工业 4.0 及其工作原理

通过优化运营,可以为企业实现什么目标?利用 PTC 工业 4.0 解决方案,在机器和人员之间建立实时连接,大幅提升数字化转型计划和目标的影响力。
通过自动化和实时分析,您将见证全企业范围连接的强大性能。在您的业务中引入上述计划,提高效率,让您的产品与众不同,超越竞争对手。

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工业 4.0 是什么?


工业 4.0 是制造业发展的下一个阶段,其理念是机器之间应能够相互通信并协同工作,以创造新的产品和服务。作为第四次工业革命,工业 4.0 解决方案其实早就开始永久改变我们的生活与工作方式,并对各国经济产生深远影响。工业 4.0 的本质是通过技术应用实现工业企业运营的数字化转型。这些技术包括:工业物联网、自动化和机器人、预测性维护、仿真、增材制造以及 IoT 分析。工业 4.0 的推进是为了提高效率、改善敏捷性以应对市场的不可预测性、改进质量以及打造全新的业务模式。

该术语的创始人是 Klaus Schwab,世界经济论坛创始人兼执行主席。当前的制造解决方案已经远远超越了工业革命开始的时候,得益于这种变革,像您这样的公司现在才能享受到数字化转型计划带来的诸多好处。

工业 4.0 技术如何改变制造业?

工业 4.0 技术正通过实现流程自动化、借助 IoT 连接设备以实现实时监控,以及利用大数据进行基于分析的决策,彻底变革制造业。增材制造可以实现敏捷和自定义生产,而数字孪生则通过虚拟方式优化流程。网络安全措施可以防范威胁,人机协同则可以提高生产力。总之,这些进步简化了运营、提高了效率、促进了创新,从而将制造业重塑为数据驱动的智能生态系统。

工业 4.0 的发展

第一次工业革命

第一次工业革命始于 1760 年,其标志是从手工生产和畜力向蒸汽机和水力机械的转变。纺织制造业、钢铁业、农业和采矿业率先加入了这场革命。

第二次工业革命

技术革命于一个世纪后的 1871 年开启,大规模铁路和电报网络应运而生。依托这些技术进步,工厂开发出了现代化生产线,在制造工艺中引入了大规模生产和一定程度的自动化。

第三次工业革命

20 世纪末,数字革命开始了。第二次世界大战结束后,计算机、先进电信技术和数据分析技术得到了充分发展。在工厂中,数字化始于将可编程逻辑控制器 (PLC) 嵌入设备,从而实现流程自动化并开始数据收集。

第四次工业革命

2011 年,德国政府使用“工业 4.0”一词来描述制造数字化项目。后来,它迅速演变为一系列关于实施技术的建议,为大规模启动数字化转型打下了基础。

工业 4.0 的优势

提高生产力和效率

工业 4.0 可以实现自动化、简化流程和减少体力劳动,从而提高生产力和效率。数据分析可以优化资源分配和生产计划,而预测性维护则能够大幅缩短停机时间。供应链整合可以增强协调性,可自定义制造可以快速适应不断变化的需求,在提高产量的同时还能大幅减少浪费。

工业 4.0 可以实现自动化、简化流程和减少体力劳动,从而提高生产力和效率。数据分析可以优化资源分配和生产计划,而预测性维护则能够大幅缩短停机时间。供应链整合可以增强协调性,可自定义制造可以快速适应不断变化的需求,在提高产量的同时还能大幅减少浪费。

提高质量和产出

工业 4.0 可以通过自动化提高质量和产出,大幅减少错误并提高一致性。数据分析可优化流程,确定需要改进的领域并减少缺陷。IoT 传感器可实现实时监控,确保产品质量,而柔性制造支持自定义,有效满足多样化的客户需求。

工业 4.0 可以通过自动化提高质量和产出,大幅减少错误并提高一致性。数据分析可优化流程,确定需要改进的领域并减少缺陷。IoT 传感器可实现实时监控,确保产品质量,而柔性制造支持自定义,有效满足多样化的客户需求。

改善安全性

工业 4.0 通过预测性维护、远程监控以及减少人员暴露于危险环境,来提高安全性。增强现实和 IoT 可以帮助开展培训,数据分析可以识别风险,而供应链可视性可以确保整个流程符合安全标准,从而营造更安全的工作场所。

工业 4.0 通过预测性维护、远程监控以及减少人员暴露于危险环境,来提高安全性。增强现实和 IoT 可以帮助开展培训,数据分析可以识别风险,而供应链可视性可以确保整个流程符合安全标准,从而营造更安全的工作场所。

改善协同

工业 4.0 通过数字平台促进协同,实现跨供应链的无缝通信。IoT 促进了实时数据共享,优化了利益相关者之间的协同。虚拟协同工具可以增强远程团队合作,而 AI 驱动的分析功能可以为做出明智的决策提供见解,从而在动态环境中推动敏捷高效的协同。

工业 4.0 通过数字平台促进协同,实现跨供应链的无缝通信。IoT 促进了实时数据共享,优化了利益相关者之间的协同。虚拟协同工具可以增强远程团队合作,而 AI 驱动的分析功能可以为做出明智的决策提供见解,从而在动态环境中推动敏捷高效的协同。

运营成本降低

工业 4.0 技术降低了劳动力、现场服务、材料、合规性和管理方面的运营成本,也提升了服务和制造组织的盈利能力。

工业 4.0 技术降低了劳动力、现场服务、材料、合规性和管理方面的运营成本,也提升了服务和制造组织的盈利能力。

智能制造用例

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工厂基准管理

跨工厂、设备和生产线等众多领域提高数据收集和分析能力。进一步了解绩效指标并做出更有意义的改进。 了解详情
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提高工作人员生产力

采用技术来赋能您的宝贵资产:工厂车间一线员工。强化数字化员工队伍,实现效率大幅提升。 了解详情
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提高 OEE

数字制造可以发现以前未衡量的 KPI,从而发现并解决隐藏的低效问题。减少可避免的资本支出、防止停机并加速转换。 了解详情
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将数字主线延展到工厂

使制造与工程并行,并确保始终能够访问和了解最新设计更改。通过无缝的数字主线,加速生产并降低非质量成本。 了解详情
推进工业 4.0 的技术有哪些?

工业物联网 (IIoT)

借助工业物联网,帮助您的团队实时洞察和查看人员、产品、设备和性能数据。了解工业连接如何改变您的工厂运营,帮您实现两位数增长。

AI 和机器学习

利用工业人工智能检测故障信号、做出关键服务决策并防止意外停机。了解 AI 和机器学习如何帮助构建更好的预测模型。

数字孪生

数字孪生可以帮助企业改变数据理解方式,从数字化转型计划中获取复合价值。了解数字孪生为何是数字化转型中势在必行的一项战略。

计算机辅助设计

改进工程团队的设计方式,改善可制造性,降低生产运营成本。使用参数化建模、创成式设计以及仿真和分析工具设计、开发和记录创新产品。

增强现实

了解工业增强现实解决方案如何提高工作人员效率和安全性。通过增强的作业指导书、专家知识获取和传授等功能,改善您的培训、入职和技能提升计划。

产品生命周期管理

为团队提供新版产品数据:这些数据可以在上下文中安全提供,还能通过数据管理和可追溯性流程进行管理。有了更好的产品数据,团队可以缩短上市时间、提高生产力并降低成本。

云计算

混合云是帮助提高效率和推动竞争优势的核心要素。采用这种计算方法有助于增强计算机性能,同时提高安全性和弹性。

网络安全

强大的加密技术、AI 驱动型威胁检测以及用于保护网络系统和敏感数据的主动防护措施可以为网络安全提供有力支持。

增材制造

通过 AI 驱动的设计优化、实时监控和供应链集成,增强增材制造,从而加快生产速度并促进材料和工艺创新。

制造 4.0 解决方案

预测性维护

制造 4.0 利用预测性维护来预测设备故障。它集成了物联网传感器、AI 算法和数据分析,可以实时监控机械设备、检测异常并预测维护需求。这种主动式维护方法可以大幅缩短停机时间、降低维护成本,同时优化设备性能,最终达到提高生产力并延长资产寿命的目的。

协同产品设计

制造 4.0 通过基于云的实时协同、VR/AR 仿真和 AI 驱动型设计优化,改善了协同产品设计,确保实现高效的团队合作、创新和高质量产品开发。

敏捷制造

制造 4.0 通过 IoT 监控、实时分析和灵活的生产流程推动敏捷制造,确保快速响应市场变化并优化资源利用率。

供应链优化

制造 4.0 通过实时数据共享、支持 IoT 的跟踪和 AI 驱动的分析来优化供应链。它增强了可见性、简化了物流并改进了库存管理,从而缩短了交货时间并降低了成本。

PTC 工业 4.0 解决方案

数字绩效管理

ThingWorx Digital Performance Management 可以帮助发现具有较大潜在损益影响的问题解决机会,确定机会优先次序、采取行动并进行监控。

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互联工作单元

ThingWorx 互联工作单元可将孤岛式数据汇总到精简的可视化应用程序中,大幅简化一线工作人员获取信息的过程。

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资产监控与利用

ThingWorx 资产监控和利用可帮助制造商连接到现有资产、实时远程监控资产、根据异常情况生成警报,并通过数据趋势分析和分析工具提供关键见解。

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工业 4.0 的未来

工业 4.0 未来有望深度融合 AI、IoT 和机器人等数字技术,借助自动化智能系统彻底改变制造业。数据分析的进步将推动预测性维护和资源优化,而协同机器人和虚拟现实则会进一步提升员工能力。在区块链和 IoT 的支持下,供应链的敏捷性和透明度也将大幅改善。工业 4.0 将继续重新定义生产流程,在各国市场内推进创新,提升可持续性,提高竞争力。

欢迎收听《精益制造商》播客系列!

在讨论环节中,我们的专家嘉宾分享了他们对于工业物联网 (IIoT) 的见解,深入探讨了制造业的要点内容。在本系列播客中,我们将探讨 IIoT 如何大幅提高制造效率,为您的组织创造巨大价值。

在 Apple Podcasts、Spotify 上收听播客,或在此处查看更多内容。精彩内容,不容错过!

常见问题解答

工业 4.0 正在改变哪些行业?

在工业领域,工业 4.0 正在通过自动化、IoT、AI 和数据分析优化流程,实现预测性维护并增强安全性和可持续性,彻底改变制造业、汽车、航空航天、化工、石油和天然气、采矿、发电、重型机械、建筑以及物流和供应链行业。

智能工厂的特征是什么?

智能工厂的特征是自动化、互联和数据驱动型决策。采用 IoT 设备、机器人、AI 和数据分析优化生产流程、提高效率、减少停机时间、确保质量,同时实时监控和控制敏捷和响应迅速的制造操作。

IT/OT 集成

信息技术(IT)与操作技术(OT)的集成简化了数据流,改善了决策,提高了效率,并实现了工业环境中的预测性维护。它有助于实时监控、优化流程和更好地分配资源,从而减少停机时间、提高生产率和整体性能。

定制制造

工业 4.0 支持的定制制造将灵活性与效率相结合。它利用人工智能、物联网和数据分析等数字技术优化流程,缩短交付周期,降低成本,同时满足客户的个性化需求。实时数据洞察可实现灵活调整,确保质量和创新,提高客户满意度,并在动态市场中保持竞争力。

供应链

工业 4.0 通过提高可视性、灵活性和效率改变供应链。物联网传感器和人工智能分析实现了实时跟踪和预测性维护,减少了停机时间和库存成本。区块链可确保交易透明、安全,而数据驱动的洞察力可优化物流、库存管理和需求预测,从而更快地应对市场变化,提高整体绩效和客户满意度。

工业 4.0 资源和延伸阅读材料

了解工业 4.0 成熟度指数

阅读 Acatech 的深入研究,了解如何制定自己的工业 4.0 数字化转型计划。

规划数字化转型进程

了解如何协调财务结果、扩展用例和有效管理变革,克服数字化转型中的挑战。