物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)與自動(dòng)化技術(shù)、人工智能和云計(jì)算的組合應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)工業(yè)向智能制造的轉(zhuǎn)變。
在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中，數(shù)字孿生、人機(jī)交互、預(yù)測(cè)性維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全、彈性變化、自動(dòng)化和邊緣計(jì)算正在成為智能制造的七個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)。
這些趨勢(shì)也將極大地改變制造業(yè)中機(jī)器與機(jī)器、人與機(jī)器、人與人、預(yù)測(cè)與操作、管理與運(yùn)營(yíng)之間的關(guān)系，推動(dòng)工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)。
1.數(shù)字孿生的“接管”
數(shù)字孿生（Digital Twin）是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。
數(shù)字孿生提供了與工業(yè)部門(mén)中使用的物理組件相對(duì)應(yīng)的虛擬對(duì)象。例如，制造汽車(chē)的機(jī)器人手臂可以使用數(shù)字孿生進(jìn)行監(jiān)控，數(shù)字孿生收集有關(guān)機(jī)械手臂操作的數(shù)據(jù)，并提供有關(guān)需要定期維護(hù)或更換的組件的信息。
數(shù)字孿生可以使預(yù)測(cè)性維護(hù)更加容易，并提供有價(jià)值的可視化功能以提高效率。雖然有很多方法可以收集和管理物聯(lián)網(wǎng)信息，但數(shù)字孿生提供了一種更為直觀而強(qiáng)大的方法。
2.創(chuàng)新的人機(jī)界面
計(jì)算機(jī)屏幕，甚至是更原始的顯示器仍然在工業(yè)領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，但這種情況正在改變。
在查看設(shè)備組件時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用可以提供更有價(jià)值的反饋，并為員工提供有關(guān)制造設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)衍生信息，使公司能夠更好地進(jìn)行管理與維護(hù)；虛擬現(xiàn)實(shí)也可以使用更傳統(tǒng)的技術(shù)為工作人員提供強(qiáng)大的可視化功能。
VR和AR通常針對(duì)特定任務(wù)量身定制，隨著頭戴設(shè)備和智能眼鏡的普及與價(jià)格下降，這些技術(shù)將更受歡迎，特別是在工業(yè)環(huán)境中。
3.更好的預(yù)測(cè)性維護(hù)
多年來(lái)，預(yù)測(cè)性維護(hù)在工業(yè)環(huán)境中一直扮演著日益重要的角色，物聯(lián)網(wǎng)組件的持續(xù)增長(zhǎng)也提供了比以前更多的信息。
結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和其他人工智能工具，現(xiàn)代工業(yè)軟件比過(guò)去憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷確定何時(shí)需要更換設(shè)備部件更加有效。
與其他技術(shù)不同，預(yù)測(cè)性維護(hù)的好處很容易計(jì)算。作為一種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，預(yù)測(cè)性維護(hù)一定會(huì)成為未來(lái)工業(yè)管理人員的優(yōu)秀助手。
4.網(wǎng)絡(luò)安全投資愈發(fā)重要
在早期階段，物聯(lián)網(wǎng)在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)雜亂無(wú)章的情況。同時(shí)，對(duì)于許多公司而言，安全設(shè)備并不被視為重中之重。
現(xiàn)在這種情況正在改變，那些即將或已經(jīng)投資物聯(lián)網(wǎng)的公司正在越來(lái)越多地采取措施確保新的投資免受網(wǎng)絡(luò)攻擊。
這種改變的部分原因是因?yàn)楝F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)攻擊越來(lái)越猖獗，越來(lái)越有利可圖，而安全防范較低的工業(yè)設(shè)備尤其誘人。
制造業(yè)公司面臨的挑戰(zhàn)之一就是確保他們使用正確的安全條例并確保所有操作的合規(guī)性，因?yàn)闆](méi)有一步到位的解決方案可以100%保護(hù)設(shè)備免受攻擊者的“入侵”。
5.更靈活的轉(zhuǎn)變
由于工業(yè)設(shè)備停機(jī)成本很高，因此，通常情況下，企業(yè)會(huì)盡可能避免硬件和軟件的升級(jí)與改造，因此，工業(yè)企業(yè)的變革有時(shí)候會(huì)非常緩慢。
然而，全面提升效率將迫使企業(yè)采取更加靈活的方式進(jìn)行運(yùn)營(yíng)。物聯(lián)網(wǎng)與人工智能分析有時(shí)會(huì)導(dǎo)致令人驚訝的結(jié)果，因?yàn)槿斯ぶ悄軐?duì)于發(fā)現(xiàn)那些人類(lèi)可能永遠(yuǎn)不會(huì)探索的相關(guān)領(lǐng)域非常重要。
實(shí)體工業(yè)的長(zhǎng)期轉(zhuǎn)變將會(huì)找到更快速適應(yīng)信息化的方法，而且這一舉措在未來(lái)幾年中將繼續(xù)增加。
6.更高效的自動(dòng)化技術(shù)
自動(dòng)化一直是工業(yè)的核心，數(shù)字技術(shù)正在擴(kuò)展這一趨勢(shì)。企業(yè)現(xiàn)在可以依靠低成本設(shè)備來(lái)補(bǔ)充更廣泛的制造組件，而不是投資昂貴的重型設(shè)備。
隨著自動(dòng)化系統(tǒng)繼續(xù)證明其價(jià)值，企業(yè)將會(huì)投入更多資金，并看到顯著的效率提升和更低的勞動(dòng)力成本。
然而，工人招聘仍將保持強(qiáng)勁，因?yàn)榧词故歉叨茸詣?dòng)化的系統(tǒng)也需要人們監(jiān)控進(jìn)度，并尋找最大限度提高效率的方法。
7.更及時(shí)的邊緣計(jì)算
物聯(lián)網(wǎng)組件收集的大量數(shù)據(jù)可能令人咋舌，而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序中的瓶頸之一就是確保系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控必要的信息。
因此，物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的一個(gè)強(qiáng)大組件將依賴(lài)于邊緣計(jì)算設(shè)備，這些設(shè)備可在數(shù)據(jù)被發(fā)送到更集中的服務(wù)器之前收集、處理并分析數(shù)據(jù)。
雖然服務(wù)器或場(chǎng)外云解決方案的投資將繼續(xù)增加，但邊緣設(shè)備將在未來(lái)得到重大投資，并緩解當(dāng)今工業(yè)環(huán)境中常見(jiàn)的一些處理壓力。
拓展閱讀
“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。
“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為三大主題：
一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；
二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者；
三是“智能物流”，主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。
