工业 4.0

工业 4.0 由何而来？

“工业 4.0”一词是由德国科学家在 2011 年为德国政府制定高科技战略时创造的。它体现了工业发展的最新阶段。在这个阶段，机器之间不仅能相互通信和协作，还能与业务流程和 IT 实现通信和协作，促使工业流程变得更加高效灵活，并能更好地满足企业需求。

工业 4.0 是继工业 3.0（机器人和自动化）、工业 2.0（装配线和批量生产）以及工业 1.0（人力劳动机械化）之后的第四次工业革命。

工业 4.0 可以带来哪些主要的优势？

工业 4.0（又称第四次工业革命）可以带来包括“智能制造”在内的一系列优势。在交通运输领域，工业 4.0 可以推动实现智能车流管理和可持续发展（减少污染、改善空气质量并促进环境健康）。在能源领域，工业 4.0 是支持智能电网建设的重要基础，有助于提高能源输送的效率、可靠性和可持续性，让上游的公用事业和下游的消费者都能从中受益。在农业领域，工业 4.0 有助于实现精准的农业耕作和牲畜监测。事实上，工业 4.0 理念适用于所有能够从互联资产、传感器和数据洞察中受益的行业。

工业 4.0 需要依托于哪些技术？

工业 4.0 理念的提出得益于信息物理系统的兴起，这种系统可以利用软件来控制物理组件。要构建信息物理系统并实现工业 4.0，就需要利用相关技术将机器、控制系统和软件安全地集成到一起。其中的一项关键技术是工业网络，它能为相关应用提供网络连接、收集数据并传输数据。通过在数据中心和云中分析这些数据，企业可以获得宝贵的洞察来有效检测运营问题，采取适当的优化措施，并减少意外中断事件。

工业物联网 (IIoT)

工业物联网 (IIoT) 是工业 4.0 的核心要素。IIoT 可以将工业环境中的机械设备、传感器和其他设备连接到一起。这样，企业就能更轻松地收集、传输和使用来自机械、生产线和控制器等各种来源的过程数据。通过分析这些来源的相关数据，企业可以清晰地了解各个组件的独立运行情况和协同运作情况。 

工业物联网 (IIoT) 是什么？        了解 IIoT 解决方案

工业网络

工业网络是工业 4.0 的基础，有助于确保 OT、IT 和云资源之间实现平稳通信，实际上，网络在工业 3.0 时代就发挥着关键的作用。到了工业 4.0 时代，网络对于在任意位置（本地、远程数据中心、私有云和公共云）实现延迟极低的数据传输和控制更是至关重要。不仅如此，工业 4.0 时代的网络必须具有充分的可靠性、可扩展性、灵活性、决定性和安全性，确保能为关键业务提供有力的支持。 

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工业网络安全

由于工业 4.0 的特点是系统紧密互联且高度依赖数据，这就给网络犯罪者带来了更多可乘之机。因此，企业必须实施工业安全措施来保护敏感数据，防止意外中断，并保持业务的完整性。要准确落实分段策略、威胁检测和威胁响应，企业需要对互联资产、流量流和现存漏洞了如指掌。

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人工智能和机器学习

人工智能 (AI) 是工业 4.0 的另一项关键技术，可以通过数据分析助力运营转型，帮助企业做出更明智的决策。例如，人工智能/机器学习 (AI/ML) 算法能够使用历史数据以虚拟方式呈现运营流程（数字孪生）。通过部署这些强大的工具，企业可以优化生产，实现预测性维护，改善质量控制，增强网络安全，并促进基于数据的决策，可谓一举多得。

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企业如何迈向工业 4.0？

要实现工业 4.0，企业需要采用分阶段的战略性方法，将一系列先进的数字技术整合到工业流程之中。

建立可靠的 IT/OT 合作关系

IT 与 OT 团队之间的良好合作关系（也称为“IT/OT 融合”）对于现代工业企业取得成功至关重要。具体而言，IT 应将工作重点放在数据完整性、网络安全和网络方面，而 OT 应将安全性、无中断和效率视为优先事项。这种分工可以促进 IT 和 OT 部门互相补充、有益协作，推动整个企业的系统效率和安全性得到提升，更好地实现企业目标。

OT 和 IT 有何区别？        查看 IT/OT 协作的商业案例

打造强大的有线和无线网络基础

强大的网络基础是保障高效运营和安全生产的关键。为此，企业需要选择性能、恢复能力、可扩展性和灵活性都十分可靠的工业级硬件。不仅如此，工业无线网络还必须克服障碍物和射频干扰 (RFI) 的影响，以较低的延迟发挥高度可靠的性能。无论是有线网络还是无线网络，都必须得到妥善管理，以确保在性能和正常运行时间上满足企业的实际需求。 

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实施有力的网络安全措施

通过将网络安全融入运营之中，企业可以为整个运营生态系统提供坚实的保护。随着 IT 与 OT 的融合，网络安全措施也必须做出相应的转变，确保在不同网域之间实现动态可视和及时响应。这就意味着，IT 和 OT 必须采用一体化解决方案，来统一实施安全策略、威胁情报和威胁监控。这类解决方案必须符合 NIS2 (PDF) 等法规指令以及 ISA/IEC 62443 等行业标准。采用经过认证的设备有助于满足这些安全要求。 

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推行 AI 战略

AI 可以在各种工业领域推动创新、增效和转型，可谓工业 4.0 的基石。而要发挥 AI 的价值，无论是收集相关的过程数据，还是将这些数据传输到数据中心和云中的 AI 应用，强大的 OT 和 IT 网络基础设施都是不可或缺的。此外，要成功实施 AI，还需要有效利用大数据平台和高级算法来得出切实可行的洞察。

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工业 4.0 在未来会如何发展？

工业 4.0 并非一成不变，而是随着技术进步和市场变迁不断发展。目前的一些趋势包括：采用更复杂的 AI/ML 算法，使机器具备自主学习和适应的能力；运用数字孪生技术进行模拟仿真；提升可持续发展能力；以及加强网络安全防护。工业 4.0 预期能够大幅提升生产力、效率和创新水平，它不仅会重塑制造业格局，也将为企业和员工带来新的发展机遇。

有没有工业 5.0？

工业 5.0 作为一个新兴愿景正在崭露头角，日益受到研究人员、政策制定者和行业领袖的关注。工业 5.0 在工业 4.0 的基础上进一步演进，强调人类在人机协作中发挥的独特价值。

此外，工业 5.0 理念也注重可持续发展、降低排放，以及打造更加灵活、更具弹性的运营环境来快速适应中断事件和其他变化。