工业4.0的核心技术
2016年08月23日,北京——
在工业4.0时代,消费者可以依个人需求决定产品,并直接与工厂沟通,而工厂会朝智能工厂(Smart Factory)迈进,并发展“随选生产”,实时制定生产计划,以达到消费者个人的需求(即便只有一张订单和一个产品),这整个发展需要智能网实系统(Cyber-Physical System,简称CPS)及物联网(Internet of Things,简称IoT)相关软硬件及基础设施的配合,以开创人机和谐共存的环境,使传统制造业变得更智能化与更有效率,相关的关键技术包括有:物联网、人工智能、大数据、云端运算和网络安全等,这些关键技术的发展同时代表着无限商机与挑战。
物联网:工业4.0的核心
物联网(IoT)是工业4.0的核心基础。根据BI Intelligence估计,到2017年连网硬件出货量将超越智能手机,而世界经济论坛(WEF)预测2020年将会有300亿台设备连接到物联网,物联网产业潜藏商机超过1兆美元。而什么是物联网?简单地说,是指每个物品、人或生物,都会有一个唯一标识符,通过感测系统与外围组件,如:无线射频辨识(Radio Frequency IDentification ,简称RFID)、传感器、嵌入式系统、计算机视觉设备…等收集信息,再经由互联网传递信息,人或是机器就可以依据收集到的数据进行分析与决策,进而控制已经连上网络的物体,执行决策的任务,连上物联网的物体间也可以互相沟通与协作,物联网软硬件的蓬勃发展,让工业4.0的智能网实系统(CPS)及智能工厂的实现更进一步。物联网的主要技术包括:RFID、有线及无线传感器等负责收集数据的感测技术与硬件,以及ZigBee、IEEE802.15.4、WirelessHART等通讯协议或是802.11、Wi-Fi、4G LTE等行动通讯协议等网络相关技术及网通设备。
人工智能:工业4.0的脑神经
人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)最早是在1956 年Dartmouth学会上提出,系指由人工制造出来的系统所表现出来的智能。美国学者预测,2045年机器的智慧将超过人,但其实机器拥有过人的智慧并不乏先例,在1989年IBM的超级计算机“深蓝”即战胜了西洋棋棋王,而Google的人工智能系统AlphaGo在2016年也打败韩国的世界围棋棋王。人工智能涵跨计算器与信息、数理逻辑、控制与自动化理论、仿生学、生物学、认知心理学、经济学和哲学等多门学科,以及知识获取、推理、搜寻和数学优化、类神经网络、深度学习、知识处理系统、计算机视觉、智能机器人…等研究,人工智能的深度学习与专家系统的建立将带动工业4.0的深度发展。
大数据(Big Data)又称海量数据,其数据源可能是过去人工或机器记录的数据,或物联网硬件不断产生的实时数据,也可能是已经存在互联网上的信息,数据数据量会一直产生或更新,而形成海量数据。数据大并无实质意义,智能化制造的关键技术在大数据的分析,也是机器深度学习的关键技术,其重点在于预测,利用数据探勘的技术,在海量数据中找到原本不易发现的关联性或是经验,以快速累积经验值,并做出精准的预测与决策。
记者日前了解到锅炉行业也开始向物联网方向发展,典型代表为“智能锅炉”,智能锅炉云平台是国家环境保护燃煤工业锅炉节能与污染控制工程技术中心依托自身在工业锅炉和自动控制方面的产品与技术优势,利用物联网、云计算、大数据、移动互联网及智能控制技术,自主研发生产的一款智能软件。实际上,它是一款锅炉辅助软件,可通过向用户提供实时监控、优化建议、维修保养、安全警报等信息,辅助用户管理决策,实现资源利用效率最大化。
工业4.0的关键技术,包括:物联网、人工智能、大数据与云端运算等,已全面应用在我们的日常生活及制造业,除了促进传统制造业智能化生产,提升产业竞争力,也逐渐改善人们的生活,满足消费者客制化,面对未来工业4.0的浪潮,我们应及早认识与学习工业4.0的关键技术,并有效地整合与运用,以在工业4.0时代占有一席之地。