第四节　工业4.0的关键技术支撑

工业4.0的发展离不开关键技术的支撑，这些技术促进了创新、生产、服务、材料和数字化的融合，并因此形成了尖端的企业。下面是几种比较具代表性的技术。

一、工业物联网

先进的软件、机器人、低廉的处理器和互联网使得物联网变得可能。随着科技的发展，智能网络设施能够使之前的任务和系统重新具有活力。工业物联网是工业4.0的核心基础，无处不在的传感器进行互联以后就形成了大量的数据，而后传回数字中枢，进行数据的清洗、整理、挖掘和再增值。过去的大数据在服务业企业运用比较多，但工业企业很多数据没有被完全挖掘出来，工业4.0时代，工业物联网将飞速发展，形成大量数据，并利用再开发后的数据重新创造价值。

二、工业大数据和云计算

大数据指的是那些因为太大而不能被传统的计算机处理的，需要专业的软件和熟练技术员去储存、管理和分析的数据。大数据的重要性不仅体现在它能够处理好复杂的全球供应链和顾客关系上，它还体现在生产程序的创新上。云技术使得临近的计算机通过联网或互联网来处理数据。通过大幅度降低处理数据的成本，云计算成为一种潜在的能够改变从零售业到软件开发等产业商业模式的一个革命性技术。马云说，未来所有的企业都会变成数据企业，未来是一个从IT到DT转变的时代，即数据科技。大数据行业的融资总额2013—2015年分别为8亿美元、15.4亿美元及20亿美元，2013—2015年融资事件分别为10起、42起及超过50起。工业大数据在整个工业4.0里面也是一个至关重要的技术领域，近些年在美国和德国诞生了很多工业大数据公司，提供工业数据的采集、分析服务，通过工业数据的分析，分析机器的运行状况并提出效率提升的改进建议。未来云计算是一个互联网里面的基础设施，是工业4.0时代的水电煤或高速公路；在工业4.0时代，一个企业没有必要储备几千人IT队伍，交给专业的云服务的基础设施供应商来服务是最好的选择。当前硅谷在这一领域走在世界前列。

三、先进材料

先进材料是通过分子层级的物理、化学和材料技术合力产生的一种材料。先进材料还是工业机器人、3D打印、下一代基因技术等核心技术得以实现和推广的重要基础。除此之外，先进材料还在保持材料性能的同时降低了材料的质量，从而节约了能源使得工业生产更为高效、环保。

四、工业机器人

自动化的工业机器人的速度更快、连贯性更强并能够处理更复杂的人工任务。尽管机器人并不是一个新的概念，但近几年人工智能的发展才使得机器人能够处理复杂的、非机械性的工作任务。工业4.0时代，工业机器人将逐步取代制造业的普通从业工人，不仅作业精准度和效率会高很多，而且可以在有毒有害的恶劣环境下连续作业，因此在未来，工业机器人在工厂应用的广度和深度将非常大。日本软件银行总裁孙正义在2013年向日本政府提出建议，希望到2040年，日本能够增加到5000万工业机器人，让这些工业机器人在车间进行工作，加上1100万的从业人员，大概有6000万的可使用劳动力。他认为这样做，日本制造业可以重新成为全球制造第一强国。当前工业机器人在全球前三大公司分别是德国的库卡公司、瑞典的ABB公司和日本的发那科公司。中国工业机器人领域发展最好的公司是中科院沈阳所下属的新松机器人公司。该公司目前已在深圳创业板上市，拥有700亿元以上的市值。

五、3D打印

3D打印是通过分层设色的方式生产、建造物体。3D打印极大地降低了生产的时间和金钱成本，从而使得个性化商品的大量生产成为可能。有学者认为3D打印是制造史上最大的技术突破。当前3D打印在美国、德国有很多新的技术突破，3D打印的衣服、汽车，甚至心脏支架已被尝试应用，3D打印技术的成熟使分布式制造成为可能，每个人都将成为制造者。3D打印目前存在的“打印速度慢、难以批量成品”的问题，可以通过分布式制造来解决。在分布式制造的基础上，产品生产的单位时间消耗变得无足轻重，1万个分布式制造点生产出单个成品，与1万个成品在1个加工厂制造，其产能一样。而且前者无需仓储、物流的环节，因此极大地节约了仓储、物流的成本。未来，分布式制造方式虽然不能达到人手一台3D打印机的程度，但人们居住周围的分布式制造点，可以就近提供相应的产品。人们无需在网上下单，就可以在分布式制造点的电脑里选择数字模型，然后打印出来。未来的服装店，将会把顾客的身材数据扫描之后传输到云端数据库，配合设计师的设计方案，以最贴身、最舒服的结果，将产品打印出来。

六、虚拟现实

虚拟现实其实是借助计算机系统及传感器技术生成一个全景环境，让用户在这个崭新的环境下调动起所有的感官去产生人机互动，给用户带来完美的沉浸式体验，同时用户可以在该环境里发挥无穷的想象力去进行创造。尽管目前全球虚拟现实行业已经经过了近百年的发展，但是虚拟现实行业仍处于早期起步阶段，供应链及各类配套设施还在摸索。然而虚拟现实的发展前景引人想象，具备广泛的应用空间：过去我们是用图纸把产品生产出来，然后再不断地进行迭代和改善；未来通过虚拟现实，整个产品在生产前在电脑前就经过几千万次的改善，生产的效率将会急剧提高，对工业4.0的实现有很大帮助。

七、人工智能

根据市场研究公司Tractica预测，2024年人工智能市场规模将增长至111亿美元，初步的技术积累和数据积累已经在过去有了比较显著的规模效应，因而人工智能重塑各行各业的大潮即将来袭，并将引发新一轮IT设备投资。美国未来学家预测，2045年机器的智能将超过人工的智能。因此，美国硅谷把2045年定位为奇点，并由此诞生了奇点大学。过去是人来操作机器，机器智能化之后，机器可以主导、指挥生产。人工智能将对世界产生巨大改变：整个社会的形态、生产方式、生活方式、生产关系都会发生巨大的变化。

八、下一代基因技术

基因技术是指通过研究DNA以加深对生物知识的了解。低廉的基因处理器使得制造基因药物、生物燃料、防旱防涝防虫的农作物的产生变得可能。之后的技术将使得基因工具的使用变得可能。