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工业4.0与工业互联网,如何重塑未来制造?

  • 工业4.0:更像是一个顶层设计和愿景,源自德国,强调的是“智能工厂”的构建和生产方式的根本性变革。
  • 工业互联网:更像是一个技术框架和实现路径,源自美国,强调的是“数据驱动”,通过连接机器、人和数据来优化整个工业系统。

下面我们从多个维度进行详细的对比和阐述。

工业4.0与工业互联网,如何重塑未来制造?-图1
(图片来源网络,侵删)

核心概念解析

工业4.0 (Industry 4.0)

  • 起源:由德国政府在2025年提出,旨在巩固德国作为全球领先制造技术和供应商的地位。
  • 核心理念:利用信息物理系统将生产中的机器、物料、产品和人员等一切元素互联互通,建立一个高度灵活、个性化、数字化的“智能工厂”生产模式,它被称为第四次工业革命。
  • 信息物理系统智能工厂价值链整合
  • 技术支柱:德国提出了一个著名的“参考架构模型RAMI 4.0”,它从三个维度来定义工业4.0:
    1. 层级维度:从产品层(产品本身)到控制层(PLC)、管理层(MES)、企业层(ERP)、连接层(互联网)。
    2. 生命周期维度:从产品的设计、开发、生产到维护、回收。
    3. 价值流维度:从横向的企业间协作(供应链)来看。 通过这三个维度的交叉,可以精确定位任何工业4.0的应用场景。

工业互联网

  • 起源:由美国通用电气于2012年率先提出,后联合AT&T、Cisco、IBM、Intel等公司成立了工业互联网联盟,旨在推动工业技术与信息技术的融合。
  • 核心理念:通过先进的传感器、软件和大数据分析平台,将工业领域的设备、网络和人连接起来,打破“信息孤岛”,实现数据驱动的智能决策,从而提升效率、降低成本、减少浪费。
  • 数据驱动智能分析平台生态
  • 核心架构:通常分为三层:
    1. 智能感知层:通过传感器、控制器等设备采集物理世界的工业数据。
    2. 网络传输层:通过5G、工业以太网、Wi-Fi等技术将数据安全、可靠地传输到云端或数据中心。
    3. 平台与应用层:在云端或本地进行数据存储、处理和分析,开发出各种工业APP,为生产、运营、维护等提供智能应用。

核心对比

对比维度 工业4.0 (Industry 4.0) 工业互联网
起源国家 德国 美国
核心理念 自上而下的系统性变革,目标是构建“智能工厂”“智能生产” 自下而上的技术赋能,核心是“数据”,通过数据分析优化工业运营。
侧重点 纵向整合:打通企业内部从底层设备到顶层管理的垂直数据流。
横向集成:实现企业间价值链的协同与集成。
智能分析:强调利用大数据、人工智能、云计算等技术对海量工业数据进行深度挖掘,产生洞察。
技术焦点 信息物理系统物联网增材制造(3D打印)机器人技术 大数据分析云计算人工智能边缘计算数字孪生
实现路径 强调标准和架构(如RAMI 4.0),以实现系统间的互操作性和兼容性。 强调平台(如GE Predix),构建一个开放的生态系统,吸引开发者和企业共同创造价值。
最终目标 打造一个高度自动化、个性化、柔性化的未来制造业生态系统。 提升整个工业体系的效率、可靠性和可持续性,创造新的商业模式。

联系与融合

尽管工业4.0和工业互联网有诸多不同,但它们是相辅相成、目标一致的,最终都指向了智能制造的未来。

  1. 目标一致:两者都旨在利用新一代信息技术(物联网、大数据、AI等)改造传统工业,提升生产效率、降低成本、实现柔性生产和个性化定制。
  2. 技术互补
    • 工业4.0的“信息物理系统”是实现工业互联网的物理基础,它让机器设备具备了被连接和感知的能力。
    • 工业互联网的“大数据分析平台”是实现工业4.0的智能大脑,它让连接上来的数据产生了价值,驱动智能决策。
  3. 殊途同归
    • 你可以理解为,工业4.0描绘了未来工厂的宏伟蓝图(是什么样),而工业互联网提供了实现这个蓝图的工具箱和方法论(怎么建)
    • 一个完整的智能制造解决方案,既需要工业4.0的系统架构思维来组织生产流程,也需要工业互联网的数据分析能力来优化运营。

中国的实践:智能制造

中国作为制造业大国,也提出了自己的国家战略——“中国制造2025”,该战略并非简单复制德国或美国的模式,而是结合自身国情,提出以智能制造为主攻方向。

  • 中国制造2025吸收了工业4.0的顶层设计系统思维,强调创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化。
  • 它也积极拥抱工业互联网的数据驱动平台化理念,大力发展工业互联网平台,推动制造业的数字化、网络化、智能化转型。

可以说,中国的“智能制造”是融合了工业4.0和工业互联网优点,并结合自身发展需求提出的综合性国家战略。


工业4.0 工业互联网
一句话概括 德国的“智能工厂”蓝图 美国的“数据驱动”引擎
形象比喻 设计图纸:告诉你未来工厂应该是什么样子,有哪些房间和功能。 施工队和工具:告诉你如何利用数据、云计算等工具,把工厂建起来并让它高效运转。
关系 两者是一体两面,共同构成了智能制造的核心。工业4.0是愿景,工业互联网是实现路径之一。

在当今全球化的背景下,这些概念和技术的界限已经越来越模糊,企业不再纠结于“我们是搞工业4.0还是工业互联网”,而是更关注“如何利用这些先进的技术来解决我们自己的生产问题,实现降本增效和创新发展”,所有这些努力的归宿,都是迈向一个更智能、更高效、更绿色的未来工业世界。

工业4.0与工业互联网,如何重塑未来制造?-图2
(图片来源网络,侵删)
工业4.0与工业互联网,如何重塑未来制造?-图3
(图片来源网络,侵删)
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