工業4.0：無憂慮地制造 李杰 美國辛辛那提大學講座教授

工業4.0的概念有三個支撐點：一是制造本身的價值化，不僅僅是做好一個產品，而且是把產品生產制造過程做到浪費最少，制造過程與設計者配合；二是制造過程中，根據加工產品的差異、加工狀況的改變能自動做出調整，達到具有所謂的“自省”能力，也就是整個系統，包括設備機器本身，在設計制造過程中能根據變化的情況，及時做出調整；三是在整個制造過程中達到零故障、零憂慮、零意外、零污染，至少要低憂慮、低污染，使制造過程達到最小憂慮化，這就是制造業的最高境界。

以工業制造業的基礎裝備機床來說，以物理形態存在的機床大家早已熟悉，但是工業4.0時代的機床和我們原先對機床的理解是有很大差異的。譬如它工作時和停機時是不一樣的，機床工作時其內置的傳感儀器將機床的狀態通過信號的形式發送出來并轉換成信息，這些信息可以用于對機床狀態的分析。

同樣，4.0時代的螺桿，可以提前顯示什么時候需要做潤滑保養。機床性能減退，造成精度失準，這是制造業需要竭力避免的事情，但是過去人們只是憑經驗推斷，很多時候其實是不知道所謂的機器性能衰退時間的。從這個意義上來講，工業4.0時代就是預測制造的時代，比如飛機的起落架，出廠前出廠后，我們會幫生產廠家做一個測試，然后就可以算出來，螺桿一旦處于使用狀態就會自動反饋機械運行信息，這樣企業就能實時了解這臺設備的健康情況如何。

以此類推，4.0時代的輪胎，那些一直在接貨送貨的輪胎，哪個輪胎變化特別大，哪個輪胎的健康在衰退，什么時候應該翻胎，都是可以分析預知的。4.0時代的汽車，開到一個地方突然會接到提示說，前面50米處有一個坑，這是因為前面的車也有傳感器，而它經過后產生了感應信息，把這個信息分享給了相近的車輛。諸如此類的案例我們有100多個。

工業4.0時代制造業追求的目標是實現“無憂慮地制造”。達到這一境界，有賴于運用自動化手段、使控制器的軟件能預測裝備、設備的衰退狀況，并加以及時調整。譬如一條生產線上有很多傳感器，但傳感器本身如果衰退（這是經常會發生的）了，設備只能在出了問題后才去處理；而“自省功能”就能讓員工知道哪個傳感器不穩了，這樣可提前更換，或是跳過這個傳感器。這就是一種所謂的自省式的智能化，而非單純的智能化，工業3.0時代的智能化就是控制系統、控制器加上計算機。而工業4.0是具有自省功能的智能化，是能根據生產環境和設備狀況隨之作出調整的預測制造系統。

中國制造現在還是以低端制造為主。德國、美國則相對來說，以高端制造為主。無論工業4.0，還是CPS，都是帶動信息化和智能化，能夠讓社會運轉得更好。中國直接從低端制造，躍遷到德國、美國所追求的目標，顯然是有非常大的跨度的。所以我的看法是：中國要跳出現在的制造業模式，跳出現在的制造過程去思考如何將制造的價值提升；跳出之后再跳回來去改變制造的基礎。

區別于過去的制造，現在我們談的是基于數據分析的制造。通過分析數據，預測需求，預測制造，這就是我們希望倡導的工業4.0的思維。在數據方面的機會，中國比德國要好很多，因為高鐵在這邊，風力發電在這邊，數據中國要比德國多很多。如果遵循傳統的制造過程，而不是去發展大數據，發展基于數據的分析，中國的制造永遠趕超不了。我們所有做的工業大數據，跟制造的重要關聯，就是價值創造。中國去實現自己的基于數據分析的制造，分析的目的是什么？一定要是創造未來生活的價值。包括健康保障，國民的健康應該放置在制造業的一個重要目的上，包括可持續性，中國產品很多，制造很多，但浪費很多，如何不浪費、不出意外，而且環保，就是數據分析的目標所在。

所以，我對中國制造有這么幾個建議。第一，更深入了解制造過程，知道別人如何設計制造。第二，了解裝備，然后從裝備的角度去做差異化，去尋求能夠達到更大價值的方法。第三，思考如何去提高產品價值、發現新的價值。