什么是工业4.0？

第一次：18世纪60年代——19世纪中期（人类开始进入蒸汽时代）。

第二次：19世纪下半叶——20世纪初（人类开始进入电气时代，并在信息革命、资讯革命中达到顶峰）。

第三次：20世纪后半期，约在第二次世界大战之后。（人类进入科技时代，生物克隆技术的出现，航天科技的出现，欧美有称为21世纪系统与合成生物学将引发第三次工业革命，也即生物科技与产业革命）。

第四次：2013年的汉诺威工业博览会上正式推出，  其核心目的是为了提高德国工业的竞争力， 在新一轮工业革命中占领先机。

工业革命（The Industrial Revolution）开始于十八世纪六十年代，通常认为它发源于英格兰中部地区，是指资本主义工业化的早期历程，即资本主义生产完成了从工场手工业向机器大工业过渡的阶段。工业革命是以机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产的一场生产与科技革命。

由于机器的发明及运用成为了这个时代的标志，因此历史学家称这个时代为“机器时代”（the Age of Machines）。18世纪末19世纪初，英国人瓦特改良蒸汽机之后，由一系列技术革命引起了从手工劳动向动力机器生产转变的重大飞跃。随后向英国乃至整个欧洲大陆传播，19世纪传至北美。

一般认为，蒸汽机、煤、铁和钢是促成工业革命技术加速发展的四项主要因素。英国是最早开始工业革命也是最早结束工业革命的国家。

先声明，兔哥只是个知识的搬运工，我说的不一定对，不过是看了很多材料后消化理解的结果而已。事实上，工业40就没有标准答案，连德国人自己都没有。
先看三个概念：
工业10
机械化，以蒸汽机为标志，用蒸汽动力动力驱动机器取代人力，从此手工业从农业分离出来，正式进化为工业。
工业20
电气化，以电力的广泛应用为标志，用电力驱动机器取代蒸汽动力，从此零部件生产与产品装配实现分工，工业进入大规模生产时代。
工业30
自动化，以PLC（可编程逻辑控制器）和PC的应用为标志，从此机器不但接管了人的大部分体力劳动，同时也接管了一部分脑力劳动，工业生产能力也自此超越了人类的消费能力，人类进入了产能过剩时代。
这三个定义都很学术，你们放心，这是全文最学术的一段话，后面就都是讲故事了。
要理解工业40，我们得先看下目前的状况，我们称之为工业3X，用修真小说的时髦描述，也就是30中后期，这种状态叫做完全的自动化和部分的信息化。
咱们还得从工厂的业务模式说起。
作为一个工厂，存在的目的只有两个，生产产品，然后卖出去。所以在工业企业中，通常会分为两个大的部门，一个是生产部门，一个是业务部门，前者通过MES（制造执行系统）管理，后者通过ERP（管理信息系统）来管理。
这两个系统啥区别呢？ERP更倾向于财务信息的管理，而MES更倾向于生产过程的控制，简单的说，ERP主要告诉你客户需要生产多少个瓶子，哪天下单，哪天要货，而MES主要负责监控和管理生产这些瓶子的每一个步骤和工序如何实现。
在中国工厂的很多车间里，各个生产设备之间、生产设备和控制器之间，都已经基本实现了连通。再牛逼一点的公司里，整个工厂已经通过制造执行系统（MES）连通起来，而业务部门全部通过ERP连通起来了。
发现问题了吗？
ERP和MES其实并没有连起来！
所以当ERP给MES下达生产计划指令后，MES在生产过程中发生了与计划偏差的事项（比如设备坏了，原料不合格等等），MES会根据车间的实际情况进行调整。但是ERP是不知道的！所以它会继续按照原本的计划执行订单，时间久了，财务系统和工厂的实际情况就会出现非常大的偏差。
至于为啥没连起来，两个原因，首先是ERP和MES的开发公司通常是两拨人，搞财务的和搞生产的合作，不但互相不懂对方的职业术语，鸡同鸭讲，而且互相看不上对方。另外，业务部门和生产部门在公司里通常是分开运营，各自的领导有各自喜欢的供应商（原因你懂的）。
当然，人民群众的智慧是无穷的，他们是断然不会干等着两个系统的偏差越来越大的，既然系统不给力，咱人工上，咱们工人有力量。所以工厂车间通常会定期把MES的调整项做成一个表，交给业务部门，然后由业务部门手动在ERP中调整过来。
ERP和MES的问题只是工厂内系统断层的一个问题缩影，事实上工厂里还有非常多的其他系统，设计、制造、采购、办公等等，这些系统都是一个个的信息孤岛，互相都不知道对方在干啥，干到哪一步了。其中一个部分出了特殊情况，其他部分都不知道，只有等到问题出现了，才能退回来，所有系统再一个个改。
插一句，老罗的锤子手机之所以难产，就是因为在设计的时候，生产人员并没有实时了解情况，所以实际生产时发现原本的牛逼设计会导致良品率很低，只能退回去重新设计。这样每一个产品都要改来改去，所以一个工业品从设计到上线量产，往往要用一两年的时间。
当然，这种事也不是第一天存在的，以前因为在工业时代，产品的生命周期很长，兔哥的老东家西门子一个型号的变频器可以卖三十年，这样一两年的研发上线时间也就显得不那么长了，其余的问题，靠着人工沟通，虽然有错，倒也都相安无事。
然而，可怕的狼终于还是来了。
这两只狼，一只叫产能过剩，一只叫互联网。
全球性的产能过剩，导致企业的竞争越来越激烈，以往一款产品卖三十年的做法已经不行了，你跑不快，有的是快的。老罗的锤子手机仅仅晚上线了几个月，就从一款万众期待的爆款，成为了臭大街的过时货，产品的生命周期大大缩短了。
互联网时代的到来，撼动了工业时代的一大基础，信息不对称。工业时代里，因为生产厂家无法低成本的了解每一个客户的需求，所以往往采用一刀切的方法，就是把需求做多的性能组合到一起，成为一款产品。
比如你想要一双适合你的脚的鞋子，鞋厂是无法知道你的脚多大的，所以只能测量很多人的脚之后，把最集中的尺码分成40号，41号，42号等等，但是如果你的脚偏肥或偏瘦，对不起，概不伺候。
互联网改变了这个局面，人与人，人与厂商，可以低成本的实现连接，从而让每个人的个性需求被放大，人们越来越喜欢个性化的东西。但是个性化的东西需求量没有那么大，这就需要工业企业能够实现小批量的快速生产。
这两只狼，逼迫着传统工业必须做一件事，一件工业社会最不爱做的事，就是快速、小批量、定制化的生产。
这个时候，先得做点准备工作，就是工业30首先要进化为3X，所谓工业3X，其实就是先把ERP和MES等等信息系统彻底打通，让工厂原本的所有信息孤岛实现连通。这个时候，就从完全的自动化和部分的信息化，进入了完全的自动化和完全的信息化，也就是工业30大圆满阶段。
别小看这个过程，单就这一条，也许我们中国就需要十年甚至更长才能完成。
好了，前面的都是现实问题，30大圆满之后，我们就要开始科幻烧脑之旅了，我们终于要冲击工业40了。这个过程中，3,0中以及完全的自动化和信息化要开始做一件事，就是结婚，生孩子。
这个过程，德国叫工业40，美国叫工业互联网，我们工信部称之为两化融合，物联网的脑残粉们把它叫做万物互联。
这里我要说一下，所有的物，如果需要互联沟通时，就有一个问题，说什么语言？说英语、德语、还是四川话？
通讯协议是什么，这个是一个关键问题。你可能会说，为什么不用现在互联网的通讯方式，也就是TCP/IP协议，这是个技术问题，没法给你这种小白解释明白（其实我这个曾经的半桶水自动化工程师也不怎么太懂）。简单的来说，互联网的通讯方式，速度还是太慢，精准度还是不够，安全性还是不好。而工业生产中，对于速度、精度和安全性的要求，要远远高于你在家下德艺双馨的苍老师的要求。
所以万物互联，必须需要一个专门的通讯协议。
这也是德国的工业40，美国的工业互联网，以及中国的两化融合中国制造2025，这些时髦的名词背后隐藏的核心问题，大家在争这个通讯标准。美国的互联网世界第一，所以美国人希望从信息化层降维到自动化层；而德国的机械制造业最强，所以他更希望从自动化层升格到信息化层；中国嘛，制造业第一大国，互联网第二强国，所以两边都不想跟，打算自己搞个互联网+，也叫中国制造2025。
按照修真小说的习惯，每一个境界都要分成一个小境界，以突显差异和牛逼，我按照这个方法，把工业40也分成六重天。
工业40第一重天，智能生产。
之前我们说过，生产设备和管理信息系统也各自连接起来，并且设备和信息系统之间也连接起来了。你有没有觉得还缺点什么？没错，就是生产的原材料和生产设备还没有连接起来。
这个时候，我们就需要一个东西，叫做RFID，射频识别技术。估计你听不懂，简单来说，这玩意儿就相当于一个二维码，可以自带一些信息，他比二维码牛叉的地方，在于他可以无线通讯。
我还是来描述一个场景，百事可乐的生产车间里，生产线上连续过来了三个瓶子，每个瓶子都自带一个二维码，里面记录着这是为张三、李四和王二麻子定制的可乐。
第一个瓶子走到灌装处时，通过二维码的无线通讯告诉中控室的控制器，说张三喜欢甜一点的，多放糖，然后控制器就告诉灌装机器手，“加二斤白糖！”。
第二个瓶子过来，说李四是糖尿病，不要糖，控制器就告诉机器手，“这货不要糖！”
第三个瓶子过来，说王二麻子要的是芬达，控制就告诉灌可乐的机械手“你歇会”，再告诉灌芬达的机械手，“你上！”
看到了，多品种、小批量、定制生产，每一灌可乐从你在网上下单的那一刻起，他就是为你定制的，他所有的特性，都是符合你的喜好的。
这就是智能生产。
工业40第二重天，智能产品。
生产的过程智能化了，那么作为成品的工业产品，也同样可以智能化，这个不难理解，你们看到的什么智能手环、智能自行车、智能跑鞋等等智能硬件都是这个思路。就是把产品作为一个数据采集端，不断的采集用户的数据并上传到云端去，方便用户进行管理。
德美工业40和工业互联网的核心分歧之一，就是先干智能工厂，还是先搞智能产品。德国希望前者，美国希望后者。至于中国，我们就搞加，还是加这个东西好，正加反加都行，反正能糊弄住大家就行。
工业40第三重天，生产服务化。
刚才说了，智能产品会不断的采集用户的数据和状态，并上传给厂商，这个就使一种新的商业模式成为可能，向服务收费。我好多年前在西门子的时候，西门子就提出来向服务收费，当时我觉得这是德国佬拍脑袋想出来的傻×决定，但是现在我才明白这是若干年前就已经开始为工业40的生产服务化布局了。你对西门子的印象是什么？冰箱？你个糊涂蛋，西门子这些年已经悄然并购了多家著名软件公司，成为仅次于SAP的欧洲第二大软件公司了。
这个服务是什么呢？比如西门子生产一台高铁的牵引电机，以往就是直接卖一台电机而已，现在这台电机在运行过程中，会不断的把数据传回给西门子的工厂，这样西门子就知道你的电机现在的运行状况，以及什么时候需要检修了。高铁厂商以往是怎么做的？一刀切，定一个时间，到时间了不管该不该修都去修一下，更我们汽车保养没什么差别。现在西门子可以告诉你什么时候需要修什么时候需要养护，你要想知道，对不起，给钱。
再举个例子，智能产品实现后，每一辆汽车都会不断地采集周边的数据，来决定自己的行驶路线，整个运输系统会完全服务化，任何人都不需要再买车，有一天也许自己开车会成为严重的违法行为，因为设备是智能的，而人确实不可控的。
在这个阶段，所有的生产厂商都会向服务商转型。
工业40第四重天，云工厂。
当工厂的两化融合进一步深入的时候，另一种新的商业模式就有要孕育而生了，这就是云工厂。
工厂里的设备现在也是智能的了，他们也在不断地采集自己的数据上传到工业互联网上，此时我们就可以看到，哪些工厂的哪些生产线正在满负荷运转，哪些是有空闲的。那么这些存在空闲的工厂，就可以出卖自己的生产能力，为其他需要的人去进行生产。
互联网行业为什么发展的这么快，就是因为创业者只需要专注于产品和模式创新，不需要自己去买一个服务器，而是直接租用云端的服务就行了。而目前工业的创业者，还是要不断地纠结于找OEM代工还是自建工厂中，这个极大地限制了工业领域的创新。当云工厂实现的时候，我预言中国的工业领域将出现一个比互联网大百倍以上的创新和创业浪潮，那个时候这个社会的一切都将被深刻的改变。
兔哥之所以坚定地要做工业互联网领域的投资和创业服务，就是在等这个风口。但愿我是先辈，不是先烈。
工业40第五重天，跨界打击。
互联网行业天天说降维打击传统行业，什么谷歌小米阿里巴巴乐视，可是我告诉你，当工业40进入第五重天时，工业企业的跨界打击将比这些互联网企业猛烈百倍。这个过程将从根本上撼动现代经济学和管理学的根基，重塑整个商业社会。
举个例子，一个生产手表的厂商，这个表每天贴着你的身体，采集你身体的各项数据，这些数据对于手表厂商也许没啥用，但是对于保险公司就是个金库，这个时候，手表厂商摇身一变，就能成为最好的保险公司。
当自动化和信息化深度融合的时候，跨界竞争将成为一种常态，所有的商业模式都将被重塑。
工业40大圆满，黑客帝国。
整个工业40过程，就是自动化和信息化不断融合的过程，也是用软件重新定义世界的过程。
在未来，多元宇宙将在虚拟世界成为现实，一个现实的世界将对应无数个虚拟世界。改变现实世界，虚拟世界会改变；改变虚拟世界，现实世界也会改变。一切都基于数据，被精确控制，人类的大部分体力劳动和脑力劳动都将被机器和人工智能所取代，所有当下的经济学原理都将不再适用。
但是我相信有一些东西是不会变的，那就是人类的爱、责任、勇敢，对未来和自由的向往，以及永无止境的奋斗。

“工业40”的本质就是实现工业互联网，即将虚拟网络与实体连接，形成更具有效率的生产系统。让传统行业通过互联网、大数据分析等，将优势发挥出来。

1、10就是用蒸汽机、机械装置进行生产。20就是用电气、流水线，以福特公司为代表的20生产。30实际上是属于我们每个生产单元都可以来编程，现在40实际上就是我们现在到了一个时代，来把工业互联网、人人的互联网、云计算、机器人、3D打印技术融合在一块。

2、从本质上看，工业互联网是数据流、硬件、软件和智能的交互，由智能设备和网络收集的数据存储之后，利用大数据分析工具进行数据分析和可视化，由此产生智能信息供决策者进行实时判断处理。从工作流程上来看，工业互联网通过三个步骤实现其效能：工业数据的获取、工业数据的分析、调度执行，分别对应于物联网、云计算和大数据、专网通信，这是工业互联网的关键元素

3、工业40牵扯到很多东西，核心是智能化、数据化、去人工化，提高效率、降低成本，实际上如果把工业40分解起来，我们需要很多很多新的技术，工业40是整个非常重要的概念，是一个里程碑，如果实现这个里程碑还需要很多很多技术。

工业40已经成为制造业的一个流行概念，其技术基础是网络实体系统及物联网。 “工业40”项目主要分为三大主题： 一是“智能工厂” 二是“智能生产” 三是“智能物流” 工业互联网将整合两大革命性转变之优势：其一是工业革命，伴随着工业革命，出现了无数台机器、设备、机组和工作站；其二则是更为强大的网络革命，在其影响之下，计算、信息与通讯系统应运而生并不断发展。 在全球工业40时代,中国制造该如何真正发挥“全球工厂”的优势,转型走向价值链的高端。意思就是中国制造在2025会彻底雄起。

"互联网+"热浪来袭
就在今年的两会政府工作讲演中，"互联网+"已经正式确破其为国度策略：制订"互联网+"举动打算，推进挪动互联网、云盘算、大数据、物联网等与古代制作业联合，增进电子商务、工业互联网跟互联网金融健康发展。那么"互联网+"对各个传统行业到底能起到什么样的作用呢？
1"互联网+工业"：让生产制造更智能,最近，德国"工业40"与中国元素碰撞， 成为今年德国汉诺威IT展览（CeBIT2015）最大的看点，　"工业40"是利用物联网、智能化等新技术进步制造业程度，将制造业向智能化转型，通过 决定生产制造进程等的网络技术，实事实时管理，它"自下而上"的生产模式革命，岂但节俭翻新技术、本钱与时间，还领有培养新市场的潜力与机遇。工业40时代，改革产生在每个环节，工业40时期，将带来产业企业出产、经营、治理模式的变革，尤其是直接转变工业企业的贸易模式。今天，大局部工业企业是在销售产品，来日，良多工业企业可能是在卖服务。这就是商业模式的重大变更。
"互联网+制造业"和正在演化的"工业40"，将推翻传统制造方法，重建行业规矩，例如快易优自动化选型大全就在工业自动化和互联网融合的变革中，一直抢占传统制造业的市场，通过价值链重构、轻资产、扁平化、疾速响应市场来创造新的花费模式，并以"用户休会至上"的平台理念为用户提供一个便利、全面、快捷的主动化选型平台，而在"互联网+"的驱动下，平台个性化、产品齐全化、定制批量化、工 厂智能化、物流智慧化等等都将成为新的热门和趋势。
2"互联网+农业"：催化中国农业品牌化途径，农业看起来离互联网最远，但农业作为最传统的工业也决议了互联网+农业的潜力是宏大的。
首先，数字技术可以提升农业生产效率。例如，利用信息技术对地块的泥土、肥力、气象等进行大数据剖析，并供给种植、施肥相干的解决方案，可能晋升农业生产效力。其次，农业信息的互联网化将有助于需要市场的对接，互联网时代的新农夫不仅可以应用互联网获取进步的技巧信息，也可以通过大数据控制最新的农产品价钱、走势，从而决定农业生产重点以掌握趋势；再次，农业互联网化，可以吸引越来越多的年青人踊跃投身农业品牌打造中，存在互联网思维的"新农人"群体日趋强大，将能够发明出更为多样模式的"新农业"。
3"互联网+医疗"：移动医疗垂直化发展"互联网+医疗"的融合，最简略的做法是实现信息透明和资源调配不均等问题，例如，相似挂号网等服务，可以解决大家看病时挂号排队时间长，看病等候时光长、结算排队时间长的"三长一短"问题。
而互联网医疗的未来，将会向更加专业的移动医疗垂直化产品发展，可穿着监测装备将会是其中最可能冲破的范畴。大数据和移动互联网、健康数据管理未来有较大的机会甚至可能改变健康产品的营销模式。同时，跟着互联网个人健康的实时管理的崛起，在将来传统的医疗模式也或将迎来新的变革，以病院为中央的就诊模式或将演变为以医患实时问诊、互动为代表的新医疗社群模式。
4"互联网+金融"：全民理财与渺小企业发展从余额宝、微信红包再到网络银行等等，互联网金融已悄悄来到每个人身边。数据显示，2014年上半年，海内P2P网络借贷平台半年景交金额近千亿元，互联网支付用户292亿。传统金融 向互联网转型，金融服务普惠民生，成为大势所趋。"互联网+金融"的结合将掀起全民理财高潮，低门槛与便捷性让资金快捷流动，大数据让征信更加轻易，P2P和小额贷款发展也越加炽热。这也将有助于中小微企业、工薪阶层、自在职业者、进城务工职员等普罗民众取得金融服务。
5、"互联网+家电/家居"：让家电会谈话，家居更聪慧目前大部门家电产品还处于互联阶段，即仅仅是参与了互联网，或者是与手机实现了链接。然而，真正有价值的是互联网家电产品的互通，即不同家电产品之间的互联互通，实现基于特定场景的联动，手机不仅仅是智能家居的独一的进口，是让更多的智能终端作为智能家居的入口和把持核心，实现互联网智能家电产品的硬件与服务融会解决计划，"家电+家居"产品衍生的"智能化家居"，将是新的生态体系的竞争。
"互联网+"正在对自动化、金融、教导、医疗、汽车、农业、化工、环保、能源等行业发生深入影响，这种影响是多方面的，从制造业的生产模式，到营销模式等，制造业将发生一系列本性难移的变更，互联网将在效率、营销、立异、配合等多方面将制造业进级到一个新的高度。
气缸

工业40是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。
工业“40”的核心并不是简单的互联网、物联网、3D打印、智能工厂等技术性的手段，或者将“互联网+”作为一种标签贴到所有的产业上，而是透过这些新兴技术和方式的运用，形成“产业供应链+”，亦即我们所说的产业智慧供应链。具体讲，智慧供应链对各个产业的影响是深刻而又全方位的。

“中国制造2025”的提出，制造业迎来了新的发展机遇。使生产朝着智能化发展的方向发展，推动制造业快速升级转型过程中，进一步提高生产管理能力，不断提高智能化水平对我国生产制造业的发展具有重要意义。

众多企业开始广泛应用起制造信息技术，像数字孪生技术或生产管理可视化技术的研究与应用，已成为社会各界关注的焦点。

题主可以从工厂园区智能化和车间智能化两个大方向着手规划。

首先我们先来了解下智慧工厂可视化_车间部分能带来哪些价值和效益(来源Hightopo)：

工序调度：根据有限的资源能力，通过作业排序和调度来优化车间绩效。

资源配置与状态管理：指导工人、机具、材料如何协调生产，跟踪其当前的工作状态和完工情况。向用户提供产品组的可追溯性和每个最终产品的使用情况。

过程管理：根据计划和实际的产品制造活动，指导工厂的工作流程。

质量管理：根据工程目标对产品加工过程的质量进行实时记录、跟踪和分析，以保证产品的质量控制，确定生产中应注意的问题。

[汽车装配间数据可视化管理_Hightopo]

高度仿真，根据设备实际尺寸1:1缩小，可以利用鸟瞰、特写、跟踪等形式，将整条或者局部生产线的工艺流程完整展示。

工厂园区智能化管理规划也可以采用Hightopo三维数据可视化方式：

打破传统工厂园区信息孤岛，做到各部门、各管理线在信息资源共享互通，对工厂园区达到精细化管理让智慧工厂变得可知可感。

工厂园区管理系统支持融合多部门、不同平台的数据对接显示，管理者可以全方位掌控综合态势，不同运营管理者也可以互联互通相关联信息。包括支持了：政务、警务、交通、电力等实时数据信息；包括支持集成地理信息、GPS数据、建筑物三维数据、统计数据、园区视频监控采集画面等多类型数据。

可以设置管网分布可视化功能可通过多级检索功能菜单，实现为工厂内水管道、污水管道、再生水管道、电力管道、供热管道等展示。管网分布三维可视化的形式展现地下管线的埋深、形状、走向、周边环境。

智慧工厂可以提高车间的生产效率，为企业带来更多的经济效益。动画不仅可以应用于工厂生产领域，也可以应用于其他行业的生产线。作为“智能工厂”或“智能制造”领域的一部分，生产可视化在这里起着重要的作用。随着科学技术的飞速发展，制造业不会消失。未来的制造业不是标准化、规模化，而是个性化、定制化、智能化。

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