剛剛過(guò)去的2014年，在我國(guó)制造業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下，業(yè)界對(duì)于工業(yè)4.0的討論不絕于耳，再加上西門子、SAP等德國(guó)工業(yè)4.0的重要參與者推波助瀾，一時(shí)間仿佛中國(guó)的工業(yè)4.0時(shí)代馬上就要到來(lái)。然而，相比工業(yè)4.0示范工廠生產(chǎn)線上只有屈指可數(shù)的幾個(gè)工人，我國(guó)很多工廠卻還在采用半自動(dòng)化的生產(chǎn)方式。那么，我們到底要用怎樣的心態(tài)來(lái)對(duì)待工業(yè)4.0?

 

       在2014年10月第三輪中德政府磋商后發(fā)表的《中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng)新》中，工業(yè)4.0是其中一個(gè)合作內(nèi)容。這一綱要的發(fā)布，進(jìn)一步引發(fā)了國(guó)內(nèi)業(yè)界對(duì)于工業(yè)4.0新一輪的熱議。

 

       工業(yè)發(fā)展的選擇

 

       工業(yè)4.0是德國(guó)政府提出的愿景，以保持德國(guó)制造業(yè)的全球領(lǐng)先地位。工業(yè)4.0描繪了制造業(yè)的未來(lái)愿景，提出繼蒸汽機(jī)應(yīng)用、規(guī)模化生產(chǎn)和電子信息技術(shù)應(yīng)用等三次工業(yè)革命后，人類將迎來(lái)以信息物理系統(tǒng)(CPS)為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命。

 

       工業(yè)4.0之所以在我國(guó)引起廣泛關(guān)注，是因?yàn)樵谌斯こ杀旧仙�、原材料價(jià)格波動(dòng)、信息技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)影響不斷深入等的背景下，我國(guó)制造業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型。而且工業(yè)4.0的很多理念，與我國(guó)提出的“兩化”融合戰(zhàn)略不謀而合。

 

       “工業(yè)4.0是行業(yè)大趨勢(shì)，可能也是工業(yè)發(fā)展的惟一選擇。”SAP全球高級(jí)副總裁、全球研發(fā)網(wǎng)絡(luò)和快速增長(zhǎng)戰(zhàn)略市場(chǎng)總裁柯曼認(rèn)為，“中國(guó)不僅是工業(yè)4.0或物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的受益者，更是重要的推動(dòng)者。”這一方面是因?yàn)橹袊?guó)本身是個(gè)工業(yè)大國(guó)，正處在工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)刻，而工業(yè)4.0有助于中國(guó)工業(yè)提高效率、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)的靈活性以滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求;另一方面，是因?yàn)橹袊?guó)擁有大量高科技公司，以及潛力巨大的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)產(chǎn)業(yè)，為工業(yè)4.0的落地提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

 

       SAP大中華區(qū)總裁紀(jì)秉盟認(rèn)為，僅僅解放生產(chǎn)力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，工業(yè)4.0要解決中國(guó)制造業(yè)面臨的更深層次的問題。中國(guó)制造企業(yè)的角色將逐漸向服務(wù)提供商轉(zhuǎn)變，不僅出售設(shè)備，還需提供包括維保在內(nèi)的全套服務(wù)。因此，服務(wù)創(chuàng)新將是制造企業(yè)的下一個(gè)戰(zhàn)略高地。而工業(yè)4.0并不局限于生產(chǎn)線，它還與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密聯(lián)系，為中國(guó)制造企業(yè)攀登戰(zhàn)略高地創(chuàng)造全新機(jī)遇。

 

       據(jù)了解，為了推動(dòng)工業(yè)4.0從概念走向工程實(shí)踐，同濟(jì)大學(xué)中德工程學(xué)院與德國(guó)企業(yè)菲尼克斯電氣于去年10月共同建成了國(guó)內(nèi)首個(gè)工業(yè)4.0實(shí)驗(yàn)室。

 

       不僅是智能工廠

 

       德國(guó)費(fèi)斯托(Festo)工廠哈雷摩托車生產(chǎn)中心借助SAP智慧工廠解決方案實(shí)現(xiàn)了混線生產(chǎn)，使得個(gè)性化定制的摩托車生產(chǎn)周期從21天縮減到6個(gè)小時(shí)。如果客戶白天下單，晚上就能收到個(gè)性十足的哈雷摩托車了。

 

       這是工業(yè)4.0的一個(gè)典型案例，也是工業(yè)4.0的核心——智能工廠的一個(gè)體現(xiàn)。所謂智能工廠，是指工廠在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中所需的每個(gè)部件都可以通過(guò)傳感器與生產(chǎn)設(shè)備互聯(lián)，這就使得同一條生產(chǎn)線可以同時(shí)生產(chǎn)完全不一樣的產(chǎn)品。而在以往，通常同一條生產(chǎn)線只能生產(chǎn)一個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品。

 

       紀(jì)秉盟認(rèn)為，小批量、多批次、差異化生產(chǎn)將是未來(lái)制造業(yè)的趨勢(shì)。SAP位于波茨坦的創(chuàng)新中心的開放式集成工廠對(duì)這樣的生產(chǎn)模式進(jìn)行了充分展示：通過(guò)融合世界一流的制造技術(shù)與IT系統(tǒng)，車間的同一生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)任意訂單、任意數(shù)量的不同產(chǎn)品，不僅擺脫了對(duì)于生產(chǎn)線控制員的依賴，同時(shí)還能靈活處理訂單更改、產(chǎn)品組合和流程調(diào)整等工作。

 

       業(yè)界很多人認(rèn)為，智能工廠就是工業(yè)4.0。這種看法有點(diǎn)偏頗。作為德國(guó)工業(yè)4.0的重要參與者，SAP和西門子都不那么認(rèn)為。如果我們觀察一下工業(yè)產(chǎn)業(yè)的變化就可以理解這一點(diǎn)。

 

       近日，京東商城創(chuàng)始人、董事局主席兼首席執(zhí)行官劉強(qiáng)東公開表示，冰箱應(yīng)該完全免費(fèi)，而通過(guò)背后的數(shù)據(jù)和服務(wù)賺錢。比如用戶的冰箱里沒有飲料了，冰箱會(huì)在屏幕上推送京東的購(gòu)買信息，一鍵購(gòu)買。京東還為此成立了專門的智能硬件公司。

 

       如此可見，制造業(yè)已經(jīng)不再是以往的制造業(yè)，工業(yè)也不再是以往的工業(yè)。工業(yè)4.0時(shí)代，我們要采用與以往完全不同的心態(tài)，以及生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)模式。預(yù)測(cè)性維護(hù)、智能化物流也被認(rèn)為是工業(yè)4.0的重要特征。

 

       和以往要基于設(shè)備、產(chǎn)品的運(yùn)行時(shí)間定期維護(hù)不一樣的是，在工業(yè)4.0時(shí)代，維護(hù)人員根據(jù)傳感器回傳的設(shè)備運(yùn)行信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行分析后，預(yù)先掌握設(shè)備性能狀態(tài)，從而更加靈活、高效地對(duì)設(shè)備、產(chǎn)品進(jìn)行有針對(duì)性的維護(hù)、保養(yǎng)。據(jù)悉，SAP已經(jīng)在歐洲幫助風(fēng)力發(fā)電企業(yè)降低維護(hù)、保養(yǎng)成本，節(jié)省資源，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能和工作績(jī)效。紀(jì)秉盟認(rèn)為，通過(guò)采用能夠報(bào)告自身性能的智能設(shè)備，制造商可以收集海量數(shù)據(jù)，然后利用諸如SAPHANA這樣的分析工具來(lái)分析這些數(shù)據(jù)，建立一個(gè)預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)平臺(tái)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，制造商的角色將逐漸向服務(wù)提供商轉(zhuǎn)變，不僅出售機(jī)器，還提供全套服務(wù)和使用模式。這樣，客戶就只管使用產(chǎn)品，而無(wú)需擔(dān)心產(chǎn)品維護(hù)。

 

       柯曼認(rèn)為物流智能化可以分對(duì)內(nèi)物流和對(duì)外物流兩類來(lái)看。對(duì)內(nèi)物流舉例來(lái)說(shuō)，物流公司可以根據(jù)貨輪運(yùn)載的集裝箱上安裝的傳感器傳送的地理位置等信息預(yù)測(cè)貨輪到港時(shí)間，合理安排貨車進(jìn)港時(shí)間，從而減少貨車等待時(shí)間，緩解碼頭的擁堵狀態(tài)。吞吐能力達(dá)到1.4萬(wàn)噸、可容納5500輛卡車的德國(guó)漢堡港已經(jīng)做了示范。此前，為了合理安排每天進(jìn)出港口的5500輛貨車，漢堡港要做很多協(xié)調(diào)、調(diào)度工作。現(xiàn)在漢堡港通過(guò)與輪船進(jìn)行信息交互，根據(jù)貨船的到港時(shí)間或者貨輪上裝載的貨物特性來(lái)為貨車進(jìn)出港的時(shí)間排序。這樣，貨車平均在港口停留30分鐘即可完成作業(yè)，大大緩解了港口交通擁堵的狀態(tài)。漢堡港口未來(lái)還希望連通所有運(yùn)輸領(lǐng)域，從水路到公路一直到鐵路。對(duì)外物流舉例來(lái)說(shuō)，整車生產(chǎn)廠家可以預(yù)測(cè)整車生產(chǎn)還需要多長(zhǎng)時(shí)間，從而合理安排貨運(yùn)，減少貨車的等待時(shí)間。

 

       夯實(shí)信息化基礎(chǔ)

 

       國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)副主任邵立勤近日在一次公開的會(huì)議發(fā)表言論稱，歐美已經(jīng)開始工業(yè)4.0革命，而中國(guó)還在為淘寶買賣廉價(jià)次品而沾沾自喜，這樣即將到來(lái)的工業(yè)革命很可能會(huì)把中國(guó)拋棄掉。這一言論引起了業(yè)界的熱議。

 

       工業(yè)4.0看起來(lái)很美，但是確實(shí)似乎離我們有點(diǎn)遠(yuǎn)。記者在近年的采訪過(guò)程中走訪不少工廠發(fā)現(xiàn)，盡管我國(guó)不乏非常先進(jìn)的工業(yè)企業(yè)，但是很多工廠的自動(dòng)化程度都比較低，信息化應(yīng)用水平還比較低。甚至可以說(shuō)，有些工業(yè)企業(yè)可能還處于工業(yè)2.0時(shí)代。

 

       中國(guó)工程院院士、中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)鄔賀銓在2014年舉辦的中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上坦言，我國(guó)的工廠差別很大，在落實(shí)工業(yè)4.0過(guò)程中的關(guān)鍵難點(diǎn)是在于，目前有些工廠實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)共享都很難，更別說(shuō)要在企業(yè)之間打通信息孤島了。

 

       現(xiàn)在說(shuō)擁抱工業(yè)4.0是否為時(shí)過(guò)早?

 

       事實(shí)并非如此。現(xiàn)實(shí)正在驅(qū)動(dòng)中國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型變革。波士頓咨詢集團(tuán)(BostonConsultingGroup)最近進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)去十年中國(guó)勞動(dòng)力的工資漲幅超過(guò)4倍，再加上人民幣升值，使得中國(guó)的制造成本直逼美國(guó)。低廉的勞動(dòng)力成本不能再作為中國(guó)制造在全球市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)標(biāo)簽，中國(guó)制造企業(yè)要最大化利用資源，將生產(chǎn)變得更加高效;要盡可能地縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)更加快速，從而快速滿足不斷變化的客戶需求;還要快速實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的靈活變動(dòng)，將生產(chǎn)變得更加柔性。

 

       擁抱被普遍認(rèn)為是工業(yè)發(fā)展方向的工業(yè)4.0無(wú)疑是一條可行之路。拷貝了德國(guó)工業(yè)4.0示范工廠——德國(guó)安貝格電子工廠的西門子成都工廠為未來(lái)中國(guó)制造的變革方向提供了一個(gè)良好的參考。數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)數(shù)字化的工廠規(guī)劃，可以減少產(chǎn)品上市時(shí)間至少30%;通過(guò)優(yōu)化規(guī)劃質(zhì)量，可以降低制造成本13%。

 

       來(lái)自西門子的資料稱，數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字制造的載體，它可以實(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。西門子成都工廠所應(yīng)用的數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)涵蓋五個(gè)層面：第一層企業(yè)層，主要指由PLM軟件和ERP系統(tǒng)構(gòu)建的企業(yè)頂層結(jié)構(gòu)，用于提供統(tǒng)一的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝路線、設(shè)計(jì)清單等;第二層管理層，主要包括MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))等生產(chǎn)管理軟件，用于對(duì)重要的數(shù)據(jù)流和生產(chǎn)管理進(jìn)行控制;第三層操作層，主要包含西門子集散數(shù)據(jù)系統(tǒng)(DCS)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)，用于監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備狀態(tài);第四層現(xiàn)場(chǎng)控制層，主要包含西門子可編程邏輯控制器(PLC);第五層，設(shè)備控制層。第四層和第五層為上層的MES等系統(tǒng)提供各種數(shù)據(jù)并進(jìn)行交換。

 

       但是，對(duì)于多數(shù)傳統(tǒng)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，信息化水平要達(dá)到西門子成都工廠那樣的水平并不容易。SAP中國(guó)研究院院長(zhǎng)李瑞成近日撰文稱，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0并不是短期內(nèi)可以一蹴而就的，這是一個(gè)長(zhǎng)期、漸進(jìn)的過(guò)程。在此過(guò)程中，軟件是重中之重。目前，基本的技術(shù)和現(xiàn)有制造體系的核心價(jià)值等均需要調(diào)整才能適應(yīng)工業(yè)4.0的具體要求。

 

       如此可見，對(duì)于我國(guó)生產(chǎn)制造來(lái)說(shuō)，當(dāng)前向智能制造、工業(yè)4.0邁進(jìn)的很重要的一點(diǎn)，就是在信息化方面參考西門子成都工廠的五層架構(gòu)查缺補(bǔ)漏，最終建成一個(gè)完善的數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)。

 

       中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院院長(zhǎng)羅文在《工業(yè)4.0中國(guó)啟示錄》一文中指出，德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略與我國(guó)提出的“兩化”深度融合有很多相通之處，我國(guó)應(yīng)該把“兩化”深度融合作為主要著力點(diǎn)。

 

       從某種角度來(lái)看，工業(yè)4.0是由新技術(shù)驅(qū)動(dòng)的，因此在邁向工業(yè)4.0的過(guò)程中，新技術(shù)的引入至關(guān)重要。

 

       注重標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)建設(shè)

 

       工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制模式的轉(zhuǎn)變，從而建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，這需要大量的新技術(shù)作為支撐。柯曼認(rèn)為，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)等將技術(shù)在工業(yè)4.0中大有作為：在海量終端實(shí)現(xiàn)互聯(lián)后，需要大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)海量結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析處理;而云計(jì)算則是將不同利益相關(guān)者通過(guò)同一套數(shù)據(jù)進(jìn)行互聯(lián)的最好途徑;移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)可以將具有可預(yù)見特性的維修信息推送到終端，還可以幫助用戶通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)時(shí)了解工廠的運(yùn)行情況，而不一定在工廠的控制中心。

 

       柯曼補(bǔ)充說(shuō)，工業(yè)4.0要獲得成功，需要滿足以下7個(gè)因素：解決網(wǎng)絡(luò)安全問題，制定相關(guān)安全政策;在數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫嬷贫▏?guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);要為社交所帶來(lái)的影響做好準(zhǔn)備，并積累相關(guān)技能和人才;應(yīng)對(duì)好復(fù)雜性帶來(lái)的挑戰(zhàn);完善工業(yè)領(lǐng)域帶寬基礎(chǔ)架構(gòu);法律框架與監(jiān)管體制調(diào)整;以開放的心態(tài)面對(duì)信息交流和互動(dòng)。

 

       李瑞成比喻，未來(lái)的制造業(yè)將和服務(wù)行業(yè)一樣，建立在互聯(lián)網(wǎng)這一“共同的底盤”之上，人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間將對(duì)話協(xié)同，工廠生產(chǎn)由高度自動(dòng)化轉(zhuǎn)向智能生產(chǎn)。

 

       “共同的底盤”使得橫向和縱向的數(shù)據(jù)集成變得更加重要。如何才能真正實(shí)現(xiàn)集成?被廣泛認(rèn)可和采用的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)就顯得尤為重要。

 

       事實(shí)上，為了保障工業(yè)4.0的順利實(shí)現(xiàn)，德國(guó)把標(biāo)準(zhǔn)化排在工業(yè)4.0八項(xiàng)行動(dòng)中的首位，同時(shí)建議在工業(yè)4.0平臺(tái)下成立一個(gè)工作小組，專門處理標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)的問題。2013年12月，德國(guó)電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)表了德國(guó)首個(gè)工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。

 

       《中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng)新》指出，工業(yè)4.0在世界范圍內(nèi)的成功取決于國(guó)際通行的規(guī)則與標(biāo)準(zhǔn)。中德兩國(guó)將在標(biāo)準(zhǔn)問題上緊密合作，并將工業(yè)4.0議題納入中德標(biāo)準(zhǔn)化合作委員會(huì)。雙方將繼續(xù)加強(qiáng)中德標(biāo)準(zhǔn)化合作委員會(huì)框架下的現(xiàn)有合作，致力于開展更具系統(tǒng)性和戰(zhàn)略性的合作。

 

       為此，羅文建議，我國(guó)在推進(jìn)“兩化”深度融合的具體實(shí)踐中，也應(yīng)高度重視發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化工作在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的引領(lǐng)作用，及時(shí)制定、出臺(tái)“兩化”深度融合標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，引導(dǎo)企業(yè)推進(jìn)信息化建設(shè)。同時(shí)，還要著力實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化，使得中國(guó)制定的標(biāo)準(zhǔn)得到國(guó)際上的廣泛采用，以?shī)Z取未來(lái)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)和話語(yǔ)權(quán)。

 

       柯曼透露，已經(jīng)全方位參與中國(guó)工業(yè)4.0建設(shè)的SAP非常重視這一點(diǎn)，SAP中國(guó)研究院作為中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)的主要成員將參與中國(guó)相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

 

       從國(guó)家層面來(lái)看，羅文還建議要超前部署、建設(shè)國(guó)家信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。信息物理系統(tǒng)將改變?nèi)祟惻c物理世界的交互方式，物質(zhì)生產(chǎn)力、信息生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)能源、材料和信息三種資源高度融合，將使未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)生真正革命性的變革，對(duì)未來(lái)世界產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。他指出，美、德等世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)都高度重視信息物理空間構(gòu)建，加強(qiáng)戰(zhàn)略前瞻部署，并取得積極研究進(jìn)展。中國(guó)要決勝未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)，必須在構(gòu)建信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上先行一步：一方面，在國(guó)家新的信息化發(fā)展戰(zhàn)略中加強(qiáng)對(duì)CPS的總體布局，研究制定CPS建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、發(fā)展路徑和政策舉措。同時(shí)，在制造業(yè)發(fā)展、智慧城市建設(shè)、國(guó)家網(wǎng)絡(luò)和信息安全等工作中加強(qiáng)前瞻部署和應(yīng)用推廣。另一方面，可借鑒美國(guó)組建“國(guó)家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中心”的做法，組建一批國(guó)家信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，負(fù)責(zé)承擔(dān)基礎(chǔ)理論研究，組織力量研發(fā)突破CPS軟件、傳感器、移動(dòng)終端設(shè)備等工具和裝備，推動(dòng)重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)的開發(fā)應(yīng)用。

 

       事實(shí)上，業(yè)界還有一個(gè)說(shuō)法，就是我國(guó)相比其他國(guó)家更容易將工業(yè)4.0落地。這是因?yàn)槲覈?guó)政府的推動(dòng)力比其他國(guó)家更大。