“工業(yè)4.0”的概念描繪了制造業(yè)在三次工業(yè)革命后，人類將迎來以信息物理融合系統(tǒng)CPS（Cyber Physical System）為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命。

可將其劃分為七層架構(gòu)（也可劃分五層架構(gòu)）。第一層數(shù)據(jù)采集層，主要產(chǎn)品：傳感器等；第二層設(shè)備執(zhí)行層，主要產(chǎn)品：機(jī)器人、機(jī)床、自動化倉庫等；第三層工控層，主要產(chǎn)品：PLC和DCS等；第四層MES層；第五層ERP層；第六層云計算層。還有貫穿層與層之間的通訊網(wǎng)絡(luò)層。

包含三個要素：第一是跨企業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)融合。MES將會起更加重要的作用，自動化層和MES之間的對接會變得更加重要，且更加的無縫化，還能跨企業(yè)來實現(xiàn)柔性的生產(chǎn)。所有的信息都要實時可用，供生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化環(huán)節(jié)使用。

第二是虛擬與現(xiàn)實的結(jié)合。也就是產(chǎn)品設(shè)計以及工程當(dāng)中的數(shù)字化世界和現(xiàn)實世界的融合，這就使我們能夠滿足生產(chǎn)效率越來越高、產(chǎn)品上市周期越來越短、產(chǎn)品日趨多樣性等帶來的挑戰(zhàn)。

第三是信息物理融合系統(tǒng)(CPS)。未來的智能工廠中，產(chǎn)品信息都被輸入到產(chǎn)品零部件本身，他們會根據(jù)自身生產(chǎn)需求，直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備溝通，發(fā)出接下來所需生產(chǎn)過程的指令，指揮設(shè)備把自己生產(chǎn)出來。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每位用戶的“定制”需求。我們將基于強(qiáng)大的制造運行管理系統(tǒng)(MOM)來實現(xiàn)靈活的價值鏈管理。

客戶可以通過電子數(shù)據(jù)互換(EDI)的方式來管理供應(yīng)商，在庫存達(dá)到限值時ERP系統(tǒng)會通知供應(yīng)商補貨，這其中沒有任何人為的干預(yù)。產(chǎn)品數(shù)字化不僅局限于商品本身，商品中非常復(fù)雜的部件也可以實現(xiàn)數(shù)字化。ERP系統(tǒng)可以由此計算出所有的成本，根據(jù)當(dāng)下機(jī)器運轉(zhuǎn)的情況去確定最大供貨量和最優(yōu)價格。ERP系統(tǒng)能做出決策的建議，讓客戶實現(xiàn)與供應(yīng)商之間的最佳交流。

數(shù)字化工廠是基礎(chǔ)。數(shù)字化工廠概念：數(shù)字化工廠不是無人工廠，而是根據(jù)生產(chǎn)工藝的實際情況，在考慮投資成本的情況下，為人提供最佳支持。數(shù)字化、模擬仿真、模塊化及相對標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品設(shè)計，和基于自己產(chǎn)品的物料清單、工藝清單的數(shù)字化、信息化與自動化的高度融合是德國實現(xiàn)工業(yè)4.0的重要因素。

西門子安貝格工廠（簡稱EWA）

位于德國東部的西門子安貝格電子制造工廠是德國工業(yè)自動化的標(biāo)桿，擁有高度數(shù)字化的生產(chǎn)流程，能靈活實現(xiàn)小批量、多批次生產(chǎn)，每100萬件產(chǎn)品殘次品僅為10余件，生產(chǎn)線可靠性達(dá)到99%、可追溯性高達(dá)100%。

整個廠內(nèi)甚至沒有看到一臺六軸機(jī)器人，但求所需，無求多余。目前EWA仍有1200多名員工，一條生產(chǎn)線仍然有6-8名操作工人，同時有30-40人的技術(shù)人員進(jìn)行支撐，確保物料、設(shè)備、產(chǎn)品檢驗等工作。

 持續(xù)改進(jìn)的過程：EWA走到今天這樣出色，是持續(xù)改進(jìn)的結(jié)果，“質(zhì)量第一”仍然是其發(fā)展戰(zhàn)略的重中之重。歷經(jīng)25年，通過持續(xù)的改善，在員工沒有增加的情況下，產(chǎn)能提高到原來的8倍，質(zhì)量從上世紀(jì)90年代的560百萬出錯率，下降到2014年的11.5百萬出錯率，質(zhì)量水平達(dá)到了99.9989%。可見質(zhì)量是企業(yè)的生命線，而數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的工廠也絕對不是一蹴而就的，需要對產(chǎn)品、工藝進(jìn)行持續(xù)的改進(jìn)。

數(shù)字雙胞胎概念：西門子認(rèn)為安貝格工廠的成功是數(shù)字化的成功，將工藝的規(guī)劃與工程化、生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃與工程化、仿真優(yōu)化及驗證全部實現(xiàn)數(shù)字化，并且能夠達(dá)到實體與數(shù)字信息同步，達(dá)到設(shè)計、制造、調(diào)試信息一體化的聯(lián)動，其中任何一個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)變化，都能在整個環(huán)節(jié)上同步進(jìn)行變更，強(qiáng)調(diào)的是集成的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

信息化系統(tǒng)與自動化裝備的高度結(jié)合：安貝格工廠的生產(chǎn)過程的自動化率達(dá)到75%，但更為關(guān)鍵的是物流的自動化與信息的自動化、生產(chǎn)過程的自動化相匹配，真正達(dá)到了物流、信息流及仿真的完美統(tǒng)一。

模塊化設(shè)計：縮短為客戶提供服務(wù)的周期，為客戶提供更加便捷的服務(wù)。目前安貝格工廠為全球6萬多家客戶提供產(chǎn)品，達(dá)到自接到訂單，最短可達(dá)到一天之內(nèi)為用戶提供產(chǎn)品，生產(chǎn)組織形式真正高效、靈活。其中，模塊化設(shè)計是其能夠靈活組織生產(chǎn)的重要保證，模塊化設(shè)計包含產(chǎn)品的設(shè)計，也包含了生產(chǎn)設(shè)備、信息化軟件系統(tǒng)的模塊化設(shè)計與相對標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計。

另外，安貝格工廠的生產(chǎn)現(xiàn)場布局也很有特點，在場內(nèi)基本看不到地面排線等，據(jù)西門子的專家介紹，其排線系統(tǒng)與物流系統(tǒng)一樣，都放在了一樓，地面上設(shè)了多個能源供應(yīng)點，可以根據(jù)生產(chǎn)布局的需要隨時靈活調(diào)整。

據(jù)需安貝格工廠的生產(chǎn)計劃已經(jīng)排到2018年，預(yù)計到2018年，在不改變現(xiàn)有員工數(shù)量級與廠區(qū)面積的基礎(chǔ)上，產(chǎn)能將增加3倍以上。

對自己產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)工藝持續(xù)的進(jìn)行改進(jìn)，并且不斷的將BOM與BOP進(jìn)行數(shù)字化后與自動化裝備完美結(jié)合，才是不斷提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量的王道。