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主题：【原创】也谈工业4.0（一） -- tom
家园 【原创】也谈工业4.0（一） 有河友在讨论工业 4.0 的话题。也分享一下自己的看法， 原本在跟帖回复里，总结了几句，结果发送的时候丢了，也没发送上去。 干脆扩展一下就发个主贴， 算是一家之言和自己认识的总结。
先说结论，工业４．０是 ＩoT 的德国版，也可以说是ＩoＴ的制造业／重工业版。
按计划，应该有这几部分
－ 电气工程
－ 软件与硬件
－ IoT
－ Industrie 4.0 / IIoT
－ 工业革命
电气工程
从电气工程的角度看工业。
一个工业设备，以肉眼能观察的尺寸来看，最小的是芯片，组合成印刷电路板(PCB)，如果现在就装个漂亮壳子进入消费市场。比如手机，电脑，这就是一般意义上电子工程了。也可以说，是电气工程的弱电领域，也就是说电主要作为信号而不是能量的载体，波形比幅值大小重要，只要能分辨得出来，幅值越小越好。
如果不装壳子或者简单封装隔离一下，继续待在工业领域，一堆ＰＣＢ可以再组合成比如电气控制柜之类工业设备。这就涉及到传统强电领域，电的能量属性（幅值大小）开始重要起来。通过各种精巧的机械设计传递或转换成机械能（轴），热能等，比如机器人(robotics)的各种直线，圆周和曲线运动。再比如各类挖掘机，起重机，注塑，吹塑，挤塑机，车床等等。这是一般传统意义上电气工程了。因为机械部件的的原因，这些设备可以很大很笨重。这些设备在厂房里，远离一般消费者。
工业设备组合起来就成了厂房，厂房多了，就是公司，公司多了，就是集团。要把这么多设备以及围它转的采购，销售，生产流程排班，人事配置，财务目标统一起来就产生一个纯软件的位置，ERP系统，或称IT。
在 ERP 以下的软件（包括ＰＬＣ）一般叫工业软件，连接起来的网络叫工业控制网，以驱动机器为要旨，软件逻辑准确，时间精确，错误处理的重要性大于界面的易用，甚至没有人机界面。大多以为有ＧＵＩ才是软件的人认为它们是不存在的，尤其不认为在工业机器里有软件，眼睛里写满纳尼。
ERP 这一层以上相对应叫信息软件，网络叫信息网，就是我们大多数人每天喜闻乐见的互联网和各种软件，有各种人机交互方式，看得见摸得着，人人都知道那是软件在那干活。
就现代工业而言，电气工程是不可或缺的核心力量。软件则像一根线，从下往上，贯穿始终电气工程，并在上边打了个结给自己造了一个专属位置。
如果用人比喻工业，电气工程就是脊柱，而软件就是脊髓。
家园 也谈工业4.0（三） ## IoT
软件和硬件的这种如胶似漆，难辨雌雄的关系，使得软硬件的区分是不可能的，是科技的进步。
由于微电子技术的发展，在很小一块芯片上，造出数以亿计的门已经很轻松。
想想这么多门开合的排列组合所带来的可配置性，这样的集成度， 使得现在的软件
－ 一方面可以很写得功能庞大，
－ 另一方面又可以无所不在嵌入到便携设备， 或者犄角旮旯，进入日常生活， 尤其消费市场。
芯片功能越来越强，却尺寸越来越小的情况下，可以附着到万事万物(Everything)， Everything 就接入 Internet 了。
支撑ＩoT 的一只脚无所不在的连接性，长出来了。
同时消费领域的互联网发展，在客观上众筹了云数据中心的出现，成长，也积累了大数据的存储，处理方面的技术课题。比如，同步，容错，灾备，并行计算等云技术成熟。美国 NSA 建成的数据中心，可以存储１００年数据。IoT 另一只脚无限存储和计算能力也站稳了。
在量变积累到跨越空间（数据收集，存储，发布）和计算处理能力限制后的质变，就是全世界有千千万万的电脑，然而全世界设备也统一成只有一台超级电脑，以那千千万万，无处不在电脑为基本单元，辩证统一。
于是依托于大数据和超算的应用，比如各种 VR, AR, AI, ML 成了目前耳熟能详的术语，数据科学成了显学。
如果说以前的技术进步，或称工业革命，是关于自然原材料处理（比如木材，金属，石油，硅等）的话，这一次是关于抽象的数据（比如社会关系，生产关系，兴趣爱好等）。后者的供给远大于前者的，IoT 时代才刚刚开始。
通宝推：mezhan,家园 【原创】也谈工业4.0（二） 软件与硬件
软件硬件是电气／电子工程内的划分，几百公斤的金属磨具再硬也不被称为硬件。
电的本质是电荷的流动。电气工程对它的利用，就像水利工程是对水流的利用，无非是导流。
就硬件而言，不管ＣＰＵ还是存储器， 可以说都是威化饼干（wafer）做的，饼干里面都是一个个可开可合的门(Ｇate)。ＣＰＵ和存储器的区别就是门的多少，大小，类别，摆放的区别， 就像房子户型的区别。
软件就是对这些门的开合顺序的整体配置。比如些门先后开，同时开，开了又关，关了又开等等各种组合和序列。冯洛伊曼提出把这些组合和序列先存起来，用的时候，再顺序重复，只要门没坏，每次效果都一样。所以软件可以反复运行，每次一样的结果。于是有了以他命名的冯洛伊曼存储程序原理。跑一下题，这个原理也是人给机器装上的紧箍咒，只要机器是按这个原理造的，他就不可能有自己的自由思想。
对于不明白为什么ＣＰＵ总是用每秒多少次加法计算来衡量性能的同志，这下应该没疑问了，一次加法计算就等价于特定若干门的开合组合，可以作为计算的基本单位和一般等价物来比较。
究其本质，软件是硬件的可配置型，是硬件标准化的产物，柔性的象征。
很多事情，表面上看是软件，往下看，是硬件，再翻一层又是软件。
比如一般以为ｉｎｔｅｌ的 CPU 是足金的硬件了， 最近爆出来，里面跑了 minix 操作系统。
再比如，简单的单片机 ＭＣＵ， 乘法要用加法模拟， 就是说用户要写—组合基本指令让电子要在那几个门间来回跑几次。ＤＳＰ 就可以硬件支持，就是用一条基本指令,电子跑一次就通过。就像这些例子，呈现的，基本上所有的事情既可以后期以软件实现，也可以包装固化好以硬件形式提供。后者一般叫固件(Firmware)，表示介于 Hardware 和 Software 之间, 不过以前一个单片机程序是固件，现在一个操作系统如 IOS/Android 系统也是固件， 反而在固件里有众多软件(software)。这个名字的外延扩展到名字的意义已经不大了。
总结一下，一个电子系统实际上是一个软硬件的交替叠加的三明治，也可以说软件和硬件是一体两面，就看在特定的阶段哪一面朝外。
通宝推：mezhan,木木3,李根,家园 说的很好 一个生产制造企业的信息系统架构一般是这样的，
最底层的是IT基础设备和网络；网上是SCADA之类的数据采集与控制系统；再网上是MES系统，MES系统处于SCADA与ERP系统之间。ERP主要用于企业内部的供产销及财务、人力等管理。ERP向上游拓展，构建SCM系统，用于上游供应商的管理；向下游延伸，构建CRM系统，用于经销商等下游客户的管理。
老的生产线要进行数字化改造，这个费时、费力，还不见得有多少效益产出。国内许多企业的生产设备都是八国联军，改造起来极其复杂。
新的生产车间还好一些，一个是企业内部设立的工程技改部门，重视了设备与生产线的整合问题；另一个，现在自动化程度都比较高，数字化程度也较高；还有一个是设备厂家一般也会附带产线管理的MIS系统，这都为生产环节的MES系统实施建立了良好的前提环境。
通宝推：秦波仁者,