同樣,日本機(jī)床制造商大隈機(jī)械也開(kāi)發(fā)了一套完整的銑削加工工藝,可以7×24小時(shí)自主運(yùn)行。整個(gè)過(guò)程可以根據(jù)需要自動(dòng)選擇和更換切削刀具,提供原材料和耗材,而不需要人為干預(yù)。工作人員只需在現(xiàn)場(chǎng)用平板設(shè)備上的監(jiān)測(cè)應(yīng)用執(zhí)行高附加值的任務(wù),來(lái)監(jiān)督工廠運(yùn)營(yíng)。除此之外,工廠完全自動(dòng)化運(yùn)行。
這些例子讓我們意識(shí)到第四次工業(yè)革命已經(jīng)來(lái)臨 - 這將改變當(dāng)前我們的全球經(jīng)濟(jì)模式,并決定未來(lái)我們?nèi)绾蝿?chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。與前三次工業(yè)革命一樣,這次工業(yè)革命會(huì)迅速采用創(chuàng)新和變革技術(shù)。這些技術(shù)將挑戰(zhàn)我們之前的所有假設(shè),并改變我們對(duì)制造業(yè)的一切認(rèn)知。這也意味著工人、制造商和政府需要為不可避免的變革做好準(zhǔn)備,否則就會(huì)被時(shí)代拋棄。
革命萬(wàn)歲
第一次工業(yè)革命以蒸汽機(jī)的發(fā)明為開(kāi)端,用機(jī)器代替了手工勞動(dòng),并達(dá)到了難以置信的規(guī)模。第二次工業(yè)革命電力使裝配流水線(xiàn)和大批量生產(chǎn)成為可能。計(jì)算機(jī)的發(fā)明帶來(lái)了第三次工業(yè)革命,這使得機(jī)器人和機(jī)器自動(dòng)化可以集成到流水線(xiàn)中,以幫助或在某些情況下取代人類(lèi)工人。
今天,制造業(yè)的發(fā)展方向已經(jīng)與前三次工業(yè)革命大相徑庭。前三次工業(yè)革命的重點(diǎn)是集中化和大批量生產(chǎn),以實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì);而第四次工業(yè)革命將以大規(guī)模定制和彈性生產(chǎn)為基礎(chǔ),產(chǎn)品生產(chǎn)的地點(diǎn)盡可能靠近需求中心。
制造商不再只是生產(chǎn)和管理庫(kù)存,而是致力于建立高度整合的供應(yīng)鏈,并根據(jù)上游供應(yīng)商和消費(fèi)者的實(shí)時(shí)需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。這需要在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)并采取糾正措施。造成這種轉(zhuǎn)型和“變革”的原因是制造商在整個(gè)端到端生產(chǎn)過(guò)程中希望以最小的甚至不需人為干預(yù)的情況下完成所有生產(chǎn)流程。
所謂工業(yè)4.0制造模式很大程度上依賴(lài)于制造技術(shù)之間的自動(dòng)化和數(shù)據(jù)交換,涉及信息物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等。
智能工廠的分權(quán)和自動(dòng)化
工業(yè)4.0模式旨在將工廠本身轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)或“智能工廠”。在每家智能工廠內(nèi),模塊化生產(chǎn)流程通過(guò)信息物理系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)器相融合,而不僅僅是為了遙控和監(jiān)測(cè)。這些模塊化智能工廠能夠自主決策如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的分權(quán)和自動(dòng)化,并且能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)與人工操作員和其他智能工廠進(jìn)行溝通和合作,以完成一個(gè)全方位的供應(yīng)鏈變更。
事實(shí)上,這就像IT行業(yè)多年來(lái)使用數(shù)據(jù)中心的情況一樣:通過(guò)虛擬化物理服務(wù)器,以及業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化技術(shù),使機(jī)器在一定程度上實(shí)現(xiàn)自我管理。而我們將繼續(xù)推動(dòng)這些模式進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新功能,例如軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、混合云和人工智能(AI)。
數(shù)據(jù)中心虛擬化現(xiàn)在可能已經(jīng)成為主流,但是工業(yè)4.0運(yùn)動(dòng)對(duì)很多人來(lái)說(shuō)仍然陌生。盡管如此,它在全球制造業(yè)的發(fā)展卻越來(lái)越快。德國(guó)政府在2013年創(chuàng)建了這個(gè)詞,同時(shí)也提出了一個(gè)使該國(guó)制造業(yè)全面計(jì)算機(jī)化的計(jì)劃。
2015年德國(guó)總理默克爾(Angela Merkel)在達(dá)沃斯舉行的世界經(jīng)濟(jì)論壇上介紹了這一概念,并將其稱(chēng)為“工業(yè)4.0”。她熱烈歡迎這種新模式,借此“快速融合在線(xiàn)世界和工業(yè)生產(chǎn)世界”。大部分工業(yè)化國(guó)家都受到了該事件的影響。
德國(guó)政府并不只是口頭說(shuō)說(shuō)而已,目前德國(guó)政府投資了2億多歐元用于鼓勵(lì)公民在學(xué)術(shù)、商業(yè)和政府領(lǐng)域進(jìn)行切實(shí)可行的研究,而德國(guó)并不是唯一進(jìn)行此類(lèi)投資的國(guó)家。
工業(yè)4.0四大設(shè)計(jì)原則
以下四大設(shè)計(jì)原則可以支持和定義工業(yè) 4.0:
- 互操作性:機(jī)器、設(shè)備、傳感器和人類(lèi)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)或人聯(lián)網(wǎng)(IoP)相互連接和溝通。
- 信息透明度:信息系統(tǒng)利用傳感器數(shù)據(jù)建立數(shù)字工廠模型,就可以為現(xiàn)實(shí)世界創(chuàng)建虛擬副本。這需要收集原始傳感器數(shù)據(jù),整理出具有更高價(jià)值的信息。
- 技術(shù)支持:第一,支持系統(tǒng)通過(guò)綜合分析信息進(jìn)行知情決策,迅速解決突發(fā)問(wèn)題以幫助人類(lèi)。第二,信息物理系統(tǒng)可以處理各種令人不快、過(guò)于勞累或不安全的任務(wù),來(lái)支持他們的人類(lèi)同事。
- 分權(quán)決策:信息物理系統(tǒng)自行做出決定并自主執(zhí)行任務(wù)。只有在異常、干擾或目標(biāo)沖突的情況下,任務(wù)才會(huì)被委托給更高級(jí)別來(lái)執(zhí)行。
工業(yè)4.0的技術(shù)挑戰(zhàn)
然而,革命既有挑戰(zhàn)性,也可能雜亂無(wú)章,而工業(yè)4.0也一樣。除了經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力變化所帶來(lái)的文化和政治挑戰(zhàn)之外,推廣“工業(yè)4.0”模式還需克服幾項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn),包括:
- 集成新系統(tǒng)并對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行更多訪(fǎng)問(wèn),導(dǎo)致數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題大大增加。此外,專(zhuān)有生產(chǎn)知識(shí)也成為IT安全問(wèn)題。
- 成功的信息物理通信需要高度的可靠性和穩(wěn)定性,但很難實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。
- 以較少的人力監(jiān)管維持整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可能困難重重。
- 如何解決由于技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失的生產(chǎn)中斷也需引起重視。
企業(yè)在確保其數(shù)據(jù)中心技術(shù)可用、安全的情況下,建立信息物理應(yīng)用,不僅涉及軟件,還涉及工業(yè)機(jī)器以及工廠安全(工廠內(nèi)每臺(tái)機(jī)器、設(shè)備和控制儀器都變成了終端設(shè)備)。因此實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)行業(yè)構(gòu)想似乎困難重重。所有這一切都需要在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行,這意味著全面實(shí)現(xiàn)這些革命性的變化,可能都是IT部門(mén)的工作。
工業(yè)4.0的應(yīng)用性能管理比現(xiàn)在更為復(fù)雜。當(dāng)一個(gè)傳統(tǒng)的軟件應(yīng)用出現(xiàn)性能下降,或者變“緩慢”時(shí),很難確定導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的原因。大部分企業(yè)已部署了一系列工具來(lái)監(jiān)測(cè)和診斷這些問(wèn)題,盡量避免半夜開(kāi)電話(huà)會(huì)議,讓?xiě)?yīng)用團(tuán)隊(duì)和網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)互相指責(zé):應(yīng)用團(tuán)隊(duì)認(rèn)為問(wèn)題由網(wǎng)絡(luò)造成,而網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)則通過(guò)檢索冗長(zhǎng)的日志,力圖證明數(shù)據(jù)庫(kù)才是罪魁禍?zhǔn)。遺憾的是,對(duì)于許多此類(lèi)事件的響應(yīng)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),雖然有很多工具可以利用,但由于缺乏可視性,因而仍然無(wú)法完成診斷工作。
Gigamon可視化平臺(tái)
現(xiàn)在Gigamon可視化平臺(tái)可以很大程度上解決這種可視性缺乏問(wèn)題。該平臺(tái)提供用戶(hù)交互的端到端視圖,不僅包含應(yīng)用,還包含支持該應(yīng)用的完整基礎(chǔ)架構(gòu)。Gigamon可視化平臺(tái)能夠幫助IT部門(mén)利用診斷工具更有效解決應(yīng)用性能問(wèn)題。
想象一下就在不遠(yuǎn)的將來(lái),企業(yè)要求IT部門(mén)診斷信息物理系統(tǒng)下全自動(dòng)流水線(xiàn)性能下降,或運(yùn)行“緩慢”的原因。整個(gè)流水線(xiàn)和其所有的物理組件將成為新的“應(yīng)用”,并帶來(lái)比傳統(tǒng)軟件應(yīng)用復(fù)雜萬(wàn)分的問(wèn)題。
雖然看起來(lái)監(jiān)測(cè)和管理工業(yè)4.0信息物理應(yīng)用的工作量巨大,但其解決方案與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可視化解決方案基本一樣。在整個(gè)流水線(xiàn)和智能工廠網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn),Gigamon可視化平臺(tái)可以監(jiān)測(cè)對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)重要的數(shù)據(jù)變化,并智能幫助和增強(qiáng)監(jiān)測(cè)和診斷工具,以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的海量數(shù)據(jù)篩查。
除了應(yīng)用性能問(wèn)題,確保“智能工廠”安全也將是一個(gè)更大的挑戰(zhàn)。向網(wǎng)絡(luò)添加機(jī)器、傳感器和其他難以計(jì)數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備會(huì)產(chǎn)生額外的復(fù)雜性,而且,工業(yè)4.0模式的特性要求不僅連接可靠的企業(yè)網(wǎng)絡(luò),還要連接整個(gè)垂直和水平供應(yīng)鏈。當(dāng)界限概念徹底消失,網(wǎng)絡(luò)幾乎跨越整個(gè)世界時(shí),IT如何保護(hù)“網(wǎng)絡(luò)”?
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全可視化方法將開(kāi)始出現(xiàn)問(wèn)題。企業(yè)需要基于安全交付平臺(tái)的新方法,以實(shí)時(shí)持續(xù)性監(jiān)測(cè)和向安全工具提供智能數(shù)據(jù),跟上工業(yè)4.0企業(yè)智能工廠生成數(shù)據(jù)的容量和速度。
為不可避免的變革做好準(zhǔn)備:首先解決可視化問(wèn)題
最后,性能管理和安全交互實(shí)現(xiàn)互信。供應(yīng)商、工廠操作員、運(yùn)輸和接收人員,以及消費(fèi)者必須對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)4.0規(guī)劃的基礎(chǔ)系統(tǒng)有信心。沒(méi)有這種信任,沒(méi)有嚴(yán)格遵守服務(wù)水平協(xié)議,沒(méi)有系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的保密性和完整性,工業(yè)4.0模式就無(wú)法建立。因此,IT部門(mén)的挑戰(zhàn)將是跟上發(fā)展,并確保網(wǎng)絡(luò)層面的儀表化和可視化不是馬后炮,而是將可視化和安全交付平臺(tái)集成到智能工廠設(shè)計(jì)的最初階段。
這一切都發(fā)生得太快。為什么?因?yàn)楣I(yè)4.0概念的首批推動(dòng)者和采用者預(yù)計(jì)會(huì)從投資中獲得顯著收益,初期預(yù)測(cè)顯示收入增長(zhǎng)超過(guò)30%,成本降低超過(guò)30%。這些財(cái)務(wù)數(shù)字的激勵(lì)以及必須在全球市場(chǎng)保持競(jìng)爭(zhēng)力的緊迫性將促使企業(yè)做出戰(zhàn)略決策,支持工業(yè)4.0。企業(yè)員工、制造商、政府和IT從業(yè)人員一樣需要關(guān)注正在進(jìn)行的變革,并為之做好準(zhǔn)備。
關(guān)于Gigamon
Gigamon (NYSE: GIMO) 可實(shí)現(xiàn)對(duì)物理、虛擬和云網(wǎng)絡(luò)流量的可視化,提供超強(qiáng)安全性和卓越性能。Gigamon的 可視化矩陣 (Visibility Fabric?) 和業(yè)界首個(gè)安全交付平臺(tái)GigaSECURE?,可為企業(yè)、政府以及服務(wù)提供商提供高級(jí)情報(bào),助其實(shí)現(xiàn)對(duì)安全、網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用性能管理解決方案的更有效運(yùn)維和管理!