位於(yu) 美國伊利諾伊州 霍夫曼的通快智能工廠

工業(ye) 4.0。這個(ge) 詞在大眾(zhong) 媒體(ti) 、會(hui) 議、展會(hui) 上隨處可見。大家早已對第四次工業(ye) 革命、甚至“製造業(ye) 已進入一個(ge) 新時代”的說法耳熟能詳。聽起來宏大絢麗(li) ，但這一切究竟代表著什麽(me) 呢？

首先，想象有這樣一家鈑金廠房——規模不大，有幾十名員工。乍看上去運行尋常，每輛負責廠房運送工作的推車上都有一個(ge) 小型定標器，看起來正與(yu) 廠房中的軟件連接著。頭頂的一個(ge) 大型監視器正在顯示車間地圖，標注著各項作業(ye) 的確切位置。

然後你會(hui) 看到辦公室，裏麵的人正在研究客戶上傳(chuan) 到網絡報價(jia) 係統的3D模型。其實大多數人都在看的，是幾個(ge) 需要特別關(guan) 注的例外訂單，常規訂單會(hui) 直接流向排期和排料係統，幾乎不需要人工幹預。

在廠房、辦公室裏多花點兒(er) 時間，你會(hui) 有更深刻的意識：人們(men) 用工業(ye) 4.0解決(jue) 方案管理整個(ge) 流程——從(cong) 報價(jia) 到交貨這一整個(ge) 常規流程工作，盡可能可靠、高效地處理每個(ge) 單獨流程工序背後的詳細操作（報價(jia) 、切削、折彎等）。這會(hui) 帶來深遠的影響，並最終將重塑整個(ge) 鈑金製造業(ye) ！

當然，工業(ye) 4.0不是一下子就能實現的。幾乎沒有一家製造商會(hui) 同時對所有的智能工廠項目進行投資。每家公司，包括那些資源有限的小公司，都是一步一個(ge) 腳印地摸索前進。

OEE和機器利用率

許多工廠都會(hui) 收集數據，用於(yu) 計算總體(ti) 設備效率（OEE）以及機器利用率，這通常是一家工廠邁向工業(ye) 4.0的第一步。對舊設備也是可行的，隻要一個(ge) 在線可用的簡單電流表就能評估設備狀態。用軟件來分析這些數據，使操作透明。通過智能手機和其他移動設備，工廠經理可以從(cong) 世界任何地方訪問這些信息，甚至可以接收、推送某些特定、可定義(yi) 的通知。

製造執行係統

通常，諸如機器操作這樣的直接工序隻會(hui) 占鈑金工廠總工作量的20%左右，剩下的80%都會(hui) 涉及到間接工序，比如報價(jia) 、編程、零部件運輸和產(chan) 能管理。通常造成製造瓶頸的，就是這些間接工序而不是機器本身。在這方麵，工業(ye) 4.0有望產(chan) 生立竿見影的積極影響。製造執行係統（MES）按照正確的優(you) 先級和數量安排，將訂單和工藝流程直接導入機器控製，大大減少了操作員需要執行的間接工序，比如確認訂單。使操作員有機會(hui) 變身流程經理：從(cong) MES派發一筆訂單到設備，之後隻需要管理所有間接流程工序就可以了。

在加工之間

幾十年來，鈑金工廠一直需要麵對一個(ge) 內(nei) 部流程瓶頸，就是不知道某些具體(ti) 訂單材料在工廠的什麽(me) 地方，需要員工花大量時間尋找它們(men) 。小工廠的操作員可能會(hui) 自行搜索，有時甚至讓機器閑置，去找尋需要的材料。某些情況下，單處理材料一項，操作員可能就要花費一半的工作時間。

現在，請想象有一個(ge) 室內(nei) 跟蹤係統，配有位置感應裝置，能追蹤到每項工序的位置。更妙的是，想象一下這些操作是由自動導向車（AGV）從(cong) 一台機移動到另一台，從(cong) 一個(ge) 部門移動到另一個(ge) 部門的。

這套完整的集成——從(cong) MES驅動生產(chan) 數據到車間自動化生產(chan) 和運輸部件，再到操作員監控端到端流程，便是工業(ye) 4.0的完整一幕。這一幕還包括了訂單監控和采購流程的自動化成本計算；規劃並優(you) 化整個(ge) 生產(chan) 流程；優(you) 化物流和庫存管理。其可能性和潛在優(you) 勢幾乎無止境。

有力的維護

工業(ye) 4.0使得預判維護比以往任何時候都更加有效，延長了平均故障的間隔時間，減少了平均修複時間。所采用的一些新型機器，裝備了各類傳(chuan) 感器，可以控製、監控並分析自身狀況，並在生產(chan) 運行不佳時發送信息通知工作人員。

這些機器將狀態數據傳(chuan) 送到應用了人工智能（AI）的大型數據庫，人工智能將當前數據與(yu) 其他已知情況進行比較，幾乎可以識別每個(ge) 機器狀態，例如“在接下來的100個(ge) 小時內(nei) 必須更換過濾器123號”。

傳(chuan) 感器檢測到零部件磨損後會(hui) 怎麽(me) 處理呢？智能軟件可以在後台完全自主地管理備件庫存，用一個(ge) 算法計算實際磨損，預判未來的加工需求，然後自動訂購備件。技術人員在部件準時到達後安裝好，作為(wei) 定期維護的一部分——沒有計劃外停機，沒有意外。

維護和修理也將進化。通過佩戴智能眼鏡等新的通信技術，機器操作員可以通過語音和視覺技術，與(yu) 機器製造商的技術專(zhuan) 家聯係。專(zhuan) 家可以看到操作員所看到的一切，可以發送指令，並使用增強現實技術，直接在操作員眼鏡的實時視圖中對一個(ge) 物體(ti) 進行標記和解釋。

網絡工廠

鈑金工廠的銷售和分銷渠道也在不斷進化。以網絡工廠為(wei) 例，可以在這家工廠與(yu) 本地、本區域、本國甚至國際客戶之間，幾乎同時進行文件和數據交換。所有這些數據都直接與(yu) 本地MES係統連接。MES係統可以優(you) 化生產(chan) 流程，使工廠在數據驅動下做出決(jue) 策，並致力於(yu) 可能實現的目標。

通過在線網絡界麵，客戶可以在線登錄並實時查看工作訂單的生產(chan) 狀態，能夠看到已完成的流程步驟，以及完成訂單還需多少剩餘(yu) 步驟。

工業(ye) 4.0將為(wei) 小企業(ye) 提供新的服務和產(chan) 品營銷方式，幫助企業(ye) 向客戶發送實時反饋，比如當前的生產(chan) 狀態，任何潛在的延遲可能以及新的工藝流程安排。所有這些都是由軟件管理的，有點兒(er) 類似那種實時更新的服務，會(hui) 更新最新的包裝、交貨位置以及生產(chan) 流程鏈中的潛在延誤情況。所有這些都將通過先進的算法和相互連接的係統和機器自動執行。

雲(yun) 計算和安全

為(wei) 了實現最大產(chan) 量及生產(chan) 效率，鈑金車間將授權基於(yu) 雲(yun) 的服務器收集並存儲(chu) 一些數據。想一想基於(yu) 雲(yun) 的編程服務的潛力吧——零部件可以在幾秒鍾內(nei) 上傳(chuan) 完畢。由於(yu) 極其強大的基於(yu) 雲(yun) 的計算平台，鈑金車間可以收到某台特定機器的正確運行程序。這將形成巨大的優(you) 勢，使程序員不必非得在工廠中待命。

雖然所有這些益處都很大，對小工廠尤為(wei) 有益，但是這些或大或小的工藝流程也需要考慮IT安全性。製造商們(men) 共享的數據，通常是他們(men) 公司的精髓——“皇冠上的寶石”，需要本地托管的可信的集成合作夥(huo) 伴。鈑金車間、機床製造商和第三方數據公司之間必須達成信任合作。

人工智能的影響

比較一下兩(liang) 種廚師，“人工智能廚師”和“人類廚師”。人類廚師根據自己的知識，用美味的食材烹調食物。人工智能廚師則會(hui) 嚐試各種不同食材的可能組合，隻提供味道極好的食物。

人工智能獨立執行任務，並在人類無法觀察到的數據中找到相關(guan) 性，尤其是複雜工況。人工智能能確保複雜自動化係統的快速、可靠運行，比如自動激光切割係統會(hui) 分析如何以最快、最可靠的方式切割、移走零部件。

人工智能還會(hui) 診斷異常複雜的問題，比人類單獨完成工作效率高得多。每當人工智能檢測到運行條件中的異常時，就會(hui) 從(cong) 知識庫中找出最佳的解決(jue) 方案。知識庫則會(hui) 隨著每次診斷的進行而擴大。

製造機器

工業(ye) 4.0離不開軟件和IT基礎設施。然而，製造機器本身仍然是鈑金行業(ye) 的基礎。

考慮到供給緊張的勞動力市場，即使小型鈑金工廠也發現自己別無選擇，隻能選擇自動化。今天，大大小小的工廠都麵臨(lin) 著比以往多得多的自動化選擇：具有可靠上/下料功能的切削機床，配備了機器人的自動折彎機，高效的激光焊接機，替代了叉車的自動導航車（AGV）……所有這些都可以連到一個(ge) 存儲(chu) 係統上，所有這些都能通過MES係統進行控製和優(you) 化。總而言之，它實現了真正自主的製造能力。為(wei) 了駕馭它，鈑金製造商們(men) 需要將軟件、硬件和服務完美結合起來。

不僅(jin) 僅(jin) 是個(ge) “時髦詞”

許多人以為(wei) “工業(ye) 4.0”隻是個(ge) 時髦詞，與(yu) 車間或我們(men) 的日常生活沒有真正的關(guan) 聯。其實，我們(men) 每天都能看到工業(ye) 4.0元素。如果你有一部智能手機，你就很有可能使用過與(yu) 人工智能或工業(ye) 4.0其他領域相關(guan) 的應用程序。但我們(men) 很少從(cong) 整體(ti) 上考慮工業(ye) 4.0的影響，以及它是如何重塑我們(men) 的已知業(ye) 務的。

工業(ye) 4.0是一個(ge) 裏程碑，代表用實際的機器數據幫助員工指導生產(chan) 。其終極狀態就是，人工智能和機器學習(xi) 生成的算法采用機器數據做決(jue) 策，優(you) 化生產(chan) 價(jia) 值流——所有這些都自己做，

從(cong) 而使創新周期更短，生產(chan) 批量更小，產(chan) 品變化更多，交貨時間更短。

當工廠被連接起來後，他們(men) 就能快速訪問信息並采取行動。從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上說，工業(ye) 4.0使工業(ye) 民主化了。例如，連接到雲(yun) 端後，即使微型工廠也不需要為(wei) 了使用強大的人工智能而投資大量的IT基礎設施了，不管是想做預判維護、報價(jia) 、訂單處理，還是其他的什麽(me) 。

展望未來，北美鈑金工廠將呈現出無人工廠的形態。但是仍要再強調一次的是，能夠充分利用工業(ye) 4.0潛力的企業(ye) 依然很少。他們(men) 正在一步一步地探索中。邁出第一步是最關(guan) 鍵的。