第四次工业革命以智能化为特征,以CPS作为实施核心技术。CPS的主要特征表现为:
(1)智能的感知:从信息来源、采集方式和管理方式上保证了数据的质量和全面性,建立支持CPS上层建筑的数据环境基础。
(2)数据到信息的转换:可以对数据进行特征提取、筛选、分类和优先级排序。
(3)网络的融合:将机理、环境与群体有机结合,构建能够指导实体空间的网络环境,包括精确同步、关键建模、变化记录、分析预测等。
(4)自我的认知:将机理模型和数据驱动模型相结合,保证数据的解读符合客观的物理规律,并从机理上反映对象的状态变化。
(5)自由的配置:根据活动目标进行优化,进而通过执行优化后的决策实现价值的应用。
物理世界和数字世界的同步必须依赖数据的传递,没有数据就没有CPS,更谈不上智能化。另外,从应用的角度来看工业数据为工业企业带来的主要价值体现在:
(1)支持用户直连制造定制(Customer-to-Manufacturer,C2M),以较低成本满足用户个性化需求。
(2)使制造过程的信息透明化,从而提升效率、提高质量、降低成本和能耗。
(3)提供设备的全生命周期健康管理,使设备的使用更加高效、节能,提高设备的使用寿命。
(4)实现全产业链的信息整合,使整个生产系统协同优化,让生产系统变得更加智能,进一步提高生产效率并降低生产成本。
第四次工业革命另一个重要的技术体系就是工业互联网。工业互联网是新一代信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的产业和应用生态,是工业智能化发展的关键综合信息基础设施。其本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品及人之间的网络互联为基础,通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析,实现智能控制、运营优化和生产组织变革。网络、平台及安全是构成工业互联网的三大体系,其中网络是基础,平台是核心,安全是保障。而工业数据是工业互联网核心的核心,是驱动工业智能化的关键要素和原动力。
企业的信息化和工业物联网中机器产生的海量时序数据,以及与企业运营相关的外部数据是工业数据的主要来源,且规模巨大。工业数据的综合就是工业大数据,包括企业信息化数据、工业物联网数据及外部跨界数据,是第四次工业革命的核心基础。
工业大数据是工业领域产品和服务全生命周期数据的总称,包括工业企业在研发设计、生产制造、经营管理、运维服务等环节中生成和使用的数据,以及工业互联网平台中的数据等。随着第四次工业革命的深入展开,工业大数据日渐成为工业发展中最宝贵的战略资源,是推动制造业数字化、网络化、智能化发展的关键生产要素。
我国的工业大数据资源极为丰富。近年来,随着新一代信息技术与工业融合的不断深化,特别是工业互联网的创新发展,工业大数据应用迈出了从理念研究走向落地实施的关键步伐,在需求分析、流程优化、预测运维、能源管理等环节,数据驱动的工业新模式、新业态不断涌现。但相比于互联网服务领域大数据应用的普及和成熟,工业大数据更加复杂,还面临数据采集汇聚不全面、流通共享不充分、开发应用不深化、治理安全短板突出等问题,总体上仍处于探索和起步阶段,亟待拓展和深化。
未来3至5年,随着5G、工业互联网、人工智能等的发展,工业大数据将从探索起步阶段迈入纵深发展阶段,迎来快速发展的机遇期,全球主要国家和领军企业将向工业大数据聚力发力,积极发展数据驱动的新型工业发展模式,全球工业大数据的竞争也将变得更为激烈。