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          構成“工業4.0”的7個核心工業技術領域

          發布日期:2016-08-23     閱讀1817

          自德國提出“工業4.0”概念之后,相關技術人員一直在分析“工業4.0”相關領域的核心技術。通過這些技術,我們或許可以預測未來那一項工業技術會引領全球制造業的發展。

          通過分析過去六年里的“工業4.0”領域的核心技術,我們也許能窺見哪種工業技術將引領制造業的未來。

          構成“工業4.0”的7個核心工業技術領域

          核心觀點:

          -與“工業4.0”相關的專利注冊總數在短短五年內激增了12倍

          -3D打印非常具有發展前景

          -云計算的專利數目前第一

          -信息物理系統相關專利意想不到的最少

          “工業4.0”簡介

          Introduction to Industry 4.0

          “工業4.0”,或者說是第四次工業革命,不僅是德國工業的發展趨勢,也是今年世界經濟論壇的主題,它可以被看做制造業和工業面向未來的世界性運動。然而,目前尚不清楚哪種工業技術將引領制造業的未來。但是通過分析過去六年里的“工業4.0”領域的核心技術,也許可以給予我們啟示。

          構成“工業4.0”的7個核心工業技術領域

          不幸的是,對于第四次工業革命沒有公認的統一定義,也不確定它究竟包括哪些技術。

          但是我們相信以下7項核心技術可以被看做“工業4.0”的支柱:

          構成“工業4.0”的7個核心工業技術領域

          圖1:構成“工業4.0”的7種核心技術

          1.信息物理系統(CPS)

          CPS形式網絡通過(無線)傳感和驅動,能夠應對不斷變化的環境,甚至預測物理系統過程的變化。

          2.云計算

          云計算讓儲存在本地的應用程序或者服務連接到物聯網變得可能。

          3.大數據分析

          大數據是指大到那些典型的數據庫軟件工具無法收集、儲存、管理和分析的數據集。大數據分析方法讓工業智能化變得可能,比如說機器學習。

          4.(IT)系統安全

          數據、數據的傳播以及所有其它工業系統、機器設備和原件都需要被充分保護,免于遭受網絡攻擊。

          5.增材制造/3D打印

          增材制造(Additive Manufacturing,AM)技術是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術,相對于傳統的材料去除-切削加工技術,是一種“自下而上”的制造方法。

          6.增強現實(HMI)

          使用增強現實眼鏡的工人可以通過遠程接受指令來正確裝配零件或者協助調試。

          7.機器人/人形機器人(HMI)

          新技術使交互更安全,比如讓機器人去人類無法達到的地方執行任務,這些機器人往往被設計成人類的樣子。

          3種創新驅動力:3D打印、增強現實、大數據

          3 Innovation drivers: 3D printing, augmented reality, and big data

          因為當前數字化轉型、物聯網和“工業4.0”等概念炒的火熱,我們很難理解目前的創新溫床在哪里?

          IoT Analytics分析了世界范圍內從2010-2015年申請的相關專利數,專利數可以看做是創新活動的一個重要指標。

          主要結論:與“工業4.0”相關的專利注冊總數在短短五年內激增了12倍。

          構成“工業4.0”的7個核心工業技術領域

          圖2:與“工業4.0”主題相關的專利總數(2010-2015)

          構成“工業4.0”的7個核心工業技術領域

          圖3:“工業4.0”主題相關專利數量的詳細趨勢

          構成“工業4.0”的7個核心工業技術領域

          圖4:“工業4.0”主題相關專利數量的詳細趨勢(2010-2015)

          另外的三大發現:

          1.3D打印非常具有發展前景

          基于10的增長因數,3D打印/增材制造(AM)或將成為工業技術的未來趨勢。為了在未來1年或者2年內成為“工業4.0”相關專利的一顆流星,3D打印緊跟增強現實和云計算的腳步。特別有趣的是,3D打印不是一種特定的網絡技術,因為它有資格作為一種新的生產方式,因此是硬件基礎。

          2.云計算很明顯是第一(現在)

          在2013年和2014年發布了超過1600項相關專利,這是我們分析的工業技術領域最大的專利申請數量了。雖然2010年只有150個專利,數量在2012年激增了10倍。然而2015年只有1400項專利,出現了數量的下降,可能意味著這個技術已經達到了頂峰。2016年的數字肯定還是要繼續看的。

          IBM是云計算專利的領導公司。該公司已經注冊了和安全服務、混合數據備份以及移動設備工業負載管理的相關專利,這只是其中的一些例子。

          3.信息物理系統意想不到的占據了最后位置(專利數量最少)

          根據德國聯邦教育與研究部的觀點,信息物理系統,也就是CPS,應該是“工業4.0”的核心。它將網絡世界和工業環境中的物理世界集成,因而被視為工業技術的中心,然而專利數量很低。CPS落在了最后一位,在過去的五年中只增加了48項專利。導致這個事實的原因可能是因為這項技術并沒有顯而易見的定義方式。

          更多見解:

          增強現實像坐上了駛入快速通道的快車,在過去的幾年里不斷增長,以至于其專利增長數量進入了工業技術的前三名。例如德國公司Ubimax是專門從事增強現實和可穿戴的工業解決方案的。它的一個增強現實的設備是pick-by-vision解決方案的“xPick”。這些智能眼鏡幫助客戶優化選擇過程,已經在荷蘭被DHL成功測試了。他們現在可以與SAP EWM集成。

          大數據在過去的兩年里飛速增長,幾乎比得上增材制造/3D打印了。

          關于系統安全和人形機器人的專利數也相當低,但是很穩定。因為安全是基本要求,系統安全專利數低可能會成為影響第四次工業革命發展的一個問題。

          展望未來:

          假設專利發展是指示工業技術未來的早期指標,我們現在知道了哪些技術值得期待。爆炸的3D打印技術和增強現實技術將很快出現在各種場景。就專利開發數量來說云計算已經走到了頂峰,但是要想在工業世界廣泛應用,還有很長的路要走。像大數據和大數據分析這些沒有被預期的專利數量可能飆升到和3D打印等同。作為一個工業公司,最好的出路就是擁抱可稱之為第四次工業革命的核心部分的四項技術。

          然而,一個可能存在的障礙是對物理信息系統(CPS)和(IT)系統安全方面的專利關注太少,而這兩樣都是“工業4.0”領域的關鍵技術,有必要跟上其它技術的快速發展。

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