德國的工業(yè)4.0概念將給中國帶來啟示和借鑒
一場國際金融危機(jī)，讓實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要性得以凸顯。美國、德國、英國等發(fā)達(dá)國家紛紛提出以重振制造業(yè)為核心的“再工業(yè)化”戰(zhàn)略。不過，發(fā)達(dá)國家的再工業(yè)化并非簡單回歸，而是以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，旨在依靠科技創(chuàng)新，搶占制造業(yè)新的制高點(diǎn)。
上述信息技術(shù)與制造業(yè)深入融合的浪潮，被視為一場新的工業(yè)革命。不過，各方對這場革命的理解不盡相同。《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志提出，“第三次工業(yè)革命”的核心技 術(shù)是制造業(yè)數(shù)字化。美國《連線》雜志前主編、《創(chuàng)客》一書的作者克里斯·安德森認(rèn)為，將互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客運(yùn)動，將掀起新一輪工業(yè)革命。德國則 將這場變革視為繼機(jī)械化、電氣化和信息技術(shù)之后，工業(yè)化的第四個階段，因此將之命名為“工業(yè)4.0”。
上個月，西門子股份公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域首席執(zhí)行官魯思沃帶隊(duì)走進(jìn)中國工程院，將德國工業(yè)4.0理論與實(shí)踐在此宣講。相關(guān)專家近日接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時表示，德國的工業(yè)4.0概念與我國強(qiáng)調(diào)的工業(yè)化和信息化深度融合的理念不謀而合，將給中國帶來啟示和借鑒。
新革命
工業(yè)4.0概念在今年4月舉行的漢諾威工業(yè)博覽會上被提出。10月以來，德國老牌制造企業(yè)西門子相繼在中國工程院舉辦的交流會議及2013中國國際工業(yè)博覽會上對這一概念進(jìn)行了闡釋，工業(yè)4.0概念也由此吸引了更多人的興趣和關(guān)注。
對于工業(yè)4.0的革命性意義，西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁兼工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域總裁吳和樂在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時指出，在過去的30年左右 的時間里，功能強(qiáng)大的、自主的微型計(jì)算機(jī)（嵌入式系統(tǒng)）越來越多地相互間或與互聯(lián)網(wǎng)以無線方式互聯(lián)，促使實(shí)體物理世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界相互融合。
“這意味著有工業(yè)化以來，第一次有可能將資源、信息、物品和人進(jìn)行互聯(lián)。在制造領(lǐng)域，這種技術(shù)的漸進(jìn)性進(jìn)步被描述為工業(yè)4.0。”吳和樂說。
根據(jù)德國電子電氣工業(yè)協(xié)會的預(yù)測，工業(yè)4.0將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高30%。
在今年10月由中國工程院和國資委舉辦的一次交流會議上，魯思沃介紹稱，工業(yè)4.0的基礎(chǔ)是分布式、自發(fā)式的生產(chǎn)流程，與大規(guī)模、單一部件生產(chǎn)的日 益趨同。產(chǎn)品、運(yùn)輸方式或工具構(gòu)成了信息物理融合系統(tǒng)（CPS）。這些互聯(lián)互通的智能體，通過基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)進(jìn)行通信，自行決定可行的最佳生產(chǎn)路徑。
“未來制造業(yè)的支柱就是我們目前正在經(jīng)歷的工業(yè)范式的轉(zhuǎn)變：真實(shí)制造與數(shù)字化虛擬制造的融合。”魯思沃說。
據(jù)了解，在德國，工業(yè)4.0的發(fā)展得到了政府的大力支持，作為德國高科技戰(zhàn)略的一部分，德國政府對該項(xiàng)目的投資高達(dá)2億歐元。
如何實(shí)現(xiàn)
據(jù)了解，工業(yè)4.0主要分為兩大主題，一個是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。第二個是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。
吳和樂告訴記者，在工業(yè)4.0的具體實(shí)踐中，如何以集成的方式，將虛擬世界和真實(shí)世界更加緊密地聯(lián)系起來，是應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)。
以汽車生產(chǎn)為例。在過去，如果想生產(chǎn)一輛汽車，我們需要經(jīng)歷五個階段：設(shè)計(jì)汽車的模型，規(guī)劃何時何處生產(chǎn)零件以及組裝零件，告訴機(jī)器我們的規(guī)劃，開動機(jī)器生產(chǎn)汽車，以及保證機(jī)器在生產(chǎn)過程中沒有錯誤和故障。
“汽車的生產(chǎn)非常好地詮釋了生產(chǎn)周期所需要的五個步驟：產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)流程、生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)。”吳和樂說。
在傳統(tǒng)的生產(chǎn)中，這些階段是按順序進(jìn)行的。前一階段結(jié)束了，下一個階段才開始。同時，我們試圖提高的是每個階段的生產(chǎn)力。
而在吳和樂看來，在每個階段做到最優(yōu)，并不代表整個生產(chǎn)過程能夠有最大的產(chǎn)出。“因此，我們需要用整體的眼光看待生產(chǎn)。只有將各個階段集成，我們才能達(dá)到生產(chǎn)的最大優(yōu)化。”吳和樂說。
正是秉承著“集成”的理念，西門子為制造企業(yè)提供了數(shù)字化企業(yè)平臺解決方案。通過該方案，制造企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程到生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)的全生命周期的高效運(yùn)行，以最小的資源消耗獲取最高的生產(chǎn)效率。
此外，有對工業(yè)4.0持懷疑態(tài)度的人士聲稱，無人化生產(chǎn)將令廠房空無一人，并由此給社會帶來負(fù)面影響。但在魯思沃看來，實(shí)際情況恰恰相反。他在上述交流會議中強(qiáng)調(diào)，在工業(yè)4.0中，人的作用將更為重要。
“在制造業(yè)的創(chuàng)新領(lǐng)域，例如產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)劃階段，人的聰明才智仍是不可或缺的。同樣，在操作層面，人類還將繼續(xù)發(fā)揮核心作用。他們將不再從事體力勞動，而主要從事創(chuàng)新設(shè)計(jì)、控制和檢測等工作。”魯思沃說。
中國啟示
當(dāng)前，作為“世界工廠”的中國，正受到雙重的挑戰(zhàn)：發(fā)達(dá)國家正在進(jìn)行“再工業(yè)化”運(yùn)動，東盟國家、印度和拉美國家則擁有更低的勞動力和資源成本。在這樣的形勢之下，如何在保持增長的同時，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級，是中國制造業(yè)不得不思考的問題。
2013年9月5日，工信部針對當(dāng)前制約工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的突出矛盾和問題，制定了《信息化和工業(yè)化深度融合專項(xiàng)行動計(jì)劃（2013-2018年）》。
“何謂兩化的深度融合？我們從德國提出的工業(yè)4.0概念中，是可以得到一些啟示的。”中國社科院信息化研究中心秘書長姜奇平對記者說。他進(jìn)一步解釋 說，中國制造業(yè)未來如何適應(yīng)市場的變化，有各種不同的意見。一種是強(qiáng)調(diào)更迅速、靈活地適應(yīng)市場，用“貿(mào)工技”的方法跟上時代，還有一種則是“技工貿(mào)”的方 法。比如，同樣是家用電氣，海爾走的是貿(mào)工技的路子，格力則是技工貿(mào)。
“我們從德國的工業(yè)4.0概念得到的啟示是，格力這條路子也是可行的路子。我們和德國相比，研發(fā)投入不足。而格力強(qiáng)調(diào)核心技術(shù)在創(chuàng)新中所發(fā)揮的作 用，這對于我們從制造業(yè)大國到強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變，是有意義的。因此，德國的工業(yè)4.0，可以作為兩化深度融合的一個可選的方向。”姜奇平說。
“同時，以工業(yè)4.0為代表的新一輪工業(yè)革命，也是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要契機(jī)。今年1月，中國工程院啟動并開展了《制造強(qiáng)國戰(zhàn)略研究》重大咨詢 項(xiàng)目，提出了在2020年進(jìn)入制造強(qiáng)國行業(yè)的指導(dǎo)方針和優(yōu)先行動。相關(guān)專家指出，新一輪的工業(yè)革命，對于當(dāng)今中國，尤其是對于中國的制造業(yè)，既是極為嚴(yán)峻 的挑戰(zhàn)，更是一個技術(shù)上趕超發(fā)展、結(jié)構(gòu)上加快升級的重大機(jī)遇。對此，必須高度重視、密切跟蹤、迎頭趕上。
而隨著信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)體物理世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界走向融合，人們通過信息物理融合系統(tǒng)（CPS），將資源、信息、物品和人進(jìn) 行互聯(lián)，建立高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。這種技術(shù)的漸進(jìn)性進(jìn)步被描述為工業(yè)化的第四個階段，即工業(yè)4.0。在工業(yè)4.0時代，傳統(tǒng) 的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。