工業1.0~工業4.0

工業1.0

時間:工業1.0是18世紀末從英國發起的技術革命,即第一次工業革命,其本質就是通過水力和蒸汽機實現工廠機械化。

結果:這次工業革命的結果是機械生產代替了手工勞動,經濟社會從以農業、手工業為基礎,轉型到以工業、機械制造帶動經濟發展的新模式,它是以工作機的誕生開始的,是以水輪機、蒸汽機作為動力機被廣泛使用為標志的。

重要發明:
1712年,英國人湯姆斯·紐可門獲得了稍加改進的蒸汽機的專利權;
1733年,凱伊·約翰發明飛梭;
1765年,詹姆士·哈格里夫斯珍妮發明紡紗機;
1769年,阿克萊特發明水力紡機;
1769年,瓦特改良蒸汽機;
1778年,約瑟夫·勃拉姆發明抽水馬桶;
1779年,克倫普敦發明走錘紡騾機;
1785年,卡特萊特發明動力織機;
1796年,塞尼菲爾德發明平版印刷術;
1797年,亨利·莫茲萊發明螺桿切削機床;
1802年,詹姆斯·瓦特改進了牛考門蒸汽機,形成了現代蒸汽機雛形;
1807年,富爾頓發明蒸汽輪船;
1812年,特列維雪克發明科爾尼鍋爐;
1814年,史蒂芬孫發明蒸汽機車;
1815年,漢·戴維發明礦工燈;
1844年,威廉·費阿柏恩發明蘭開夏鍋爐。

工業2.0

工業2.0也就是在勞動分工基礎上,采用電力驅動產品的大規模生產。

結果:
因為有了電力,所以才進入了由繼電器、電氣自動控制機械設備生產的年代,它通過零部件生產與產品裝配的成功分離,開創了產品批量生產的高效新模式,即第二次工業革命

重要發明:
1866年,德國人西門子制成發電機;
19世紀80年代,德國人卡爾本茨等人成功地制造出由內燃機驅動的汽車,內燃機車、遠洋輪船、飛機等也得到迅速發展,推動了石油開采業的發展和石油化工工業的產生;
19世紀70年代,美國人貝爾發明電話;
19世紀90年代意大利人馬可尼實驗無線電報取得成功;
19世紀80年代起,科學家們開始從煤炭中提取氨、苯、染料等化學產品;
1867年,諾貝爾發明炸藥,
19世紀80年代改良了制造無煙火藥的技術,塑料、人造纖維等開始投入生產和實際應用。

工業3.0

工業3.0即第三次工業革命,是在升級工業2.0的基礎上,廣泛應用電子與信息技術,使制造過程自動化控制程度再進一步大幅度提高,生產效率、良品率、分工合作、機械設備壽命都得到了前所未有的提高。

結果:
在此階段,工廠大量采用由PC、PLC/單片機等電子、信息技術自動控制的機械設備進行生產,也正是如此,機器才能夠逐步替代人類作業——不僅接管了相當比例的“體力勞動”,還接管了一些“腦力勞動”,是人類文明史上繼蒸汽技術革命和電力技術革命之后,科技領域里的又一次重大飛躍,工業生產能力也自此超越了人類的消費能力,人類進入了產能過剩時代。

重要發明:
1.空間技術的利用和發展
1957年,前蘇聯發射了世界上第一顆人造地球衛星,開創了空間技術發展的新紀元,也極大地刺激了美國;
1958年,美國也發射了人造地球衛星;
1959年前蘇聯發射的“月球”2號衛星成為最先把物體送上月球的衛星;
1961年前蘇聯宇航員加加林乘坐飛船率先進入太空;
1969年美國實現了人類登月的夢想;
1970年以來,空間活動由近地空間為主轉向飛出太陽系;
1981年4月12日,美國第一個可以連續使用的哥倫比亞航天飛機試飛成功,并于2天后安全降落,它身兼火箭、飛船、飛機等3種特性,是宇航事業的重大突破;
1970年以來,中國宇航空間技術迅速發展,現已躋身于世界宇航大國之列。
2.原子能技術的利用和發展
1945年,美國成功地試制原子彈;
1949年,前蘇聯也試爆原子彈成功;
1952年,美國又試制成功氫彈;
1953年~1964年間,英國、法國和中國相繼試制核武器成功,原子能的技術首先被應用于軍事領域;和平利用原子能工業也有一定發展;
1954年6月,前蘇聯建成第一個原子能電站,
1957年,前蘇聯第一艘核動力破冰船下水;
1964年10月16日,中國首次原子彈試驗成功;
1966年12月28日,中國小當量的氫彈原理試驗成功;
1967年6月17日,中國成功地進行了百萬噸級的氫彈空投試驗;
1991年12月中國第一座核電站——秦山核電站建成。
3.電子計算機技術的利用和發展
19世紀40年代后期的電子管計算機為第一代計算機;
1959年,出現晶體管計算機,運算速度每秒在100萬次以上;
1964年達到300萬次;
19世紀60年代中期,出現許多電子元件和電子線路集中在很小的面積或體積上的集成電路,每秒運算達千萬次,它適應一般數據處理和工業控制的需要,使用方便;
19世紀70年代發展為第四代大規模集成電路,
1978年的計算機每秒可運算1.5億次;
19世紀80年代發展為智能計算機;
19世紀90年代出現光子計算機、生物計算機等,大體上每隔5~8年,運算速度提高10倍,體積縮小90%,成本降低10倍,中國自行設計研制的“銀河”大型計算機每秒也可計算上億次。

工業4.0

工業4.0即第四次工業革命,是實體物理世界與虛擬網絡世界融合的時代,是基于信息物理系統(Cyber-Physical System,CPS)的智能化,它將使人類步入智能制造時代:產品全生命周期、全制造流程數字化,以及基于信息通信技術的模塊集成,將形成一種高度靈活、個性化、數字化的產品與服務新生產模式。

工業4.0項目主要分為以下三大主題。
1.智能工廠
重點研究智能化生產系統及過程,以及網絡化分布式生產設施的實現。

2.智能生產
主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動,以及3D技術在工業生產過程中的應用等,該計劃將特別注重吸引中小企業參與,力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者,同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者。

3.智能物流
主要通過互聯網、物聯網、物流網,整合物流資源,充分發揮現有物流資源供應方的效率,而需求方則能夠快速獲得服務匹配,得到物流支持。

工業4.0的關鍵點

工業4.0有一個關鍵點,就是“原材料(物質)”=“信息”

具體來講,就是工廠內采購來的原材料,被“貼上”一個標簽:這是給A客戶生產的XX產品,XX項工藝中的原材料。準確地說,是智能工廠中使用了含有信息的“原材料”,實現了“原材料(物質)”=“信息”,制造業終將成為信息產業的一部分,所以工業4.0也許將成為最后一次工業革命。

工業4.0技術及應用

注:以上內容摘錄自《工業4.0技術及應用》——馬志敏 編著

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