2、工业4.0技术概述、益处与挑战

工业4.0技术概述、益处与挑战

1. 引言

工业发展历经多次变革，第一次工业革命实现了从人力到蒸汽动力机器的转变，这是人类的一大飞跃。随后，第二次工业革命在内燃机和电力发明后到来。第三次工业革命则源于计算机的发明，它缩短了操作时间，还带来了社交媒体和人工智能等进步。如今，我们正站在工业4.0的起点。

工业4.0主要聚焦于人机界面（HMI）和连接性这两项技术。HMI是人与机器之间的桥梁，能引导操作员解决问题；连接性涵盖机器与工具之间、机器与机器之间的通信。工业4.0的终极目标是提升质量、成本效率、交付时间、灵活性和人体工程学，其核心在于有效获取数据带来的益处，通过数字化概念为制造业带来更复杂精细的流程。

2. 赛博物理系统（CPS）

CPS是工业4.0发展的基础，它通过创建物理资源的数字副本并将它们连接起来，以提高物理资源的输出效率。CPS也可应用于供应链管理，根据实时情况优化流程，还能使机器根据环境变化进行自我配置和自我优化。

CPS包含五个层次：
1. 智能连接 ：通过控制器、传感器和其他辅助组件从机器和设备收集数据。
2. 数据转换 ：将原始数据转换为有意义的信息。
3. 赛博层 ：将所有获取的信息汇聚到一个公共平台，与其他信息进行比较，识别偏差并制定纠正措施。
4. 认知层 ：机器与人类进行交互，机器为人类提供各种建议，以提高制造过程的效率和产品质量。
5. 自我配置层 ：系统根据环境进行自我配