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工业 1.0、2.0、3.0、4.0 概念简介

工业 1.0 是机械制造时代,即 18 世纪引入的机械设备制造时代;时间大概是 18 世纪 60 年代至 19 世纪中期
       就是通过 水力和蒸汽机实现工厂机械化这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动,经济社会从以农业、手工业为基础转型到以工业、机械制造带动经济发展的新模式。那时的机械设备还没有 电气自动化控制 的概念。

工业 2.0 是电气化与自动化时代,即 20 世纪初的电气化与自动化时代;时间大概是 19 世纪后半期至 20 世纪初。
       也就是劳动分工基础上采用电力驱动产品的大规模生产;因为有了电力,所以才进入了继电器、电气自动化控制 机械设备生产的年代。这次的工业革命,通过零部件生产与产品装配的成功分离,开创了产品批量生产的高效新模式。

工业 3.0 是电子信息化时代,即 20 世纪 70 年代开始并一直延续至现在的信息化时代。
    在升级工业 2.0 的基础上,广泛应用电子与信息技术使制造过程自动化控制程度再进一步大幅度提高。生产效率、良品率分工合作、机械设备寿命都得到了前所未有的提高。在此阶段,工厂大量采用由 PC、PLC/单片机真正电子、信息技术自动化控制的机械设备进行生产。自此,机器能够逐步替代人类作业,不仅接管了相当比例的“体力劳动”,还接管了一些“脑力劳动”工业 4.0 概念是德国政府 2013 年 《高技术战略 2020》 确定的十大未来项目之一,并已上升为国家战略,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。
       工业 4.0 是实体物理世界与虚拟网络世界融合的时代。但德国业界对 工业 4.0 的响应者却不多,原因之一是所谓的虚拟网络-实体物理系统(Cyber- Physical System,CPS)融合的主要思想,美国早在若干年前就已提出。未来 10 年,基于 信息物理系统(Cyber-PhysicalSystemCPS的智能化,将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期、全制造流程数字化以及基于信息通信技术的模块集成,将形成一种高度灵活、个性化、数字化的产品与服务新生产模式。      

       2013 年 12 月 12 日,美国白宫召开了第一次 CPS 成员会议。李杰教授作为专家组成员参加了会议。他们要讨论的事情,与德国的工业 4.0 其实是一样的内容。虽然德国先提出了概念,但他们刚刚起步、着手转型,而美国一直在做以 CPS 为概念的先进制造。或许正是这方面的原因,德国也于2013 年10 月邀请李杰教授前往分享他们在美国的成功案例。

       对于 CPS 的概念,李杰教授认为可以用日常生活中常见事物来解释。正如人们在 facebook 里建立的各种关系,在物理世界里是不可见的,却可以得出这个人的生活社群、行为习惯、过往经历等等。同样,任何产品都有虚拟和实体 两个世界(譬如:苹果手机是实体,但 APP 是虚体),如何将虚拟世界里的关系透明化,正是 工业 4.0 时代需要做的。未来产品 (譬如:机床、飞机、汽车、等等) 都应该会有实与虚的价值接合。这样的道理,是德国人提出概念的依据,但是李杰教授团队在美国已经自 2001 年开始积累大量和工业界成功合作建立的案例。

       需要强调的是,德国提出的工业 4.0 和美国的 CPS,核心要义都是制造业基于数据分析的转型。
 
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