7、工业4.0与网络物理系统在制造业中的应用与发展

工业4.0与网络物理系统在制造业中的应用与发展

1. 工业物联网与相关技术

在完全连接的工业物联网（IIoT）组织中，传感器数量增多，数据处理和传输速度比以往更快。LoRaWAN（低功耗广域网协议）是一种数据链路层协议，具有远距离、低功耗和低比特率的特点，由通信协议和网络架构组成，物理层则作为远程链路。与其他低功耗广域网（LPWA）技术如Sigfox、NB - IoT、LTE - M等相比，LoRaWAN在长距离通信的功耗方面表现更优，实现相同容量所需的基础设施更少。

除了LoRaWAN，还有许多开源和商业可用的技术、平台或预建应用程序，可助力实现工业4.0在制造车间的应用。例如，在聚合物加工组织实施智能制造虽面临数据获取和频率等挑战，但最终实现了设备生命周期内的成本节约，表明传统系统可成功升级以适应工业4.0。另外，新冠疫情引发的供应链危机促使供应链管理向数字供应网络发展。

2. 人类在网络物理系统（CPS）中的角色

工业4.0可分为三个组成部分：
- 智能部件 ：通过传统制造或增材制造生产，若能利用工业4.0技术则可视为智能部件。
- 机床 ：具备分布式、适应性、灵活性和自组织能力的生产线，能够制造智能产品。
- 智能操作员（Operator 4.0） ：也称为增强操作员，是最重要的组成部分。在理想的工业4.0环境中，他们能完成更多任务、理解更多信息并提供更多价值。

智能操作员可分为以下几类：
1. 分析技能型操作员 ：具备数据分析和处理能力。