2.2.6 所有生產流程中的軟件集成

如今是一個創(chuàng)新軟件與高性能硬件、虛擬網絡與現(xiàn)實生產環(huán)境交錯的時代。所有產品的開發(fā)和生產過程都需要軟件應用。先進的精密光學設備行業(yè)最能說明這一點。由德國 Opto 光學儀器有限公司研發(fā)了一款重達 85 噸的龐然大物。這臺機器可以用來制造直徑長達 2 米的高精度太空探測望遠鏡。其測量精度可達30納米。這款測量距離超過了130億光年的望遠鏡鏡片也是由Opto 公司研制的。首先，Opto 的光學工程師們使用西門子PLM軟件NX CAD解決方案在電腦屏幕上虛擬出一個機器。然后，西門子機電一體化技術人員不斷分析、模擬、優(yōu)化這臺“虛擬機”，配套使用了西門子數(shù)控系統(tǒng)Sinumerik840D，并為Opto公司專門設計了專屬用戶界面。通過采用西門子 Sinamics系列驅動產品，Opto公司實現(xiàn)了八軸超精密磨削和研磨拋光機的精確運動。CAD軟件與高性能硬件的結合不僅在精度上更上了一個臺階，也加快了制造過程。由于天文光學在全球的需求度非常高，所以其定制的時間難以保證，因此，望遠鏡能否在最短的時間制作完成，是非常關鍵的。

2.3 工業(yè)4.0

德國創(chuàng)造出了一個詞叫做“工業(yè)4.0”，定位于以蒸汽機、大規(guī)模流水線生產和電氣自動化為標志的前三次工業(yè)革命之后的第四次工業(yè)革命。該理念意在通過充分利用嵌入式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)創(chuàng)新交互式生產技術的聯(lián)網，相互通信，即物理信息融合系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems），將制造業(yè)向智能化轉型。

2.3.1 釋義

在“工業(yè)4.0”的理念中，產品本身就是生產過程中一個十分活躍的元素。這個理念也可以用“智能工廠”來解釋，也就是說在這個工廠中，數(shù)字世界與物理世界無縫融合。在這些產品中包含有全部必需的生產信息。通過物理信息融合系統(tǒng)，企業(yè)不僅可以清晰地識別產品，定位產品，而且還可全面掌握產品的生產經過、實際狀態(tài)以及至目標狀態(tài)的可選路徑。在“工業(yè)4.0”時代，機器、存儲系統(tǒng)和生產手段構成了一個相互交織的網絡，在這個網絡中，可以進行信息的實時交互、調準。同時，物理信息融合系統(tǒng)還能給出各種可行性方案，再根據(jù)預先設定的優(yōu)化準則，將它們進行比對、評估，最終選出最佳方案。這就使生產更具效率，更環(huán)保，更加人性化。同時，因為調動了“元信息”，所以提高了過程透明度。

這種以信息技術為基礎，整合軟硬件的系統(tǒng)又稱嵌入式生產系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應用，一方面使得企業(yè)與企業(yè)之間縱向一體化程度加深；另一方面，在從預訂到交貨的橫向一體化中，各個環(huán)節(jié)也被緊密地聯(lián)系起來了。正如德國技術科學協(xié)會（Acatech）發(fā)表的一份文件中預測的那樣：“物理信息融合系統(tǒng)（嵌入式系統(tǒng)）將徹底變革制造業(yè)、交通業(yè)和醫(yī)藥業(yè)?！蔽募€進一步提到，采用新的生產工藝，可以將生產力從30%提高至50%。