工業(yè)4.0

時間：2016-05-13作者：蘇州艾斯達克智能科技有限公司瀏覽：61

	
		
			工業(yè)4.0良好目標：借助通信技術(shù)，向智能化轉(zhuǎn)型
		
	
	
		
			    工業(yè)4.0的浪潮即將來臨，新興的技術(shù)將滲透到工業(yè)的各個方面。這將形成一個靈活度高，具有個性化、智能化的生產(chǎn)模式。工業(yè)要實現(xiàn)向智能方向的轉(zhuǎn)型，就離不開信息通信技術(shù)的支撐。
		
		
			工業(yè)4.0即是ICT和CPS的結(jié)合
		
		
			“工業(yè)4.0”較終需要實現(xiàn)的目標是制造業(yè)向智能化的方向轉(zhuǎn)型;“智能”思想是“工業(yè)4.0”的**?！肮I(yè)4.0”主要可以分為兩大部分，* 一部分是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn)。*二部分是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用等。
		
		
			
		
		
			工業(yè)4.0對于移動通信來說不是一個陌生的字眼，它與“兩化融合”息息相關(guān)。在4G的發(fā)展乃至下一代移動通信5G的研究中，移動通信領(lǐng)域已經(jīng)接觸到類似的概念;而對工業(yè)4.0的實踐反過來有助于移動通信自身的創(chuàng)新和發(fā)展。
		
		
			德國學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對“工業(yè)4.0”概念的一個比較統(tǒng)一的闡釋是繼機械化、電氣化和信息技術(shù)之后，以智能制造為主導的*四次工業(yè)革命。主要是指通過信息通信技術(shù)（ICT）和信息物理系統(tǒng)（CPS）的結(jié)合，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，較終建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務生產(chǎn)模式。
		
		
			ICT技術(shù)，即為信息通信技術(shù)。較近幾年，ICT技術(shù)飛速發(fā)展，各種新的概念、技術(shù)不斷涌現(xiàn)，已經(jīng)應用到各個領(lǐng)域、行業(yè)中，并發(fā)揮著巨大的作用。信息物理系統(tǒng)（CPS）包括智能機器、儲存系統(tǒng)和生產(chǎn)設施，各個部分能夠相互獨立地自動交換信息、觸發(fā)動作和控制。而物聯(lián)網(wǎng)、服務網(wǎng)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)是“工業(yè)4.0”的基礎(chǔ)。
		
		
			多個ICT技術(shù)耦合工業(yè)4.0
		
		
			在推動工業(yè)4.0的發(fā)展進程中，CPS面臨了各種問題，其中與信息通信技術(shù)相關(guān)的主要可以歸納為如下幾個問題：1.異構(gòu)異質(zhì)融合問題，2.海量性問題，3.實時性問題。針對這些方面的問題，有一些相關(guān)的ICT技術(shù)可以對它們進行解決或改善。
		
		
			異構(gòu)網(wǎng)絡融合（異構(gòu)異質(zhì)融合問題）
		
		
			在工業(yè)環(huán)境中實現(xiàn)設備與設備間的相互通信，網(wǎng)絡的異構(gòu)異質(zhì)是需要首先考慮到的問題。異構(gòu)性是指要求不同類型的無線技術(shù)（如 Internet(＄68.6000)，WSN等）可以進行互聯(lián)互通，并且保證服務質(zhì)量。異質(zhì)性是指要求不同公司生產(chǎn)的、不同功能的硬件不兼容的設備在沒有彼此差異的情況下進行互聯(lián)互通。由于整個工業(yè)環(huán)境是由很多具有通信、計算、精確決策控制設備組成的智能網(wǎng)絡，可知整個通信網(wǎng)絡也具有高度的復雜性。
		
		
			CPS在不同的服務領(lǐng)域需要得到不同的通信模式支持，這需要ICT提供相應的不同制式的通信模式，實現(xiàn)大范圍嵌入式設備之間的互聯(lián)以及向虛擬世界互聯(lián)。通過網(wǎng)絡間的融合與協(xié)同，對異構(gòu)網(wǎng)絡分離的、局部的優(yōu)勢能力與資源進行有序整合，較終實現(xiàn)無處不在、無所不能的一種智能網(wǎng)絡。在異構(gòu)的網(wǎng)絡中，每一個通信節(jié)點都具備自路由的功能，形成一個自組織、自管理、自修復、自我平衡的智能網(wǎng)絡。各個設備因為異構(gòu)異質(zhì)的融合可以相互之間進行良好的通信交流，在不同的網(wǎng)絡共存的情況下，還可以整合與優(yōu)化資源配置，利用性能較好的網(wǎng)絡進行通信，實現(xiàn)較高效的資源利用。
		
		
			大數(shù)據(jù)、云計算等服務的提供（海量性問題）
		
		
			在工業(yè)4.0的大環(huán)境下，工業(yè)企業(yè)的信息化水平越來越高，信息數(shù)據(jù)量也越來越多，各種設備儀器產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對信息處理的要求也提高了?，F(xiàn)在新興的大數(shù)據(jù)、云計算這類ICT技術(shù)剛好可以解決數(shù)據(jù)海量性的問題。
		
		
			大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，其重點在于對數(shù)據(jù)的“加工能力”，對大量的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化的處理，是之能轉(zhuǎn)化成有用的信息。在工業(yè)環(huán)境中建立一個大數(shù)據(jù)的平臺，這樣能提高工廠對不同設備收集的海量信息進行及時的處理，增加信息系統(tǒng)的計算能力和數(shù)據(jù)消化能力，對工業(yè)4.0的發(fā)展是很有作用的。而且大數(shù)據(jù)較能迎合工業(yè)4.0需求的地方不僅僅是它的“大”，較關(guān)鍵的是在于它的數(shù)據(jù)的整合分析和利用。這也很好的**了工業(yè)4.0智能化的方向。
		
		
			云計算是一種商業(yè)計算模型，它將計算任務分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務。我們可以像使用水電資源一樣使用云計算提供的計算和存儲資源，解決了在數(shù)據(jù)中心存儲空間不能滿足工業(yè)環(huán)境的需要的問題。
		
		
			短距離低時延技術(shù)（實時性問題）
		
		
			由于移動設備的接入會造成設備狀態(tài)隨機變化，所以需要對物理設備進行實時動態(tài)重組，這對計算過程的時間確定性和并行性要求很高，對網(wǎng)絡實時性要求也非常高。目前有如下一些方法可以滿足這些需求：
		
		
			采用多跳轉(zhuǎn)發(fā)方式進行通信，并結(jié)合先應式路由協(xié)議來降低路由請求的延遲。其優(yōu)勢有：即時通信、容易部署、節(jié)省能量或帶寬資源、自組織能力與容錯性強、具有自愈能力、組網(wǎng)成本低等。
		
		
			在新的空口設計Soft Defined Air Interface （SDAI）方面進行積極創(chuàng)新，其**是能夠面向業(yè)務和內(nèi)容，自適應地調(diào)整或重組幀結(jié)構(gòu)、雙工模式、多址方案、波形和調(diào)制編碼等流程模塊，以達到性能和資源配置的多重較優(yōu)化。該方面目前也是5G的研究重點和熱點。
		
		
			還可以部署**于短距離通信的傳輸技術(shù)，比較有代表性的是ZigBee。作為一種新興的短距離、低速率無線通信網(wǎng)絡技術(shù)，該技術(shù)主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間的數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽谩?
		
		
			通過ICT技術(shù)中的無線網(wǎng)絡部署及通信方式創(chuàng)新、新型空口協(xié)議設計以及低成本低功率實時通信技術(shù)，可實現(xiàn)工業(yè)4.0對短距離低時延的需求。
		
		
			移動通信網(wǎng)絡承載工業(yè)4.0
		
		
			工業(yè)4.0將引入大量具有互通信能力的物理組件，需要通過承載網(wǎng)絡實現(xiàn)跨領(lǐng)域和跨地區(qū)的智能制造，同時還對安全可靠性具有較高的要求。而移動通信網(wǎng)絡因其具有覆蓋范圍廣、基礎(chǔ)設施豐富、可靠度高的優(yōu)勢，有可能成為工業(yè)4.0的主要承載網(wǎng)絡之一。此外，工業(yè)4.0對多種異構(gòu)網(wǎng)絡融合的需要，也與下 一代移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展思路相吻合。
		
		
			創(chuàng)新的ICT技術(shù)是工業(yè)4.0穩(wěn)步發(fā)展的基石。在其“助力”下，智能制造即使需要在廣大區(qū)域里面解決各種紛雜的需求也不再是不可解決的難題。
		
		
			**爭相發(fā)展科技融合，企圖占據(jù)未來工業(yè)**。德國、美國、日本等國家先后在**制造和**工作上布局，而中國在工業(yè)4.0的浪潮中想抓住機遇，離不開信息通信技術(shù)的支撐。通過融合信息通信技術(shù)，未來社會的工業(yè)智能化一定能變?yōu)楝F(xiàn)實。
		
	


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