工业4.0
通过充分利用信息通信技术和信息物理系统（Cyber Physical System，CPS）相结合的手段，推动制造业向智能化转型涵盖了所有的设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户——要将他们紧密地连接在一起。以万物互联的发展趋势，将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施，通过信息物理系统“编织”成一个智能网络，使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间、数字世界和物理世界之间能够相互联通，使得机器、工作部件、系统以及人类社会能够通过网络，持续不断地保持数字信息的交流。
生产设备间的互联 由不同类型和功能的智能单机设备的互联，可以组成智能生产线；不同智能生产线之间的互联又组成了智能车间；智能车间的互联组成智能工厂；不同地域、行业、企业的智能工厂的互联则又组成了一个智能制造系统。
智能单机设备、智能生产线、智能车间以及智能工厂，可以自由、动态地进行组合，以满足不断变化的制造需求。
设备和产品的互联 比生产设备间的互联更进一步的是，生产设备和产品之间能够通信，这使得产品能够“理解”制造的细节并协助生产过程的推进。与设备互联的产品似乎被赋予了智慧，知道“自己将被如何使用”，回答诸如“我是什么时候被制造的”“哪组参数应该被用来对我进行处理”“我应该被传送到哪儿”等问题
| 以现有设备智能化改造为主，生产设备+智能终端控制+物联网+5G，组成智能网络中的生产和通信部分，零部件也具有智能部分，作为制造的供给端。消费者作为另一端也参与到这个制造过程中，在该网络中所有端之间都是互通关系。 |
工业4.0意味着智能工厂能够自行运转，零件与机器可以进行交流。
虚拟和现实的互联 信息物理系统是工业4.0的核心，它通过将物理设备连接到互联网，使物理设备具备了计算、通信、控制、远程协调和自治这五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合
集成化
工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器，以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向、端对端的高度集成。
纵向集成
企业内部所实现的所有生产、运营环节信息的无缝连接
内部信息流、资金流和物流的集成，是在哪一个层次、哪一个环节、哪一个水平上，是在生产环节上、跨流程/部门的环节上的集成，还是产品全生命周期的集成
横向集成
企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，为实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务，推动企业间研产供销、经营管理、生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成，进而实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同企业间的信息共享和业务协同
端到端集成
围绕产品全生命周期的价值链，通过对价值链上不同企业资源的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护等在内的产品全生命周期的管理和服务；通过集成参与产品价值链创造的各供应商、制造商、分销商以及客户信息流、物流，在为客户提供更有价值的产品和服务的同时，重构产业链各环节体系。
以数据核心
产品数据
产品的各种数据被记录、传输、处理和加工，使得对产品全生命周期的管理
内嵌在产品中的传感器将获取更多的、实时的产品数据，使得产品管理能够贯穿需求、设计、生产、销售、售后乃至淘汰报废的全部生命历程
运营数据
产过程中无所不在的传感、连接，产生了丰富的数据，这些数据使企业能够在研发、生产、运营、营销和管理方式进行创新
生产端数据
产生于生产线、生产设备的数据可以用于对设备本身进行实时监控
供应链端数据
通过对采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据进行采集和分析，为企业决策提供有效的指导，大幅提升运营效率，并且大幅下降运营成本
销售端
对销售数据、供应商数据的变化进行实时分析，还可以动态调整、优化生产及库存的节奏和规模
创新点
技术创新
在信息技术体系中，新型传感器、集成电路、人工智能、移动互联以及大数据的创新将不断演进，并且这些创新将为新技术在其他行业的融合、渗透奠定技术基础
信息化创新环境下，传统工业模式下的创新流程、创新手段和创新模式将不断被优化，并在既有的技术路线上持续演进
传统工业与信息技术将融合发展，其中既包括信息物理系统、智能工厂整体解决方案等一系列综合集成技术，也包括集成工业软硬件的各种嵌入式系统、虚拟制造、工业应用电子等单项技术突破
产品创新
汽车、船舶、家居的智能化创新步伐正在加快
制造装备正从单机智能化向智能生产线、智能车间到智能工厂演进，提供工厂级的系统化、集成化、成套化的生产装备将成为产品创新的重要方向
模式创新
生产模式层面，工业4.0要求从过去的“人脑分析判断+机器生产制造”转变为“机器分析判断+机器生产制造”的方式，基于信息物理系统的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革
在商业模式层面，由于工业4.0所具备的“网络化制造”“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等特征，使得其在追求新的商业模式时，将率先满足动态的商业网络而非单个公司
网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理等新型智能制造模式也将加速构建产业竞争
业态创新
工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点，
制造与服务融合的趋势，使得全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等得以在加速重构的产业价值链新体系中发挥重要作用
组织创新
利用信息技术手段和现代管理理念，进行业务流程重组和企业组织再造，现有的组织体系将会被改变，符合智能制造要求的组织模式将会出现
生产方式改变
物联网和（服）务联网将渗透到工业的各个环节，形成高度灵活、个性化、智能化的生产模式，推动生产方式向大规模定制、服务型制造、创新驱动转变
大规模生产向个性化定制转型
通过在各个环节植入用户参与界面，新的生产体系能够针对不同客户及产品进行不同的设计、采购、生产计划、加工以及物流配送，极端情况下还可以进行个性化的单件制造，并且对于单件产品的设计、制造、配送等环节都能够实现赢利
| 客户由部分参与转变为全程参与，他们不仅会出现在生产流程的两端，还将广泛、实时地参与到生产和价值创造的全过程 |
生产型制造向服务型制造转型
制造型企业将围绕产品全生命周期的各个环节不断融入能够带来市场价值的增值服务，以此从提供产品转变为提供融入大量服务要素的产品与服务的组合
要素驱动向创新驱动转型
| 以廉价劳动力、大规模资本投入等传统要素为驱动的发展模式将难以为继 |
移动互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术在制造业的集成应用，将带来产业链的协同开放创新，带来客户的参与式创新，带来制造业技术、产品、工艺、服务的全方位创新
目标
| 运用信息物理系统升级工厂中的生产设备，使它们智能化，从而将工厂变为具备自律分散系统的智能工厂。 |
将更加灵活，从事作业的机器人（工作站）能够通过网络实时访问所有相关信息，并根据信息内容，自主切换生产方式、更换生产材料，从而调整为最佳匹配模式的生产作业。它能够实现为不同客户或产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、制造、物流配送，并能杜绝整个价值链中的浪费环节。与传统生产方式不同，新的生产方式在生产之前或者生产过程中，能够随时变更最初的设计方案
| 智能工厂中，固定的生产线消失了，取而代之的是可以动态、有机地重新构建的模块化生产方式 |
智能制造
要使智能制造成为可能，智能工厂是一个重要的载体，让参与智能制造的人、机器和资源能自然地相互沟通和协作
智能工厂
在数字化工厂的基础上，利用物联网技术、设备监控技术加强信息管理和服务，清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上的人工干预、即时准确地采集生产线数据，以合理编排生产计划与生产进度，并通过绿色智能手段和智能系统等新兴技术的运用，构建一个高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂
例子：名片工厂
生产步骤
RFID 从电脑采集并储存客户信息及产品信息，建立一个“产品个体身份”，这些信息将在生产流水线的各个环节被射频感应器阅读获得，然后向制造设备发出满足该身份要求的信息指令
将建立了“个体身份”的名片盒底盘部分放入生产流水线
流水线上的机器人接收到了射频码的信息，待名片盒底盘进入装配程序后，便根据相应信息对应底盘的“身份”放上一个夹子，然后再套上客户指定颜色的封盖
在名片盒的封盖上建立一个包含了名片上个人信息的二维码，也就是将名片信息数码化，用智能手机扫描二维码，这些信息就可以被该手机获得并通过互联网进行实时传播
核心能力
- 集成大量实时信息和历史操作信息；
- 建立和维护持久、稳固的不同数据源之间的关联关系
- 通过业务规则和模型，对数据进行分析，进而实现实时的智能操作
- 展现直观的图形化智能信息
- 自动将相关智能操作信息传输到各个业务系统，从而减少人员的介入，提升信息和知识在生产系统、业务系统之间的共享效率
- 为控制生产环节的质量与效率，实现生产资源的合理分配，并保证生产的安全性
智能制造
- 智能制造是指利用信息物理系统，依托于传感器、工业软件、网络通信系统、新型人机交互方式，实现人、设备、产品等制造要素和资源的相互识别、实时连通、有效交流，从而促使制造业研发、生产、管理、服务与互联网紧密结合，推动生产方式向定制化、柔性化、绿色化、网络化发展，并不断充实、提升、再造制造业的全球竞争新优势
| 智能制造，则是由这些不同系统所组成的大系统，即系统的系统 |
车间里的机器如一部智能手机，通过更新操作系统实现功能升级，通过工业应用程序实现各种功能即插即用，通过应用程序编程接口（application programming interface，API）不断扩展制造生态系统，所有的机器、产品、零部件、能源、原材料，所有的研发工具、测试验证平台、虚拟产品和工厂，所有的产品管理、生产管理、运营流程管理，所有的研发、生产、管理、销售、员工、各级供应商、销售商以及成千上万个客户，都将是这一系统的重要组成部分
智能产品
| 智能产品是将传感器、处理器、存储器、通信模块、传输系统融入产品，使得产品具备动态存储、感知和通信的能力，进而实现产品的可追溯、可识别、可定位 |
计算机、智能手机、智能电视、智能机器人、智能穿戴，这些产品自诞生起便是网络终端
智能装备
通过先进制造、信息处理、人工智能等技术的集成与融合，可以形成具有感知、分析、推理、决策、执行、自主学习及维护等自组织、自适应功能的智能生产系统以及网络化、协同化的生产设施，这些都属于智能装备
装备智能化的进程可以在两个维度上进行：
- 单机智能化
- 单机设备的互联而形成的智能生产线、智能车间、智能工厂
智能生产
理想的生产系统，能够智能地编辑产品特性、成本、物流管理、安全性、生产时间等要素，从而实现为不同客户进行最优化的产品制造
| 生产过程中的每一个环节都实现了传感无所不在、连接无所不在、数据无所不在、计算无所不在、服务无所不在的时候，就意味着生产组织方式全面变革时代的来临 |
智能管理
企业内部所有生产、运营环节信息的纵向集成、企业之间通过价值链以及信息网络所实现的资源的纵向集成，以及围绕产品全生命周期的价值链的端到端集成的不断深入，企业数据的及时性、完整性、准确性将不断提高，必然使整个生产制作过程以及产品全生命周期的管理更加精准、更加高效、更加科学
智能服务
可以通过捕捉客户的原始信息，在后台积累丰富的数据，然后构建需求结构模型，并进行数据挖掘和商业智能分析，除了可以分析客户的习惯、喜好等显性需求外，还可以进一步挖掘与时空、身份、工作生活状态关联的隐性需求，从而主动为客户提供精准、高效的服务
| 智能服务实现的是一种按需和主动的智能，其中不仅仅需要传递、反馈数据，更要系统地进行多维度、多层次的感知和主动、深入的辨识 |
智能预判
环保节能
即便在很短的生产间歇内，机器人也可以自动关闭，并保持在一种被称为“网络唤醒模式”的待命状态，一旦需要机器人设备再次启动并开始工作，相关系统会通过网络向它发送指令，收到指令的机器人能够在极短时间内恢复到工作状态
主动式远程服务
每台机器设备都是一个具备社交功能的制造系统终端，可以直接在云端寻找合适的专家（即工程师）来解决现场遇到的各种问题。专家们则可以在移动终端上使用集成知识平台、视频系统等方法来更有效地对机器设备进行远程维修服务。并且，这些机器设备还能通过远程自动获取相关数据来增强自身的能力
动态生产线，实现多品种、小批量生产
使得客户能够参与到设计、配置、计划、生产与物流当中，这样他们就有了在产品最终制造完成之前提出变更产品外观设计、功能配置等的机会
例如：
客户的定制要求发生变化，生产线上的车辆就会从一个信息物理系统功能处理模块自主移动到相应的另一个模块，而生产线上的零件、设备也将做出相应调整，从而能够匹配客户提出的新要求
| 人们个性化需求的日益增强，过去以厂商为中心的B2C模式将逐步被以消费者为中心的C2B模式所取代，以“大生产＋大零售＋大品牌＋大物流”为特征的一整套体系也将在个性化营销、巨型网络零售平台、柔性化生产以及社会化供应链的高速发展下发生质的改变，逐渐转变为多品种、小批量生产 |
通过互联网，将制造链条上的各个环节更加紧密地连接起来并使之高效协作，从而以高效率的批量方式生产出个性化的产品
基于互联网思维的精益生产
基于精益思想，无论批量大小，任何产品都是可以建立智能模块化生产线
基于工业4.0的智能化精益生产，所需要的元素：
- 智能模块化生产线
- 自动化物流
- 柔性工装和激光定位
- 仿真模拟技术
工业机器人
机器对话
| 机器与机器之间的通信，是对按部就班的自动化生产的一次巨大跨越 |
机器人的智慧不仅仅体现在沟通上，它们还可以借助海量数据提供的“经验”，对生产中复杂的状况做出精准判断；它们甚至能发展出模仿、学习的能力，懂得自行组织生产，从而不断提升生产效率
标准化、模块化、网络化和智能化
工厂标准化
- 开放的作业系统
- 开放式开发工具
- 开放式通信基础设施
工业4.0的软件
- 虚拟空间与物理现实的信息物理系统
- 联网设备之间自动协调工作的M2M通信
信息物理系统
信息物理系统是在环境感知的基础上，通过计算、通信与物理系统的一体化设计，形成可控、可信、可扩展的网络化物理设备系统，通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环来实现深度融合与实时交互，以安全、可靠、高效和实时的方式检测或者控制一个物理实体
生产方式的定义
传统制造业模式的特征可以用6个M来概括:
- Material：材料，包含其功能与特性
- Machine：机器，指加工能力和精度
- Methods：方法，指产能和生产效率
- Measurement：测度，指如何探测与改进
- Maintenance：维护
- Modeling：建模，指对生产流程的预测、优化和防范
智能制造时代用6个C来定义:
- Connection：连接，主要指传感器和网络
- Cloud：云储存，即任意时间和需求的数据
- Cyber：虚拟网络，包括模式与记忆
- Content：内容，是指相关性及含义
- Community：社群，包含分享和交际的功能
- Customization：定制化，指个性化的价值与服务
两者的结合勾勒出工业4.0
工业4.0中，信息物理系统将通过M2M通信，在工业机器与设备之间实现信息交换、运转和互相操控，被制造的产品可以与机器设备交流，机器可以自组织生产，智能工厂能够自行运转
工业大数据是由一个工业体系或者一个产品制造流程催生出来的数据，是制造业智能化的必然结果
工业进化图
工业4.0几大支柱系统
- 制造执行系统
- 虚拟与现实的结合
- 信息物理系统