第四次工业革命

第四次工业革命

就是大幅度地提高资源生产率,大幅度地降低污染排放,经济增长与不可再生资源要素全面脱钩,与二氧化碳等温室气体排放脱钩。

第四次工业革命 – 简介

18世纪中叶以来,人类历史上先后发生了三次工业革命

    第一次工业革命所开创的“蒸汽时代”(1760-1840年),标志着农耕文明工业文明的过渡,是人类发展史上的一个伟大奇迹;

    第二次工业革命进入了“电气时代”(1840-1950年),使得电力、钢铁、铁路、化工、汽车等重工业兴起,石油成为新能源,并促使交通的迅速发展,世界各国的交流更为频繁,并逐渐形成一个全球化的国际政治、经济体系;

    第三次工业革命,两次世界大战之后开始的更是开创了“信息时代”(1950-)。第三次信息革命方兴未艾,还在全球扩散和传播。

    前三次工业革命使得人类发展进入了空前繁荣的时代,与此同时,也造成了巨大的能源、资源消耗,付出了巨大的环境代价、生态成本,急剧地扩大了人与自然之间的矛盾。

    进入21世纪,人类面临空前的全球能源与资源危机、全球生态与环境危机、全球气候变化危机的多重挑战,由此引发了第四次工业革命——绿色工业革命,一系列生产函数发生从自然要素投入为特征,到以绿色要素投入为特征的跃迁,并普及至整个社会。

 

   绿色工业革命的目标首先是实现碳排放的“脱钩”,这包括三方面的内容:

   一是促使已有的“黑色”或“褐色”能源“绿化”,即采用能耗更低、更清洁的方式使用化石能源,使单位能耗的污染强度下降;

   二是促使化石能源的使用与经济产出之间“脱钩”,尽量减少化石能源在经济生产和消费中所占的比重;

 

  三是促进非化石能源、可再生能源、绿色能源的大幅上升,并促进这类能源的利用最终占据主导地位。

第四次工业革命 – 主宰未来世界的还是人


    主宰未来世界的还是人,由人性价值和管理才能主导决策的人,而不是技术及其发展的水平。就像过去科技进步为人类带来众多利益的同时也带来了环境恶化和致命武器一样。未来科技进步带来的负面影响或许更糟。

第四次工业革命 – 何时到来?

    计算机的中心作用将在很长的时期内得以保持,因为知识经济在不断扩展,科技进步方兴未艾,这场革命从某种意义上说已成为一种常态。因此,还很难想象它将何时结束。

第四次工业革命 – 德国进展
在德国,工业革命是如此认定划分的:

    第一次,机械化。从18世纪末开始,蒸汽机逐步取代人力。
 

   第二次,流水线生产。始于1913年美国人福特采用流水线制造汽车,规格化生产。但同时也大大地放弃了个性化。
 

   第三次,自动化。始于1974年。研发出了由集成电路制成的PLC(可编程逻辑控制器)。控制逻辑,相对继电器组成的控制器,可以更方便更灵活地更换修改,迈出了微处理器控制工业应用的第一步。集成度不断提高,采用了C语言和更高级的编程语言,不仅可以描述简单的与或逻辑关系,还可以描述各种复杂的控制策略(PID、自适应、自学习等等)。
 

   德国的工业挺住了,其中一个原因就是,德国的机器人中都装有PLC,程序可以灵活地不断更换改进。
而第四次工业革命的目标则是工厂智能化Intelligente Fabrik(Smart Factory)。
 

   中心:让网络技术进入制造业。

    背景:今后制造业将面临的形势——紧缺的资源、能源转变、员工年龄结构改变、全球化。

    技术基础:网络和空间分布系统、顺畅的通讯,宽带速度达7000Mbit/s。

    特点:灵活易变、高资源效率、考虑人类工程学、以及使企业与顾客、业务伙伴最紧密地结合。

    设想的变革大致在以下几个方面。

1) 生产工艺与信息技术融合
    CPS——Cyber-Physical System,网络实体融合控制系统是一个由传感器、控制电脑、执行器以及网络组合的控制系统。
    出现了类似于 CPS 的电子组合控制系统,但这些系统目前通常都是嵌入式系统,比较强调其运算控制能力,CPS 则更强调实体装置和电脑网络的连结。
    CPS 是借用技术手段实现人的控制在时间、空间等方面的延伸,本质就是人、机、物的融合。所以,也被称为人机物融合系统。

2)产品个性化
    生产高度灵活的工厂可以迎合顾客对产品个性化、多样化、不断改变的要求,可以通过现代化的手段,以大批量生产的成本,制造批产量 1 的产品。因此,顾客甚至可以在产品生产过程中改动他的订单细节。
    十几个大类,每类有十几个规格,每个规格的变量功能有十几种,不同的限压、恒功率值等等要设定。因此,最终产品好几万种,每批量并不很多。灵活多变的管理是极其重要的。

3)生产人性化
    通过工厂智能化,更多的员工可以有灵活的工作时间,因此工作更安心了。
    利用网络,生产可以分散,从而可以分散能量供应。
    利用网络,员工可以就近,甚至在家里上班。

A. 所有加工设备、待加工部件(运输小车)、装料机器手都装有 CPS,都具有无线上网功能。

B. 待加工部件不通过中央控制器,直接与加工设备联系确定,到哪台设备进行哪些加工。工件控制工厂。

C. 负责下道工序的加工设备直接调用待加工件,独立自主的运输小车根据地下铺设的感应线路,把工件送给装料机器手。

D. 所有后续工序需要的产品信息,包括生产销售文件都由各工件自己携带。

E. 如果出现差错,或顾客的特别要求与现有的 CAM 数据不符,研发部的工程师会立刻得到报警。以笔记本电脑模拟产品,自我安排加工,起中心领导作用。
    平板电脑,通过无线网络(W-LAN),控制一个六自由度的平台,随平板电脑摆动。

第四次工业革命将是最后一次工业革命? 

  未来制造领域,信息技术将得到史无前例的深度应用。制造业互联网化或者工业互联网正成为一种大趋势。 

  就产品而言,随着信息技术在制造业领域的广泛渗透,互联网技术、人工智能、数字化技术嵌入传统产品设计,使产品逐步成为互联网化的智能终端。通过互联网终端把東西做成一个包含硬件、软件、内容和服务的体验工具。 

  从制造模式而言,工厂的集中生产将向网络协同生产转变。这也使得传统信息技术企业有机会更多地参与到制造业之中,而传统制造企业则向跨界融合企业转变。企业生产从以传统的产品制造为核心转向提供具有丰富内涵的产品和服务,直至为顾客提供整体解决方案,互联网企业与制造企业、生产企业与服务企业之间的边界日益模糊。 

  既然无论从制造模式角度来看,还是从产品角度来看,物质产品和服务都将被电脑存储和处理的信息所取代。那么,制造业本身将不复存在,抑或制造业继自动化、智能化之后不再有突破。 

  种种迹象显示,“工业4.0”将是最后一次工业革命。

Tong, Peter