工业4.0的历史和如何改变机床

工业4.0的历史

如果你在制造业，你可能会意识到越来越常用的术语“工业4.0”。什么是工业4.0，它背后的历史是什么?

工业4.0的历史沿袭了制造业从工业革命到数字化转型的历程。每一个新阶段都代表着制造过程中的一场革命，它改变了我们对行业的思考和工作方式。

工业1.0——工业革命

这一切都始于第一次工业革命，大多数历史学家称之为“工业革命”。这是制造业的主要手段从人力转移到机器的时候。
像蒸汽和煤这样的燃料来源使得机器使用更加可行，用机器制造的想法迅速传播开来。机器使生产变得更快、更容易，也使各种各样的创新和技术成为可能。

工业2.0——技术革命

第一次工业革命发生在18世纪60年代到1840年左右。这是第二次工业革命开始的地方。历史学家有时将其称为“技术革命”，先进的电气技术使更大的产量和更复杂的机器成为可能。

工业3.0 -数字革命

虽然我们通常不认为20世纪50年代是我们的世界数字化的时期，但正是在这里，随着第一台计算机的出现，数字革命开始了。这些早期的计算机通常非常简单，笨重，相对于它们所能提供的计算能力来说，它们的体积大得令人难以置信，但它们为今天的世界奠定了基础，人们很难想象没有计算机技术的世界。

工业4.0——自动化革命

因此，我们来到了工业4.0，这是博世(Bosch)在2011年德国汉诺威贸易博览会(Hannover Trade Fair)上首次提出的术语。工业4.0的特点是我们已经实现的自动化水平，机器通常可以在很多方面通过使用互联网技术或“物联网”来自我管理。工业4.0的其他特点包括云技术的使用和大数据的重要性。

机床将成为这个智能系统的一部分。工业4.0将以多种方式改变它们，并通过它们改变制造业。让我们来看看是如何做到的。

1. 预防性维护

工业4.0的主要原则之一是数据收集。机床将有传感器收集许多不同类型的数据，包括机器运行的数据，它运行的条件和工具组件的条件。
通过收集这些数据，机器可以估计出部件何时需要更换。例如，该系统会提醒操作人员更换负载更重、使用更频繁的轴承，而不是使用较少的轴承。这种预测性维护可以使机器更有效地运行并防止停机。

2. 提高利用率

制造作业并不总是尽可能高效地使用机床，空闲时间经常发生。例如，研究发现，机床通常主动切割金属的时间不到40%，有时甚至只有25%。
但是，很难确定为什么会出现这种空闲时间。收集刀具更换、程序停止和进给保持等数据使找到这些答案更加可行，并有助于更有效地使用机床。

3. 节约能源

智能机床和工厂还可以收集能源使用数据，帮助公司节省资金。物联网技术，即通过互联网连接各个设备的技术，也越来越多地出现在能源行业。智能电表和其他创新有助于能源更有效地流动。
智能工厂可以利用电力需求数据在能源需求较低时提高产量，从而降低能源成本。智能工具也可以在不需要的时候关闭电源或减少用电量。

4. 避免不当使用

工业4.0还将有助于识别机器何时使用不当。例如，如果一台机器知道它能承受的力或温度，以及操作员计划如何使用它，它就可以在检测到超出标准的情况时发出警报。这有助于防止人为错误或故障造成的误用，从而避免停机和工人受伤。

5. 改善品质保证

制造商在质量保证上花费了大量的时间和资源，小心翼翼地不让任何有缺陷的产品溜走。智能机床收集的大量使用数据可以帮助他们发现潜在的质量问题。
如果一台机器以一种不典型的方式运行，这将在数据中显示出来。操作人员甚至可以追踪到任何可能受到错误影响的产品。自动化的使用还可以通过减少人类活动带来的自然变化来提高质量。

6. 人类角色的变化

人类工人不会完全被淘汰，但制造业的这种剧烈变化将要求他们改变所扮演的角色。许多工作将从实际操作机床转变为通过计算机操作机床、监控数据以及对自动化操作进行监督。这将需要一些实质性的再培训。企业和员工应该从现在开始，以避免未来出现技能不匹配的情况。

工业4.0对工人的一个好处是提高了安全性。这项技术可以让工人远离机器，并在直接与机器打交道时降低人为失误的风险。

开始使用物联网、自动化和其他工业4.0技术可能看起来很吓人。在可能的情况下参与是明智的，以免落后于竞争对手。

为了使转型更容易，制造商可以开始一次引进一点先进技术。这将更容易管理，更实惠。虽然从小规模开始，但公司也应该为未来的技术采用制定计划。考虑安全和网络安全也很重要。

制造商还应该努力记住他们通过技术集成所达到的目标——更好的信息、更好的决策和更好的结果。