工业4.0定义与解释
作者：Brian Gilmore / 用例，公司，开发者
2021年9月21日
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随着工业4.0通过IIoT技术从根本上改变制造系统和流程，大小制造商都在寻求最有效的方法来获得其好处。潜在的收益包括优化运营、生成数据驱动的洞察、创造新的收入来源以及加速创新。为了描绘这幅宏伟的画卷，让我们首先定义工业4.0，然后解释采用它所涉及的内容。
工业4.0的含义
工业4.0——第四次工业革命，也被称为工业物联网（IIoT）——是利用云原生技术和数据分析自动化传统制造和工业实践。在工业4.0中，工业机器与机器之间的通信和物联网集成，以提高自动化、通信和自主监控。
专注于通过数据的强大力量重塑制造过程，工业4.0之前是
- 第一次工业革命（机械化、水力、蒸汽动力）
- 第二次（大规模生产、装配线、电力）
- 第三次（引入计算机和自动化以增强现有流程）
尽管“工业4.0”一词在2012年就被提出，但近年来随着其在通过数据力量革命制造业的承诺而变得越来越流行。
克服工业4.0的数据挑战
在工业4.0环境中，数据处于核心地位，挑战转变为设计满足工业环境对性能、可扩展性和可用性要求的架构。因此，一个常见的挑战是采用新的数据流系统并将它们连接到现有的遗留解决方案。这就是工业物联网（IIoT）发挥作用的地方，为重型资产行业提供降低成本、易于安装、提高数据准确性和远程监控的优势。由于IIoT比工业自动化主流技术如监督控制与数据采集（SCADA）和可编程逻辑控制器（PLC）系统更新，其功能能够很好地适应当前行业需求。
IIoT采用需求
工业4.0标志着运营技术（OT）和信息技术（IT）的融合，以及过程与分析的实时相互依赖。实现这种融合需要用一种能够摄取由物联网传感器和其他设备产生的海量实时数据，并能够实现整个环境纳秒级控制的架构来重新设计制造过程。过渡到工业4.0需要
- 实时数据摄取和查询能力 —— IIoT应用程序处理的数据量及其对实时处理的要求，对用于摄取和处理其数据的数据库提出了独特的要求。这就是为什么数据历史记录器（一种用于工业物联网的时间序列数据库）是工业4.0的核心。数据历史记录器需要允许在近实时中快速摄取和查询时间序列数据；压缩以最小化存储；以及存储在所需的精度，以保持生产线效率并最小化停机时间。
- 允许无缝集成跨数据源的数据架构 —— 集成保持数据可用性，以进行实时过程优化。Nortal很好地描述了数据集成在管理工业资产中的作用：“通往您的数字化转型之路和第四次工业革命的道路是由数据集成铺就的……没有数据孤岛，您就可以获得对资产及其当前状态和健康状况的完整、准确和集中视图。在任何时候、任何地点可视化您的资产性能和过程效率，使您变得敏捷，并能够迅速做出反应。”
设计工业4.0环境
- 互联 —— 促成设备、传感器和人员之间的通信
- 信息透明度 —— 从制造过程的所有环节收集大量数据
- 技术支持 —— 在集中式仪表板上聚合和可视化数据，以实时解决问题
- 分散决策 —— 使系统能够根据收集的数据自主执行任务，并且只在例外情况下需要人为干预
从成本效率到数据民主化，运营敏捷性、可追溯性和通过更好的产品和服务提高客户保留率，工业4.0的采用正在赋予制造商实现其生产潜力的能力。相比之下，未能采用工业4.0技术会使制造商面临落后的风险，因为他们的竞争对手正在竞相利用自动化和数字化。
