工业4.0手册

在德国，任何一家想要在未来几年内保持竞争力的企业，都已经在致力于工业4.0的研究。
《工业4.0手册》由来自德国的148位专家和学者编写而成。全书共分3篇，在系统上它们互为基础。第1篇为智能工厂，阐述了智能工厂中流程的变化，流程中涉及的组织、技术、法律、人性化等方面的内容，并介绍了新的商业模型及其相关的转型策略。第2篇为机电一体化（信息-物理融合）的自动化组件，描述了生产过程中所需要的信息物理系统元件，包括从具有产品记忆能力的智能组件，到将其与工具、机床以及连接设备一起延展为信息物理系统，*后到安装、物流、自动化等内容。第3篇为工业4.0的应用实例，介绍了工业4.0在加工技术领域、飞机制造领域、电子品生产、小批量个性化生产、汽车制造领域等方面的应用。
《工业4.0手册》可为我国工业企业从事工业4.0研发的科学技术人员提供重要参考，也可作为企事业单位的管理人员政策制定者学习工业4.0、具体实施工业4.0的参考用书。

前　言
一个新的工业化时代开始了：对象、机器与设备将智能化，它们能借助物联网以自然的方式与人类通信，有足够的潜力重新定义自动化生产。这样的变化不仅提升了速度，而且变得更加高效与智能。在这样一个新时代，伴随着第四次工业革命概念的提出，我们非常高兴来介绍我们工厂的转变。而在未来的几年中，这样的变革将会彻底改变产品的研发、生产与分配的方式。
通过客户、制造商和供应商的数字网络连接，全新的工作流程得以建立。本手册会伴随您了解其发展过程。手册中会写到企业如何利用无处不在的计算能力（云计算）和有意义的可用数据容量（大数据）来扩展新的商业领域。这本书也会回答我们在仪器、机器人、设备共同作用下将会产生何种信息物理生产系统，如何生产全新的自动化设备、建立自动化系统，并将其投放到工业装配的国际市场中。
不幸的是，工业4.0既不是一种产品也不是一个流程。首先，与其说它是一个项目，不如说它是在制造工业中的一种提议、一种需求。这种需要意味着要将当今信息与通信技术、新型智能化制造设备以及制造系统不断融合发展。英语中“智能工厂”的概念同样可以应用于此。每个企业都需要为自身的发展而决定他们的智能工厂是怎样的。为此，公司的高级管理层需要草拟合适的项目，旨在定义与搭建公司自己的智能网络制造系统。至少以下工业4.0的组件（也就是智能工厂的组成部分）是众所周知的：信息物理制造系统、传感器网络、云服务、大数据分析、数据保护与数据备份。简而言之就是数字化工厂。同时，也不可忽视协作机器人等感知物理辅助系统的使用。
从本手册中读者可以了解到：如何通过投入新的技术在经济上实现用于客户个性化产品与服务的新型制造系统。同时，产品与服务的联合以及以软件为基础的新型商业平台也将投入应用。本手册也将介绍我们如何将现有的资源转变为智能工厂。许多可获得的自动化元件、机床以及加工机械已经实现向工业4.0转化或者准备向其转变。而其挑战在于通过信息物理系统（CPS）实现有效的实时通信。
本手册共分3篇，它们在系统上互为基础。第1篇为智能工厂，阐述了智能工厂中流程的变化，流程中涉及的组织、技术、法律、人性化等方面的内容，并介绍了新的商业模型及其相关的转型策略。第2篇为机电一体化（信息-物理融合）的自动化组件，描述了生产过程中所需要的信息物理系统元件，包括从具有存储功能的智能组件，到将其与工具、机床以及连接设备一起延展为信息物理系统，后到安装、物流、自动化等内容。第3篇为工业4.0的应用实例，介绍了工业4.0在汽车工业、航空工业、电子工业以及个性化小批量生产制造中的应用，包括切削加工的交互设备、交互装配设备、包装设备等内容。
本手册将已经引入、并在消费市场所建立的信息技术与通信技术所属的设备同新结构、新流程的发展结合起来。任何一家想要在接下来的几年内保持竞争力的企业，都已经致力于工业4.0的研究。而本手册则是在这个工业4.0新时代道路上一个不可或缺的参考。
在这里我衷心感谢众多的作者、我的同事以及其他的工作人员。他们自发而主动地着手于本手册中观点的研究，并丰富了手册的内容。正是这样，我们才可以在如此短的时间内编写出这样的著作。同时，我非常感谢本手册的编辑们，特别是Dino Knoll先生。他和他的同事们不知疲倦地投入到书稿的排版工作，使之在内容和时间的排序上更协调，其中的概念更匹配，从而得到一个更具有实践意义的著作。后我要感谢Hanser出版社，特别是Volker Herzberg先生和Julia Stepp女士，感谢你们为本手册提供的专业支持，使整本书能够完成并出版。

Gunther Reinhart
2017年4月于慕尼黑