制造業(yè)的變化比以往來得更加迅速，大家可以看到全球制造業(yè)全球化的競爭在不斷加劇,同時客戶對于產(chǎn)品的需求速度越來越快，也就是說產(chǎn)品投放到市場的時間越來越短，這些變化都讓制造行業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

1 通往“工業(yè)4.0”之路

圖1 國家經(jīng)濟(jì)與制造業(yè)面臨的大趨勢

    圖1是由于國家經(jīng)濟(jì)形勢變化和制造業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型，制造業(yè)正在面臨全球化的競爭，同時中國的人口紅利在慢慢消失，城市化進(jìn)程越來越明顯，包括環(huán)境和氣侯的變化，都引起了制造業(yè)的一些挑戰(zhàn)，所以中國政府、美國政府、德國政府都針對制造業(yè)提出了不同的目標(biāo)和要求。

圖2 工業(yè)4.0之路

    在通往工業(yè)4.0的發(fā)展之路上，最初人們將電子技術(shù)引入到自動化，同時將模塊化技術(shù)、IT支持的自動化技術(shù)引用到生產(chǎn)，發(fā)展到今天，也就是現(xiàn)在工業(yè)3.0的時代，西門子推動的軟系統(tǒng)，實現(xiàn)了整個生產(chǎn)過程的集成和優(yōu)化，可見西門子既是工業(yè)4.0的倡導(dǎo)者也是引領(lǐng)者，現(xiàn)在可以看到，西門子在德國已經(jīng)處于3.0的末期，邁入4.0的狀態(tài)。未來，制造業(yè)會和互聯(lián)網(wǎng)融合，進(jìn)行智能優(yōu)化。

2 工業(yè)4.0——基于信息物理融合系統(tǒng)的生產(chǎn)

    什么是工業(yè)4.0？就是基于信息的物理融合系統(tǒng)。這里面有兩個要素，第一要素是產(chǎn)品，產(chǎn)品必須是智能化的產(chǎn)品，即包含和生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)的要素。第二要素是企業(yè)必須有自主的生產(chǎn)設(shè)備，如數(shù)控設(shè)備，可以聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，對于之前的生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行智能調(diào)整，把這個要素整合在一起就是企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)4.0的過程。

圖3 “汽車業(yè)”集成整個工具鏈

    最好的例子是汽車行業(yè)，汽車業(yè)是工業(yè)4.0最前端的行業(yè)，汽車制造從產(chǎn)品的最初設(shè)計就全部采用數(shù)字化理念，實現(xiàn)每一個產(chǎn)品記錄制造過程中所有的信息；之后產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)規(guī)劃和產(chǎn)線調(diào)整，這中間會運用軟件進(jìn)行虛擬制造和虛擬仿真，將信息傳遞到產(chǎn)線上，進(jìn)而驅(qū)動生產(chǎn)工程，同時產(chǎn)線還可以根據(jù)汽車的升級換代進(jìn)行不斷的調(diào)整，這個過程實際上就是工業(yè)4.0的具體實施步驟。