工业4.0的驱动力

工业4.0的驱动力（精选十篇）

工业4.0的驱动力 篇1

“工业4.0”的概念下蕴含着新兴的计划, 在此计划中最新的IT技术及电子设备都将服务于制造工艺“信息化”的进程, 以期实现工厂智能化 (Smart Factory) 的目标。该目标表现为高度灵活、资源利用率高、使用人体工程学和将客户与合作伙伴充分融入业务流程。其技术基础为物联网 (Io T) 及在不久的将来创建的信息物理系统 (CPS) 。

选择进行这场变革的动机及原因有很多 (图1) 。总体来说可以将之归为两类:欧洲工业国家人口结构的变化及日益多变的市场与繁复的成本压力;而客户对产品定制化、个性化解决方案及可持续拓展方面不断上升的热情与要求成为了这一趋势的另一推手。由此即可较为详细地描述通往“工业4.0”的几点重要目标:

1.高度灵活性:此点不仅需要在生产制造方面, 同时也需要在整体产品开发流程当中体现出来。在整合所有数据信息及机械之后, 企业可以创建一个智能网络, 在其中所有参与者都可以直接掌握所需的内外部信息。

2.流程一体化实现最短的市场投放时间 (Time to Market) :凭借大量的数据存储 (知识数据库) , 更快速、更成熟地推出新产品将成为可能。

3.未来展望–信息物理系统 (CPS) 。即所有机械及流程可以通过物联网进行直接信息交流, 以此来实现智能机械辅助下产品研发创新所有必需流程的自主分析、仿制及优化。

届时人与机械分离的场景将成为过去, 人与机器人合作生产将成为未来的主流模式。

不过, 在实现工业4.0的道路上还存在很多急需解决的问题与挑战, 例如安全性及传感器自主能源供应 (能量采集) 。

迈向工业4.0进程的后续步骤

过去40年对电子元件的应用使工业的全貌发生了翻天覆地的变化 (图2) 。初期人们为机械添加了电气/电子模块, 但其均为单机 (独立) 方案, 针对不同机械将会有不同的特定的管理操作/编程。如今的情形已与往日不同:通过使用特定软件工具已经可以实现利用一个中央计算机对整体生产流程进行控制。由此工业制造流程的产出质量得以大大提高且成本在不断降低。如何利用更好及更有效的软硬件优化配置已成为当前及短期未来工业领域的核心议题。此外, 使用更好物联网应用的革新行为使得对整体生产进程的整合成为可能。对机械间通信 (M2M) 的扩展、对产品研发制造的所有知识资源 (知识数据库) 与服务&客户行为的整合将给企业带来更短的市场进入时间与更高的产品质量水准。在对至今产品研发领域尚处于分离状态的流程进行整合的过程中, 隐藏着实现新型工业标准4.0的巨大的潜力。未来在此领域中IT团队将成为主导力量, 而这一趋势也将导致人们在工作体制内重新思考。由于在无干扰流程中的机械将在无人值守的情况下进行生产, 生产相应职责将被推移至工作准备或计划领域。当前的生产领域的员工将不得不接受培训转型为IT或工程领域的技工, 以期可以正确掌握并控制未来的生产流程。作为结果是, 越来越多的直接工作将转变为间接工作。在此趋势的基础上将可能逐渐产生信息物理系统 (CPS) , 影响其实现的因素将会是以工业4.0作为最终目标解决现有问题的速度与进程。

位于德国Amberg的西门子公司的电器工厂就是一个很好地示例。该工厂长期使用“数据化控制”以保证其生产的高效与产品的质量。其最主要的保证成功的秘诀是一套由公司自创的昂贵的进行生产流程控制的完善软件解决方案“Comesco” (连接式企业生产流程管理系统) 。该系统凭借可以直观控制的细化功能实现了通过网络对所有流程信息进行实时报告。该系统除可以直接进入所有必需的管理及分析工具外, 还具有监测功能以保证对生产步骤流程进行持续监视管理。如此模板化的工厂自动化的结果显而易见:其产品质量等级达到99.9988%且将故障率控制到仅12件每百万件。

使用案例

在中小型企业中, 连续性及核心系统中数据间链接的缺失较为普遍典型。公司内部不同行业中千差万别的解决方案及数据位置 (独立应用) 、机械与核心数据网电子连接及不同数据接入系统方式的缺失在很大程度上导致公司全面且实时的数据透明度受到极大的影响。在这种情况下会常常出现以下情况:公司内部出现很多一样或类似的数据, 有些是电子数据, 有些记录在纸上, 且它们属于分散调查、保存、提取的不同职责范畴。尤其在生产部门, 员工常常收到被迫指定的或改变的生产偏好及由列表及手动填写数据组成的流程数据。其结果往往是一个简单的对完成比率、生产负荷或是由于订单更改而修改供货时间的要求或询问就使相关员工陷入繁琐的解释之中, 且极可能由于流程的多极化导致其既无法快速准确得出答案, 又无法回答该流程对平行运行流程的影响。

作为解决方案, 可以使用一个实时的包含所有在运行流程、背景及相关文件的信息一览工具 (例如Transfact公司的产品) 。该一览表可精细简洁地将生产地址、生产区域及机械/员工 (生产资源) 一一归类, 并展示了所有生产订单与工单, 且可以根据所需了解所有详细信息。借此可以有效避免过多数据如洪水猛兽一般扑面而来。例如, 执行列表按照根据当前生产步骤核算出的交货时间的顺序将重要的生产订单数据进行排序, 员工可以从工作准备流程开始看到整个工序的所有详细信息。图3显示的产能规划工具对报价及投资计划非常重要, 借此可以演示所有可能的生产场景并立即展示其对员工、机械及流程的具体影响。通常不为人知的短板单位可以通过此功能提前查明, 以便相关单位对其及时作出反应。

在大量生产的情况下, 如:晶圆片制造, 不可避免需要对相应流程与控制参数进行自动核查。当企业内部事先没有相应数据构造及基础结构时, 对大量检测数据的利用及系统性的跟踪就会时常出现问题。在此SPC统计性控制模块 (图4) 就会在对保持特定质量参数的制造流程的利用及管理上其到核心的作用。无论是使用图表、趋势图或是显示所需工艺能力的事先概括好的Cp/Cpk值, 本模块都可以将所有信息以通俗易懂且可以追溯数据来源的方式显示出来。对管理层来说, 利用现有数据显示生产流程中的负荷与产量非常重要, 因为其对成本与费用的统计总结非常重要。最后Transfact公司的软件工具会生成一个统计图表, 自动补充了单一成本与总成本核算信息。

由图5显示的系统所需硬件成本可以很明显地看出, 使用以上介绍软件产品完全不需要任何需要不时支付大量许可费用的元件或产品。

除真正实现无纸办公以外, Transfact系统还对所有其他公司重要功能提供支持:从客户服务、报价阶段到确认/清算订单直至智能仓库管理及物流系统都将提供标准统一的功能, 以保证客户随时都可以以最快的速度掌握所有与技术、经济或质量相关的数据。由于机械利用与分配是统一进行的, 也使得所需服务及维护工作变得更加简单且可计划。中小型公司可以借此立刻拥有未来工业4.0模式所要求的集中管控系统, 并以此为基础踏上继续发展的正确轨迹。

摘要：踏上“工业4.0”这艘明日之舟的重要前提是进行改革, 以实现软件对公司整体业务、生产流程的管理控制及对所有生产设备通讯接口的装配。本文以下内容将对相应解决方案进行详细介绍。

工业4.0：智慧工业的信息化改造 篇2

工业4.0时代，智慧工业的信息化改造

※动态资讯※

2014年12月22日，全国工业和信息化工作会议在京召开。会议指出，智能制造将成为两化融合的主攻方向，实现两个IT(Industry Technology & Information Technology)融合和倍增发展，以工业互联网和自主可控的软硬件产品为重要支撑，加快生产型制造向服务型制造转变。预计2015年地方将密集出台一批智慧工业、两化融合等相关配套方案，全国将掀起智能制造应用推广的热潮。

※主题解析※

工业4.0时代到来

十八世纪末期以来，前三次工业革命的发生彻底改变了人类的生产生活方式，它们分别源于机械化技术、电力技术和信息技术。如今，将物联网及服务引入制造业正迎来第四次工业革命。“工业4.0”概念是在2011年德国汉诺威工博会被首次提出，2014年11月10 日，中德双方发表《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国开展“工业4.0”合作。两国政府将为双方提供更为有利的框架条件和政策支持，中德合作无疑将为“中国版工业4.0”注入外部动力。

工业4.0的两大主题是智慧工厂与智能制造，工业4.0的核心内容是依靠CPS（信息物理系统）而构建的一张智慧工业网络系统，打通所有生产环节的数据壁垒，即是运用大量物联网传感技术、基于大量数据、模型及算法结合而成的产物。以新一代信息技术为核心的信息化技术应用，不断推动传统制造业生产方式的变革，使柔性制造、网络制造、绿色制造、智能制造成为新的发展方向。信息技术正在向制造业各个环节渗透，创造了新的服务、生产体系和发展模式。

※主题观点※

工业4.0时代，智慧工业的信息化改造

中国已成为世界制造大国，在全球制造业占比约20%，与美国相当。从全球制造业发展形势来看，欧美发达国家在技术上始终处于领先，抢占制造业高端市场。而印度、东滩视点 第68期

印尼等发展中国家正以更低的劳动力成本承接全球的劳动密集型产业，占据了制造业的中低端部分的市场份额。我国低成本竞争优势明显削弱，注重数量扩张的传统发展模式已不可持续，并且同时存在着工业产品结构性短缺问题，自主创新能力不强，在高端装备、核心芯片等方面仍需要大量进口，传统制造业面临转型升级，创新驱动的迫切需求。

一、工业4.0发展新趋势

1、服务型制造转型态势明显

传统制造业是以产品为企业核心，属于生产型制造业，而现在制造业正逐渐向服务型制造业转变，以生产+服务或者以服务为企业核心。中国为世界输出了大量的工业产品，面对激烈的全球竞争格局，产品只能成为解决问题的一种手段，并且处于价值链低端。越来越多的传统设备制造商向行业服务集成商转变，基于原有的产品基础，提供更具价值的智能服务，从而增加产业链价值。

IBM作为百年IT企业，可谓是转型为服务型制造商中最成功的案例，早在1993时，IBM就面临了业绩下滑、连年亏损、互联网泡沫等一系列危机，IBM通过实现二次重大战略转变，提出电子商务战略理念，将自己定位为综合服务提供商，创造了“随需应变”的新服务模式，从容应对企业危机，并在2008年前瞻性的提出“智慧星球”概念，引领科技进步。

2、工业互联网开始萌芽

工业互联网是实现智能制造的必备基础，它的概念就是把机器联入网络，数据来自安装在机器上的传感器，传送到云端进行存储、分析与决策，从而为企业服务。过去互联网的数据是由人产生，而物联网的数据是由传感器产生，物联网的普及推广很重要的因素是降低人的成本，而工业互联网更是信息技术与运营管理技术的结合。我们现在面临的人力成本越来越高，而未来更低成本的传感器、数据存储设备以及更先进的分析工具将推动工业互联网的普及。未来许多东西将被重新定义，数据在云端，服务是可云的，工人也是可云的。

二、智慧工业信息化改造领域分类

智慧工业中对于现代信息技术的运用十分广泛。以物联网、云计算、高端软件为代表的新一代信息技术的应用，通过云端平台的打造，将人与人之间、物与物之间、应用系统之间、供应链之间进行互通联系，实现人、设备、环境、数据的互动。使得在生产制造过程中获取数据更便捷，数据处理更加快速，实现了生产系统、企业管理系统、对外服务系统的智能分析与决策优化。

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我们按照工业生产流程中的全智能化应用，将智慧工业的信息化改造领域进行总结分类，共分为五大类。

1、智能化物资管理

智能化物资管理是通过信息化管理技术，建立科学有效的信息化网络，在物资管理的采购、验收、入库、运输以及调度管理环节实现高效、智能管理，达到“全面感知、自动控制、优化决策、预测分析”效果。具体表现在过程管理流程化、全程管理信息化、事件管理精准化、实物管理电子化、身份管理关系化。

智能化物资管理主要服务于大宗物资领域，包括原油、有色金属、农产品、铁矿石、煤炭行业等。大致分为能源商品、基础原材料和农副产品三大类别。由于面向的领域相对较窄，且这些大宗物资企业的内部管理专用系统已经包括物资管理，市场需求非常小，目前也并没有相关的政策导向优势，未来在智慧工业的应用领域中属于较为冷门的领域。

2、工业安全管理

智慧工业应用中的工业安全管理主要是针对高危行业作业生产工程所进行的气体检测、环境安全监控、安全运输等所提供的集成服务。智慧工业中的工业安全管理主要包括以下几个方面：

开采过程监测系统：主要包括矿山综合防尘、地质监控、防火、防治水、危险气体检测、安全环境预警系统、作业场景信息采集与集成、作业人员精确定位及事故应急处理系统等。

生产过程监测系统：重点包括车间、库房、仓库等厂房在温度、湿度、气体、压力、雷电、水、火等环境指标方面的监测控制设备。

运输过程监测系统：主要包括用于易燃易爆品、气体管道运输安全监测、运输工具安全状况检测等一系列监控系统与设备。

智能工业安全管理中涉及大量的专业检测技术、信息采集技术、数据采集及监控技术、精准定位技术及现代通讯技术。

2012年中央政府在《企业安全生产费用提取和使用管理办法》中将高危行业定位煤炭生产、非煤矿山开采、建设工程施工、危险品生产与储存、交通运输、烟花爆竹生产、冶金、机械制造、武器装备研制生产与实验，共九大类别。

我国目前在工业安全管理发展上主要集中在矿山开采应用上，在《非煤矿山安全生

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产“十二五”规划》中要求1万座矿山建立安全避险等六大系统，总体市场需求在100亿元左右。从市场化程度来看，环境空气自动监测系统合格企业有10家，因为受众面较小，为工业企业提供安全生产成套解决方案的企业并不多，集中在几家龙头企业。整体来看，我国的智慧工业应用在工业安全管理尚处于起步发展阶段，市场需求较小，但随着高新技术的不断提升与未来自动化作业的趋势，未来市场需求有望进一步扩大。

3、智能化生产线

智能化生产线是制造自动化的提升，在柔性化、智能化与高度集成化上有显著提高。智能化生产线是一种由人工智能技术、机器人技术和数字化制造技术等相结合的智能制造技术，人机一体化智能系统的运用在制造过程中能够实现感知、分析、推理、决策和控制等智能活动。3D打印技术、工业机器人自动化生产线、先进工业嵌入式软件、虚拟实现等技术正在引领新一轮的制造业变革。

智能化生产线牵涉技术复杂而广泛，主要核心技术包括以下：机械自动化技术、微机电系统（MEMS）技术、高端新型传感技术、镶入式系统集成技术、微内核操作系统技术、组态语言和人机界面技术等。在汽车、工程机械制造、建材、农业器械、冶金等行业使用最为广泛。

随着中德工业4.0合作纲要的签订，我国也正在着手编制《中国制造业发展规划（2015-2025）》，智能化生产线未来成为智慧工业应用中的核心领域。据统计，2010 年我国智能化生产线市场需求量共计165.23 亿元，“十二五”期间，市场需求平均增长率将在20%以上。预计到2015年，智能化生产线市场规模约为410亿元，2020年达到1000亿元规模，其中汽车、工程机械行业对智能生产线的需求量约占总规模的40%。

4、质量管理控制

质量管理控制的智能化包括在产品的采购、生产、销售、服务过程中实行全程信息追溯与质量检测。智能化的质量安全管理系统又包含了六大子系统，从而提高产品质量，解决生产经营中的质量管理问题。

图2：质量安全管理系统构成示意图

智能化质量控制管理是基于云计算基础的信息化集成服务，辅助RFID、条码等数据采集技术、物联网传感技术、卫星导航定位技术以及专业领域的质量检测技术的综合应用。

在医药、食品、农产品直接关系公众生命健康领域得到迅速推广，这些领域受到政

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府严格监管，应用最为广泛。以全国肉类蔬菜流通追溯体系建设为例，全国已进行了3批试点共35个城市的试点工作，目标覆盖所有百万人口以上城市。由此可见，我国的产品追溯系统进入全面建设期，政府购买将成为未来的主要市场力量。

5、节能减排

工业化进程中的资源约束与环境破坏问题日益凸显，如何在较低的资源消耗水平中做出最大的产值贡献，同时减少污染物的排放是每个企业关心的问题。在我国“十一五”规划纲要中，首次对节能减排提出具体要与指标。依据《2010年国民经济和社会发展统计报告》，中央将化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业、石油加工炼焦及核燃料加工业、电力热力的生产和供应业确定为高能耗行业。

节能减排具体是指在工业生产过程中，对工业生产能源进行检测、统计及计算，提升能源使用效率，针对污水处理、工业固体废物、工业废气排放等实现净化处理，实现各种再生能源的高效智能分选及循环利用。智能化的节能减排领域中涉及到大量的新型传感技术、新一代通讯网络技术、识别技术基于大数据与云计算的控制系统设计技术与先进控制与优化技术。

整体来看，工业节能减排应用步入新发展阶段，以集成化系统服务为主要核心，智能化程度越来越高。随着政府对环保领域重视度的提升，伴随系列政府的出台与扶持，在政府、央企等多方力量的联合推动，在“十二五”期间工业节能领域投资总需求达到5900亿元，将会成为智慧工业应用的一大热门领域。

※案例借鉴※

西门子智慧工业发展窥探

西门子公司创立于1847年，集成了目前全球最先进的生产管理系统，以及生产过程软件和硬件，产生的专利数量达到60000项。西门子是全球电气化、自动化、数字化领域的领先企业。

1、智慧工厂——制造网络互联化

西门子位于德国的安贝格工厂有24年历史，占地面积10万平方英尺是全欧洲乃至全球最先进的数字化工厂，工厂致力于为巴斯夫、拜耳、戴姆勒、宝马等德国工业公司以及它们的众多海外竞争对手生产自动化机器。

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在安贝格工厂，真实工厂与虚拟工厂同步运行，真实工厂生产时的数据参数、生产环境等都会通过虚拟工厂反映出来，而人则通过虚拟工厂对真实工厂进行把控。

安贝格工厂拥有一套高度数字化的生产流程，生产的产品本身拥有16亿个部件，且每年的衍生产品制造数量超过5万台。根据Gartner在2010年的调查显示，安贝格工厂中每100万件产品中的残次品数量只有15件，生产线的可靠性达到99%、可追溯性高达100%。厂内1000个制造单元是如何通过网络进行联络的。通过网络控制，厂房里的大多数设备都可以在脱离人类劳动力的情况下对零部件进行挑选和组装。为了准确收集数据，安贝格工厂超过3亿个元器件都有自己的“身份证”。这些基础识别信息包括：所属生产线、材质、规格等等。机器会对元器件做自动判别与操作，适时调节生产参数。

安贝格工厂是由德国政府、企业、大学以及研究机构合力研发全自动、基于互联网的智能工厂，通过利用庞大的公共研究机构来帮助企业进行研究和开发工作。德国政府在对于工业4.0的支持上，并没有通过提供补贴优秀企业进行扶持，而是提供2亿欧元资金支持研发，为企业形成统一的标准创造新的技术和网络化条件，目前西门子距离工业4.0所所描绘的场景仍有差距，西门子董事指出：西门子拥有构建模块的核心优势，设计基于互联网网络的全自动智能制造系统可能还要10年时间才能变为现实。

2、生产线优化应用

以宝马集团全球最先进工厂之一的华晨宝马铁西工厂为例，应用了西门子LIS超宽带实时定位识别系统的辅助，该厂的总装车间取消原来专门用于扫描车辆条形码的工位。车辆每到一个工位，车型、车辆识别码、根据车辆的不同配置，需要装配的各种零件等信息会自动显示在工位前方的操作屏上，甚至会自动提供图片及装配辅助指令，直接引导工人完成相应工作，这一流程被视作定制式生产的基础。现在，一款汽车需要上千人设计，设计人员设计3年、生产模具1年、建设工厂4年，至少需要8年的时间。而在未来工厂，制造高度灵活，一条生产线能同时生产多个车型；用户根据个人喜好选择的车型、车辆配置，甚至可以实现当月定制，下个月就生产出来。

3、提升节能减排能力应用

亚洲最大的纸浆和纸张制造商之一的亚洲纸浆纸业集团（APP）在浙江省宁波市的造纸厂借助全集成驱动系统，能源消耗和二氧化碳排放量大减。由此，该造纸厂每条生产线年均节省数千万元开支，年均停机时间被保持在最低的12.5小时。

4、提高生产效率应用

汽车生产设备制造商柯马（上海）工程有限公司采用西门子的产品生命周期软件，东滩视点 第68期

大数据驱动下的工业4.0 篇3

尽管被视为“世界工厂”，并且在很长一段时期内中国确实也以此为荣，不过事实上，中国制造业发展多年，大部分仍然停留在产业链的最低端，利润微薄之外，产品技术与市场发展脱节。制造业企业不能实现产业的转型升级，就只能在市场的压力下走向倒闭。

IDC2014年预测，制造业互联网化将渗透到企业研发、生产、物流、销售、售后等价值链环节，2015年，制造业互联网化趋势将进一步向产品延伸。

工业4.0概念由德国提出。2013年汉诺威工业博览会上，德国发布《实施“工业4.0”战略建议书》，8个月之后，2013年12月，德国电气电子和信息技术协会发布“工业4.0”标准化路线图。

在中国社会科学院工业经济研究所工业发展研究室主任吕铁看来，最近一次金融危机出现以来，发达国家开始重新关注经济再平衡问题，“也就是虚拟经济和实体经济的关系需要重新平衡”，吕铁对《中国新闻周刊》解释，“进一步重新认识作为实体经济最重要主体的制造业的作用和地位”。

德国提出的工业4.0计划其实是一个关于工业制造的愿景以及路线图。

在这个愿景中，随着信息技术与工业技术的高度融合，网络、计算机、信息、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型，在制造领域，资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络-实体物理系统（Cyber-Physical System，CPS）”。

德国工业4.0的最终目的是要成为新一代工业生产技术（即CPS）的供应国和主导市场，即将德国的机器人、制造成套装备、IT技术、控制技术、信息技术等核心产业整合到工业4.0体系内，确保德国制造业的未来。

“在新工业革命的背景下，一方面利用新技术来保持提升优势产业的竞争力，另一方面抓住新兴技术的突破产生新的产业机会，在新兴产业里占据一席之地，形成一个比较合理的有竞争力的体系”，吕铁如此分析德国提出工业4.0计划的目的。

“德国的工业4.0计划中所列出的要解决的问题，也是我们中国制造业发展中要解决的问题” ，中国电子信息产业发展研究院电子信息产业研究所所长安晖对《中国新闻周刊》表示。

尽管水平存在差距，但中国制造业在产业结构上与德国有相似之处，因应制造业出现的疲敝状态，中国亦需要有类似计划实现本国产业的结构优化与升级。

这就不难理解国务院总理李克强对工业4.0计划表现出的浓烈兴趣。2014年10月，李克强出访时与德国签订《中德合作行动纲要》，重点提及希望在工业4.0方面和德国加强合作。

无论是两化深度融合还是工业4.0，中国的目标都是在新技术背景之下，抓住新一次工业革命的历史机遇，实现“弯道超车”，在世界制造业这个舞台上得以扮演更为重要的角色。

“不管是中国还是哪个国家，工业与社会发展到一定阶段之后，工业必然需要实现转型升级。不管是工业4.0也好，工业互联网也好。不管表述为什么，其核心概念都是想使得工业转型升级，而这种升级，不光是工业本身的提升，还包括人的提升、环境的提升”，中国电子信息产业发展研究院电子信息产业研究所所长安晖向《中国新闻周刊》这样解释“工业4.0”对于中国的意义。

安晖透露，中国研究者普遍认为，“利用IT技术与理念，使工业转型升级，转型升级以后耗费的物质资源更少，产出更高效更多”的工业4.0计划与我国早先提出的“两化融合”核心一致。安晖将其形容为“异曲同工”。

不过他强调，即便这种看法得到德国方面的认同，中国也不能因此而沾沾自喜，“最重要的就是我们的两化融合一直没有确定很好的路径，不知道到底做什么，大家只是在画饼，画完饼之后也不知道怎么做。”

“德国工业4.0实际上可以视为我们的两化融合的具体路线图，在德国的方案中，每一项内容都明确且细化，这就为我们一步一步往前走提供了参照”，安晖说。

“两化融合”中，信息化进程和工业化进程不再相互独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，彼此不可分割，并催生工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业。两化融合是工业化和信息化发展到一定阶段的必然产物。

“工业4.0”注重对人、工业生产、生产环境、物流等环节的智能提升。

安晖坦言，虽然中国“这些年来信息化领域确实取得很多进步，但是中国的信息化、尤其是工业领域的信息化，还是一种处于起步阶段的信息化”。

在中国的互联网上能够查询到对中国工业企业“两化水平”的评估数据，“虽然数据显示是在进步，但是我们内心也知道，在具体的工厂中，信息化水平还比较低”，安晖说，“同时，这几年软硬件企业虽然有了很大的发展，但是实际上能够掌握核心技术的，特别是在工业软件和工业电子这样的细分领域，核心技术产品企业实力还比较弱，高端市场还是由IBM或SAP这样的外企控制着”。

安晖乐见中德两国在工业4.0领域的积极合作，因为这可以在相当程度上解决中国对于“两化融合”的路径认识不清问题。“尽管对于两化融合有标准有规范，还有评估，而且这些确实也在推动两化融合的进行，但是在工业核心业务领域怎么具体实现，我们在之前并没有真正找到实际的实现路径。而德国的工业4.0则给我们提供了这样的路径参照”，安晖认为，现在有了“工业4.0”这么一个经验，或者说中国与德国合作共同研究，可以“使这个路子蹚得更快一些”。

无论是两化融合还是工业4.0，中国的目标都是在新技术背景之下，抓住新一次工业革命的历史机遇，实现“弯道超车”，在世界制造业这个舞台上得以扮演更为重要的角色。

像以往任何一个有关经济发展的规划一样，工业4.0概念也被热切关注。中国电子信息产业发展研究院电子信息产业研究所所长安晖对于当前工业4.0概念被热炒表示理解，他所期待的是在初期的热炒之后，慢慢热度下降，“最终获得一个稳定的成长”。

安晖对《中国新闻周刊》强调，对于国家来说，正确的处理方式是，“下面可以热，但是政府部门，国家部委一定要冷静”。安晖不认为行政部门甚至研究人员应该在第一时间出面打击过热行情，而是应该提供决策依据，由上而下地进行政策引导，“作为部委千万要坚持科学，小步快跑”，安晖说。

吕铁支持安晖的看法，他将自己的观点归纳为“政府做好政府的事，市场做好市场的事，企业做好企业的事”。

吕铁认为面对新技术和新产业的发展，政府需要下功夫做好发展规划，避免出现前几年新兴产业一哄而上的乱局，“无论是新技术还是新产业，发展都是逐步积累的的过程，从技术研发到取得突破到逐渐产业化商业化，不是简单的事”。

“政府除了做好规划为企业营造一个好的竞争环境以外，也要通过制定政策有效引导企业把精力和资源，重点放在做出更好的产品上来”吕铁对《中国新闻周刊》强调，“企业发展以及竞争的重点，需要做一个调整，不能老是追求扩张。”

当前中国工业企业的发展看中规模的扩张，在以速度为导向的政策之下，对于企业来说，最简单并且易于见效的增长方式就是采取价格竞争的战略，这种低成本的扩张战略在新背景下已经不再适用。继续依靠旧有的发展模式将无法在新形势下形成核心竞争力。

“政府需要创造一个好的竞争环境，引导企业朝着正确方向走，企业本身也要尽快适应发展模式的转变，尽快调整发展战略”，吕铁强调。

“工业4.0，无论是企业还是国家抓住这个历史机遇，完全有可能在总体上站在产业前沿或者顶尖位置上”，吕铁对此比较乐观。

安晖确信中国推进工业4.0的核心技术支持来自于工业软件与工业电子产业，相应地，这个计划也会对这两个产业本身的大发展带来机会。

事实上，已经有外国软件制造商开始在中国布局，对于中国制造业产业升级进行深度介入。

例如，在IBM 看来，所谓工业4.0，其实就是大数据驱动的智能工业。IBM大中华区副总裁冯国华认为，这是一场由首席执行客户（CEC）推动的，以“D世代企业”（大数据分析驱动型企业）的诞生与发展为标志的，以大数据、云计算、移动、社交等技术为主要驱动手段的工业革命。其中大数据分析的重要性尤为突出。概括而言，大数据深刻改变了工业企业的生产和决策。

而所谓“D世代企业”，是指那些为了更好地适应消费者的转变，需要借助大数据、云计算、社交、移动等新技术推动企业转型，从而帮助企业更好地满足消费者需求的企业。它们能够运用基于云计算的多种移动社交和大数据分析工具了解市场状况，预测客户未来需求，并根据数据洞察指导企业内部运作和市场销售的行动目标。

在工业4.0趋势下：工业的信息化水平进一步提升，尤其是“互联化”和智能化的提升，使企业呈现出产品智能化、制造业互联网化以及流程智能化的特征。

产品的智能化使产品具有更多数据特征，并将这一特征贯穿至产品的研发、生产等全流程中，通过数据分析发现有价值的洞察并带回到全流程中，指导下一步的流程与决策。

IBM在中国深耕多年，已经在互联化与智能化结合领域多有尝试，而中国多个企业乃至地方政府部门也以开放的心态拥抱新技术。

宁波市与 IBM 合作开发了智慧物流中心来简化当地港口的整个供应链，使宁波的 5，000 家物流公司能够共享数据。 现在，每个运载工具都安装了 GPS 跟踪装置，卡车空载现象因此减少，货物流通因此加快。

通过将分析融入乐友业务的核心，IBM 帮助这家由传统连锁商店发展成为包括在线及直复营销企业的母婴用品公司，识别其会员进行的数百万交易的内容、时间和地点。拥有 400 万在线顾客和分布于 13 个城市的众多商店，乐友发现分析技术在帮助其理解不断发展壮大的中国中产阶级的需求和巩固其在中国最大零售商中的地位方面发挥着重要作用。

2014年3月，中国最大的环氧丙烷产品提供商宁波镇海炼化利安德化工销售有限公司与宁波智慧物流科技有限公司及IBM公司共同宣布，海安销售通过应用智慧物流云平台成功打造业内领先的供应链统一协作平台，大幅提升了物流效率、货物安全性及客户体验，海安的货损率从2‰ 降低至0.9‰以下，每年可以节省成本数百万元，减少了30%的卸货点等待时间，每年可以节省押车成本数十万元，切实降低了安全风险。

向工业4.0迈进，也是一个产业生态价值链的重组。IBM商业价值研究院《2025年的汽车行业》调研也指出，过去一个世纪，严格、封闭的行业必须转型成为开放、协作的行业，且必须由致力于全面颠覆汽车生态系统的新型创新者组成，包括产品、服务，以及消费者与车辆或企业的关系。

IBM大中华区董事长及首席执行总裁钱大群表示：中国路径是要发挥中国工业、服务业门类齐全的优势，利用世界上最大、增长最快的消费市场，利用发达的移动互联经济快速崛起的优势，以大数据、云计算、移动和社交科技等新一代 IT 技术为突破口，驱动大规模、活跃的市场创新、应用创新和业务模式创新。

将大数据、云计算科技与移动互联网结合起来，中国的企业可以紧贴市场，与用户建立一种新型的互动关系，更好地了解用户的想法，做出更明智的决策，反过来驱动创新。

新一代 IT 科技还能够帮助全产业整合和跨工业、服务业部门的整合，发挥中国产业的“团队优势”。IBM正在与国内工程机械、食品、环保、电力、物流等行业合作，运用大数据分析、云计算、移动互联等科技帮助提升产业整合度。

因此，IBM认为中国特色的“工业4.0”道路应当把新一代 IT 科技作为重要的突破口，驱动移动互联经济和IT 产业适度超前发展，发挥带动作用，实现两化深度融合。

为了支持中国安全、可控 IT 产业的发展，IBM 向中国开放了代表世界最先进水平的 Power 芯片技术和 Informix 等一系列主干型的高端软硬件技术，并提供配套服务。

IBM希望这些措施能够有效地支持中国特色“工业4.0”战略的形成和执行，帮助中国各行各业创新升级，进而实实在在推动中国经济转型。

在中国本土软件工业还未能达到真正的世界先进水平的时候，采取开放姿态无疑有助于中国制造业早日实现工业4.0的美好愿景。

对此，安晖充满信心。

一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现;

二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者;

扒开“工业4.0”的华丽外衣 篇4

无论德国“工业4.0”的目的何在,但大数据、物联网等技术如今早已面向全球市场的各个产业发展,不再局限于某一行业或领域。我国作为世界制造业的重要中心,身处国际舞台是无法躲避全球化竞争的,必须积极应对这一趋势。而未来工业竞争的关键在于谁能够尽早将技术与关键业务融合,让技术充分服务于业务,这样才能够率先掌握技术推动发展的真谛,获得竞争优势,建立战略高地。

“工业4.0”勿邯郸学步

从上世纪80年代托夫勒提出“第三次浪潮”开始,我们已经见证了不少技术和产业发展的重大趋势,对这些“科技革命”或“工业革命”大家往往会冠以“全球”或“世界”,至少也会以“国际”标榜。从去年鼓噪一时的“第三次工业革命”,到最近连篇累牍的“工业4.0”,还有曾经沸沸扬扬的“再工业化”“能源互联网”“互联网工业”等,让人眼花缭乱。不过,现在仍有人在说着“第三次工业革命”,也有人提出了“第六次工业革命”。那么,我们到底是处在第几次工业革命的大潮中?而每隔四五年就会有人站出来声称新的工业革命开始了,也有伪命题之嫌。以前我们也很少会去怀疑,直到最近几年才觉察到这种问题夸大化可能是我们“追潮逐浪”中的一个大问题。暂且不提发达国家与发展中国家的巨大差异,即使在欧美工业国家,情况恐怕也远非我们所想象的那样“整齐划一”

德国提出了“工业4.0”的概念。他们认为,1 8世纪引入机械制造设备的工业是1.0时代;20世纪初的电气化与自动化是2.0时代;20世纪70年代开始的信息化是3.0时代;现在正在进入“工业4.0”时代,即实体物理世界和虚拟网络世界融合的时代,其本质就是物联网。但是“工业4.0”概念的响应者并不多,原因之一是所谓虚拟网络——实体物理系统(Cvber-Physica Syslem,CPS)融合的主要思想,德国并不是唯一一个在制造业部署物联网和行业服务的国家。

远在大洋彼岸的美国于2011年6月正式启动包括工业机器人在内的“先进制造伙伴计划”,201 2年2月又出台了“先进制造业国家战略计划”,提出通过扩大和优化政府投资、建设“智能”制造技术平台以加快智能制造的技术创新。日本亦提出通过加快发展协同式机器人、无人化工厂提升制造业的国际竞争力。2011年4月我国工信部联合科技部、财政部等五部委发布《关于加快推进信息化与工业化深度融合的若干意见》,工信部主持起草制定的《工业企业信息化与工业化融合评估国家标准》及《信息化与工业化融合管理体系》,描述出工业企业的两化融合可以划分单项应用、综合集成、协同创新等几个阶段,其中协同创新阶段的目标,就是通过互联网及各项信息技术的深入应用,实现工业企业产业链的信息协同、资源协同、业务协同和市场协同,最终实现智能生产和柔性制造。

今天我们怎么来看“工业4.0”?上面这些议论并不意味着我们应当选择德国或者美国版本而告别第三次工业革命。而是应当看到,对那些具有一定影响的动向我们目前关注还不够,特别是缺乏对其端倪的主动捕捉和独立的分析判断。有证据表明,一些言之凿凿的专家意见甚至领导指示,实际上最终来自跨国公司或咨询机构的推送。虽然这些推送背后不一定是“阴谋”,但是这些决不能代替我们自己的信息收集和分析,代替我们来决策。无论第四次工业革命还是“工业4.0”,它们可能都不是泡沫,但是我们不能只盯着学跨国公司在做什么和邯郸学步般照抄照搬外国政府的推进措施,而更加重要的是分析其背后的使能元素(包括但不限于新技术的突破),看看那些元素在中国将可能如何表现,如何结合中国实情来推行。

“工业4.0”的“死穴”

“工业4.0”实现的关键问题还在于如何能确保网络安全,如何防止网络间谍、黑客等网络犯罪所造成的侵害以及是否应该普及到所有行业等等。这些都是避不开的话题,具体来说有以下几个层面:

安全和保密问题。这就要求必须满足两个条件:一是确保生产设施和产品本身对人或环境不造成任何危险;二是防止数据被滥用和未经授权的访问。因此,当务之急是必须妥善处理好保密安全问题。在“工业4.0”中,以往的界限都将消失,生产性信息技术、销售物流、零部件产业、商业信息技术等领域都将链接到一起。数字世界和现实世界日益融合,网络安全挑战却越发严峻。就德国高科技工业而言,特别是机械设备制造业的中小企业,采取有力措施应海外观察ACADEMY对经济间谍行为对它们的存亡至关重要。面对非法攻击,云端数据也应得到更强有力的安全保障。

标准化和参考架构的构建。在漫长的信息化发展进程中,企业发展前期很难在可持续发展的信息化规划下构建信息系统,通常情况是对需求迫切的部门,先在相对独立的业务流程中开发出一套信息系统,这导致出现很多信息孤岛。由于缺乏国内统一标准的硬件和基础软件支撑,故工业软件被不同技术规范的执行平台所“绑定”。目前,国内软件产业规模受到极大限制,国内相关软件技术的资源整合进程与信息技术的发展总趋势还存在较大的落差。我国制造业走向集成化兼容化的生产,在软件方面还需依赖进口。但是,随着工厂与工厂内外的很多事物和服务连接起来,通信手段及数据格式等很多事物必须有统一的IT架构,制定共同标准,而且需要一个参照架构来为这些标准提供描述并促进标准的实现。

复杂系统的管理。随着生产系统与其他系统连接起来,整个系统变得复杂,管理变得越来越困难。制造系统正在日益变得复杂,适当的计划、描述和说明模型(模块化)可以为这些复杂系统提供管理基础。工程师们应该为了发展这些模型而进行更多的模块化研究,包括方法创新和工具应用

德国“工业4.0”的思路

作为指引未来工业生产的一种全新概念,德国“工业4.0”的思路是:在工厂生产新的系统中,产品的组件直接与生产系统沟通,发出接下来所需生产过程的指令,这样将改变整个制造过程,整个系统将更加智能,联网更加紧密,不同组件之间可以相互沟通,反应更加迅速。德国电子电气工业协会预测:不同部分之间可以相互沟通效率提高30%。我们可以看到,在提倡能源节省、高效生产的今天,“工业4.0”将会在未来影响或决定着工业生产的发展速度。

对中国制造业有以下几个建议。第一,要深入了解制造过程,知道别人如何设计制造系统。第二,要了解装备,然后从装备的角度去做差异化,寻求能够达到更大的单位价值的方法。第三,要思考如何去提高产品价值、发现新的价值。第四,不同水平的企业从基础管理抓起,从规范化、标准化、“两化融合”等方面分别逐步着手落实。

无论“工业4.0”,还是CPS,都是带动信息化和智能化,能够让社会运转的更好。德国、美国相对来说,以高端制造为主,要让中国直接从低端制造,跃升到德国、美国所追求的目标,显然有非常大的难度。从另一角度来看,我们应该看到信息技术不断突破与工业技术日益融合将是工业发展的必然趋势。工业生产将更多基于信息技术背景下的人、物料与机器之间的互动。无论是“工业4.0”,还是数字化生产,在工控软件技术方面,这才是国内厂商最为迫切寻求突破的技术环节。

直面“工业4.0”,扒开其华丽的外衣,不崇不媚,探寻切合中国工业技术与制造业信息管理发展实际的最佳途径,引领技术与管理界的发展,将成为我国管理者和从业者的责任和义务。我们不要被他们这些所谓的新名词所困惑,但是也不能固步自封,要在坚持走“两化深度融合的道路”的同时吸收借鉴国外先进的技术和管理理念。充分认识到,挑战与机遇往往是一个硬币的两面,发达国家“再工业化”也为中国实现跨越式发展带来机遇。但总体而言,传统的行业边界将消融,并会产生各种新的活动领域和合作形式。物联网、服务网和数据网将取代传统封闭性的制造系统成为未来工业的基础。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。这些理念对于我们思考探索中国工业转型升级的模式和路径都有所启迪、有所借鉴。

工业4.0与教育设想 篇5

邢台市第八中学 贾玉民

无论是观看经济新闻，还是闲暇时浏览网页，只要和中国经济有关的报道，总会看到一些新鲜的词汇。比如“中国智造”、“中国创造”而非“中国制造”。一字之差，开始我还以为编辑不负责任，出了错别字。还比如“物联网”与“互联网”，也是容易搞错。也有一些学者在讨论“+互联网”与“互联网+”的区别，等等。在查询了相关信息后才知道最大的概念是“工业4.0”和“中国工业2025”这一划时代的概念，引申出的相关词汇。那么工业4.0到底是一个什么意思呢？它对我们又有什么样的影响？反复学习也仅仅是一个模糊的影子，我也只能算作盲人摸象，或称“管窥”吧。一．概念工业4.0 1.工业4.0是一个概念，“工业4.0”研究项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下形成，并已上升为国家级战略。该战略已经得到德国科研机构和产业界的广泛认同, 这个名词由德国总理默克尔代言推广到了全世界。

德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机，在经济全球化进程中取得主导地位。

2.工业4.0是一个发展阶段，是人类科技发展的必然。

德国科技界把工业发展的过程划分为四个阶段：

第一阶段：工业1.0。18世纪60年代至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为工业1.0。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业和机械制造带动经济发展的模式。

第二阶段：工业2.0。19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为工业2.0。这次工业革命，通过零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产的新模式。

第三阶段：工业3.0。始于20世纪70年代并一直延续到现在，电子与信息技术的广泛应用，使得制造过程不断实现自动化，可称为工业3.0。自此，机器能够逐步替代人类作业，不仅接管了相当比例的体力劳动，还接管了一些脑力劳动。

第四阶段：工业4.0。德国学术界和产业界认为，未来10年，基于信息物理系统(Cyber-Physical System，CPS)的智能化，将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化，以及基于信息通信技术的模块集成，将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。

3.工业4.0是人类工业发展的梦想，是人类工业发展的最后一次阶段。

如果“工业4.0”得以实现，可以想见未来工厂的生产流程。比如当你需要一辆汽车，你只需要打开APP，输入你的定制化要求，信息就会发送给工厂，工厂将你表达的产品种种特性转化成数据，然后通过计算来安排物料的配送，零件的打磨、以及机器的组装。最重要的是：这条流水线上每个元件都是按照你的意志生产的，它有自己的身份信息，机器也会解读这些信息，如果不符合马上就调整，然后自动装配。当然，这一过程中“人”是不参与其中的。

二．工业4.0计划的核心要素

1.发展基础要素：大数据、云计算、互联网+、物联网、机器人、智能机器、智慧工厂等。这些独立的技术领域已经取得可喜的进步，某些方面已经获得可期的突破（比如金属制品的3D打印）； 2.制约进程的关键：加入信息物理系统的智能制造，也就是“虚实融合”。“虚”是指网络和信息；“实”指的是材料和设备。即：某一产品的原材料将按照自身携带的信息自动识别加工设备和加工顺序，原材料将自动与加工设备对话完成加工而不需要人的参与；

3.亟待解决的问题：一是网络信心安全，可以想见“大数据”包含了太多的个人信息与机构信息，如何保障隐私安全和打击网络犯罪将成为各国主要的任务。二是“地球村”的协调与管理。比如各行业标准的制定和统一，各环节的协同配合，物流通道的建设等。三．伟大的中国梦与工业4.0 1.我国的工业生产现状：

综合全国制造业的生产现状，我国应该属于工业化中期阶段，即工业2.0和3.0之间。大部分制造企业处于机械化阶段，部分新型现代企业或经技术改造后的工厂虽然广泛使用了数控机床和加工中心，也算实现了自动化，但距离现代化还有一定的距离。2.实现伟大梦想的实力：

（1）决心：由于各种原因，中国错失了技术革命的前几个机会，与世界发达国家拉开了很大的差距，经过几代人的努力虽然这个差距有所减小，但在很多方面是很难弥补的。工业4.0给中国提供了一个弯道超车的机会。新一代领导人高屋建瓴抓住了新的工业革命的契机，适时提出了“中华民族复兴”的中国梦，并已形成了全国各族人民的共识；（2）基础优势：工业4.0是一个基于经济全球化的整体工程，需要各个行业、各个部门、各类人群、不同地域间的协调配合才能实现的工程，是一个信息产品链条。因此统筹协调能力、资源完善程度至关重要，而我国在这两个方面都有突出表现。

第一，根据美国《纽约时报》的调查：中国工业拥有世界最完整的供应链条。中国是世界上唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类（39个工业大类、191个中类、525个小类）的国家，形成了“门类齐全、独立完整”的工业体系。小到螺丝钉等基础零件，大至通讯、航天、高铁，这样就可以随时就地取材，整装待发；

第二，中国政府强大的组织能力和大型活动项目的组织经验也是不可忽视的一个独特优势；

第三，中国对新技术更加开放，中国整个自动化技术市场规模占世界市场份额的三成以上。

3.具体安排和采取的措施：

（1）国务院提出了“中国工业2025”；

根据德国提出的工业4.0规划，工信部编制《中国制造2025》：剑指工业强国。2015年5月19日，经李克强总理签批，国务院日前印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。这是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。（2）习近平主席提出了“一带一路”的战略构想，并筹建了“亚投行”，以有远见卓识的战略构想迎接中国工业4.0的来临；

（3）在青岛建立了示范园。国内首家“工业4.0”联盟-青岛中德“工业4.0”推动联盟在青岛西海岸新区正式成立。青岛中德“工业4.0”推动联盟的成立，为促进中德两国企业、院校和机构交流合作，迈出了坚实的一步，同时也为青岛加快企业技术进步和转型升级步伐加载了新的“引擎”。

（4）国家鼓励全民创新和产业升级。国家设立400亿投资引导基金支持创新型企业，给予政策支持创客空间建设和众筹项目等。四．对未来教育的思考

小平同志多次提到“科技要发展，教育要先行”。凤凰网专栏作者水木然在他的投资报告中说：“面对工业4.0中国最缺的是对科技的信仰、对创新的冲动！”。对科技的信仰也好，对创新的冲动也罢，所有这些都是一个人的科学素养达到一定层次的自然体现，科学素养的提升显然来自于青少年时期的文化积淀。面对这一赶超世界先进水平、实现伟大中国梦的机遇。就如何培养学生的科学素养、激发创新意识，形成创新思维，给我们的基础教育带来了新的挑战。我认为就以下几点可以进行探讨： 1.积极开展科技进校园活动（明心）。让学生及时触摸新科技，感受飞速发展的技术成果，使其始终站在科技前沿，把握自己的发展方向和奋斗目标。形式可以多样，比如聘请专家做科学报告、现代科学技术展览、观看科学纪录片、参观现代企业等。2.探讨多学科整合课程（格物致之）。即多学科融合，也就是在同一个问题情境中体现不同学科的内容，使仁者见仁、智者见智，最后全面总结事物本质的课程。让学生全面看待问题，体验事物的内在联系，培养学生的科学态度、探索精神，形成严谨的的逻辑思维能力。

3.组织社团活动，做好课外活动（修身）。推动各种有益活动的开展，让学生切身感受真实的生活，培养学生应对各种困难的能力。在活动中锻炼学生的应变能力、合作精神、组织才能和意志力。

工业4.0的中国机会 篇6

在中国，过去把产业分成三个板块：农业、工业、服务业。过去15年里，很多资金和资源都投入到了服务业。从2012起，互联网来到了农业和工业。我认为，互联网+制造=工业4.0。工业4.0是包含在“互联网+”里面的一个模块，现在互联网还有一个非常重要的特点就是产业互联网。

很多人问，这轮产业变革是不是一次新的工业革命？主流制造业国家，如美国、德国、中国都认为，这是一次由科技革命推动的新的工业革命。美国在2012年提出了工业互联网，德国在“2013年汉诺威工业博览会”上提出了工业4.0，中国在今年提出了中国制造2025。美国在设备互联、数据分析、业务洞察、模式创新等方面十分有优势；德国在机械制造业有非常强大的基础和素养；中国制造2025是中国从制造大国向制造强国转型过程中的顶层设计和路径选择。虽然这三个国家提出了不同的战略，但最终指向却是一致的，都是智能制造。

工业4.0是一个革命性的概念，其中包含“1438”架构。一个网络是信息物理网络系统，即CPS；四大主题是智能生产、智能工厂、智能物流、智能服务；三个集成是横向集成、纵向集成、端到端集成；八项计划是标准化和参考架构、管理复杂系统、一套综合的工业宽带基础设施、安全和保障、工作的组织和设计、培训和持续的职业发展、监管框架、资源利用效率。

工业4.0的两大目标是智能制造和智能工厂。智能制造是一个非常大的系统，因为当不相干的设备和设备之间、人和人之间、人和设备之间、物和物之间产生连接的时候，必然就会产生一个系统连接到另一个系统，小系统会组成大系统，大系统会组成更大的系统。智能制造再具体一点，就到了智能工厂，就成为了机器之间的并存连接与集成。

工业4.0有五大特点，分别是互联、数据、集成、创新、转型。这些特点可以将人和人、人和物、物和物连接在一起。全球现在最重要的一个词就是“连接”。当传感器可以进行互连的时候，必然会形成数据，所以数据非常重要。通过对数据的清晰挖掘和分析再造，可以产生新的商业价值。工业4.0的集成特点可理解为企业间的横向集成和企业内部的纵向集成。端到端集成则是一个全新的概念，它围绕产品全生命周期的价值链创造，通过价值链上不同的企业资源的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管理和服务。

谈到创新，美国的创新重点在高新科技领域，改变着人类的生活方式；德国的创新重点在严谨治学体系，面向全球的高端市场；中国的创新重点在商业模式，借助庞大的市场和颠覆式打法逆向全球化。工业4.0是转型，中国要实现从要素驱动到效率驱动的转变，需要一个过程。

工业4.0的九大技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实以及人工智能。

工业4.0的驱动力 篇7

关键词：工业4.0时代,机器人,发展与认识

随着社会经济的发展,全球对于制造业的市场竞争也越来越激烈,然而生产力与竞争力是这场竞争中的必要因素。工业4.0的提出是代表着高科技战略的形成,因此工业机器人将成为解决这一竞争问题的重要因素。机器人是一种机械设备,它代表着整个工业领域自动的多个关节的机械手。工业机器人既将生产产品的效率和质量进行了大幅度的提高,又将大量的工人从繁重而又复杂的工作中拯救出来,所以工业机器人的使用被广泛利用。

1 工业机器人的现状

自从在两千零八年发生了全球的金融危机,全球的经济发展就失去了平衡。从而一些发达国家把目光投向了制造业,因此制造业逐渐的受到重视。工业4.0的主要驱动核心是工业的自动化,其主要是指将工业与生活完美的融合,是继3.0之后的又一个将工业融入网络化的工业时代。同时互联网在制造业领域的日益渗透,这都加速着4.0时代的革新。最近几年,人们的经济水平不断的提高,货币也在逐渐的增值,这都使得我国的人力成本飞速增长。根据资料统计,我国在两千零四年的人均人力成本已经接近5万元,这个人均水平已经远远的超过了墨西哥等地区。另外中国高科技行业的技术人员认为,由于中国人口的老龄化问题日益严峻,劳动力也越来越少,所以有些企业已经把目光锁定在机器人上。机器人的使用不仅可以解决劳动力少,人口老龄化严重的问题,又可以根据高科技技术来建设无人的智能化工厂。随着4.0工业的提出,制造业也转型升级,逐渐向信息技术的方向发展,使得工业机器人成为4.0时代下的关键力量。

2 工业机器人的发展前景

制造业的升级转型,使得机器人的市场逐渐靠向我国。我国的制造业正处于转型升级的重要阶段,与此同时在2015年我国“中国制造2025”的提出,这使得我国原本已经面临严峻危机的工业又重新的看到了希望。要想使得国家富强,提升自身的制造业的效能与效率,从而实现制造业智能化的目标,就要采用机器人来代替人去完成多项工作任务,从而提高国家的经济发展水平。多年以来,我国已经形成了许多制造业群体,制造业工厂也遍布各种行业,逐渐成为世界第一大制造业中心。到目前为止,全球已经约有百分之六十的水泥、约百分之八十的空调、约百分之五十的猪肉、玻璃、钢铁等来自我国,同时这些行业正在面临转型升级。此外制造业的转型升级给自动化的行业带来极大的发展市场,同时为机器人的兴起起着重要的作用。

3 对4.0时代下工业机器人的认识

我国于去年发布的“中国制造2025”被工业内部的人看作为中国版“工业4.0”,它的主要原理是将制造技术和信息技术进行深度的融合。在“工业4.0”的时代中,工厂进行机器生产时,使用互联网的高科技技术将人机结合起来,通过对大量的数据和软件进行分析,可以给制造商带来成本最低、效益又最好的解决办法。

在“工业4.0”的时代背景下,我们既要保证在出现问题时可以及时的发现并进行有效的处理,这样既节省了人们的劳动力,又可以大大的提升整个工作车间的工作效率。以前的传统机器人,它们只能完成简单的自动化操作。西门子曾说过,以前黑灯操作的工厂并不是通过完全的智能制造,而是把一切需要做的工序按照安排好的程序进行编码。这并不是实现了制造的自动化,只是在进行无人干预的制造自动化操作。目前,我国的武汉已经成功研发出工业机器人,他可以同或手机进行无线连接,这样就可以保证对机器人的操作进行准确的监控。

在机器人的行业发展过程中,人机协助使其发展中至关重要的一项技术。人机协助的机器人需要具备一定高度的安全标准,同时在未来还可以结合传感器、大数据等技术,来共同完成整个智能制造的过程。

在工业机器人的精密装配上,主要以小、精以及省为原则进行装配。独特的精密装配使得机器人具有较高的耐久性和较高的精度操作的双重优点。主要将传感器技术与智能化运动的控制技术相结合,以此确保工业机器人在技术上具有很强的竞争能力。工业机器人应具有独创的传感器技术,这样可以显著地提升机器人的操作精确度和运行速度,也保证它可以更精确的识别出工作的具体位置。在工业机器人的应用上,它可以出现在任何一个工作车间,完全可以取代人进行操作,具有比人更高的准确性和效率等优点。同时,通过研发人员的不断努力使得机器人获得更多的优势,由于其具有体积小的优点,它可以减少在安装时占用的空间,同时也为制造商节约成本。

4 结语

综上所述,随着经济建设的发展,在“工业4.0”的时代被背景下,我国的高科技技术也得到了一定的提升。因此,对于机器人的应用得到了广泛地使用,同时机器人的质量也是一个重要的因素。新一代的机器人在“工业4.0”的时代背景下,必须要达到一定的高科技技术水平。这不仅是对高科技的检测,同时也是对于人类具有先进高科技技术的水平的检测。在未来,将不再会有大量的人去从事以前繁重的工业劳动,工业机器人将代替人类完成一系列的高难有危险的工作,也将大幅度的提到工程施工的效率。由此看来,新一个时代下的机器人将会很受人们的欢迎,他不仅仅是给人们带来效益,也可以带动着我们整个国家的社会发展。

参考文献

[1]zrp.工业4.0时代:工业机器人行业发展机遇分析[R].行业资讯,2015.

众议工业4.0 篇8

这一举措不单引发了多个国家的效仿,也带来了不少争议。

其中一个争议的焦点在于,人们对于工业4.0能否成为又一次工业革命的标志表示怀疑。有一部分人认为:第四次工业革命其实早已经开始了。他们的证据是,在这个并不缺少技术革新的时代,新一代信息技术让各行各业飞速发展,互联网、大数据、云计算以及物联网的应用让全球进入了爆炸式的技术增长模式。人们天天叫喊着革新,媒体每一天都在营造信息化带来的变革的氛围,只需将这一切总结,就能为又一次革命下定义。引领革命的是技术本身。

但事实上,科技革命与产业革命是不同的概念,产业革命往往是由制造业的革命引发的一场产业层面的变革。技术的更替虽然的确贯穿于革命的全过程直至下一次革命的开始,但工业革命归根结底还是要落实到产业中,因此,单纯的技术革命并不能够成为完全意义上的工业革命。在这一点上,工业4.0所带来的产业层面的改变显然更具时代意义。

此外另一个争议在于中国在这次变革中应该扮演怎样的角色。有人认为中国应该利用这次机会在新一轮竞争中拔得头筹;而保守者则认为中国制造业的基础还有待提高,应该继续观望。

德国在制造业中显而易见的优势虽然不容小看,但新技术考验的是人们的学习能力以及产业调整的应变速度。在各国纷纷提出以技术为先导的国家战略时,无论是互联网还是大数据以及云计算,中国在技术面前所具备的基础并不逊色。尽管德国率先提出了工业4.0的概念,中国在传统工业上与世界先进制造业也还存在差距,但在信息通信技术方面有更好的基础,“工业4.0”为中国提供了更好的赶超机会。基础不足需要更为稳健的思路,而持有技术优势决不能妄自菲薄,二者的结合才能帮助中国赢得新的竞争姿态,无论我们能否超越德国,我们都必须先相信自己,然后超越自己。

德国“工业4.0”印象 篇9

位于巴伐利亚州东北小镇上的西门子安贝格电子制造厂, 虽然只有三座外观简朴的厂房, 却被誉为德国“工业4.0”模范工厂, 它是未来德国工业的一个缩影。

安贝格拥有欧洲最先进的数字化生产平台。工厂主要生产PLC和其他工业自动化产品, 在整个生产过程中, 无论元件、半成品还是待交付的产品, 均有各自编码, 在电路板安装上生产线之后, 可全程自动确定每道工序;生产的每个流程, 包括焊接、装配或物流包装等, 一切过程数据也都记录在案可供追溯;更重要的是, 在一条流水线上, 可通过预先设置控制程序, 自动装配不同元件, 流水生产出各具特性的产品。

由于“产品”与“机器”实现了“沟通”, 整个生产过程都为实现IT控制进行了优化, 生产效率因此大大提高, 只有不到四分之一的工作量需要人工处理, 主要是数据检测和记录。工厂每年生产元件30亿个, 每秒钟可生产出一个产品, 产能较数字化前提高了8倍, 而由于对所有元件及工序进行实时监测和处理, 工厂可做到24小时内为客户供货。

此外, 由于实时监测并挖掘分析质量数据, 次品率大大降低。工厂负责人卡尔·比特纳说, 该厂质量合格率高达99.9988%, “全球没有任伺一家同类工厂可以实现如此低的次品率”。

德国北部的雷蒙哥, 是德国弗劳恩霍夫研究院工业自动化应用中心, 专门为企业研发并生产推动“工业4.0”所需的设备和解决方案。

“传统工业时代下, 如果更换一台流水机器的设备往往需要数天, 但是现在我们只需要几分钟”, 中心负责人尤尔根·雅思博奈特说。这是因为在传统设备的安装过程中, 技术人员需要先把新的部件手动连接到工作环境, 然后再去调整生产线上的控制装置。就像几十年前使用电脑工作时一样。“那时, 每个新部件都需要一张带有驱动程序的软盘, 安装之后经常与计算机上的其他部件发生冲突, 以至于用户不得不手工进行调整。”

而现在USB的出现让一切变得简单和轻松。只需把新装置插到计算机上即可。“即插即用”成为这一技术进步的生动描述。现在, “工业4.0”的专家们用“即插即生产”来指设备和系统的顺畅配置, 就像电脑一样, 未来的部件会自发地与工作环境相连接, 自己把自己集成到现有控制系统当中。

据德国一家独立市场调研机构的统计, 截至2014年8月, 德国70%的工业中小企业都已经开始“工业4.0”的革新, 主要包括引入自动化、智能化的设备进行生产。这是一种怎样的未来呢?

首先, 工业重心发生了转变。“工业4.0”之前, 所有的革新都是为了通过规模效应以及员工生产率来降低成本。而未来工业制胜的秘诀在于, 如何在提高生产率的同时, 还能缩短产品从“设计”到“上市”的周期, 以及如何满足更复杂、个性化的产品需求。当然这一点其实也是为了满足当今人们对于多元化、个体化产品的追求。的确, 这是一种世界潮流。

其次, 虚拟与实际的界限似被消除。譬如, 安贝格工厂中所有生产程序均可提前在计算机中仿真模拟, 在虚拟世界中就可完成生产的分析与优化。

这样一看, 人工似乎将被机器智能取代。德国《明镜》周刊曾刊文, 忧心数字化将夺走现有大部分工作岗位, 但前景也并非这么悲观。德国弗劳恩霍夫就业经济研究院院长威廉·鲍尔认为, 新的工业系统虽然取消了很多需要人参与的生产关节, 但是也会带来新问题与创造空间, 未来人力将集中于创新与决策的领域。

解码德国“工业4.0” 篇10

有人在搜索引擎谷歌上做过这样的统计:从2014年10月至2015年10月,“工业4.0”一词的搜索条目多达24.6万条,而对应的德文“Industrie4.0”只有18.6万条。这组数字从一个侧面反映了中国对德国“工业4.0”的高度关注。

“工业4.0”之所以在中国乃至世界引发广泛关注,很大程度上在于它为世人描绘了一幅“第四次工业革命”的愿景。但是因为概念先导,并且缺乏类似蒸汽机、电力、电子信息技术等前三次工业革命所具有的决定性单一核心技术,围绕“工业4.0”的准确内涵以及它是工业“进化”还是“革命”,一直存在争论。

这也难怪,细看“工业4.0”依赖的技术支撑,如物联网、云计算、大数据、工业机器人、射频识别传感技术、3D打印、虚拟现实和人工智能等,其中有些技术,如3D打印和工业机器人,都已开发应用多年。那么,颠覆性力量在哪里?

“工业4.0”究竟意味着什么,德国人最初自己也说不清。与“工业4.0”相关的概念现在满天飞,核心关键词无非两个,通俗一点说就是“集成”和“智能化”。

“集成”在这里不是简单的拼凑或叠加。在“工业4.0”时代,借助于自动化、数字化等成果,从供给一端到需求一端,各个链条和环节纵横方向都实现互通互联,虚拟世界和物理世界高度融通,进而实现智能管理、智能制造、智能产品、智能物流和智能服务等“智能化”跃升,其中核心是智能制造,所以“智能化”是目标。

通过“集成”实现“智能化”,贯穿其中的是一种全新的理念,即高效的大规模个性化定制生产和服务。在现有工业生产模式下,定制化生产和服务成本高昂。在“工业4.0”时代,人类将以更快的产品研发速度、灵活高效的生产方式、大幅降低的运行成本,为用户提供及时可靠的个性化定制智能产品和服务。由于智能化无处不在,未来将有可能突破工业生产的领域,在更广范围内催生一系列新的产业、服务、管理和生活模式,如智能城市或智能家居等。

由此可见,“工业4.0”其实是一种理念,或者说是一种基于共识的行动纲领。如果说前三次工业革命分别是机械化、电气化和自动化,“工业4.0”或许可以称之为是一次理念催生的“智能化”工业革命。

德国国家科学与工程院院长孔翰宁是“工业4.0”的主要设计师之一。当有人问起“工业4.0”究竟是“进化”还是“革命”时,他耐人寻味地回答说,实现“工业4.0”的过程是“进化的”,但结果是“革命性的”。

“工业4.0”的愿景是诱人的,但要变为现实仍需不断探索。不过,无论这次工业变革是“进化”还是“革命”,至少有两点已不容忽视:一是“工业4.0”是德国政府为未来保持本国制造业世界领先地位而制定的国家战略,并且正在不遗余力地推动;二是“工业4.0”在德国引发了一轮持续不衰的探索创新浪潮,正在逐步重塑德国工业制造。

面对新一轮世界科技革命和产业变革浪潮,中国2015年推出“中国制造2025”,通过两化融合和“互联网+”,对本国制造业进行转型升级,以实现从“中国制造”向“中国创造”的跨越。中国和德国分别是制造大国和制造强国,两国政府正积极推动双方就“中国制造2025”和“工业4.0”进行战略对接。如何抓住机遇,顺利抵达彼岸,既需要迎难而上的战略勇气,更需要立足现实的策略智慧。

首先,新一轮工业革命的本质是主导未来世界的工业标准之争。美国互联网和软件业发达,因此提出工业互联网标准,试图从软件出发打通硬件;德国拥有强大的机械制造业,希望从硬件出发打通软件。中国是制造业和互联网大国,同时拥有推行工业标准所需的庞大市场,应从早期介入,凭借自身优势积极参与游戏规则的制定,并在对外经贸合作中推介“中国标准”。

其次,因地制宜制定发展策略。“工业4.0”的实现将是一个长期的过程,即便在德国最具竞争力的工厂,目前也只是局部实现“工业4.0”的应用。“工业4.0”是具备基础条件的企业转型升级的方式之一,但不是竞争力的唯一来源。根据世界银行和通用电气公司的一项统计预测,“工业4.0”将影响46%的全球经济。中国人多地广,产业发展极不平衡,有的还停留在工业2.0时代。条件成熟的企业可以引进先进解决方案或寻求弯道超车;条件不成熟的则要立足现实,寻找更符合自身需求、更经济的转型升级方案。

第三,掌握核心技术的才是王者。中国政府大力倡导“大众创业、万众创新”,归根结底就是要有我们自己的核心技术。如何集中力量在诸如芯片、精益模具等一些尖端制造领域实现技术突破,如何更好地保护知识产权鼓励创新,如何珍惜和更好地充分利用本土创新,都是未来努力的重要方向。

第四,始终把安全放在重要位置。智能化时代数据高度互联,如何确保数据或信息安全被认为是实现“工业4.0”的主要挑战之一。这不仅在企业层次,在国家层次更是如此。

德国“工业4.0”——路径日渐明晰目标任重道远

德国总理默克尔日前访华期间,中德双方重申加强“中国制造2025”和“工业4.0”的对接合作。默克尔还专程赴沈阳,参观中德高端制造产业园。德国“工业4.0”再次成为关注话题。

“工业4.0”是德国政府旨在将信息通信技术同传统制造技术进行深度结合以保持制造业世界领先地位的一项发展战略,将对全球制造业产生广泛而深远的影响,被称为“第四次工业革命”。这一战略或概念自提出以来,在短短几年时间内经过讨论和实践检验,实施路径日渐明晰。尽管“工业4.0”正从概念变为现实,越来越多的企业愿意了解和尝试使用“工业4.0”技术,然而全面实现“工业4.0”目标依然任重道远。

“工业4.0”从概念到现实

“工业4.0”概念的提出同德国工业科学研究联盟有密不可分的关系。2006年,德国联邦教育和科研部发起成立工业科学研究联盟,旨在推动科学同工业的结合。德国联邦外贸与投资署的信息显示,2011年1月,工业科学研究联盟正式发起动议,将“工业4.0”作为德国政府未来项目。后来,“工业4.0”成为德国政府2020年高科技战略行动计划中10大未来项目之一。

在2011年4月的汉诺威工博会上,德国人工智能研究中心主任沃尔夫冈瓩瓦尔斯特尔在开幕式致辞中谈到高收入国家的企业如何面对全球竞争时表示,企业应该准备好迎接由互联网带来的第四次工业革命,“工业4.0”的概念从此开始进入公众视野并引发持续热议。

同前三次工业革命不同的是,“工业4.0”作为一个概念是先于事实发生的。因此,过去几年来人们对“工业4.0”的概念议论纷纷,莫衷一是。尽管讨论在继续,德国政府、科研院所和企业却并没有停止“工业4.0”产品和技术的研发和应用。

为推进“工业4.0”项目,德国信息技术、电信和新媒体协会、德国机械设备制造业联合会和德国电气电子行业协会于2013年汉诺威工博会上正式成立了德国“工业4.0平台”,平台由德国联邦经济部长加布里尔、教育和科研部长约翰娜瓩万卡以及来自行业、科技界和工会的代表共同领导。

按照“工业4.0平台”的定义,“工业4.0”代表着第四次工业革命,是产品生命周期内全价值链的组织和控制的一种新水平。在“工业4.0”条件下,人、物品和系统相互联接,从而形成有活力的、实时优化、具有自我组织功能、跨企业的价值附加网络。这种网络能够根据成本和资源消耗等不同的标准进行优化。

“工业4.0”致力于满足不断上升的个性化消费需求,涉及产品从概念到订单,从研发到生产,从产品配送到回收等所有阶段。据“工业4.0平台”介绍,“工业4.0”描述的是工业未来的愿景,其潜力体现在高度弹性、高生产率以及资源友好式生产。“工业4.0”技术的运用使得高度个性化产品的低成本生产变成可能。

经过几年发展,“工业4.0”所涵盖的内容不断扩充。从近几年的汉诺威工博会看来,德国企业在“工业4.0”产品和解决方案的研发方面进展迅速。在2015年之前,在汉诺威工博会上展商对“工业4.0”大都停留在概念探讨层面,在2015年的展会上不少大企业展出了示范性的“工业4.0”生产线,而今年的展会上许多中小企业都展出了自己的“工业4.0”产品和解决方案。

德国博世集团互联工业创新小组负责人斯特凡瓩阿斯曼强调说,2016年博世集团在汉诺威工博会上展出的全部的“工业4.0”产品都已经投入商用,并非用来做实验的展示品。

汉诺威工博会展商顾问委员会主席弗里德黑尔姆瓩洛指出,今年的汉诺威工博会展出了400多个“工业4.0”的实用案例,这标志着“工业4.0”已经实现了最后的突破。

“工业4.0”既是进化也是革命

尽管“工业4.0”是近些年才出现的一个新概念,但早在概念开始之前德国企业就开始进行了尝试。就其本质而言,“工业4.0”是传统制造技术同信息通信技术的融合,从而使得生产变得更具弹性、更加智能,互联的程度更高、效率更高。从这个意义上来说,“工业4.0”只是数字化生产的延伸,这也是越来越多业内人士将“工业4.0”视作进化的根本原因。

瑞士ABB集团首席执行官史毕福在接受笔者调查时指出,“工业4.0”并非凭空出现,而是在数字化时代快速和持续的进化,而ABB集团几十年前就开始了数字化。与此同时,史毕福认为,“工业4.0”同之前的三次工业革命不同,前三次革命都发生在工厂内部,而“工业4.0”将给全生产的全价值链带来变革,当物、服务和人都相互联接之后,全价值链上的生产率都将得到真正的提高。

虽然“工业4.0”并非是单一技术突破为特征,但是“工业4.0”产品的开发,销售以及其应用后带来的影响都具备多种革命性特征。阿斯曼介绍说,在“工业4.0”解决方案的开发过程中,将IT和机械等不同领域的专家集中在一起相互合作是一个挑战。博世集团的做法是先成立一个多功能小组,在博世集团互联工业创新小组中有100多名来自各个领域的专家,大家相互协作。一个机械工程师刚开始可能不能很顺畅地同一个软件工程师交流,但双方就某些具体的项目展开合作之后,慢慢就能理解对方。

例如,一个机械工程师可能是研磨技术方面的专家,但一个软件工程师并不懂技术,但他可能会告诉机械工程师说自己懂算法,可能探测到机器异常的震动等指标,然后通过软件优化机器的工作状态。

博世集团是“工业4.0”产品和解决方案的提供者,同时也是应用者。其应用“工业4.0”技术的工厂已经显示出令人鼓舞的效果。阿斯曼介绍说,博世能向客户展示其内部测试的具有说服力的数据,比如说应用了“工业4.0”技术之后,物流方面减少了30%的仓储,物流工作人员的生产率提高了10%。在博世的一个规模较大的工厂内,应用了“工业4.0”的能源解决方案之后,每年仅电费就能节约100万欧元,而“工业4.0”方面的投资一年内就能收回。

德国西门子公司首席技术官在接受笔者调查时指出,“工业4.0”技术的应用将给企业带来三个维度的优势。首先,“工业4.0”技术的应用将使得生产过程变得更加透明,从而减少浪费,提高效率,结果必然是劳动生产率会得到提高。其次,或许是更重要的一点是,产品的研发周期将大大缩短。对于越来越多的产业而言,研发周期也被称为“利润周期”,谁最先将想法变成产品就能最快营利,因此研发周期对企业而言至关重要。另外,“工业4.0”将使得生产的弹性大大增加。过去只有少数人才能消费的个性化定制产品将因为“工业4.0”技术的应用而变得更便宜,从而为更多的人接受。

在未来竞争中,“工业4.0”技术的重要性可见一斑。阿斯曼说:“在我们看来,这(工业4.0技术)是未来企业必须拥有的技术,那些不愿意认真去研究‘工业4.0’并尝试使用相关技术的企业未来将面临很严重的危险。”

雷声大雨点有点小

虽然越来越多的企业开始意识到“工业4.0”技术的重要性,然而在实际应用方面,德国企业却显得“雷声大”而“雨点小”。德国机械设备制造业联合会去年10月发布的意向研究结果表明,德国中小企业在应用“工业4.0”技术方面要落后于大企业。

该研究旨在通过对德国机械工程企业的调查,获取德国机械工程企业应用“工业4.0”技术的意愿和能力情况。针对431家德国企业的调查结果显示,德国工程机械行业普遍认为“工业4.0”是利大于弊的积极事物。90%的企业都认为“工业4.0”有助于其在市场竞争中获得领先地位,

结果显示,57.2%的参与调查企业表示他们企业已经有工业4.0项目。其中20%的企业表示正积极努力开发应用“工业4.0”解决方案。另有三分之一的受访企业表示听说过,但还没有采取行动应用“工业4.0”技术。仅有9%的企业表示不太清楚“工业4.0”的概念。在应用“工业4.0”技术的程度方面,12%的机械和工厂工程企业表示他们是“先行者”,另有20%表示他们是“跟随者”,46.5%的企业表示自己还是“观察者”。根据该研究得出的结论,人员和资金是德国企业在应用“工业4.0”技术方面面临的主要问题。

未来面临多重挑战

截至目前,德国除了博世、西门子以及其他一些大型车企等之外,绝大多数中小企业在“工业4.0”技术的实际应用中都处于相对落后地位,这与“工业4.0”自身的特性密不可分。

首先,由于企业生产情况各不相同,完整的“工业4.0”解决方案通常都是针对用户情况量身打造,这就给解决方案或者产品的开发带来了极大难度。据悉,开发“工业4.0”解决方案需要生产制造方面的专家同IT专家相互配合,对于绝大多数中小企业而言,这几乎是他们无法逾越的鸿沟。其次,由于“工业4.0”没有普遍适用的“标准”产品,其销售同传统产品的销售相比更加复杂。

阿斯曼表示,“工业4.0”的销售人员必须是对生产过程等都十分熟悉的专家,博世集团必须培训足够多的专家,这是一个挑战。

德国机械设备制造业联合会“工业4.0”项目发言人弗兰克瓩布吕克纳在接受笔者调查时指出,中小企业认识到“工业4.0”或将给他们带来新的商业模式,提高生产率,以有竞争力的价格生产个性化产品以及在类似德国的高收入国家确保工作岗位等好处。与此同时,中小企业对于一些问题依然存疑,比如由于信息安全或者标准等因素,在“工业4.0”方面的投资安全问题、经济回报问题、有资质的雇员数量短缺问题以及法律问题等。

布吕克纳认为,“工业4.0”的全面推广应用在当前并不成熟,因为想要通过购买的方式应用“工业4.0”解决方案几乎是不可能的。“工业4.0”只能依靠企业自己去开发:首先确定某方面的“工业4.0”技术需求,然后从部门到工厂,再到整个企业,继而扩展到企业之间,逐步推广应用,这对企业来说可能需要花好几年时间。布吕克纳表示,“工业4.0”只是一个愿景,通往“工业4.0”却是一个逐步进化的过程,最终实现预计需要10到15年时间。

在“智能工厂”体验“个性化定制”

“智能工厂”被称为德国“工业4.0”实现智能制造的关键。在不久前的汉诺威工业博览会上,汉诺威大学研发人员别出心裁,推出一条智能化的圆珠笔生产线,不少参观者在亲身体验“个性化定制”生产后大呼过瘾。

这条生产线安装在一个100多平方米的展厅里,分六个环节,汉诺威大学研发人员在现场讲解,并引导和辅助参观者完成“智能生产”。

第一个环节是个性化定制。在电脑上填写姓名和电子邮箱即可开始个人定制,共有五个变量或选项:笔头、笔身、笔帽、笔芯和签名。笔头有凸凹平三种选项;笔身则是在一个指定范围的连续变量,靠屏幕上的一个虚拟滑轮左右滑动来控制具体参数;笔帽和笔芯各有红、蓝、黑三种颜色可选;签名可长达20个左右字符,内容自定。定制结束后电脑会打印一个二维码,其中包含所有定制信息,后续环节均专设二维码读取器。

第二个环节是生成订单。这一环节比较简单,由二维码读取器扫描二维码,定制信息即输入整个生产线。将二维码贴到一个托盘的标定位置,托盘中有一块专门设计的海绵垫,可摆放笔头、笔身、笔芯和笔帽。

第三个环节是生产笔身。扫描二维码后,一台精密车床即根据定制信息对一个不锈钢笔身毛坯进行加工:先将毛坯整体切削至定制粗细,再根据定制在笔身握笔处瓩出弧线,然后打孔、扩孔、攻丝,车床舱内几个切割头和钻头来回自动切换,看得人眼花缭乱。最后一道工序是切割,一个明亮精致的不锈钢定制笔身搞定!

第四个环节是组装。组装台上方有数排方格,依次摆放着各种笔头、笔帽和笔芯零配件。扫取二维码后,对应定制零配件的方格即被不同颜色的射灯照亮。体验者取出定制配件摆放到托盘海绵垫上,然后按显示屏提示顺次组装成一支完整的圆珠笔。

第五个环节是激光刻字。扫取二维码,将圆珠笔放入激光雕刻机内。不到一分钟,自选的文字甚至图案即被镌刻在不锈钢笔身上。

第六个环节是检测验收。先把托盘放在标定位置并读取二维码,一只灵巧的机械手伸过来自动抓取圆珠笔,随后将其放入另一侧的质量检测仪中,确认产品质量合格且符合定制信息后,检测仪屏幕上即显示“祝贺”字样,一支如假包换的个性化定制圆珠笔出厂交货了!

研发人员介绍说,这其实是一条科普性演示生产线,为便于参观者体验,特意分成相对独立的六个环节,而且有的工位需要人工辅助操作。虽然生产线很简单,但体现了工业4.0的一些重要理念:个性化定制和智能生产。换句话说,尽管参观者的定制各不相同,全部可在一条生产线上完成,不需额外增加生产线或设备。这种生产过程中的高度灵活性和机动性,就是“智能”的体现。

特别值得一提的是,笔身握笔处的造型由一个指定范围的连续变量控制,该处笔身的粗细和弧线完全由参观者根据个人审美和握笔习惯来自我设计。由于虚拟滑轮的位置是随机的,从理论上说,这意味着生产出来的每支笔都可能不同,加上激光雕刻环节,可以说每支笔都是独一无二的。如此定制的圆珠笔,既可个人收藏,也可作为小礼品或生日礼物送人,都具有特别意义。笔者亲见一个德国男孩很想多做几支,因为人多,被在场的研发人员婉言劝止了。

博览会还展出了一条定制轨道式接线端子的智能生产线,核心设备是一个八臂机器人。接到订单后,机器人首先确定它能否组装定制的产品。如果能,机器人瞬间就能按定制要求组装出一个轨道接线端子,然后成型、验收。但凡轨道长度、模块数量或模块之间的间隙与定制不符,就不能通过最后一道工序的检测。

有人担心,高度个性化定制可能导致产品售后服务太复杂或成本太高,但从上述两条智能生产线的实际运作看,由于产品有可能出问题的部分均高度模块化,替换更新其实非常便捷。

至于个性化定制需求究竟有多大,业内的普遍看法是,个性化需求固然强求不得,但随着技术进步和消费者要求或品味的不断提高,一个大规模个性化定制需求的时代应该不会遥远。从供给侧角度说,最重要的是,当这个时代真的到来时,生产商是否为此做好了准备。

展望未来,“工业4.0”带来的机遇与挑战并存。有句话说得好:一个理念从提出到实现是一个很漫长的过程,甚至到最后出现的已经完全不是最初设想的东西。尽管“工业4.0”或缺乏颠覆性的技术支撑,但渗透其中的全新理念有可能在未来带来颠覆性的变革。这或许正是它的魅力所在。