發布日期：2022-04-26 點擊率：103
世界聯網是一個全方位的進程。萬維網借助物聯網從單純的信息提供者轉變成交互媒介。信息物理系統(Cyber-Physical System)越來越廣泛的聯系在一起，并且由于這樣的整合產生了新的技術可能性和商業模式。信息物理系統起著重要的作用，也就是說，埋入式的信息和交換技術相互聯網，并且與英特網連接。
物聯網及其服務是智能建筑、智能居家等眾多項目取得成功的前提。在工業和物流領域，人們談論著智能工廠。這些都貫徹著工業4.0概念。
工業4.0概念原本是德國在2011年提出高科技計劃“信息物理系統(Cyber-Physical System，CPS)議程” (Acatech – Studie“Agenda CPS ”)時提出的。 在“信息物理系統(CPS) 議程” (“Agenda Cyber Physical System ”)的科技計劃中，人們描述了從嵌入式系統(Embedded – System)到信息物理系統(CPS)的道路，除了研究方法外，還提到了一些應用領域，其中包括智慧工廠。
從電子行業開始，網絡化工廠越來越多的進入到生產制造行業。與以往的工業革命不同，第4次工業革命不是聚焦研發蒸汽機或“貨品主義”(“Fordismus”)等，而是向前推進世界網絡化進程中的創新。
創新中重要的一點是一個系統中所使用部件的互聯性和可交換性。盡管在一個自動化世界里有眾多的機構，以及確保各個用戶機構里的各種互聯的眾多技術條件。但是，工業4.0 的前提是一個不受限的企業內部和外部以及跨機構和跨國家的信息流。
工業4.0定位標
在漢諾威博覽會上，來自世界各地的人們聚集在一起，就當前的工業趨勢及今后的發展交流意見。在此，人們討論的重點是工業4.0。從方案開始，首先須對所謂的第4次工業革命“作為社會技術的系統，在技術、組織和人員方面進行系統的相互協調”(工業4.0白皮書研究議題;工業4.0 出發點)方面建立一個基本的理解。
研討會和技術專題報告會、會議和大會以及像漢諾威工業博覽會這樣的專業展會，能夠提供通往網絡化生產道路的定位標。在此，企業家、工人和科研人員相互交換意見，得出他們對于工業4.0 的大概理解。因為有一點必須明確：工業4.0不是產品，而是必須適合其自己和適合其顧客需求的計劃方案。
圖2 Kuka公司的 Martin Ruskowski 博士說：“許多客戶的興趣僅是具體到，他們如何能夠借助聯網技術今天就創建智能技術解決方案。”
此外，企業對于工業4.0也有各種不同的看法。Kuka公司負責研發的副總裁 Martin Ruskowski 博士對工業4.0的總體理解是：“當談到工業4.0 和機器人時，人們想到的是人工智能和無人工廠。但是，這只是人們在科幻電影里看到的場景。實際情況完全是另外一個樣子。工業4.0 是使人更加了解生產流程。第4次工業革命堅持生產重要部件的智能聯網。”聯網是一個關鍵詞。這里說的聯網不僅是機器和設備的信息交換，而且也是企業和應用在一個環境里的信息交換。Martin Ruskowski博士說：“我們從我們客戶方面了解到，他們對真正的工業4.0技術解決方案有著極大的興趣。我們許多來自中小型企業的客戶不是想得到一塊大的奶酪，他們的興趣全都具體到，他們如何能夠借助聯網技術今天就能夠創建智能技術解決方案。”Martin Ruskowski 博士解釋說：“這背后是企業有史以來最大的聯網的展出應用。該應用呈現出各種不同的公司和Kuka公司部件的一個智能化的融合。一個工業4.0的范例是，在漢諾威工業博覽會的展臺上，演示一個數字化聯網的透明的可實現單個批次產品‘僅為一件’的工業化批量生產流程。”
圖3 Wibu Systems公司的 Oliver Winzenried 說：“安全的疑慮和技術訣竅的保護常常被人們作為對實施工業4.0 的反對意見而提起。”
Wibu Systems公司總經理、德國機械設備制造業協會(VDMA)“Protect-Ing”工作組理事會主席 Oliver Winzenried 也注意到人們對工業4.0的興趣在不斷提高。他認為，公司的規模大小不同，對工業4.0的興趣也不盡相同。他說，“集團公司和大的中型企業大力投資，并且公司的所有部門都在為這個未來目標而努力工作，小型企業也在考慮他們如何能夠通過數字化和靈活的生產為其顧客創造有附加值的產品。”
據 Oliver Winzenried 稱，在實施工業4.0 的過程中，較大的疑慮是安全議題。 他說，“安全的疑慮和技術訣竅保護常被作為對實施工業4.0的異議而提起。 越來越多的“產品”存在于生產數據和流程中。這便產生了一個問題，是否必須要可靠掌握數字化的開放性生產流程。”
工業4.0的安全性
人們提出的大多數問題中的一個問題是，在智慧生產的道路上，如何將工業4.0和安全性集成到現有的設備里。Oliver Winzenried 說：“從機械和控制技術的角度來看，特別老舊的機器無法集成。而所有其他的機器，要么通過網關和防火墻進行封閉，集成到公開網絡里。或是在較新的機器里直接裝備嵌入式安全網絡。每個聯網的網關或每個直接聯網的機器都需要有一個安全的明確的身份。”
Wibu Systems 公司的業務是工業軟件和數據安全。該公司關注隱蔽的數碼編成方法。在進行數據交換時，對數據的發送者和接受者進行驗證，之后他們才能進行數據交換。很多知名企業都是Wibu Systems這個中型公司的客戶。從表面上來看，人們很少能夠覺察到這家位于德國卡爾斯魯厄的公司的安全技術;但是該公司的安全技術卻不為人知的保護著機器的安全，以及重要數據不被非法存取。
這家位于德國卡爾斯魯厄的公司的重要數據保護技術解決方案，是一個為機器、設備或智能裝置研發的標準或嵌入式軟件，該軟件通過授權的方法對現有的技術以及實施新的商業模式提供安全保護。Oliver Winzenried 說：“厘米卡(Cm –Cards)安全保護和許可證技術解決方案可很好的進行附加。原因是有小形式的用于USB的厘米棒(Cm-Sticks)或作為厘米卡(Cm –Cards)的‘信任之錨’。例如，可采用一個附加的代碼表芯片(Code Meter-Chip)來取代一個標準的工業安全數位卡(Industrie – SD-Speicherkarte)。然后，可以通過不安全的通信途徑與厘米棒許可證中心(Code Meter License Central)為OPC UA展開可憑資格、也可通過安全授權和使用鑰匙的方式來提供安全的保護。
工業4.0 的挑戰
從安全的觀點出發，通往聯網生產的道路上并不只有一個挑戰。實施工業4.0的道路上存在著許多的未知數。例如，在一些問卷調查中，受訪人會提問哪些企業已經集成了工業4.0。人們忘記了一點，工業4.0沒有一個定論性的定義。如果今天適合工業4.0 的所有東西都已經實施，那么還要繼續前進嗎?總是還有繼續向前邁進的步驟。這是一個朝著一個方向逐步發展的創新：在各個領域里有更多的連通性、更多的智能技術解決方案，當然也會由此產生新的商業模式。
Kuka 公司通過工業4.0 了解了很多的可能性。Martin Ruskowski 博士解釋說：“進一步發展的潛力非常大：如用實時信息交換標準 TSN(Kasten)這樣的適合的信息交換和數據標準可形成連貫的生產數據、新型的制造流程、靈活的聯網以及激活的部件整合的‘互聯網自動化’。這可能便是智能控制和制造技術解決方案的一個重大突破。”
令人印象深刻的是，Oliver Winzenried 告誡人們，在通往工業4.0的道路上，不能僅僅關注技術層面。 他說：“重要的是人們需要對繼續教育投資， 并且要逐步推進聯網。必須從一開始便將‘保密安全’集成進來。一方面出自安全理念，也就是出自保護環境和人的安全理念，另一方面也要出自保密安全的理念，也就是為了防御網絡攻擊和控制，并且要排除錯誤操作。 特別重要的是，人們在頭腦里一直要堅持對用戶有利，通過提高能源效益和材料效益降低成本這樣的先后順序來實現企業的增值。”
