工業(yè)4.0是在互聯(lián)網(wǎng)的影響下，工業(yè)或者說(shuō)是制造業(yè)發(fā)展革新的新形式。德國(guó)人提出工業(yè)4.0（Industry4.0）的概念，

美國(guó)也同樣有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（IndustrialInternet）的概念，現(xiàn)在中國(guó)也提出了信息化和工業(yè)化的“兩化融合”，其實(shí)它們都表達(dá)了一個(gè)含義，即工業(yè)要和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，未來(lái)工業(yè)的發(fā)展要和互聯(lián)網(wǎng)緊密地結(jié)合。

背景

在詳細(xì)說(shuō)明工業(yè)4.0前，先回顧一下前三次工業(yè)革命。如下圖，第一次工業(yè)革命以蒸汽機(jī)的發(fā)明為基礎(chǔ)，代表了機(jī)器第一次可以代替人力完成必要的生產(chǎn)任務(wù)；第二次工業(yè)革命以流水線的產(chǎn)生為基礎(chǔ)，代表了一種新型的高效的生產(chǎn)模式；第三次工業(yè)革命以PLC的發(fā)明和發(fā)展為基礎(chǔ)，代表了自動(dòng)化在工業(yè)生產(chǎn)制造中的重大作用，第三次工業(yè)革命提高了加工精度與產(chǎn)品的質(zhì)量。自第三次工業(yè)革命后，工業(yè)制造的關(guān)注點(diǎn)大部分在于對(duì)于生產(chǎn)流程和產(chǎn)品質(zhì)量的控制以及最優(yōu)化。而隨著時(shí)代的發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等計(jì)算機(jī)新技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)界越來(lái)越需要機(jī)器進(jìn)行自我認(rèn)知與自我學(xué)習(xí)，工廠的管理也逐漸從操作人員的管理向機(jī)器數(shù)據(jù)的管理轉(zhuǎn)變，因此，工業(yè)4.0的概念就應(yīng)運(yùn)而生了。

歷次工業(yè)革命

工業(yè)4.0是社會(huì)需求和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。一方面，人們對(duì)生產(chǎn)多樣性和個(gè)性化的需求越來(lái)越高，統(tǒng)一的生產(chǎn)線生產(chǎn)大批量同質(zhì)化的產(chǎn)品已經(jīng)越來(lái)越不符合人們的需求，生產(chǎn)產(chǎn)品的柔性化，產(chǎn)品質(zhì)量的柔性化已經(jīng)越來(lái)越得到重視。產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量及生產(chǎn)周期都必須更加靈活以便對(duì)市場(chǎng)做出快速的反應(yīng)。在對(duì)生產(chǎn)的管理方面，單一機(jī)臺(tái)單獨(dú)的管理與控制已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，正因?yàn)樯a(chǎn)的靈活性，一件產(chǎn)品的制造可能涉及到多臺(tái)不同種類(lèi)的生產(chǎn)機(jī)器，生產(chǎn)管理已經(jīng)需要由單一機(jī)臺(tái)向多機(jī)臺(tái)甚至集群進(jìn)行轉(zhuǎn)變。同一時(shí)間，在產(chǎn)品同質(zhì)化甚至質(zhì)量相當(dāng)?shù)那闆r下，服務(wù)正逐漸走向舞臺(tái)的中心。依照客戶(hù)的個(gè)性化需求提供個(gè)性化的服務(wù)，為產(chǎn)品做全生命周期的管理，智能生產(chǎn)與智能維護(hù)也需要工業(yè)界進(jìn)行一次變革。

另一方面，互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)及計(jì)算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展也為工業(yè)4.0的產(chǎn)生打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。高精度的傳感器與多功能控制器、采集卡的開(kāi)發(fā)使得人們與機(jī)器的交流成為可能，機(jī)器的每一個(gè)動(dòng)作與形態(tài)都能被量化為一條條二進(jìn)制碼。云計(jì)算與分布式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，又為海量數(shù)據(jù)的分析計(jì)算提供了可能，機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的飛速發(fā)展正成為工業(yè)數(shù)據(jù)分析的核心?？梢哉f(shuō)，在硬件基礎(chǔ)（物聯(lián)網(wǎng)）與軟件基礎(chǔ)（云計(jì)算，大數(shù)據(jù)分析及分析算法）之上，工業(yè)4.0的提出才更具有現(xiàn)實(shí)意義。

定義

工業(yè)4.0是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命。其利用信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System）將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷(xiāo)售信息數(shù)據(jù)化，智慧化，形成有效的的網(wǎng)絡(luò)，信息共享和交流，最后達(dá)到快速、有效、個(gè)性化的產(chǎn)品供應(yīng)。在信息物理系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)等的基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)制造的管理不再單一針對(duì)單臺(tái)機(jī)臺(tái)和設(shè)備，而是以集群、網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)對(duì)待。工業(yè)4.0時(shí)代的智能工廠具有可適應(yīng)性、高效、多功能、可靠、安全、易用等特點(diǎn)，同時(shí)，工業(yè)4.0下工廠可結(jié)合客戶(hù)和商業(yè)伙伴，創(chuàng)造出更多的商業(yè)價(jià)值。

特點(diǎn)1.信息與交流

在工業(yè)4.0的時(shí)代，機(jī)臺(tái)、設(shè)備、產(chǎn)品仍然是關(guān)注的中心。但機(jī)器的表現(xiàn)，產(chǎn)品的健康狀況已不再由人工決定或評(píng)估，物聯(lián)網(wǎng)下生產(chǎn)流程及產(chǎn)品使用的狀況理論上都可以轉(zhuǎn)化為可量化的數(shù)據(jù)，人為的因素將被降至最低。工業(yè)信息化下生產(chǎn)流程的透明度將得到提高，產(chǎn)品的可追溯性也成為可能。同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與挖掘，可將大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為表征機(jī)器行為及健康狀況的信息，這些從數(shù)據(jù)中獲得的信息可為性能維護(hù)、生產(chǎn)管理、設(shè)計(jì)等提供決策支持，進(jìn)一步幫助提升質(zhì)量與生產(chǎn)率。有效的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化方法還可使生產(chǎn)設(shè)備具備自我學(xué)習(xí)與自我認(rèn)知的能力，人工經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)可轉(zhuǎn)化為智能的數(shù)字化的分析算法。更進(jìn)一步，機(jī)器在充分了解自身的運(yùn)行狀態(tài)與健康狀況的基礎(chǔ)上，可根據(jù)自己行為的趨勢(shì)對(duì)未來(lái)自身的表現(xiàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。機(jī)器的自我認(rèn)知與自我預(yù)測(cè)可使自身得到及時(shí)的預(yù)見(jiàn)性的維護(hù)與改善，整個(gè)生產(chǎn)制造將更加智能。

如果“信息”使得生產(chǎn)制造更加智能，那么“交流”就使得工業(yè)4.0時(shí)代下的生產(chǎn)制造更具網(wǎng)絡(luò)化。這里的交流可以是機(jī)器與機(jī)器之間的交流，也可以是生產(chǎn)制造同維修、供應(yīng)鏈、銷(xiāo)售、設(shè)計(jì)等之間的交流。在工業(yè)4.0中，機(jī)臺(tái)是核心智能化，但機(jī)臺(tái)并不是全部，對(duì)單個(gè)機(jī)器單個(gè)部件的數(shù)據(jù)分析可以擴(kuò)展至整臺(tái)機(jī)器乃至整個(gè)生產(chǎn)線、整個(gè)工廠；機(jī)臺(tái)生產(chǎn)制造中產(chǎn)生的重要信息同樣可以和物流、人資、設(shè)計(jì)、維護(hù)等形成信息共享和交流。至此，一個(gè)以機(jī)臺(tái)為中心，網(wǎng)絡(luò)化的工業(yè)生態(tài)圈就形成了，在這樣一個(gè)生態(tài)圈的內(nèi)部，機(jī)器、數(shù)據(jù)、人員將形成一個(gè)完整的閉環(huán)，各個(gè)之前獨(dú)立的部門(mén)也在信息流下被結(jié)合到一起。網(wǎng)絡(luò)化下，每一臺(tái)機(jī)器就是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，機(jī)器與機(jī)器之間可以互相交流比較各自獲取的信息，工廠中不同職能的部門(mén)也是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，部門(mén)與部門(mén)之間的合作在工業(yè)4.0的環(huán)境下也變得更加便利和高效。

2信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System）

信息物理系統(tǒng)在工業(yè)4.0中占有很重要的地位。所謂信息物理系統(tǒng)，是一個(gè)將物理實(shí)體與虛擬網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的系統(tǒng)。根據(jù)美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NationalScience Foundation）在2007年對(duì)信息物理系統(tǒng)的定義，實(shí)體系統(tǒng)主要指自然或人工制造的符合物理原理的系統(tǒng)，其隨著時(shí)間不斷運(yùn)行；信息系統(tǒng)指通過(guò)計(jì)算、交互及控制組成的虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它是離散的、邏輯化的；信息物理系統(tǒng)就是在任何層面上將實(shí)體與虛擬緊密結(jié)合，實(shí)體的行為可由虛擬系統(tǒng)觀測(cè)，虛擬系統(tǒng)同樣可以指導(dǎo)控制實(shí)體的行為。

根據(jù)美國(guó)辛辛那提大學(xué)智能維護(hù)系統(tǒng)中心（Center for Intelligent Maintenance Systemsin University of Cincinnati）的研究，信息物理系統(tǒng)具有5個(gè)層次的架構(gòu)，層層遞進(jìn)。第一層，連接（Connection）：通過(guò)傳感器和通訊技術(shù)，為物理實(shí)體系統(tǒng)與虛擬信息系統(tǒng)建立連接。這也是目前物聯(lián)網(wǎng)（Internetof Things）的主要內(nèi)容。機(jī)器的行為，包括動(dòng)作，工況，加工精度，健康狀態(tài)等等都通過(guò)控制器及傳感器轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的語(yǔ)言，再通過(guò)無(wú)線、以太網(wǎng)、射頻等技術(shù)從機(jī)器中傳輸出來(lái)。這樣，機(jī)器的行為就可由不同種類(lèi)的數(shù)據(jù)集的變化所表達(dá)，因此數(shù)據(jù)的獲取與傳輸在這一層次中顯得十分重要。第二層，轉(zhuǎn)換（Conversion）：將從機(jī)器實(shí)體中獲取的數(shù)據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)換為表征機(jī)器狀態(tài)的信息。從機(jī)器中獲取的數(shù)據(jù)種類(lèi)多，數(shù)量大，每時(shí)每刻都在不斷增長(zhǎng)，但機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)器物理結(jié)構(gòu)上隨時(shí)間的改變卻隱藏在海量的數(shù)據(jù)之中。這就需要通過(guò)信息融合的方法，將海量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息，表明現(xiàn)階段機(jī)器的行為及健康狀況，甚至對(duì)機(jī)器的未來(lái)表現(xiàn)做出預(yù)測(cè)。這一層中，實(shí)體系統(tǒng)外在表現(xiàn)背后的原理將被進(jìn)一步認(rèn)知。

第三層，虛擬（Cyber）：所有機(jī)器的信息匯聚在一起形成虛擬的網(wǎng)絡(luò)空間。不同種類(lèi)，不同時(shí)間段內(nèi)機(jī)器中產(chǎn)生的信息交匯在一起，形成龐大的網(wǎng)絡(luò)，信息與信息之間不斷地交互，更多的趨勢(shì)與關(guān)系將被發(fā)現(xiàn)與歸納。在這一層中，縱向上，單個(gè)機(jī)器可以追蹤其自身隨時(shí)間的變化，橫向上，同一型號(hào)的機(jī)器，或不同種類(lèi)的機(jī)器可以進(jìn)行相互的比較和分析。機(jī)器與自身，機(jī)器與機(jī)器在相互交流中將產(chǎn)生更多的信息或知識(shí)。第四層，認(rèn)知（Cognition）：使用者獲取虛擬網(wǎng)絡(luò)空間中計(jì)算分析出的關(guān)于實(shí)體系統(tǒng)的結(jié)果，并做出決策。這一層中，人的角色被考慮進(jìn)來(lái)，上兩層中計(jì)算分析的結(jié)果以正確的形式在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間傳遞給需要的人員，并輔助他們進(jìn)行決策的制定。一方面，工廠中不同的人員對(duì)機(jī)器中產(chǎn)生的信息結(jié)果都有不同的需求，例如，操作員需要關(guān)心對(duì)機(jī)器的操作是否恰當(dāng)，是否有當(dāng)機(jī)的危險(xiǎn)，維修人員關(guān)心機(jī)器的運(yùn)行是否穩(wěn)定，是否需要進(jìn)行提前維護(hù)，生產(chǎn)主管關(guān)心產(chǎn)線的效率如何，機(jī)器的產(chǎn)能是否得到保證。信息的可視化即人機(jī)界面的設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足這些需求，信息的即時(shí)推送也同樣重要。另一方面，在獲得相應(yīng)的信息后，人員需要給出針對(duì)性的對(duì)策，維護(hù)機(jī)器正常運(yùn)行，提升生產(chǎn)效率，認(rèn)知層面需要給出這樣的決策支持。

第五層，配置（Configure）：信息系統(tǒng)對(duì)物理實(shí)體系統(tǒng)提供反饋和控制，管理、改進(jìn)實(shí)體系統(tǒng)。數(shù)據(jù)、信息由實(shí)體系統(tǒng)中來(lái)，最后還是要回到實(shí)體系統(tǒng)中去，在這樣一個(gè)閉環(huán)中，虛擬端與物理端真正結(jié)合在一起。機(jī)器在自學(xué)習(xí)和自演化中變得更加靈活，可滿(mǎn)足不同的需求并快速反應(yīng)。而且，通過(guò)對(duì)實(shí)體系統(tǒng)的控制與優(yōu)化，可以將機(jī)器運(yùn)行時(shí)發(fā)生的問(wèn)題逐漸避免，將風(fēng)險(xiǎn)降低，同時(shí)結(jié)合工廠內(nèi)其他部門(mén)，提升設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-銷(xiāo)售-維護(hù)生產(chǎn)鏈的協(xié)同能力，為工廠帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)利益。這樣，通過(guò)5個(gè)層次，工廠依次從監(jiān)控、認(rèn)知、分析到解決、避免，在工業(yè)4.0下完成新的變革。

信息物理系統(tǒng)為工廠在實(shí)體之外創(chuàng)造了另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬空間，利用數(shù)據(jù)的分析與交互，提升了工廠管理與運(yùn)作。同時(shí)，信息物理系統(tǒng)還將之前相對(duì)獨(dú)立的生產(chǎn)，物流，銷(xiāo)售等不同的職能系統(tǒng)緊密地結(jié)合在一起，大大提升了對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)能力，更能滿(mǎn)足現(xiàn)階段的需求，達(dá)成以服務(wù)為中心的生產(chǎn)制造體系。信息物理系統(tǒng)的存在，也使得工廠脫離了地域的限制，在信息網(wǎng)絡(luò)中獲得更多的交流與合作。在工業(yè)4.0的時(shí)代，工廠可實(shí)現(xiàn)自我感知智能化，比較，預(yù)測(cè)，甚至自適應(yīng)，從而創(chuàng)造出更大的價(jià)值。

實(shí)現(xiàn)

工業(yè)4.0的概念剛剛興起，要想實(shí)現(xiàn)還需很長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展。這里僅給出一些實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的建議?？偟膩?lái)說(shuō)工業(yè)4.0的變革可分以下幾個(gè)階段：建立基礎(chǔ)->前期研發(fā)->應(yīng)用->決策。

如同信息物理系統(tǒng)中連接（Connection）處于第一層一樣，建立數(shù)據(jù)獲取和通訊的基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0第一階段關(guān)注的重點(diǎn)。這里，不僅需要從機(jī)器中獲取數(shù)據(jù)，還需要對(duì)于生產(chǎn)制造的每一個(gè)流程都實(shí)現(xiàn)信息化，讓工廠中的方方面面都通過(guò)信息這張網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。只有機(jī)器的行為、表現(xiàn)，供應(yīng)鏈、物流、產(chǎn)量等全部都數(shù)據(jù)化，才能更進(jìn)一步對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建立之后，進(jìn)入前期研發(fā)階段。這一階段中，可以選定某些特定設(shè)備或部件，研究其運(yùn)行狀態(tài)和采集的數(shù)據(jù)的關(guān)系，建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，開(kāi)發(fā)分析的方法。如需要，還可針對(duì)這些設(shè)備或部件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，做更細(xì)致的分析。數(shù)據(jù)分析的方法或算法的研究最終可形成示例或原型，再通過(guò)歷史數(shù)據(jù)對(duì)算法進(jìn)行可行性及經(jīng)濟(jì)性驗(yàn)證。

前期研發(fā)完成之后，進(jìn)入應(yīng)用階段。這一階段智能分析、計(jì)算的系統(tǒng)將會(huì)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并用于工廠的所有機(jī)器和相關(guān)部門(mén)。此系統(tǒng)需要包括硬軟件平臺(tái)的架設(shè)。智能分析系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)可以采用模塊化的設(shè)計(jì)，保證其靈活性和可適應(yīng)性。其主要包括以下幾個(gè)模塊：數(shù)據(jù)提取模塊（從機(jī)器中獲取數(shù)據(jù)并傳輸），分析模塊（專(zhuān)注數(shù)據(jù)的分析，接收待分析的數(shù)據(jù)，返回分析的結(jié)果）顯示模塊（將分析結(jié)果以適當(dāng)?shù)姆绞匠尸F(xiàn)）和中間管理模塊（此模塊負(fù)責(zé)將前3個(gè)模塊有機(jī)結(jié)合起來(lái)，處理從提取模塊中傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)至分析模塊，接收計(jì)算結(jié)果，發(fā)送結(jié)果至顯示模塊等等）。不同模塊之間的協(xié)同合作將前期研發(fā)中開(kāi)發(fā)的智能算法應(yīng)用到整個(gè)工廠。

最終進(jìn)入決策階段。根據(jù)智能分析平臺(tái)的分析結(jié)果，做出相應(yīng)處理措施，既包括針對(duì)分析結(jié)果的解決方案，例如安排備品和維修計(jì)劃，制定人員調(diào)整，針對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行預(yù)算等等，也包括對(duì)于機(jī)器本身的調(diào)整和對(duì)于平臺(tái)自身的優(yōu)化。在這樣的決策下，生產(chǎn)變得更加穩(wěn)定而高效，智能分析系統(tǒng)變得更加完善，機(jī)器經(jīng)過(guò)不斷演化變得更靈活更敏捷。

前景

在工業(yè)4.0的環(huán)境下，機(jī)器的利用將更加智能。不同的數(shù)據(jù)與信息的交互可以幫助利用已知的已觀測(cè)的數(shù)據(jù)了解未知的知識(shí)，通過(guò)智能分析的手段，還可在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新的關(guān)聯(lián)、分類(lèi)及模式，從而產(chǎn)生出額外的價(jià)值。工業(yè)4.0的時(shí)代，多種智能服務(wù)，例如智能監(jiān)控，遠(yuǎn)程診斷，云服務(wù)，大數(shù)據(jù)分析，應(yīng)用狀態(tài)推送報(bào)告等等，都將使得生產(chǎn)制造更加靈活，客戶(hù)體驗(yàn)更加全面、深入。工業(yè)4.0還將提升機(jī)器的可利用率及可靠性和可適應(yīng)性，生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量都得到有效的提高。產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期也隨著信息交互而有效縮短，可重構(gòu)、適應(yīng)性高的生產(chǎn)系統(tǒng)可以在較低的成本下迅速滿(mǎn)足復(fù)雜的個(gè)性化的市場(chǎng)需求。生產(chǎn)制造的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展的可持續(xù)性都在工業(yè)4.0的環(huán)境下得到提高。

挑戰(zhàn)

雖然工業(yè)4.0的前景十分美好，但實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0必定是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，前期很有可能會(huì)付出不小的資金和人力投入?yún)s并沒(méi)有什么明顯的效果。在工業(yè)3.0向工業(yè)4.0變革的過(guò)程中，將會(huì)有很大的挑戰(zhàn)，這里僅舉幾例。

工業(yè)4.0需要強(qiáng)大的硬件支撐，完成數(shù)據(jù)的采集獲取、連接傳輸、計(jì)算分析、呈現(xiàn)推送等功能，硬件投入成本相當(dāng)高昂。工業(yè)3.0時(shí)代雖然機(jī)器的自動(dòng)化程度很高，但控制器中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大多只與機(jī)器的運(yùn)行控制有關(guān)，想要獲取更多的關(guān)于機(jī)器效率、健康等信息，必須額外安裝傳感器。有些傳感器，例如振動(dòng)傳感器，成本較高，對(duì)環(huán)境要求也較高，在某些環(huán)境惡劣的廠房安裝相應(yīng)的采集設(shè)備十分困難。此外，數(shù)據(jù)連接建立后每時(shí)每刻都有海量的數(shù)據(jù)從機(jī)器中傳出，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蛡鬏斮|(zhì)量都受到硬件好壞的影響。對(duì)數(shù)據(jù)的分析、整理、存儲(chǔ)同樣需要高性能計(jì)算機(jī)、大容量存儲(chǔ)介質(zhì)的支持。目前的工廠普遍并不具備這樣的硬件條件和數(shù)據(jù)連接的基礎(chǔ)，架設(shè)數(shù)字化的分析平臺(tái)將是一筆不小的開(kāi)支。

基于硬件平臺(tái)上的智能采集、分析算法的開(kāi)發(fā)同樣是一個(gè)挑戰(zhàn)。沒(méi)有分析方法的支撐，采集的數(shù)據(jù)依然不能被轉(zhuǎn)化為對(duì)系統(tǒng)有幫助的有用的信息。面對(duì)不同種類(lèi)的數(shù)據(jù)形式，不同種類(lèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，算法的適應(yīng)性和自演化性將變得越來(lái)越重要。智能算法對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理能力，特別對(duì)于數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析與過(guò)濾，有效參數(shù)、特征的提取和選擇，都需要首先進(jìn)行加強(qiáng)。此外，針對(duì)不同機(jī)器不同數(shù)據(jù)的分析手段需要經(jīng)過(guò)整合建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的分析平臺(tái)，現(xiàn)如今，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的缺乏使得分析的效率一直處于較低的水平。

另一個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自安全性。數(shù)據(jù)的不斷增多，數(shù)據(jù)交流的不斷增多，勢(shì)必會(huì)像互聯(lián)網(wǎng)一樣帶來(lái)安全隱患。工業(yè)數(shù)據(jù)中常含有大量商業(yè)機(jī)密，數(shù)據(jù)在傳輸和分析過(guò)程中往往會(huì)增加泄密的風(fēng)險(xiǎn)。此外，對(duì)于工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析，工廠可能采用同第三方數(shù)據(jù)分析公司合作的方式，這樣智能數(shù)據(jù)分析算法或軟件就與工廠的內(nèi)部數(shù)據(jù)環(huán)境分隔開(kāi)來(lái)，如何在安全性得到保障的情況下建立工廠內(nèi)數(shù)據(jù)與工廠外分析平臺(tái)的連接變得十分困難。因此，如何尋求合適的數(shù)據(jù)分析形式，保證分析和交互的私密性安全性，將會(huì)是未來(lái)工業(yè)界在進(jìn)行工業(yè)4.0變革的時(shí)候都需要考慮的一個(gè)重要因素。

工業(yè)4.0歸根結(jié)底還是需要人來(lái)實(shí)現(xiàn)，建立工業(yè)4.0的環(huán)境，對(duì)人才提出了更高的要求。未來(lái)的工程師，不再只專(zhuān)注于一個(gè)領(lǐng)域，而需要掌握多學(xué)科的知識(shí)。工程師不僅要熟悉機(jī)器和生產(chǎn)線，了解其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，還需要掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)和計(jì)算機(jī)工程的知識(shí)，需要具備數(shù)據(jù)分析方法的開(kāi)發(fā)能力甚至還必須擁有信息化平臺(tái)的架設(shè)能力及智能監(jiān)控與分析軟件的編寫(xiě)能力。目前，此類(lèi)綜合性的人才在工業(yè)界十分缺乏，而針對(duì)復(fù)合型人才的培養(yǎng)機(jī)制同樣匱乏。人力資源的缺口也是工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)之一。