我们都在想，是否有一天机器人会变得像科幻小说中的人物一样--智能、直观，而且在互动中出人意料地具有人性。欢迎来到工业 4.0 技术时代，在这个时代，机器人和人类相互协作，极大地提高了工业环境的效率和安全性。在这个世界里，技术不仅仅是一堆设备和代码，而是我们工业结构中不可或缺的智能组成部分。
这里有一些值得深思的问题：到 2025 年，工业 4.0 为制造商和供应商创造价值的潜力预计将飙升至 3.7 万亿美元。这不仅仅是一个数字，而是在原本简单的工业世界中蕴含着机遇、创新和效率突破的整个宇宙。
但是，这些工业 4.0 技术是什么，制造自动化的愿景又是如何变为现实的呢？深入了解我们的指南，您就会发现自己踏上了工业 4.0 的精彩之旅。我们谈论的人工智能与其说是机器人，不如说是创造性的合作者，而IoT 设备不仅能处理数据，还能实时讲述效率和独创性的故事。
因此，请拿起一杯您最喜欢的饮料，让我们一起开始这场冒险。我们将探索工业 4.0 技术的犄角旮旯，揭示不仅要跟上变革步伐，还要拥抱和引领变革的真知灼见和秘诀。进入这个新时代的核心之旅既令人激动，又具有深刻的变革意义。
工业 4.0 的核心技术
想象一下，走进这样一个世界：技术不仅仅在幕后发挥作用，它还与我们一起交流、适应，甚至思考和学习。欢迎来到第四次工业革命（4IR）的生动场景--在这里，每项技术都不仅仅是工具，而是我们工业叙事中的合作伙伴。
1.快速网络--速度的勇士
如今，4G LTE几乎无处不在，5 G正在全面铺开，6G也即将到来，我们现在已经具备了边缘计算所需的实时数据吞吐量所需的上行和下行链路速度。这意味着在广阔的工业空间内，延迟可以降低到接近于零，从而实现自动化、预测性维护和高效运营。
2.优化设备 - 精度大师
智能设备是高效工业运营的主宰，其内置的智能和边缘计算功能可使以前由远程数据中心的服务器处理的关键流程在设备部署的任何地方进行。在Digi IX40 这样的设备手中，工业自动化可以准确高效地实现，从而带来巨大的投资回报。
3.高级摄像系统--善于观察的眼睛
智能相机和视频系统不仅仅是视觉设备，更是工业自动化领域的眼睛。它们集成了传感器和处理器，可以充分利用边缘计算模式，执行计算并提供关键任务数据。在实际例子中，这可能包括从缺陷警报到启动流程到关闭操作以防止灾难性错误等一切。在人眼发现异常之前，智能相机就能发现问题、停止流程或在故障发生前启动服务单。
4.实时处理 - 超音速喷气发动机
眨眼之间，实时处理就能实现生产线上的精确操作、机器与机器之间的即时通信，以及操作员快速、可操作的洞察力。更快的边缘处理可提高产量、更快地检测生产线中的异常情况，并实现工业自动化功能。传感器和边缘计算系统会产生大量数据；网络边缘的实时处理使这些系统能够立即处理数据，并仅将关键的可操作数据传送到中央平台，供人类操作员分析。
5.机器人--不知疲倦的工人
机器人可以在工厂车间不知疲倦地工作，高效地完成任务而不会感到疲劳。人类工人需要休息，只能快速工作，而且很容易出错，而机器人可以全天候无差错地工作，甚至可以报告何时需要维修。如今，"协作机器人"（cobots）与人类工人一起工作，实现了人类智能与机器效率的最佳融合。
6.人工智能和机器学习--数据魔术师
人工智能和 ML 可以将冰冷的数据转化为可能实现的愿景。它们不仅能计算数字，还能预见挑战，比人脑更快地学习和改进流程，并开发出重新定义我们认为可能的解决方案。举个简单的例子，当在装配线上检测到缺陷时，人工智能驱动的系统可以了解 缺陷的外观、导致缺陷的原因，并在下一次更快地识别缺陷的原因。这是预测性维护的关键概念之一。
边缘计算在工业 4.0 中的作用
边缘计算在工业 4.0 生态系统中发挥着不可或缺的作用。它通过拉近计算与数据源的距离，实现了实时数据处理。此外，它还能在智能制造环境中减少延迟并缩短响应时间，从而与其他工业 4.0 技术相辅相成。机器人技术、流程控制、预测性维护以及对生产现场关键问题的快速反应都离不开边缘计算的快速处理能力。
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实施工业 4.0 技术的技巧
1.为工作人员提供适当的培训和技能学习
在工业 4.0 的变革世界中，让团队掌握正确的知识至关重要。这些技术的复杂性决定了这个时代的成功与否。需要对员工进行有效培训，以充分发挥他们的潜力。
Checkr 首席人力运营官 Linda Shaffer 说："这不仅仅是拥有最好的技术。人的因素，即你的团队，起着至关重要的作用。掌握正确培训原则的员工可以做出数据驱动的决策、优化流程并提高系统可靠性。
然而，要想提高能力，首先要认识到这些技术虽然前景广阔，但也带来了新的复杂问题。从数据管理协议到安全问题，不一而足。为开发人员配备掌握这些细微差别的专业知识至关重要。
除了人员配置决策之外，投资于持续培训和研讨会也是非常重要的，因为工业IoT 是动态的，而且在不断进步。
2.确保与其他工业 4.0 技术兼容
技巧 1：优先考虑开放标准
AltLINE Sobanco 高级副总裁 Jim Pendergast 强调了开放标准的重要性。"开放标准是促进互操作性的关键，使从IoT 传感器到人工智能算法等各种工业 4.0 技术能够毫不费力地进行通信"。
提示 2：定期更新系统并打补丁
通过不断更新系统，确保与更新的工业 4.0 工具和协议兼容。定期打补丁可保持兼容性并加强安全性，这在网络威胁日益复杂的情况下至关重要。这种功能需要远程访问网络中的所有系统，无论它们是否在线。Digi Remote Manager®等平台具备这种能力，可实现快速固件更新，以增强安全性和功能，并可安全地带外访问任何串行设备，以排除故障。
秘诀 3：利用供应商的专业知识
向在工业IoT 解决方案方面拥有良好记录的供应商寻求建议。当然，Digi 在为工业运营提供解决方案方面拥有近四十年的丰富经验，可以帮助任何规模的运营确定其需求，并配置和部署安全、可扩展、可靠且易于管理的解决方案。
技巧 4：在真实场景中进行测试
PrizeRebel 的首席营销官 Jerry Han 解释说："在全面部署之前，请在实际场景中测试您的设置。这种亲身实践的方法可以迅速发现兼容性问题，以便及时调整。
例如，在工厂设置中，您可能会发现某个Digi XBee® 3模块与一组特定的IoT 传感器配合使用效果特别好。
3.确定正确的方案和应用
要实施工业 4.0 技术，首先要明确这项技术在哪些方面能够真正创造价值。区分适当的应用场景和应用方式可以让一切变得不同。以下是正确的方法。
- 评估实时需求：数据处理对许多工业 4.0 应用都至关重要。依赖即时数据处理的行业，如使用精密机器人的制造业，可以从中受益匪浅。评估您的运营情况，看看快速数据处理在哪些方面可以消除滞后并提高性能，这一点至关重要。
- 确定数据量：并非所有数据都必须存储在云中。如果将大量数据发送到云端既不高效也不经济，那么本地化处理解决方案就是理想之选。Digi Remote Manager®等工具可帮助管理数据流，确保本地存储和云存储之间的最佳分配。
- 可扩展性很重要：考虑企业的发展轨迹。随着业务的扩展，计算需求也会随之增加。利用灵活的处理解决方案可确保您的系统在需求增加时顺利扩展。
- 安全与合规：网络安全比以往任何时候都更加重要，尤其是在受监管的行业和任何业务中，安全漏洞和相关业务中断都会带来很高的业务风险。Digi TrustFence®等解决方案提供嵌入式安全功能，确保在边缘处理的数据安全无虞。此外，Digi 还支持FIPS 140-2 合规性，美国或加拿大政府机构使用或部署的任何解决方案都必须符合这一要求。
- 审查维护和可用性：在偏远或恶劣的环境中部署技术需要强有力的维护策略。一个小问题就可能破坏系统及其支持的实时数据处理。此外，这些技术的地理位置分散，也使实际操作支持的后勤工作变得更加复杂。
4.持续监测和更新，实现最高效率
持续监控对于最大限度地提高工业 4.0 技术的效率至关重要。这一点尤为重要，因为位于数据收集前线的边缘设备可能会遇到影响其性能的实际变量。环境因素、物理障碍或软件异常都可能中断或降低数据流的性能。
此外，技术的快速发展意味着边缘设备的软件和硬件组件需要定期更新。
GoodHire 创始人兼首席运营官 Max Wesman 表示："过时的系统运行效率低下，而且可能存在安全风险。实施强大的更新协议可以确保边缘设备配备最新的算法、安全补丁和性能优化。
但需要考虑的不仅仅是技术内务。持续更新还意味着要掌握最新的方法和最佳实践。
随着工业 4.0 技术的不断发展，有效部署这些技术的战略也在不断变化。通过不断学习和适应文化，企业可以确保其战略与工业 4.0 最新和最有效的实践保持一致。Digi Remote Manager作为IoT 和工业IoT 部署的指挥中心，"Single Pane of Glass "可提供可视性和控制，以监控和管理您的部署。
采用工业 4.0 技术的挑战和考虑因素
将新技术与现有系统集成
向工业 4.0 过渡的一个重大挑战是将先进数据分析和IoT 解决方案等新技术集成到现有基础设施中的复杂性。
这些系统经过多年开发，已深深嵌入当前的流程，往往依赖于传统软件和较旧的数据格式。要弥合这一差距，不仅需要系统升级，还需要确保数据的一致性和兼容性，因此需要投入大量的精力和资源。
此外，这一挑战还超出了技术层面。习惯于传统系统的员工必须适应这些更先进的新技术框架并接受相关培训，以确保顺利过渡到工业 4.0 时代。这正是Digi 专业服务团队的用武之地。这支工程师团队有能力支持从项目范围界定到系统集成和团队培训的所有工作，确保您的数字化转型顺利进行。
初始投资和投资回报率的考虑因素
采用工业 4.0 技术需要仔细评估初始投资与长期回报。这种考虑包括新硬件、软件许可证、员工培训和潜在基础设施改造的费用。
年金专家公司首席执行官肖恩-普拉默（Shawn Plummer）强调了评估这些成本与长期效益的重要性。"这些好处包括提高数据处理速度、运营效率以及随着时间推移可能节省的成本。例如，虽然设备现代化的初期投资看似巨大，但由此带来的操作流程的改进可以带来长期的显著节约和生产率的提高"。
工业 4.0 背景下的维护和技术支持
维护工业 4.0 中的新技术系统，尤其是那些部署在苛刻或偏远环境中的系统，需要采取强有力的策略。持续的维护对于防止实时数据处理和整体运营中断至关重要。
此外，由于技术发展日新月异，有必要定期进行软件更新和系统检查，以确保最佳性能和安全性。
人的因素也是一个重要的考虑因素。随着技术的发展，对专业知识和持续培训的需求变得更加明显。企业必须投资于技能开发和知识获取，以跟上技术进步的步伐，确保其团队能够充分利用工业 4.0 技术的潜力。
结论
我们是否正处于由工业 4.0 技术所塑造的新工业时代的边缘？正如我们所探讨的那样，这些技术共同推动了运营效率、创新和传统工业实践的重大飞跃。
拥抱工业 4.0 的方方面面不仅仅是为了跟上时代的步伐，更是为了引领技术先进的未来。本指南中介绍的见解和技巧使企业能够在这一快速发展的环境中适应并率先取得进步。
考虑到工业 4.0 技术的变革力量，我们显然正在进入一个工业发展的新时代。在 Digi 等该领域先驱的指导下，企业可以满怀信心地应对这一转变，为在更智能、更互联的工业世界中茁壮成长做好准备。
下一步工作
关于作者
凯瑟琳-施瓦茨（Catherine Schwartz）是一位热衷于所有数字事物的作家。她的文章主要关注人工智能、IoT ，以及新技术对社会的影响。