工业4.0的基础是数字化、网络化和集成化

在先进制造技术发展的进程中，出现了多项与智能制造相关的技术概念与实践，其中与智能制造关系最直接、最密切的是数字化技术、网络通信技术、信息技术、自动化技术和人工智能技术，以及敏捷制造、精益制造、网络化制造、数字化制造等。这些技术的应用与实践对智能制造的发展具有重要的支撑作用，但同时又与智能制造有所区别。

人工智能的介入、机器人的大量使用会让设计的智能化、工艺的智能化、试验仿真的智能化、生产过程的智能化、保障的智能化成为现实。这就是“工业4.0”的未来发展，而深入实施数字化工程是实施“工业4.0”的前提条件。

“工业4.0”的基础是数字化、网络化和集成化。与此相应的是“工业4.0”时代的工业自动化，将在原有自动化技术和架构下，实现集中式控制向分布式增强型控制的基本模式转变，让设备从传感器到因特网的通信能够无缝对接，从而建立一个高度灵活的、个性化和数字化、融合了产品与服务的生产模式。

在这种模式下，生产自动化技术可通过自我诊断、自我修正和各种功能软件让设备更加智能，以更好地辅助工人完成生产。因此要求自动化设备的通信功能和集成能力更强，而自动化软件则需具备更强大的分析处理及与企业其它软件系统的数据共享能力。在“工业4.0”的具体实践中，如何以集成的方式，将虚拟世界和真实世界更加紧密地联系起来，是应该关注的重点。

以汽车生产为例。在过去，如果想生产一辆汽车，需要经历五个阶段：设计汽车的模型；规划何时何处生产零件以及组装零件；告诉机器我们的规划；开动机器生产汽车；以及保证机器在生产过程中没有错误和故障。汽车的生产非常好地诠释了生产周期所需要的五个步骤：产品设计、生产规划、生产流程、生产执行和服务。

在传统的生产中，这些阶段是按顺序进行的。前一阶段结束了，下一个阶段才开始。同时，试图提高的是每个阶段的生产力。在每个阶段做到最优，并不代表整个生产过程能够有最大的产出。因此，需要用整体的眼光看待生产。只有将各个阶段集成，才能达到生产的最大优化。

虚拟化可以降低对物理服务器和其它硬件的依赖性，同时节约工厂的能源成本。虚拟化技术还可以改善机器的可靠性，打造低成本高可用性的备份解决方案，同时允许操作系统的多个实例在单一硬件上运行。最新的DCS系统已经应用虚拟化服务器实现更快的处理速度及降低生命周期成本。

现阶段，每一项自动化技术都已投入使用，但大部分公司至今仍在单一地使用其中某一项技术。一旦公司理念趋于成熟，开始接受这些新技术，就能够出现同时应用所有这些技术的局面。目前，控制层面，最新的PLC、变频等产品都有标准的网络通信接口，现场设备通过传感器数据采集和联网传输即可实现诊断等智能功能。

在信息层面，各种数据库软件、制造执行系统（MES）、制造运行管理系统（MOM）、产品生命周期管理软件（PLM）等，同企业资源规划（ERP）解决方案连接起来，则实现数据到信息的转换、辅助商业决策。

在分析运营层面，现有的云平台也具备了远程分析优化的基础和经验。在安全层面，业界主流厂商都已与信息安全企业合作推出了实际方案。而未来的挑战主要在于需要在生产工程、机械工程、工艺工程、自动化工程、IT和互联网领域建立起一个共同认可的问题处理方式和标准。

正是秉承着“集成“的理念，西门子为制造企业提供了数字化企业平台解决方案。通过该方案，制造企业可以实现从产品设计、生产规划、生产工程到生产执行和服务的全生命周期的高效运行，以最小的资源消耗获取最高的生产效率。