德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性 的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统 (Cyber-Physical System)相结合的手段，将制造业向智能化转型。
“工业4.0”项目主要分为三大主题: 一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现;
二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程 中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术 的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者;
三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源 供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。
工业4.0与平台经济密切相关，最重要的关联点就是智能工厂。在智能工厂中，整个生产流程和供应 链都是虚拟的，而且高度柔性化，最极端的批量为1件产品。而这些都是由单独的个人订单所驱动。 在智能工厂可以广泛地生产智能产品，后者是高度互联的物理实体、设备和机器，从而产生大量的数 据。通过有意义的分析、解读、连接和补充，这些数据可以重新定义，成为“智能数据”。
1、设备互联:能够实现设备与设备互联(M2M)，通过与设备控制系统集成，以及外接传感器等方式，由SCADA(数据采集与监控系统)实时采集设备的状态，生产完工的信息、质 量信息，通过网络技术，实现生产过程的可追溯。
2、工业软件:广泛应用MES(制造执行系统)、APS(先进生产排程)、能源管理、质量管理等工业软件，实现生产现场的可视化和透明化。在新建工厂时，可以通过数字化工厂仿 真软件，进行设备和产线布局、工厂物流、人机工程等仿真，确保工厂结构合理。在推进数字化转型的过程中，必须确保工厂的数据安全和设备和自动化系统安全。在通过专业检测 设备检出次品时，不仅要能够自动与合格品分流，而且能够通过SPC(统计过程控制)等软件，分析出现质量问题的原因。
3、精益生产:体现工业工程和精益生产的理念，能够实现按订单驱动，拉动式生产，尽量减少在制品库存，消除浪费。推进智能工厂建设，要充分结合企业产品和工艺特点。在研发 阶段也需要大力推进标准化、模块化和系列化，奠定推进精益生产的基础。
4、柔性自动化:结合企业的产品和生产特点，持续提升生产、检测和工厂物流的自动化程度。产品品种少、生产批量大的企业可以实现高度自动化，乃至建立黑灯工厂;小批量、多 品种的企业则应当注重少人化、人机结合，不要盲目推进自动化，应当特别注重建立智能制造单元。工厂的自动化生产线和装配线应当适当考虑冗余，避免由于关键设备故障而停线 ;同时，应当充分考虑如何快速换模，能够适应多品种的混线生产。物流自动化对于实现智能工厂至关重要，企业可以通过AGV、行架式机械手、悬挂式输送链等物流设备实现工序之 间的物料传递，并配置物料超市，尽量将物料配送到线边。质量检测的自动化也非常重要，机器视觉在智能工厂的应用将会越来越广泛。此外，还需要仔细考虑如何使用助力设备， 减轻工人劳动强度。
5、环境友好:实现绿色制造，能够及时采集设备和产线的能源消耗，实现能源高效利用。在危险和存在污染的环节，优先用机器人替代人工，能够实现废料的回收和再利用。 6、实时洞察:从生产排产指令的下达到完工信息的反馈，实现闭环。通过建立生产指挥系统，实时洞察工厂的生产、质量、能耗和设备状态信息，避免非计划性停机。通过建立工厂
的Digital Twin(数字映射)，方便地洞察生产现场的状态，辅助各级管理人员做出正确决策。
智能制造的挑战
智能制造和工业4.0是下一个方向 按照科技发展的逻辑，制造必然向信息化、智能化阶段发展。
挑战1:全连接 缺少任一节点的连接，都有可能影响全面自动化的实现。这里面会涉及多少连接呢?举个例子，说一个
现在不太多见的产品，比如摩托车，仅发动机就有250多个零件，至于汽车约有30000个左右。对于制造
过程，一个螺丝都不能少，智能制造的连接也是一样。除了这些，其他相关信息包括资金量、管理信息 流、物流信息流、服务信息流等各个相关环节需要全面连接。 在信息化阶段，ERP系统最大的问题点是逆向流程实现困难。到了智能化阶段除了连接点，还需要在全 面连接点中设置双向监控点和生产管理连接点。基于时时海量信息传递和多节点控制的需求，需要单独 的连接和数据流转通道以保证整个过程不断点、不丢包，顺利完成全过程。另外，是否有智能产品是与 用户建立直接连接的前提。
挑战2:全控制 智能制造将数据流转作为核心，连接全部制造和相关环节，中间的全部过程都似“暗箱”般，非常需要
随时知道发生了什么并予以人为纠偏和预警干涉。每个节点的交互设计和计算能力是实现全控制的基础。 除了对环节的控制，还需要对智能设备(包括工业机器人)进行监测和控制。智能制造的生产线上将由 多个智能设备来替代人类完成执行工作。人与机器的配合及人对机器的控制和管理也是智能制造挑战中 比较容易出现掌控外事故的问题点。
挑战3:数据采集及整合应用
企业内外大小数据的采集及整合应用是智能制造效率的基础。智能产品相关数据的获取也将是产 品升级的基础数据。数据采集及整合能力，尤其是外部环境数据、行业数据和用户数据的获取整 合能力最耗费成本，也最能体现企业资源整合实力。智能制造对于企业数据能力的要求包括数据 入口掌控数量、数据采集方式(众包之后新的模式)、数据中心规划和实现能力、数据计算资源 以及智能算法的驾驭能力等等。
其他挑战
未来，数据将成为智能制造的生命线，数据收集、存储、快速调拨、模型搭建、规则创建及整合、 计算和应用，每个环节都与连接、控制和自动化息息相关。HCR慧辰TMT研究部认为，数据服务 能力未来将成为第三方服务的重要发展领域和方向，数据专家和工程师都会成为炙手可热的人才。
系统优势与特征:
网络化、集成化、一体化的驱动、监控与测量系统。 微型嵌入式组件与模块化的设计，高效能，高精度，低功耗，工业PLC的换代设计。 PoE网络供电，安全、快捷、节能、高效且小型化。 广泛的应用市场，太阳能电池制造，钢铁类制造，自动化产品生产线，环保监测，电力监测， 航空机场运营与管理，产品开发与设计，教学实验等等。
智能制造的硬件系统的目标和着眼点:
时实数据采集 动态控制系统(区别于传统的PLC控制器) 工业以太网
以商业以太网为依托的制造流程，产品参数和智能设备(包括工业机器人)的监测和控制， 以工业以太网为依托的制造流程，产品参数和智能设备(包括工业机器人)的监测和控制，包括: • 时实数据采集
• 时实数据分析
• 互联网时实数据转送
• 远程设备调控。
工业以太网是工业4.0是主体之一。
智能制造的产品定位:
适用多种传感器的数据采集模块
•高压直流测量和监测
•交流微信号测量和监测
•光电微信号测量和监测 •多种智能仪器设备的控制，包括马达、开关、驱动器等等。
针对于多种应用的数据分析软件
智能制造的产品在初始阶段主要由4部分构成:
载体模块:功能模块的载体，可以接插2功能模块。主要电路有PoE 电源、网络接口，MCU 等等 测量模块:测量功能模块，
控制模块:控制功能模块
应用软件系统:
载体模块:
- PoE 电源系统
- 32b-MCU
- Ethernet Interface
- USB Interface
- SD Card
- Isolated Power for output
- Module Interface (2)
- Display (optional)
功能模块:
• 电源系统
• 32b-MCU
• SPI Interface
• Module Interface
• ADC for measurement module
• Analog Front end
• Signal generator and DAC
• Isolated power for control driver
应用软件系统:
• 用户界面 • 网络通讯 • 数据分析
动态控制系统(区别于传统的PLC控制器) 工业控制的发展趋势
可编程逻辑控制器(PLC)，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采用一类可
编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户 的指令，并通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。随着 工业技术的发展以及规模的不断扩大，传统的PLC面临着IO点数增多、通讯功能需要增强等诸多方面的 挑战，已无法满足个性化、差异化的需求。
特别是在需要动态控制的情况下，比如燃烧器，PLC的缺点是非常明显的。解决这一短板的有效方法是 采样现代仪器和控制中已经广泛使用的嵌入式微机系统。在工业控制领域，与传统的PLC相比，嵌入式平台具性能强大、成本低廉、集成性高、交互性好、执行 复杂的运算和图形化等优点。现阶段工控领域十分流行并被广泛采用的由一个或若干机械电气部件+PLC+人机交互工业显示屏+组态软件形成的系统集成，可以很轻松的被以高性能嵌入式CPU+嵌入式操 作系统为核心的工业智能显控终端所替代。这种嵌入式工业智能显控终端高度集成并扩展了 “PLC系统集成”的全部功能且使之集成化、小型化、移动化、低功耗，极大的降低了成本，同时高主频的CPU 和多任务的操作系统大大的提升了性能。
3:新产品的目标和定位 开发一种嵌入式PLC控制器不仅可以做为燃烧器的控制器，同时也可以做为本公司其它需要PLC控制的控制器，比如换热器，干燥机。 这种新型控制器具有嵌入微机全部的硬件和软件功能，优点和长处;具有标准的工控I/O接口;同时保留了PLC的静态编程的传统方法。 这种新型控制器在大幅度增加控制功能的同时，降低了控制器的成本，因为无需使用较为昂贵的PLC。除此之外，这种控制器具有网络功能，数据分析和存贮功能。 这种新型控制器可以完全取代传统的PLC。
