工业4.0的五大趋势勾勒出了柔性工厂的未来

工业4.0启动八年了，你解决了三个柔性工厂的问题了吗?五大工业4.0趋势有助于打造灵活的工厂。

由石头史 2021年8月17日

提供:CFE媒体与技术

学习目标

了解工业4.0的五大趋势，帮助形成灵活的工厂。
回答三个常见的柔性工厂问题。
考虑一下工业4.0的五个趋势，它们可以帮助创建灵活的工厂。

未来的工厂是什么样子的?也许没有对与错，只有对技术更合适的应用。中国有句关于莎士比亚的谚语:“千人眼，看一千个哈姆雷特。”在所有的答案中，至少有一点是共同的，那就是未来的工厂必须是一个灵活的工厂，可以按需生产，并实现大规模定制，这也是德国在2013年提出的工业4.0的主要目标之一。

工业4.0提出至今已近8年。工业4.0的发展如何?呈现了什么趋势?未来“灵活”的工厂已经成型了吗?

4.0产业进步

最近，philip Wallner，工业自动化和机械的工业经理MathWorks，曾接受控制工程,中国讨论工业4.0的最新进展和趋势。

菲利普·沃纳说，未来的工厂必须是一个灵活的工厂。一个原因是市场的驱动力，对个性化商品的需求更大，这使得工厂从大规模生产转向大规模定制生产，即对柔性生产的需求更强。另外，对独立生产线的需求和产品迭代周期的缩短也推动了工厂的柔性生产。

灵活的工厂问题的三个答案

目前的技术发展使灵活的工厂成为可能。Wallner说，要解决这些复杂的问题，需要三个重要的生产因素:

更强大的硬件和高效的硬件可以使这些复杂的算法在现场环境下运行。
新的设计流程和工具足以支持复杂软件系统或包括人工智能(AI)算法在内的软件系统的开发、测试和部署。
越来越多具有领域知识的工程师逐渐掌握了数据分析和人工智能技术。他们将领域知识与新的人工智能技术知识相结合，使工厂更具灵活性。

5个工业4.0趋势有助于灵活的工厂

未来的柔性工厂会是什么样子?Wallner描述了工业4.0的五个最新趋势。

趋势1:人工智能项目的经济优势日益突出，并将成为未来工厂的普遍应用。

在过去，人工智能主要是在科学研究和学术领域进行讨论，但人工智能已经应用于具体的工业场景，如预测性维护、健康监控、生产优化、基于视觉的质量检测等主流应用。包括MathWorks在内的许多公司都开发了专门的人工智能工具和应用程序来设计、培训和部署这些人工智能算法，极大地减轻了开发人员和设计师的负担，并取得了一定的经济效益。

趋势2:机器开发的验证变得数字化。日益复杂的系统需要数字设计的支持。这种复杂性通常来自于我们对灵活生产、模块化生产、更高质量和精度、更多数据吞吐量、更短的上市时间和交付周期的需求。通过这种方式，数字建模和仿真将处理复杂性。这些模型将贯穿设计、交付、运行和维护的整个生命周期。未来的工厂将首先建立在虚拟环境中，然后再建立在物理环境中。

趋势3:生产车间和办公空间将更加一体化。这有两个意思。第一，标准的工业协议，如OPC UA5G使所有设备或自动化组件能够相互连接。这些自动化组件也可以连接到办公场景，实现数据交互。在过去,复杂的软件只能在办公室的台式电脑上运行,但现在更多的复杂的软件部署到工业现场,也就是说,该算法开发的桌面计算机可以运行在工业控制器,这样会有更好的集成桌面和厂房之间。

趋势4:机器人技术将增加工厂的灵活性。今天的机器人通常是按照一种直接的方式编程来实现特定类型的动作，而没有能力自己做决定。这与未来灵活、模块化的生产方式不相容。因此，具有自我意识和自主的自主机器人应运而生。这种机器人已经成功地应用于工厂的物料搬运和分拣。

趋势5:未来工厂最需要具有领域知识和新知识的工程师。AI等新技术让未来的工厂更加智能化，这也导致未来的工厂工程师不仅需要有专业知识，还需要有新的技术技能，如掌握AI技术的同时。领域知识是指工程师工作所在行业的专业知识，如设备、工艺、程序等行业知识。新知识是指人工智能技术、云计算、软件设计等方面的知识。

加快人工智能与制造业的整合

越来越多的工厂工程师将软件设计和人工智能等技能添加到自己的技能集，以及工程工具MathWorks Matlab正在为工程师提供自动化工具应用程序，以促进人工智能算法的开发、测试和部署。在这个过程中，MathWorks Matlab提供了丰富的applet应用程序，可以帮助具有专业知识的工程师快速将AI等新技术集成到实际工作中。

“数字化的重要性在2020年得到了证明。随着整个工业领域从大规模生产向定制柔性生产转型，2021年，数字化转型将变得比以往任何时候都更加重要，包括生产系统的自主性、工程师、通过仿真确认系统行为等。今天分享的五种趋势可能只是勾勒出未来柔性工厂的雏形。毕竟，未来已经来临!”Wallner说。