Richard Soley 博士是工業互聯網聯盟(IIC)的執行董事，他說，“正如任何新技術或管理手段來臨一樣，選擇一個需要處理問題更少的方式，并邀請合適的專業人士來解決問題是十分重要的。不要忽視那些將最終用戶、供應商和研究人員聚在一起的組織，這樣的地方可以提供可靠的經驗和良好的建議！”
與自動化組件配套的分布式智能設備通過使用數據而不是依賴“云”來提升工藝水平，包括調整生產量、更加有效的使用能源等。
一、將真實的加工制造連接到工業4.0
如果使用了工業4.0技術，一個新的加工制造生產線可以實現多達25種的產品變化，同時將產量提高10%，庫存減少30%。工業4.0架構的應用讓制造商在生產過程中可以獲得更豐厚的投資回報率。
工業4.0是一場工業的革命，目的是將信息技術(IT)的虛擬世界、機器的物理世界以及互聯網合為一體。其中心是將具有IT功能的所有工業領域都整合起來。這些科技提高了靈活度和速度，能夠使產品更具有個性化，生產更高效且規模可擴展，以及在生產控制方面具有更高的可變性。機器與機器之間的通訊和先進的機器智能化，提高了工藝的自動化水平，并帶來了更多的自我監控以及實時數據。開放的基于Web的平臺會增加制造企業的競爭力。
關于IIoT的5個注意事項
博世力士樂公司電氣傳動和控制部門的產品經理Allen Tubbs說道，工業物聯網(IIoT)設備要想創建工業4.0生產制造環境需要注意以下5個方面。
在工業4.0中，對機器工具或一組機器的操作，應該允許使用諸如智能手機或平板電腦這樣的智能設備進行簡單的連接。
1.分布式智能
這里說的分布式智能是指在智能傳動和控制技術網絡的機器設備中，加入盡可能多的智能和控制功能、或者單獨的傳動軸，而不是從一個中央處理單元(CPU)來處理所有的動作。
擁有機器層面的過程數據并決定用它做什么，反映出了人們相信一臺機器可以經過裝備使用過程數據做一些事情并且獨自改善工藝流程，諸如實現調整產量、更加有效率的利用能源等目標，而不是依賴“云”來處理所有這些任務。
聯網的機器可以與更高的生產線級別、工廠級別以及企業級別的網絡進行通訊，從而能夠實現對特定事件或特定產品的實時調節。集成了傳動的伺服馬達和無機柜傳動系統將傳動組件和運動邏輯順序放到了單獨的軸向上。
2.快速連接
那些允許數據在整個企業架構中自由流動的系統，往往需要持續的投資和改進。一家工業4.0工廠車間所產生的大數據和信息流，可能會讓公司的網絡不堪重負。我們該如何改進自動化系統中的硬件和軟件的功能，使這種設計流程更簡單、花費更少的時間以及更加開放?通訊路徑隨著其創建和實施而變得更加流暢。在決定應該使用現場總線的什么功能時，應該看一下生產平臺是否支持例如OPC UA(來自于OPC基金會)這樣的標準。消除不同供應商系統的障礙，而且對通訊和控制平臺采取一種更加開放的方式很重要。
3.開放標準和系統
重點是要思考系統到底“開放”到什么程度，是否支持新興的通訊協議和軟件標準，以及開放的獨立組件如何讓工業4.0成為現實。
開放標準允許基于軟件的解決方案可以更加靈活地集成，并有可能將新的技術移植進現有的自動化架構中。開放的控制和工程軟件也沿著這個方向將自動化和IT軟件程序之間的間隙彌合。一個開放的控制器核心能夠使用常用的高級IT語言(例如Java和C++)來創建自動化應用程序。
一臺機器的操作應該支持與智能手機或平板電腦進行簡單的連接。軟件可以借助控制器與3D模型軟件的連接來加快自動化系統的設計和調試。一個運動控制器可以與模型之間發送指令以及接收反饋，使得機器的功能性在機械設計階段通過運動控制就得到優化。這也讓機器測試和編程可以在調試之前進行。在部件訂貨、組裝機器之前，虛擬機器可以用來進行測試并完善設計。
4.實時數據整合
在工業4.0的工廠里，可能利用實時的機器和工廠性能數據來改變自動化系統和生產工藝的管理方式。不用捕捉并分析數月以來有價值的關于生產率、機器停機時間或者能源消耗的數據，支持工業4.0的平臺能夠將數據整合到常規的工廠管理報告之中。這會讓制造商和機器具備詳細的信息來執行快速的工藝和生產變更，以實現產品滿足特定客戶需求的愿景。
5.自適應性
現實世界中的主動性可以讓生產更加連貫并以需求為導向。科技幫助生產線變得主動。目標就是讓工作站和模塊可以適應個性化的客戶或產品需求。
在一個制造液壓閥的工廠里，一套新的自適應組裝生產線在每一件被加工件上都使用射頻識別芯片。生產線上的9個智能站會識別出最終產品是如何被裝配的，以及哪些工具設置和操作步驟是必須的。每個相關加工件都帶有藍牙標簽，會自動將信息傳送給裝配站。裝配步驟信息會根據不同的產品以及相關加工件的技術水平不同而顯示出來。該生產線可以生產一批相同尺寸的液壓閥，也可以不需要人工干預就能生產25種不同產品型號。不再需要設定時間或者多余的庫存。這使得生產線的產量增加了10%，庫存減少了30%。
二、讓工業4.0和IIoT在智能工廠里運行
工業4.0和工業物聯網(IIoT)能夠為設備(從傳感器到大規模控制系統)、數據和分析之間提供更好的連接性，Beckhoff自動化的TwinCAT產品專家Daymon Thompson這樣認為。傳感器和系統需要網絡連接來共享數據，分析有助于做出更明智的決策。
物聯網主要包括4個基本元素：實體的設備、與設備之間的雙向連接、數據以及分析。設備可以是小到一個傳感器大到一個大規模控制系統中的任何一種。傳感器和系統需要與更大的網絡進行連接，以共享由傳感器或系統產生的數據。對此數據進行的分析會產生可執行的信息，其結果是讓人們做出精明的決策。
在IIoT的實際應用中， 企業通過將設備或資產連接到云或者本地信息技術(IT)設施上來進行數據的采集和傳送。然后對采集到的數據進行分析，可以發現設備或資產更多的潛在信息，防患于未然。
例如 ，監控機械組件運行溫度的傳感器可以追蹤任何異常狀況或者偏離底線的情況。這使公司可以主動地處理不希望發生的行為，從而在可能造成有害危險的系統故障加劇之前進行預測性維護，否則這些系統故障可能會導致工廠停機以及生產收益損失。這種類型的信息有助于企業新產品的設計、系統性能效率的提高以及實現利潤的最大化。
工業4.0讓加工制造更靈活
在一個生產制造流程，甚至是整個供應鏈中，通過連接性推動更多的新發現和系統優化，這是工業4.0的核心概念之一，這種科技進步也被稱為第四次工業革命。
工業4.0工作組成員、德國國家科學與工程院Acatech，將18世紀蒸汽機的發明和廣泛使用定義為第一次工業革命。第二次革命是20世紀早期在裝配線上使用傳送帶。第三次革命是在20世紀中葉開發出來的微電子學、PC和可編程邏輯控制器(PLC)。第四次革命是將PC和機器連接到互聯網，并啟用信息物理系統(CPS)。
工業4.0要求傳統的生產制造工業實現計算機化。使用物聯網和信息物理系統的概念會幫助實現“智能工廠”的目標，使生產制造具有前所未有的靈活性和非常高的精益生產效率。在生產制造中，一個顯著的特點是重點關注的領域從產品本身擴展到了生產這些產品的工藝上。
制造商需要靈活的生產線來適應快速變化的客戶需求。靈活的機器運行能夠生產很多類型的產品，通過調整批量大小來獲得更高的生產利潤，這使得同一個生產線可以運行更復雜的混合產品以適應客戶不斷變化的需求。
德國廚具制造商Nobilia使用基于PC的控制來支持“批量為1”的自動化生產，在其智能工廠里使用工業4.0的概念，使得該公司每天能夠生產超過2500套定制化的廚房。
從大數據到工業4.0的實施
今天，自動化技術和信息技術可以在同一款軟件上實現，使得機器控制編程可以有多種語言，有助于提供更大范圍的工程工具來完成必要的任務。協議的選擇應該考慮到控制平臺 ，尤其是在工業4.0的連接性。許多傳統的PLC提供現場總線，考慮到與傳感器、伺服系統、以及其他運動控制硬件之間的確定性通訊，機器需要更快的、更靈活的通訊協議，例如EtherCAT。
實現這一層面上連接性的關鍵部分在于一個安全的、容易配置的協議，能夠安全地向企業或云、以及向其他機器發送數據。來自于服務工業環境OPC基金會的OPC統一架構(UA)協議，提供了集成的安全功能、數據加密以及先進的信息建模。
工業4.0正在今天發生。德國一家廚具制造商Nobilia公司已經開始將工業4.0的理念運用到實際生產中，基于PC控制的成功集成為需要高度連接性的智能工廠提供了支持。該公司每天生產超過2500套整體廚房，并且每套櫥柜都是按照每個客戶的特定外觀要求而生產的。“批量為1”的自動化生產需要一個高度靈活的系統，而這通過工業4.0 概念的實施得以實現。
當一個訂單到了工廠里，系統會決定必須用到的材料，完成組件需要的機器，計算如何在工廠里最好地完成個性化的訂單，以及高效地打造個性化的櫥柜。這個例子說明了智能工廠的獨特魅力——高效生產和出眾的靈活性、很少需要工廠人員的干預。
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本文標題：如何有效的實施工業物聯網與工業4.0？
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