·延伸阅读·世界工业从1.0到4.0

安徽日报 2018-05-27 10:38 大字

从摆脱原始手工劳作,到当前迈向智能化工业时代,人类工业文明发展历经了“1.0、2.0、3.0、4.0”四个“版本”。

“工业1.0”:蒸汽动力机械设备应用于生产

18世纪60年代至19世纪中期(大约是1760年至1850年),通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为“工业1.0”,也就是机械制造时代,其标志是1784年第一台蒸汽纺织机的发明,这次工业革命的结果是机械生产代替手工劳动,经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。

在“工业1.0”中,瓦特改良了蒸汽机,开创了以机器代替人工的工业浪潮。 “工业1.0”使用的机器都是以蒸汽或者水力作为动力驱动,虽然效率并不高,但是因为首次用机器代替人工,因此具有非常重要的划时代意义。自18世纪后期,蒸汽机不仅在采矿业中得到广泛应用,而且在冶炼、纺织、机器制造等行业中也都获得迅速推广,使工业生产能力大大增强。例如,从1766年到1789年,由于蒸汽机的使用,英国的纺织品产量增长了五倍,为市场提供了大量消费商品,加速了资金的积累。

“工业1.0”时开始使用机器代替手工,使用的机器虽然制作粗糙,但是以机器代替人类工作的工业思想开始成为工业发展的主流。

“工业2.0”:电气化和自动化时代,大规模流水线生产

19世纪后半期至20世纪初 (大约是1870年到1900年),在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为“工业2.0”,也就是电气化和自动化时代,其标志是 1870年美国Cincinnati屠宰场第一条电动流水线的应用。这次工业革命,通过零部件生产与产品装配的成功分离,开创了产品批量生产的新模式,电力的出现推动了规模化生产,促进了经济的发展,并开创了产品批量生产的新模式。 19世纪70年代,开始第二次工业革命,人类进入了“电气时代”。

“工业1.0”中,使用蒸汽和水力的机器满足不了人类社会高速发展的需求,新的能源动力和机器引导了第二次工业革命的发生。在“工业2.0”中,得益于内燃机和发电机的发明,机器有着足够的动力,不再是慢悠悠的大家伙,汽车、轮船、飞机等交通工具得到了飞速发展,机器的功能也变得更加多样化。

“工业3.0”:应用IT技术实现自动化生产

20世纪70年代之后,受两次石油危机影响,全球处于经济萧条期,发达国家希望借助于新科技与新技术重振经济。这时,恰逢信息技术与远程通讯技术的发明与出现,经过数十年的发展,电子技术、工业机器人和IT技术在工业生产中大规模使用,自动化水平和生产效率大幅提升,从此进入“工业3.0”时代,也叫做电子信息时代,其标志是1969年Dick Morley(迪克·莫利)发明了第一台可编程逻辑控制器 Modicon 084。在此阶段,工厂大量采用由 PC、PLC/单片机等真正电子、信息技术自动化控制的机械设备进行生产。自此,机器不仅接管了相当比例的“体力劳动”,还开始接管了一些“脑力劳动”。

在“工业3.0”时期,传统的制造业开始由发达国家向发展中国家转移,降低了生产成本,发展中国家也通过自身相对便宜的要素吸引了外国投资,奠定了产业基础,支撑了经济高速增长。继信息技术与远程通讯技术后,在20世纪80年代得以推广和发展的3D打印技术、纳米技术,由传统能源日益枯竭及大量使用所引发的经济环境问题和新技术应用而催生的新能源、新材料技术,以及生物学与电子信息学交叉而生的生物电子技术和智能机器人等技术均大放异彩。

“工业4.0”:实现智能制造

“工业4.0”是《德国2020高技术战略》中所提出的十大未来项目之一。2013年4月,德国联邦教研部与联邦经济技术部在汉诺威工业博览会上首次提出这一概念,受到欧洲乃至全球工业业务领域的极大关注和认同。它描绘了制造业的未来愿景,提出继蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术等三次工业革命后,人类将迎来以信息物理融合系统(Cyber Physical System, CPS)为基础,以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命,即“工业4.0”,其特征主要体现在以下几方面:

完善高效率的生产网络如大数据、制造运行管理系统、物联网、M2M(ma-chine to machine)通讯等,可以帮助生产价值链中的供应商获得并交换实时的生产信息,供应商所提供的全部零部件都将在正确的时间以正确的顺序到达生产线;

虚拟和现实世界融合技术如数字孪生技术、虚拟工厂技术等,在生产过程中的每一步都可以在虚拟世界中进行设计、仿真和优化,为真实的物理世界包括物料、产品、工厂等建立起一个高度仿真的数字“双胞胎”;

信息物理融合系统可以使得在未来的智能工厂中,产品信息都将被输入到产品零部件本身,它们会根据自身生产需求,直接与生产系统和设备沟通,发出下一道生产工序指令,指挥设备进行自组织生产,这种自主生产模式能够满足每位用户的“定制”需求。

(本报记者 陈婉婉 整理)

新闻推荐

研究发现每周锻炼4至5次可延缓心血管衰老

新华社北京电新一期英国《生理学杂志》发表一项研究报告说,每周锻炼4至5次,每次30分钟以上,可延缓心血管衰老,使心脏保持年轻...

 
相关新闻