流程工業(yè)4.0的排位賽對(duì)企業(yè)是一個(gè)挑戰(zhàn)，且是對(duì)企業(yè)所有層次的挑戰(zhàn)。同時(shí)，在工業(yè)4.0的影響下也出現(xiàn)了一些新的職業(yè)，例如工業(yè)化的水處理企業(yè)就在討論是否需要像“水電一體化”這樣的工種。

目前，工業(yè)4.0在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中帶來(lái)的變化已經(jīng)越來(lái)越明顯。消費(fèi)品生產(chǎn)領(lǐng)域中的個(gè)性化產(chǎn)品已不再是新鮮事物。這也告訴人們，從產(chǎn)品生產(chǎn)到物流供應(yīng)鏈直至最終消費(fèi)者之間的網(wǎng)絡(luò)是很容易構(gòu)建的。

工業(yè)4.0的推動(dòng)力來(lái)自方方面面，不僅是以技術(shù)為主導(dǎo)這一個(gè)方面。在最初討論工業(yè)4.0時(shí)，常常會(huì)提及單件產(chǎn)品生產(chǎn)和供應(yīng)問(wèn)題，這也就使人們誤認(rèn)為工業(yè)4.0的重點(diǎn)是解決加工制造領(lǐng)域中的問(wèn)題。但這種認(rèn)識(shí)是不正確的，不同工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用工業(yè)4.0的潛力是不同的，因此又出現(xiàn)了我們常說(shuō)的水處理4.0和流程工業(yè)4.0等等針對(duì)不同工業(yè)領(lǐng)域的4.0的說(shuō)法。

全生命周期的設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)

未來(lái)的生產(chǎn)設(shè)備將是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)設(shè)備�；�于標(biāo)準(zhǔn)化的通信方式，在生產(chǎn)設(shè)備規(guī)劃設(shè)計(jì)之時(shí)就決定了要通過(guò)下列措施明顯地改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備整個(gè)壽命周期內(nèi)的性能：

自動(dòng)地將新安裝的傳感器/執(zhí)行器或者整個(gè)模塊納入到自動(dòng)化系統(tǒng)之中;

在實(shí)際調(diào)試和運(yùn)行啟動(dòng)之前就在生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字化圖像系統(tǒng)中對(duì)新功能和新部件進(jìn)行模擬;

在生產(chǎn)設(shè)備整個(gè)壽命周期內(nèi)利用設(shè)備規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù);

利用數(shù)據(jù)挖掘算法(大數(shù)據(jù))分析和優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn);

云技術(shù)的應(yīng)用，包括在自動(dòng)化控制功能中采用云技術(shù);

利用移動(dòng)式終端設(shè)備直接獲取所有生產(chǎn)設(shè)備中的重要數(shù)據(jù)，優(yōu)化設(shè)備維護(hù)和設(shè)備修理。

下面所介紹的生產(chǎn)設(shè)備在不同使用壽命階段的實(shí)例就清楚地證明了這一點(diǎn)。

用戶在設(shè)備規(guī)劃設(shè)計(jì)階段利用Festo公司開(kāi)發(fā)的在線操作指南Handling Guide Online來(lái)滿足自己對(duì)上下料系統(tǒng)的個(gè)性化要求。

該方案明顯地縮短了工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時(shí)間(-50%~-80%)和供貨時(shí)間(-20%~-50%)，因?yàn)樵谟脩舸_定了上下料系統(tǒng)后，它們即刻就能進(jìn)入生產(chǎn)制造過(guò)程。

設(shè)備的智能化

具有通信功能模塊的壓縮空氣監(jiān)控裝置通過(guò)“學(xué)習(xí)”能夠在生產(chǎn)過(guò)程中自主確定生產(chǎn)設(shè)備是否處在生產(chǎn)狀態(tài)下或者是處在空載運(yùn)行的工作狀態(tài)下。它主動(dòng)地切斷部分壓縮空氣的供應(yīng)，可以把空壓機(jī)系統(tǒng)的壓縮空氣消耗降低到最低程度。并且能夠在切斷部分供氣的情況下，檢測(cè)壓縮空氣系統(tǒng)有無(wú)泄漏之處，但檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與用戶事前設(shè)定的臨界值有出入時(shí)它會(huì)自動(dòng)地向控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警提示，從而可以實(shí)現(xiàn)按需維修。因?yàn)閴嚎s空氣的流量、使用量和壓力都被連續(xù)不斷地監(jiān)控，用戶可以實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)設(shè)備的智能化能源監(jiān)控，可以檢測(cè)到空壓機(jī)整個(gè)使用壽命周期內(nèi)隨生產(chǎn)過(guò)程變化而不斷變化的工作特性。

在銅的回收過(guò)程中需要快速且準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)浮選設(shè)備的工作參數(shù)。阿根廷Minera Aguilar Mine公司的維修人員可以選擇在浮選設(shè)備旁，利用智能手機(jī)和平板電腦直接讀取和修改電動(dòng)球閥工作參數(shù)。從而節(jié)省了維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間和工作量，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)能力。

資質(zhì)的變化

工業(yè)4.0的出現(xiàn)也在職業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)了相當(dāng)程度的改觀。工業(yè)4.0對(duì)教育事業(yè)提出了新的要求，不僅是在學(xué)校教育和高等教育領(lǐng)域中提出了新的要求，而且也在從業(yè)資質(zhì)方面提出了新的要求。

2016年，德國(guó)工程師協(xié)會(huì)VDI在HMI人機(jī)交互框架內(nèi)的調(diào)查報(bào)告表明，在1000名被調(diào)查的專業(yè)人員中只有6.6%的被調(diào)查者接受過(guò)數(shù)字化技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的教育。這一發(fā)人深省的調(diào)查結(jié)果表明，現(xiàn)在的工業(yè)領(lǐng)域從業(yè)人員中有著巨大的“現(xiàn)代化技術(shù)知識(shí)補(bǔ)課需求”。

在急速變化的生產(chǎn)環(huán)境中，連續(xù)性的和跨學(xué)科的員工培訓(xùn)有著非常重要的意義，將與智能化的元器件和系統(tǒng)一起長(zhǎng)期地影響和保障企業(yè)的吸引力和市場(chǎng)地位。因?yàn)橐粋�(gè)企業(yè)的吸引力如何與它所引進(jìn)和采用的新技術(shù)有著密切關(guān)系。

在數(shù)字化過(guò)程中，采用什么樣的元器件、系統(tǒng)和軟件，以何種形式的網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)準(zhǔn)，目前還沒(méi)有定論，這意味著未來(lái)的技術(shù)要由高等院校、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)共同開(kāi)發(fā)。

此外，產(chǎn)品的創(chuàng)新周期將明顯縮短，這樣一來(lái)從職業(yè)培訓(xùn)需求分析到資質(zhì)認(rèn)證的傳統(tǒng)人才開(kāi)發(fā)流程將不再適應(yīng)新形勢(shì)的需要。工業(yè)4.0對(duì)員工技能素質(zhì)的要求，即“在跨學(xué)科的、復(fù)雜的和動(dòng)態(tài)的工作環(huán)境中職工能夠自發(fā)地找到自己正確工作方式的能力”顯得越來(lái)越重要。例如，在網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)過(guò)程中，員工應(yīng)具備的素質(zhì)是能夠感知變化的跡象，解釋和分析出現(xiàn)的問(wèn)題，并根據(jù)自己的解釋和分析提出新的且目前尚未有過(guò)的解決方案。

例如，在生產(chǎn)設(shè)備的維修保養(yǎng)方面，未來(lái)的維修人員應(yīng)具備實(shí)時(shí)評(píng)估數(shù)據(jù)的能力，以便能夠提出優(yōu)化能源利用的方案或者流程工藝優(yōu)化改進(jìn)方案。員工必須能夠理解自我調(diào)節(jié)的生產(chǎn)能力利用率、控制、監(jiān)控和改進(jìn)人與機(jī)器之間的工作協(xié)調(diào)，保障有著大量IP地址生產(chǎn)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)安全，并且能夠貫徹落實(shí)IT安全保護(hù)的要求。

工業(yè)4.0時(shí)代

新的技術(shù)變革對(duì)人員素質(zhì)提出了哪些新要求?

職業(yè)技術(shù)領(lǐng)域水電技術(shù)一體化

在生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化的實(shí)施過(guò)程中，人們也在討論一些新的職業(yè)工種。在(工業(yè)化的)水處理企業(yè)中有著很大的跨學(xué)科職業(yè)教育的潛力。這里的跨學(xué)科職業(yè)培訓(xùn)包含了生物技術(shù)、化學(xué)、物理、機(jī)械工程、電氣工程、自動(dòng)化技術(shù)、環(huán)境保護(hù)和安全管理等方面的綜合知識(shí)。

德國(guó)水資源合作組織將這一所需的專業(yè)職業(yè)領(lǐng)域稱之為“水電技術(shù)一體化”，并認(rèn)為該學(xué)科將來(lái)自德國(guó)的工業(yè)和城市環(huán)境綜合技術(shù)輸出到國(guó)外，在提升德國(guó)的國(guó)際地位方面有著巨大的潛力。

生產(chǎn)設(shè)備的虛擬運(yùn)行

Festo公司的姊妹公司FestoDidactic SE公司是一家在技術(shù)培訓(xùn)領(lǐng)域中的全球領(lǐng)軍企業(yè)，也是水電一體化職業(yè)培訓(xùn)的推動(dòng)者，公司已經(jīng)與水資源管理專家通力合作，開(kāi)發(fā)了“水電技術(shù)一體化”跨學(xué)科職業(yè)培訓(xùn)的基礎(chǔ)課程。

該公司還與EON Reality公司合作開(kāi)發(fā)了虛擬培訓(xùn)技術(shù)，例如適合于在污水凈化處理設(shè)備不同凈化處理任務(wù)中使用的職業(yè)培訓(xùn)虛擬技術(shù)。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，學(xué)員們可以嘗試完成不同的污水凈化處理任務(wù)，例如從污水中采樣或者排除故障等等。這里，最重要的是允許學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中出錯(cuò)，而且不會(huì)為污水凈化處理廠的生產(chǎn)過(guò)程和工藝流程帶來(lái)嚴(yán)重的惡果。

在Festo公司位于德國(guó)Snhausen市新建的科技工廠中，技術(shù)人員在“實(shí)習(xí)工廠”中正在準(zhǔn)備一套全自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化裝配生產(chǎn)線。這一教學(xué)用實(shí)習(xí)工廠直接集成在Festo公司的產(chǎn)品生產(chǎn)中，包含了配有各種試劑和教學(xué)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室。這里的關(guān)鍵設(shè)備是教學(xué)和研究平臺(tái)“CPFactory”。

利用CP Factory教學(xué)和研究平臺(tái)可以非常符合生產(chǎn)實(shí)際地教授職業(yè)技術(shù)知識(shí)。

這一平臺(tái)能夠按照模塊化的方式構(gòu)成真實(shí)設(shè)備的一個(gè)工作站，讓學(xué)員們完成設(shè)備工作程序的編制、網(wǎng)絡(luò)化和其他教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，例如能源效率和數(shù)據(jù)管理等等。另外，CP Factory教學(xué)和研究平臺(tái)還可以用于即將在產(chǎn)品生產(chǎn)中使用的靈活性軟件解決方案的開(kāi)發(fā)和測(cè)試。

在“短期培訓(xùn)”中，專業(yè)技術(shù)人員和管理人員將會(huì)根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際需要接受企業(yè)內(nèi)部或者外部的專家的短期培訓(xùn)，提高素質(zhì)和資質(zhì)，學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)電一體化、物流和過(guò)程優(yōu)化以及生產(chǎn)組織和以人為本的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，例如：跨學(xué)科行為學(xué)、學(xué)習(xí)能力和適應(yīng)能力等。