目前“工業4.0”具有多重定義。通常，德國的“工業4.0”研究專家是不會給出“工業4.0”明確定義的，因為“工業4.0”所描述的是未來的下一級產品開發、智能生產以及與這些智能“工業4.0”產品有關的各種智能服務。例如，我在研討會中，經常用兩句話描述“工業4.0”的含義，將“工業4.0”與物聯網進行對比。

陳述1：通過構建所有涉及增值的實例網絡的方法，實時獲得所有相關信息的可用性。 在任何特定時間內，能夠使用這些數據在業務流程中建立最佳價值流，并促進全新業務模式發展的能力。

陳述2：在所有產品生命周期過程中，實時信息無縫流動，包括信息技術(IT)、操作技術(OT)(車間)，以及基于“工業4.0”環境當中各個部件數字雙胞胎的產品開發和優化。

從“工業4.0”的角度看智能工廠

“智能工廠”這一詞，自動包含了一條更加智能的生產線、機器模塊、機器和機器人的模塊化理念。 無縫信息的可用性大大提高了效率和質量，同時縮短了產品開發周期。在未來的“智能工廠”中，安全性、可靠性和連接性將成為“工業4.0”組件的既定屬性(硬件和軟件)。

OT生產自動化應用信息技術是“工業4.0”智能工廠發展的第一步。“工業4.0”的概念思想通過在智能工廠(縱向整合)中應用AI等無縫可用信息，同時結合不同智能工廠(橫向整合)的不同技術，創建樣本規模唯一的獨特產品，從而優化生產技術。

“工業4.0”描述了未來制造業的一種方式，即工廠傳統邊界部分消失，產品可以靠近客戶開發和生產，并為特定客戶提供完全定制化服務。未來，我們將看到各種工廠生產線，多家批量生產智能工廠，其中部分工廠靈活基于“工業4.0”機器和“工業4.0”機器人，部分虛擬工廠基于“工業4.0”數字雙胞胎靠近客戶生產。在所謂的“未來工廠”中應用“工業4.0”原理的結果是改變了銷售、開發和生產產品的方式。

工業物聯網功能金字塔

工業物聯網功能金字塔描述了超越物理資產(我們目前和未來所有的傳感器和執行器)之上的所有層級，以實現業務流程專用相關信息的連通性和可用性。在整合或設備層當中整合資產，其次是通信、信息和功能層。最高層是業務層，我們期待業務層當中的新業務應用程序。工業物聯網功能金字塔可以映射到智能工廠邊緣云實施當中，只有在最高級別需要與外部連接。我想借助RAMI 4.0來解釋這些層級，因為RAMI整合了IT，OT和生命周期三大維度。

圖1 數字化轉型——物聯網和工業物聯網能力金字塔

各種不同的物聯網、智能電網和工業互聯網，都需要不同的參考架構模型，以為企業行動提供指引。這些模型描述了網絡物理組件和網絡物理系統的基本原理，并將其應用于特定的細分市場當中。“工業4.0”參考架構模型(RAMI 4.0)是基于當前可用的工業標準，并精確描述了RAMI模型當中每個機柜的資產管理外殼內部所有信息無縫可用性的需求。RAMI模型明確了實現所有信息無縫可用性的九大要求。“工業4.0”通訊基于SOA——服務導向架構原則。安全性、可靠性和互操作性逐漸成為“工業4.0”組件的特殊屬性。

數字化轉型與機器的安全性

“工業4.0”環境中的數字化轉型描述了創建一個或多個生態系統的任務，該系統將RAMI 4.0的所有通用規則轉換為基于行業標準的具體實施，以實現無縫的互操作性。必須在架構原則當中推動貫徹(開發)可靠和安全原則，滿足連接到云的完全模塊化智能工廠生產設備的要求。數字化轉型是一個發展缺失概念、實施、學習和優化的過程。在這個過程，為實體資產(包括設備、軟件等)建立一個資產管理外殼(包括屬性、功能等甚至更多)非常重要。這相當于為實體資產裝上一個“數字馬甲”，從而可以進一步應用CPS賽博物理系統的概念，將基于連接的機器和機器模塊的虛擬測試和虛擬驗證實現無縫整合。在“工業4.0”智能工廠環境中工作的人員通過相同的原則進行連接，因此人機界面HMI逐漸成為一個關鍵的推動要素。

過去20年里，逐漸形成了機械安全原則，機械安全原則基于基礎性安全原則。應用相同的基本原理，并將安全概念作為“工業4.0”組件的固有屬性，確保機器安全性達到相同或更高的水平。所有信息的實時可用性與目前安全監控的一個子集形成鮮明對比，如果所有組件滿足RAMI 4.0通用規則，安全性將會大大提高。

未來制造

美國的工業互聯網IIC和“工業4.0”平臺創建了描述參考體系結構和系統要求的基本文檔。將這些原則應用于試點生產線、智能工廠并創建搭載最新IT技術的測試平臺的過程顯示出即將到來的工業革命的巨大潛力。未來，全球都將采用“工業4.0”的概念(所有相關信息的無縫可用性)。 “工業4.0”的關鍵推動因素具有互操作性和連通性， 使得新建工廠無論在那里都可以輕松實現。 在全球范圍內，一場新的比賽已經開始，與應用全新理念的發展速度相比，局部的歷史性因素已經變得不那么重要。