"工业4.0"的核心在于以"智能"理念驱动制造业向智能化转型。该概念可分为两大模块:"智能工厂"和"智能生产"。前者关注智能化生产系统及过程,强调网络化分布式生产设施;后者则涵盖企业生产物流管理、人机交互和3D技术在工业生产中的应用。
对移动通信而言,"工业4.0"并非新语汇,其与"两化融合"关系密切,已在4G发展及未来5G研究有所体现,从而推动移动通信创新。
据德方定义,"工业4.0"是继机械化、电气化和信息技术后的又一次以智能制造为主导的工业革命,注重通过ICT和CPS结合,实现制造业智能化转型,从集中式控制转向分散式增强型控制,构建高度灵活的个性化和数字化产品与服务生产模式。
ICT技术,即信息通信技术,近年来迅猛发展,涌现出众多新概念、新技术,广泛应用于各行各业,发挥重要作用。CPS包含智能机器、存储系统和生产设施,能自主交换信息、触发动作和控制。物联网、服务网和数据网构成了"工业4.0"的基石。
在推进"工业4.0"过程中,CPS面临诸多挑战,其中与信息通信技术相关的主要包括:1. 异构异质融合问题,2. 海量性问题,3. 实时性问题。对此,相关ICT技术可提供解决方案或改进措施。
在工业环境中,设备间通信需考虑网络异构异质性。异构性要求各类无线技术(如互联网、WSN)互联互通且保障服务质量;异质性则要求不同厂商、不同功能的硬件设备无差异互联互通。鉴于工业环境由大量智能网络设备组成,通信网络亦具高度复杂性。
CPS在不同服务领域需采用不同通信模式,ICT需提供相应制式,实现大规模嵌入式设备互联及虚拟世界互联。通过网络融合与协同,有序整合异构网络的优势能力与资源,实现全域覆盖、无所不能的智能网络。在异构网络中,每个通信节点均具备自路由功能,形成自组织、自管理、自修复、自我平衡的智能网络。设备因异构异质融合得以良好通信,在多网络共存时,还可整合优化资源配置,利用性能优者进行通信,提高资源利用率。