE工业化基因，Predix提供标准的方式来运行工业级的分析能力，连接机器、数据和人，提供分布式计算、大数据分析、资产数据管理、机器和机器通信和应用移动性，“端到端”的安全访问机制确保数据、设备、网络和系统的授权访问。
GE为何要推行Predix其实是一个面向云应用的软件平台，负责将各种工业资产设备和供应商相互连接并接入云端，并提供资产性能管理（APM）和运营优化服务。所以，Predix的功能是统筹各种APM系统、承载行业用户的工业互联网应用，从这个意义上，GE把它称为“操作系统”。
APM系统一般包括企业资产管理（EAM）、预防性维护（PM）、预见性维护（PdM）、工厂资产管理（PAM）、环境健康和安全（EH&S）等方面。GE的APM系统，是GE为了提升自身的资产管理绩效而特别研发，并已在内部应用多年的，一整套综合了云计算和物联网技术的解决方案。
实际上没有APM系统的Predix是没有灵魂的。所以即使GE开放了Predix，用户也需要使用GE的APM来实现远程监控、诊断、智能运行设备。所不同的是用户基于Predix二次开发出来的是以GE APM系统为核心的、适合自己的资产绩效管理方案，因为不同行业的资产绩效管理方案，必须要写入该行业的特性和参数。
GE的终极目标每一家工业企业都要成为一家数字公司，这是GE对未来的看法。而GE同时希望，Predix能成为这些数字公司的驻足之地。
因此，GE加大推广APP开发的力度。2016年GE计划开设4个创新坊，加大企业对于开发类似工业APP的扶持，从而孵化出完整的生态群。
市场的同类掘金者为了在数字化领域挖掘新的商业机会，西门子正在以“西门子数字服务”为平台，努力发展相关服务。西门子2015年底宣布将增加研发投入3亿欧元搭建跨业务新数字化服务平台Sinalytics。这一平台与Predix非常类似，整合了远程维护、数据分析及网络安全等技术。继成功完成内部测试之后，2016年西门子正式面向市场推出“MindSphere工业云平台”。MindSphere被设计为一个开放的生态系统，工业企业可将数据服务作为预防性维护、能源数据管理以及工厂资源优化的基础。
除此之外，前段时间与美的达成股权收购的机器人制造商KUKA和Infosys宣布联手开发支持企业迎接工业4.0的解决方案，合作目标是开发一个可让客户采集、评估和利用数据以提高自身生产过程的软件平台，KUKA将通过建立工业4.0云平台扩展设备与云系统之间的连接。
PTC2014年宣布收购物联网平台创建者ThingWorx，并致力于建立和运营物联网应用。经过一系列的收购和运作，2016年6月，PTC宣布新版物联网平台ThingWorx 7上市，包括进阶的联网产品管理工具组、强大的新分析功能、公有云支持、简化的平台元件等。
当然，对IBM、SAP、微软这些虎视眈眈的市场巨鳄，同样不能忽视他们对工业云的狂热。
总结中国企业具有广泛的工业云应用需求，如风电、飞机发动机、汽车、工程机械、家电等保有量居世界前列。因此，呼唤中国自己的工业云生态圈，是一种合情合理的想法，正如GPS之于中国的北斗导航系统。
然而，这样的云平台的搭建，在中国，已经几乎可以断定无法由一个公司之力来建设的。这么庞大的一个生态圈，绝非当下中国制造业任何一个企业的工业技术体系可以承担，一个合适的制造业共同体，迫在眉睫。
然而以GE为代表的企业已经开始布局工业云，在海尔、在华为这些优秀的制造业都已经结为联盟。徐工集团与阿里云公司共同打造的“工业云”平台瞄准工业互联网领域的全球标杆―美国GE公司打造的Predix工业云平台，应用颠覆式思维、借助新一代信息技术，将徐工数字化工业能力输出打造成开放、共享的全球云平台，力争成为中国工业领域的“Predix”。
7 结论
工业物联网正在推动第四轮工业革命，它将大大改变制造、能源、交通运输、城市、医疗以及其他工业行业，并帮助企业从传感器聚集数据，从而最大限度地提高机器效率以及整个工作的吞吐量。具体应用包括运动控制、机器与机器通信、预防性维护、大数据分析以及互联医疗系统等。
工业云平台由于能够灵活实现跨区域工业信息服务的部署和交付，已经成为国际巨头们投入的重点。如果说传统信息技术领域是美国企业占据优势地位，那么工业领域的信息服务发展正迎来群雄逐鹿的时代。谁能率先确立在全球的工业云服务覆盖，便能在智能制造时代掌握产业生态的制高点，并取得掌控工业物联网的先机。
参考文献
[1]乌尔里希・森德勒.德国 工业4.0即将来袭的第四次工业革命[M].机械工业出版社，2014.
[2]维克托・迈尔-舍恩伯格 肯尼思・库克耶.大数据时代[M].浙江人民出版社，2012.
[3]刘云浩.物联网导论[M].科学出版社，2010.
工厂智能制造方案范文4
关键词：创客 公板 电子
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0110-02
1 初识公板
公板是什么？这与一个词有关，这个词叫做“山寨”。两年前，笔者深度调研过一位曾经从事山寨手机生产的工厂老板。2007―2011年间，这位老板从事手机制造生意，当时他有一个800多平米的小型工厂，一年可以生产出100万台手机。让笔者感到惊讶的是，一个800平米的小工厂，如何能在一年生产出来100万台手机呢？这是十分不可思议的事情。经过深入调研之后发现，原来此时在手机制造业市场中出现了一中具有“魔力”的电路板――手机公板。
什么是手机公板？虽然各式各样的山寨手机机型、大小、功能不尽相同，但是如果将这些不同的手机拆开之后就会发现，其实内部的电路板基本都一模一样，这块电路板就是手机公板[1]。手机公板出现之后，很多工厂开始基于公板的规格尺寸，批量化生产外形各异的手机外壳，业内称之为“公模”。公模m然外形、颜色、造型不尽相同，但它们都能与同一块手机公板相匹配。所以这位手机工厂老板需要做的事情就是：购买公板、公模，进行组装，然后贴牌自己的不知名商标，装进具有自己风格的包装盒，然后就销往国内外市场了。
手机公板的出现，降低了手机生产制造的准入门槛，珠三角大量工厂开始探索手机自主品牌研发的道路，金立手机、酷派手机、魅族手机、小米手机等国产自主品牌开始涌现出来，甚至国际品牌也前往深圳华强北参与其中，比如：法国WIKO团队利用手机公板打造了法国销量第二的WIKO手机知名品牌[2]。
继手机公板之后，2014年在深圳华强北又出现了智能手表公板。手机公板出现之后焕发出的能量、缔造的神话再次震惊了笔者。笔者在华强北第一次调研智能手表时，那时仅有两种不同类型和功能，一种是有计步功能的智能手环，另一种是有一键通话功能的儿童智能手表。但当笔者两个月以后再次调研智能手表时，惊奇地发现，市场上已经出现了20多种不同功能的个性化智能手表。比如：儿童游乐园专用智能手表，儿童带着它进游乐园，刷一下就进去了。各种各样的20余种个性化版本在短短两个月时间内便出现在市场中。那么，开发效率如此之高的智能硬件究竟是如何产生的呢？笔者经过深入调研最终明白了其中的缘由――因为他们采用了智能手表公板。公板已经高度集成了电子产品常用的功能，如，无线网、蓝牙、一键拨号等功能，他们想要开发个性化版本，就只要在这个公板的基础上继续做延伸功能开发即可。
2 公板的起源与概念
公板是怎么产生的呢？这与深圳的电子制造业发展密切相关。改革开放初期，深圳成为国际电子产品的代加工基地。发展到今天，数以万计的电子制造工厂在以深圳为中心的珠三角落地开工。此时便出现了一门专门为工厂提高生产研发效率的生意――方案商，方案商是什么呢？简言之，方案商就是专门帮助工厂进行研发的公司、团队或个人，只要拥有研发技术，即使只一个人，也可以成为一个业内知名的方案商。方案商在产品开发过程中，为了提高开发效率，就将曾经已经开发好的功能直接嫁接用于新的产品开发中去，节约了大量时间。到后来，方案商们便把大多数智能电子产品都通用的功能，如，无线网、蓝牙、语音识别等进行集成。公板便由此产生。
因此，公板就是一种多种功能集成的开源硬件。如果你想研发一款智能手表，那你只需要去购买一块智能手表公板，这块公板已经具备了系列基础功能，如，Wifi、语音识别、触屏、一键拨号等功能，你只需要在这些既有功能的基础上加入你的个性化功能，那么你的智能手表便快速完成研发了。但如果采用传统的研发方式，那你需要精心设计它的每一项基础功能，并花费巨大的财力物力去制作手板，还要无数次反复做测试工作，之后才有可能实现你想要的功能，其研发周期动辄数月。二者相比，利用公板做开发无疑更加经济实惠、更加高效快捷、更加适合创客时代的微小创业者。
那么，作为一种具有开源功能的电路板，公板与Arduino开发板相比有哪些异同呢？相同之处在于二者都是功能的模块化，都是采用功能的便捷方式，都具有开源的功能。不同之处在于，Arduino开发板大多还只是单项功能的开源模块，而公板则是一种将某类智能电子产品的通用功能高度集成的开源硬件。因此以Arduino为代表的单项功能模块目前更加适用于科普教育和制作产品模型，但公板则更加适用于实际产品的快速开发过程。当然，公板的应用过程仅限于智能硬件产品的开发、制作手板阶段，而不适用于产品的批量化生产阶段。批量化生产之前要参考公板手板重新做整体的电路板设计印制。目前市场上存在的公板类型主要有：智能手表公板、智能手机公板、平板电脑公板、充电宝公板、K歌神器公板等。
3 公板的力量
公板的出现为珠三角电子产品制造业带来一系列新的变革。第一，电子产品制造工厂可以基于公板已有的功能进行再开发，这与传统开发模式中每个功能都亲自设计的生产模式相比，无疑速度更快、效率更高。第二，每个工厂都可以在公板既有功能之上进行个性化的二度开发。因此，当某一大类电子产品（如智能手表）出现之后，不同的工厂为满足不同的细分市场，便会快速开发出一些个性化的版本来。第三，因为每一块公板都已经集成了一些智能硬件通用的基础功能，因此一些硬件创客开始尝试利用公板的某几项局部功能，进行跨领域智能硬件产品的开发。例如：深圳开放实验室的创客团队利用智能手机公板中的图像捕捉、语音识别两项功能，成功开发出了智能硬件产品“小萝卜机器人”。
那么诞生于“山寨”中的公板，其质量是否有保障？这一问题也许会遭到不少人的质疑。事实上，这个问题是相对而言的。一方面，在开发阶段，虽然公板源于山寨，但公板是经过工厂车间的标准化流水线生产，生产之前是经过严格检验的，这与创客自己人工焊制的粗糙凌乱的电路板手板相比较，山寨公板无疑更有质量保障；另一方面，在批量化生产阶段，电路板必然会经过重新设计印制，而公板只是作为重新设计印制的参照而已，并不会对产品的批量化生产产生不良影响。换言之，公板只是通过在产品的开发、制作手板阶段降低门槛、减少成本、缩短周期的作用，进而缩短了产品从研发到生产、再到销售整体的整体过程的周期，提高了整个过程的效率，也降低了整个过程的成本。
在实际的电子产品制造业中，珠三角工厂自觉或不自觉地广泛应用着这种公板制造模式，并创造了一个又一个神话。比如，2011年前后孕育出上百款个性化手机，2012年前后孕育出风靡一时的智能手表，2014年前后创造出畅销全球的平衡车[3]，2016年上半年让VR虚拟现实眼镜销往全球各地，2016下半年又创造出正在风靡世界的K歌神器。公板制造，这也是深圳乃至珠三角电子产品制造高速更新迭代的一个重要原因[4]。
4 结语
“公板”的出现不仅提升了电子制造业的整体微创新能力，将电子制造业的准入门槛进一步降低，也在很大程度上降低了硬件创业者（创客）的准入门槛。这对于创客来说，无疑是一种十分有利的选择。因此它正在逐步得到业内人士和创客群体的认可与青睐。想必在不久的将来，“公板”便会发展成为全球电子制造业中一个不可或缺的重要环节，成为社会各界普遍认可的创客利器。
参考文献
[1] 孙昌旭.中国电信3000万补帖手机公板，借山寨模式力推EVDO手机[J].电子工程专辑，2010（6）.
[2] 深圳手机Wiko在法国销售量夺得亚军[N].深圳商报，2016-01-14.
工厂智能制造方案范文5
任何一次大型的技术进步都是为了更好地满足社会需求。在传统工厂面前，消费者行为改变、产品周期缩短、供应链风险增加、售后服务复杂化等都在威胁着企业的经营。这让传统的制造业强国纷纷对“智能工厂”—这一制造业发展的最新趋势表现出浓厚兴趣。在德国，智能工厂的发展直接被称为“工业4.0”，巴斯夫、宝马、博世、戴姆勒、SAP、西门子等著名的德国企业纷纷投入顶尖研发资源于其中。美国的通用电气也投入了大量人力物力致力于将机器分析、行业洞察、自动化和商业预测结合起来，打造全新的工业互联网的商业实验。
工厂变奏曲
如果说传统工厂在解决产能、产品的标准化、质量和成本的优化等一系列问题时展现了其优势，那么智能工厂则是在此基础上，在解决消费者差异化的需求，提高生产的灵活性，以及向工厂管理者提供决策支持显示了其独特的魅力。
对于满足消费者差异化的需求，智能工厂的做法和传统社会化生产中，通过不断改进消费者洞察，进行针对性的产品再设计，增加售后服务和客户体验有着本质上的区别—智能工厂是通过产品和消费者的互动完成的。用一句流行的话说，是通过平台战略弯曲了产业价值链实现的。智能工厂通过开放开发流程给消费者参与，广泛收集消费者的需求和行为数据，期间多次互动对于产品设计方案进行优化和改进，并形成了初步的产品设计方案。而在生产过程中，智能工厂通过在关键节点设计数据采集、实时监控并事后备案以控制产品质量，为产品置入唯一的编码而对产品进行追踪，以及在产品上附着消费者数据采集工具（可以是硬件也可以是软件）从而对消费者行为数据进行收集以帮助其进行售后服务和产品改进。这样的过程形成了智能工厂对消费者差异化需求的闭环，赋予了产品互动性、可追踪性和唯一性，从而有效地解决了工厂批量生产和消费者差异化需求之间的矛盾。
这无疑为生产带来了更高的灵活性。传统的精益生产帮助工厂解决的是生产的优化问题，包括生产流程优化、时间节省、原材料节省、人工节省以及库存优化等。而智能工厂在精益生产的基础上进一步带来了生产的灵活性。在智能工厂时代，生产所有涉及的零部件都因为物联网而广泛互联，厂家有望实现实时库存（Just in time）—在传统工厂中最多是在厂内库存管理中实现，而在智能工厂市场，这样的实时库存可以将供应商也纳入进来，从而实现真正的实时。这样的供应链管理能力对于生产带来的影响是深远的，它将原本按照季节管理的工厂生产，切割为更小的单元，既可以动态规划从而平滑生产波动，也能更快地跟随市场的反应进行产能的调整，同时也能实现最低的原材料和成品库存，大幅提高生产的周转效率。厂商由此能够获得对用户需求、市场波动做出快速反应的能力。
此外，智能工厂还增强了对工厂管理者决策支持的能力。一个面向消费者需求，与消费者保持积极互动，产品可以追踪，用户行为获得反馈，并通过广泛的物联网进行实时管理的智能工厂将产生大量的数据，而围绕着这些数据的产生、收集、分类和分析，将为智能工厂的管理者提供对于市场最新动向、消费者行为变化、产品生命周期衰竭、工厂运营提升方向、供应链管理重点环节等等一系列的预测和决策能力。
然而，到目前为止，还没有一家企业可以自豪地宣称已成功建成了智能工厂。因为智能工厂需要实现的目标—产品的智能化、生产的自动化、信息流和物资流合一、价值链同步—看似普通，但想要真正地实现却绝非易事。
产品的智能化既是一种设计理念，也是一种生产流程。它首先要求在产品设计阶段就根据用户多样化的需求，设计或者再设计产品，并对产品生产的全过程（原材料从入厂到成品出厂的全流程）的重要节点进行监控，从而掌握产品相关的全部重要信息。同时在产品销售和售后服务中，针对不同的产品特点和用户反馈与用户进行交互，将用户的需求第一时间反映到产品设计和生产中来。
智能工厂的自动化不是简单的机械对人力的代替，它既包含了自动生产，也包括了自动控制和自动调节，是建立在数字化生产基础上的自动化。其中既包括在大量数据收集和分析基础上进行的采购和库存管理自动化，以机器人运用为代表的生产工序自动化，以及以自动化系统进行实时控制的生产过程自动化，包括了根据产品特点、生产具体要求和产能季节性波动而进行的自动调节。
信息流和物资流对于智能工厂来说，就好像人的行为模式中的神经信号和肌肉动作，需要做到实时对应。这要求智能工厂通过ERP系统，供应链管理软件，最新的物联网（接入产品和其对应零部件）和大数据的收集分析，让信息流和物资流合一。做到对每一个个体产品、零部件在生产的全流程中可以实时监控和管理，事前预测、事中操作和事后追踪。
一家真正的智能工厂远远超越了生产环节本身。从公司战略层面如何制定符合智能化工厂发展的战略规划，到如何改变公司组织以适应智能化的工厂生产，再到运营层面的设计研发、原材料采购、生产、销售。最后还需要包括企业共享功能层面的人力资源管理和IT系统等功能，从而在价值链各个环节都建立足以支持智能工厂实现的企业能力。
这四大目标的落实需要企业从工厂布局和设施、产品的生产流程、人力资源等三方面进行资源投入和能力建设。
首先是智能化的工厂布局，其中包括了供应链相关产业集群布局（所处价值链上下游供应商、经销商和合作伙伴距离工厂的距离），满足智能工厂模块化生产的厂房布局设计，满足智能化生产对于物料入厂和成品收发货要求、库存要求，以及厂内物流要求，模块化生产的要求的厂房；自动化的生产设备、智能物流设施，如机器人；全生产流程的信息管理系统，包括ERP系统，实时监控系统，信息采集和分析系统；将产品和零部件纳入整个物联网体系的系统设施等。
在产品的生产流程方面，需要基于客户需求对产品设计流程进行重构，构建符合智能工厂稳定性、安全性和灵活性要求的供应链管理体系，设计和改良智能工厂的生产流程，创建全新的售后服务，以及就整个生产全流程中重要的节点采集数据进行分析的决策支持流程。
智能工厂对于人的要求有三个层次：首先也是最最重要的是有能够重新设计生产流程、供应链管理流程、产品再设计、大数据分析等复杂工作的高级人才；其次是有能够维持智能工厂日常设备调试维修、供应链运营等工作的中级人才；最后是要具备整个工厂的人力资源升级以满足智能工厂更高的操作和运营要求的人力储备。
智能工厂离中国有多远
作为世界工厂，中国对于制造业的前沿发展一直保持着警醒的态度，很多国内的优秀企业也都提出了智能工厂的建设目标，甚至有些企业已经开始尝试去建设自己的智能工厂。但仍然有四大鸿沟亟待这些中国企业去逾越。
首当其冲的是信息的收集和分析体系。对于智能工厂来说，其核心要求之一是要实现信息流、物资流和管理流合一。而这样的雄心需要强大的数据收集和分析体系去支持。德国一家世界领先的制造业企业曾表示，在全面建设智能工厂之前必须回答两个问题：一，产品从设计到生产到售后服务，哪些数据需要收集；二，如何设计一套数据分析体系使得这些被收集上来的数据可以有效地支持工厂的经营和决策。对于中国企业来说，长期处于产业链的低端环节使得其在信息的收集和分析能力上有所欠缺，很多中国企业连工厂的管理通报都并不完备，即使是行业的领军企业，也在前几年才消灭了企业内部的信息孤岛，建成了企业内部统一的信息管理体系。但是距离全面、有效地管理信息，综合使用信息还有相当的差距，更何况智能工厂对于信息的创造性使用提出了新的要求。
如果说智能工厂是一个聪明的大脑，那么智能的供应链，就是这个大脑里反映迅速的神经元体系。安全性、效率、成本、可靠性、灵活性、响应速度，这六大要素组成了支撑这个供应链管理体系的边界。中国企业长期以来对于安全性、效率和成本这几项供应链管理的基本要素较为重视，但对于代表着供应链服务水平的可靠性、灵活性和响应速度的能力建设一直不够。当然这样的能力建设并不简单，仅可靠性来说就涉及到供应商的开发和发展，这两项都意味着向供应商开放自己的管理体系，进行利益分享和长期的深度合作。同样，对于灵活性来说，也需要厂商在工厂建设之初就与重要的供应商达成协议，按照供应链管理的要求进行厂房布局。中国制造业的产业集群中产业上下游的集群效应弱于产业聚集效应的现状，在供应链的管理环节体现无疑。
智能工厂的信息流、物流、管理流再怎么优化、如何同步，也离不开有效的组织架构和充分的人力资源以保持其高效运营。中国的制造业企业相对来说组织架构相对层级较多，组织内部沟通成本较高，其业务、职能部门划分建立在原有的社会化生产的基础上，强调市场（销售）导向，在生产上一手抓产能，一手抓质量。而到了智能工厂时代，客户参与的产品研发方式、全面的信息收集和分析、全新的供应链管理都要求整个工厂的组织必须围绕着新的生产方式设计。而对于人力资源来说，开放式的产品设计研发，智能化的生产设备的操作以及维修养护，工厂信息的收集分析，复杂的供应链管理体系无一不对智能工厂的人才提出了更高的要求。而这样的要求也是中国制造业低端劳动力相对供应充足、高端劳动力长期缺乏的现状较难满足的。
而投资回报则是制约智能工厂发展又一桎梏。虽然投资回报问题并不是中国制造业企业所独有，世界制造业的领先企业也在估算，如果将整个产品从开发到售后服务的全部关键环节都纳入数据收集和分析体系，那么这个极为复杂的信息中枢所带来的收益是否可以弥补其巨大的成本开支。对于中国企业来说，对于投资回报的考虑可能还是集中在智能工厂所带来的生产效率的提高和人员数量的下降是否可以弥补设备和系统的投入支出。尽管中国制造业的劳动力成本在最近几年里快速上升，但是和西方发达国家制造业企业仍然差距明显。对于欧洲的制造业企业来说，如果一台设备10万欧元，可以用于代替生产线上一个人工工序，从而节省下来两班倒的两个工人年工资基本上就已经和设备投入持平。而对于中国企业来说，制造业熟练工人的年工资不过也就在5万元人民币左右，一台10万欧元的设备如果只代替了一个人工工序的话，其节省的人员开支只是其设备价格的十分之一。这使得劳动力成本对于智能工厂发展的影响在中国变得并不那么紧迫。
工厂智能制造方案范文6
工厂通过“资讯物理系统（CPS）”来建立一个完整的网路系统，这当中包括了相互连结的智能机械、仓储系统、及高效的产品设备等，这些设备可以独立自主的运作，或者互相交换讯息、互相控制，并且以嵌入式系统来监测生产环境。当指令经过CPS系统时，纵向需要经过工厂和公司的商业流程，横向则连接了可以实时管理的衍生价值体系，这两方面共同构建了嵌入式制造的系统网络。从生产机台的运动控制到整体工厂运作无不讲究智能，未来的工厂工人，将不再只是单调的操作机器，而是将自己的经验储存到系统中，更有智能地与生产机器沟通互动。“智能制造”就是“工业4.0”的一个缩影。
此外，“工业4.0”还将解决当今世界遇到的一些挑战，比如资源效率、城镇化和人才结构调整等。工业4.0能够持续带来覆盖整个价值网络的资源生产率和效率的增益。同时能够将人口结构变动和社会因素考虑在内，并设定合适的方式来组织生产。智能辅助系统可以把工人从单调、程式化的工作中解放出来，使其能够将精力集中在创新和增值业务上。在关于熟练工短缺的问题上，工业4.0允许高龄的工人延长他们的工作生涯，使他们能够长时间地保持生产力。灵活的工作组织形式使得工人们能够更好地整合他们自己的工作，私人生活和持续的职业生涯发展将变得更有效率，可以说，工业4.0为工作和生活找到了一个更好的平衡点。
德国抢先推进“工业4.0”项目
为了在新工业革命中占领先机，德国联盟教研部与联邦经济技术部正联手推动《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一——“工业4.0”项目，支持工业技术领域新一代关键技术的研发与创新。项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，联盟政府投入达2亿欧元。在《高技术战略2020》的计划行动中，德国联盟政府为未来项目“工业4.0”设立了雄心勃勃的目标：德国要成为现今工业生产技术（即网络物理融合式生产系统）的供应国和主导市场。
“工业4.0”项目的主要内容
“工业4.0”项目的概念描述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。
“工业4.0”项目将从两个方向展开，一是“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；二是“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。
“工业4.0”项目的重点应用技术
随着工业4.0时代的到来，许多沿用多年、占据主导地位的工业自动化技术，正面临被淘汰、被更新换代的命运，而一批以前认为是高端的工业自动化技术，也随着新时代的到来，快速的走入到了实际的应用中去，成为新时代的宠儿：一是以工业PC为基础的低成本工控自动化将成为主流；二是PLC进入第六代——微型化、网络化、PC化和开放性；三是DCS系统走向测控管一体化设计；四是控制系统向现场总线（FCS）方向发展；五是仪器仪表向数字化、智能化、网络化、微型化发展；六是数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展；七是工业控制网络向有限和无限相结合的方向；八是工业控制软件向标准化、网络化、智能化和开放性方向发展。
此外，为了实现工业制造到工业4.0的转变，德国还要实现一项双重策略。不仅应该一如既往地把“信息和通讯科技”和“自身的传统高科技策略”进行整合，以努力成为智能制造科技的主要供应商，寻求稳固自身在全球市场的领导地位。同时，还应创造并服务于CPS科技和产品。为了达成这个双重要求，以下几个工业4.0的特征应该被执行：一是横向集成需要通过价值网络；二是端到端的工程立体集成横跨整个价值链；三是垂直集成和网络化的制造系统。通向工业4.0之路要求德国在研发上投入巨大的精力，为了实现双重策略，所进行的研究首先必须实现“制造系统的水平和垂直集成”和“工程上端到端的集成”。此外，出于对工业4.0系统的要求和CPS科技持续发展的目的，在工作场所中新的社会基础设施应该得到更多关注。
各界积极响应“工业4.0”项目
德国电子电气工业协会（ZVEI）预测，工业4.0将使工业生产效率提高30%，德国人工智能研究中心执行长Wahlster也表示，工业4.0将会在一些高劳动成本的地区非常具有竞争力。有鉴于此，德国机械设备制造业联合会（VDMA）及德国信息技术、通讯、新媒体协会（BITKOM）也已加入，德国三大工业协会决定共同建立一个名为“第四次工业革命平台”办事处，并于2013年4月在法兰克福正式启动。三大协会共同建立办事处的主要目标在于，推动工业的发展、提高工业生产标准、开发新的商业模式和运营模式并付诸实践。
德国企业界做出了积极地响应。比如，西门子展示自身推进工业4.0的具体行动，其凭借全集成自动化（TIA）和“数字化企业平台”，长久以来占据着信息技术集成领域的领导地位。在2013汉诺威工业博览会上，西门子展示了融合规划、工程和生产工艺以及相关机电系统的全面解决方案。西门子展台将突出展示西门子的最新技术成就，这包括以全集成自动化TIA v12版本、新一代控制器Sifmatic S7-1500、针对电气传动应用的“全集成驱动系统”（IDS）概念，以及以信息技术为基础的服务，例如，状态监控。另外，西门子公司还将与德国弗劳思霍夫研究院以及大众汽车公司联合展示，通过利用产品生命周期管理软件（PLM）进行虚拟生产规划，可降低生产线上机器人的能耗高达50%。另外，西门子指出当前约7500名软件工程师是其在ICT驱动制造业自动化创新上的最大资本。
智能制造业工程领域的全球化竞争变得愈加激烈，德国并不是唯一一个在制造业部署物联网和行业服务的国家。远在大洋彼岸的美国在2011年6月正式启动包括工业机器人在内的“先进制造伙伴计划”，2012年2月又出台“先进制造业国家战略计划”，提出通过加强研究和试验（R&E）税收减免、扩大和优化政府投资、建设“智能”制造技术平台以加快智能制造的技术创新。日本亦提出通过加快发展协同式机器人、无人化工厂提升制造业的国际竞争力。
“工业4.0”两大主题
智能工厂：智能工业发展新方向
“智能工厂”的概念最早是奇思2009年在美国提出，其核心是工业化-和信息化的高度融合。智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务；未来，将通过大数据与分析平台，将云计算中由大型工业机器产生的数据转化为实时信息（云端智能工厂），并加上绿色智能的手段和智能系统等新兴技术于一体，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。目前智能工厂概念仍众说纷纭，其基本特征主要有制程管控可视化、系统监管全方位及制造绿色化三个层面。
一是制程管控可视化。由于智能工厂高度的整合性，在产品制程上，包括原料管控及流程，均可直接实时展示于控制者眼前，此外，系统机具的现况亦可实时掌握，减少因系统故障造成偏差。而制程中的相关数据均可保留在数据库中，让管理者得以有完整信息进行后续规划，也可以依生产线系统的现况规划机具的维护；可根据信息的整合建立产品制造的智能组合。
二是系统监管全方位。通过物联网概念、以传感器做链接使制造设备具有感知能力，系统可进行识别、分析、推理、决策、以及控制功能；这类制造装备，可以说是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合。当然此类系统，绝对不仅只是在KS内安装一个软件系统而已，主要是透过系统平台累积知识的能力，来建立设备信息及反馈的数据库。从订单开始，到产品制造完成、入库的生产制程信息，都可以在数据厍中一目了然，在遇到制程异常的状况，控制者亦可更为迅速反应，以促进更有效的工厂运转与生产。
三是在制造绿色化方面，除了在制造上利用环保材料、留意污染等问题，并与上下游厂商间，从资源、材料、设计、制造、废弃物回收到再利用处理，以形成绿色产品生命周期管理的循环，更可透过绿色ICT的附加值应用，延伸至绿色供应链的协同管理、绿色制程管理与智慧环境监控等，协助上下游厂商与客户之间共同创造符合环保的绿色产品。
智能工厂的建设主要基于以下三大基础技术。
一是无线感测器。无线感测器将是实现智能工厂的重要利器。智慧感测是基本构成要素。仪器仪表的智慧化，主要是以微处理器和人工智能技术的发展与应用为主，包括运用神经网路、遗传演算法、进化计算、混沌控制等智慧技术，使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能，如专家控制系统（expert control system；ECS）、模块逻辑控制器（FLC—Fuzzy Logic controller）等都成为智能工厂相关技术的关注焦点。
二是控制系统网路化（云端智能工厂）。随着智能工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多，通过云端架构部署控制系统，无疑已是当今最重要的趋势之一。在工业自动化领域，随着应用和服务向云端运算转移，资料和运算位置的主要模式都已经被改变了，由此也给嵌入式设备领域带来颠覆性变革。如随着嵌入式产品和许多工业自动化领域的典型IT元件，如制造执行系统；（MEs）以及生产计划系统（PPS）的智慧化，以及连线程度日渐提高，云端运算将可提供更完整的系统和服务。一旦完成连线，体系结构、控制方法以及人机协作方法等制造规则，都会因为控制系统网路化而产生变化。此外.由于影像、语音信号等大数据高速率传输对网路频宽的要求，对控制系统网路化，更构成严厉的挑战，而且网路上传递的资讯非常多样化，哪些资料应该先传（如设备故障讯息），哪些资料可以晚点传（如电子邮件），都要靠控制系统的智慧能力，进行适当的判断才能得以实现。
三是工业通信无线化。工业无线网络技术是物联网技术领域最活跃的主流发展方向，是影响未来制造业发展的革命性技术，其通过支持设备间的交互与物联，提供低成本、高可靠、高灵活的新一代泛在制造信息系统和环境。随着无线技术日益普及，各家供应商正在提供一系列软硬体技术，协助在产品中增加通信功能。这些技术支援的通信标准包括蓝牙、Wi-Fi、GPS、LTE以及WiMax。然而，由于工厂需求不像消费市场一样的标准化，必须因应生产需求，有更多弹性的选择，最热门的技术未必是最好的通信标准和客户需要的技术。
智能生产：制造业的未来
能生产（Intelligent Manufacturing.IM），也称智能制造，是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。与传统的制造相比，智能生产具有自组织和超柔性、自律能力、学习能力和自维护能力、人机一体化、虚拟实现等特征。
“智能制造”需要硬件，软件以及咨询系统的整合。那些具有“智慧制造”属性的生产线，不仅拥有着为数众多的控制器、传感器，而且通过有线或无线传感网架构进行串联，将数据传输给上层的制造执行管理系统MES，结合物联网的系统架构，从而让制造业提升到一个新的阶段。制造主要是服务于产品的生产，现在随着客户个性化需求越来越多，产品生产也逐渐呈现出少量多样等新特征，这就迫使制造厂商要提升生产线的速度与灵活性，对于市场前端的变化需要能够快速调整。例如当前一些汽车厂就可以让客户在线指定汽车的颜色，快速调整生产线，快速交付产品。智能制造就是要为使用者带来更多的便利。
近年来，由人工智能技术、机器人技术和数字化制造技术等相结合的智能制造技术，正引领新一轮的制造业变革。智能制造技术开始贯穿于设计、生产、管理和服务等制造业的各个环节，智能制造技术的产业化及广泛应用正催生智能制造业。概括起来，当今世界制造业智能化发展呈现两大趋势。
一是以3D打印为代表的“数字化”制造技术崭露头角。“数字化”制造以计算机设计方案为蓝本，以特制粉末或液态金属等先进材料为原料，以“3D打印机”为工具，通过在产品层级中添加材料直接把所需产品精确打印出来。这一技术有可能改变未来的产品的设计、销售和交付用户的方式，使大规模定制和简单的设计成为可能，使制造业实现随时、随地、按不同需要进行生产，并彻底改变自“福特时代”以来的传统制造业形态。3D打印技术开创了一个全新的偏平式、合作性的全球手工业市场，而不是传统意义上的层级式、自上而下的企业结构。一个由数百万人组成的分散式网络代替了从批发到零售商在内的所有中间人，并且消除了传统供应链中每一个阶段性的交易成本。这种“添加式生产”能够大幅降低耐用品的生产成本，从而使数以万计的小型生产商对传统上处于中心位置的大型生产者提出挑战。不过新的生产方式已经发生了重大改变，传统的生产制造业将面临一次长时间的“洗牌”。有预测指出，未来模具制造行业、机床行业、玩具行业、轻工产品行业或许都可能被淘汰出局，而取代他们的就是3D打印机。当然，这需要一个过程，主要是人们适应和接受新事物的过程与产业自身完善成长的过程。不过10年、20年是分水岭，一般新技术会变得非常成熟起来，并被广泛应用。
二是智能制造技术创新及应用贯穿制造业全过程。先进制造技术的加速融合使得制造业的设计、生产、管理、服务各个环节日趋智能化，智能制造正引领新一轮的制造业革命，主要体现在以下四个方面。
（1）建模与仿真使产品设计日趋智能化。建模与仿真广泛应用于产品设计、生产及供应链管理的整个产品生命周期。建模与防真通过减少测试和建模支出降低风险，通过简化设计部门和制造部门之间的切换来压缩新产品进入市场的时间。
（2）以工业机器人为代表的智能制造装备在生产过程中应用日趋广泛。近年来，工业机器人应用领域不断拓宽，种类更加繁多，功能越来越强，自动化和智能化水平显著提高。汽车、电子电器、工程机械等行业已大量使用工业机器人自动化生产线，工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。业内通常将工业机器人分为日系和欧系。日系的主要代表有安川、OTC、松下、FANUc、不二越、川崎等公司；欧系主要有德国KUKA、CLOOS，瑞典ABB，意大利COMAU，奥地利IGM公司等。工业机器人在制造业的应用范围越来越广泛，其标准化、模块化、网络化和智能化程度越来越高，功能也越发强大，正朝着成套技术和装备的方向发展。国际机器人联合会主席榊原伸表示，过去4～5年间，世界机器人行业得到了长足的发展，行业平均增长率为8%～9%。据联合会统计，近年来世界工业机器人行业的年总产值约250亿美元。
（3）全球供应链管理创新加速。通过使用企业资源规划软件和无线电频率识别技术（RFID）等信息技术，使得全球范围的供应链管理更具效率，缩短了满足客户订单的时间，提升了生产效率。
（4）智能服务业模式加速形成。先进制造企业通过嵌入式软件，无线连接和在线服务的启用整合成新的“智能”服务业模式，制造业与服务业两个部门之间的界限日益模糊，融合越来越深入。消费者正在要求获得产品“体验”，而非仅仅是一个产品，服务供应商如亚马逊公司已进入了制造业领域。
制造企业如何适应“工业4.0”时代
通向工业4.0的路将会是一段革命性的进展。现有的基础科技和经验将不得不为了适应制造工业中的特殊设备而进行改变和革新，而且对于新地域和新市场的创新解决方案将不得不重新探索。为此，企业需要对以下8个领域进一步改进。
标准化和参考架构
工业4.0将会涉及网络技术的设计并通过价值网络集成几家不同的公司。如果一揽子共同标准得以实现，这种合作伙伴关系将成为可能，而且需要一个参照架构来为这些标准提供描述并促进标准的实现。
复杂系统的管理
制造系统正在日益变得复杂，适当的计划、描述和说明模型可以为这些复杂系统提供管理基础。工程师们应该为了发展这些模型而进行更多的方法创新和工具应用。
一套综合的工业基础宽带设施
毋庸置疑，综合并高质量的通讯同络是工业4.0的关键要求。无论是在德国国内，还是在德国与其他合作国家之间，宽带网络基础设施也因此需要进一步的、大规律的拓展。
安全和安保
安全和安保是智能制造系统成功的关键。保障设备和产品自身不会引起使用者的危险，也不会对环境造成污染十分重要。同时，设备和产品中包含的信息特别需要被保护，以防止这些信息被滥用或者在未被授权的情况下使用。这将对安全和安保的架构和特殊识别码的集成调用产生更高的要求，同时相关的培训和职业生涯的持续发展规划也要得到加强。
工作的组织和设计
在智慧工厂里，雇员的角色将会发生引人注目的改变。越来越多的实时导向性控制将会让工作内容、工作流程和工作环境发生转变。针对组织工作的社会科技的实现将会给工人提供承担重大责任和加强个人发展的机会。当上述内容成为现实，进行合作的工作设计和职业生涯的学习途径对于启动参照模型课题将变尤为必要。
培训和持续性的职业发展
工业4.0将从根本上改变工人们的工作和职业诉求。实施适合的培训策略并用培养学习的方式组织工作也因此而变得非常必要，可以借此实现“活到老学到老”和基于工作地点的广泛的个人发展。为了达成这项目标，模型课题和“最好的实用网络”应该被进一步开发和提升，立体学习技术也应该投入研究。
规章制度
在工业4.0下建立新的制造流程和水平的商业网络架构时必须遵守法律，而已存在的立法也同样需要在必要时考虑创新对法律带来的影响。面临的挑战包括合作信息的保护、责任议题、管理私人信息和贸易限制等。这将不仅对立法，也对其他代表商务行为的活动提出了要求——制度将作为一个涵盖面广泛的适用工具而存在，其中的内容条款包括指导方针、标准合同和公司集体协议，或者如审计类型的自律行为。
