2.2.6 所有生產(chǎn)流程中的軟件集成

如今是一個(gè)創(chuàng)新軟件與高性能硬件、虛擬網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)環(huán)境交錯(cuò)的時(shí)代。所有產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程都需要軟件應(yīng)用。先進(jìn)的精密光學(xué)設(shè)備行業(yè)最能說(shuō)明這一點(diǎn)。由德國(guó) Opto 光學(xué)儀器有限公司研發(fā)了一款重達(dá) 85 噸的龐然大物。這臺(tái)機(jī)器可以用來(lái)制造直徑長(zhǎng)達(dá) 2 米的高精度太空探測(cè)望遠(yuǎn)鏡。其測(cè)量精度可達(dá)30納米。這款測(cè)量距離超過(guò)了130億光年的望遠(yuǎn)鏡鏡片也是由Opto 公司研制的。首先，Opto 的光學(xué)工程師們使用西門(mén)子PLM軟件NX CAD解決方案在電腦屏幕上虛擬出一個(gè)機(jī)器。然后，西門(mén)子機(jī)電一體化技術(shù)人員不斷分析、模擬、優(yōu)化這臺(tái)“虛擬機(jī)”，配套使用了西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)Sinumerik840D，并為Opto公司專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了專(zhuān)屬用戶(hù)界面。通過(guò)采用西門(mén)子 Sinamics系列驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，Opto公司實(shí)現(xiàn)了八軸超精密磨削和研磨拋光機(jī)的精確運(yùn)動(dòng)。CAD軟件與高性能硬件的結(jié)合不僅在精度上更上了一個(gè)臺(tái)階，也加快了制造過(guò)程。由于天文光學(xué)在全球的需求度非常高，所以其定制的時(shí)間難以保證，因此，望遠(yuǎn)鏡能否在最短的時(shí)間制作完成，是非常關(guān)鍵的。

2.3 工業(yè)4.0

德國(guó)創(chuàng)造出了一個(gè)詞叫做“工業(yè)4.0”，定位于以蒸汽機(jī)、大規(guī)模流水線生產(chǎn)和電氣自動(dòng)化為標(biāo)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(guò)充分利用嵌入式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新交互式生產(chǎn)技術(shù)的聯(lián)網(wǎng)，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(zhuǎn)型。

2.3.1 釋義

在“工業(yè)4.0”的理念中，產(chǎn)品本身就是生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)十分活躍的元素。這個(gè)理念也可以用“智能工廠”來(lái)解釋?zhuān)簿褪钦f(shuō)在這個(gè)工廠中，數(shù)字世界與物理世界無(wú)縫融合。在這些產(chǎn)品中包含有全部必需的生產(chǎn)信息。通過(guò)物理信息融合系統(tǒng)，企業(yè)不僅可以清晰地識(shí)別產(chǎn)品，定位產(chǎn)品，而且還可全面掌握產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)過(guò)、實(shí)際狀態(tài)以及至目標(biāo)狀態(tài)的可選路徑。在“工業(yè)4.0”時(shí)代，機(jī)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)手段構(gòu)成了一個(gè)相互交織的網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，可以進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)交互、調(diào)準(zhǔn)。同時(shí)，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(yù)先設(shè)定的優(yōu)化準(zhǔn)則，將它們進(jìn)行比對(duì)、評(píng)估，最終選出最佳方案。這就使生產(chǎn)更具效率，更環(huán)保，更加人性化。同時(shí)，因?yàn)檎{(diào)動(dòng)了“元信息”，所以提高了過(guò)程透明度。

這種以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，整合軟硬件的系統(tǒng)又稱(chēng)嵌入式生產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)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(yù)訂到交貨的橫向一體化中，各個(gè)環(huán)節(jié)也被緊密地聯(lián)系起來(lái)了。正如德國(guó)技術(shù)科學(xué)協(xié)會(huì)（Acatech）發(fā)表的一份文件中預(yù)測(cè)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(jìn)一步提到，采用新的生產(chǎn)工藝，可以將生產(chǎn)力從30%提高至50%。