工業4.0：從原子到比特

王喜文

摘 要：隨著制造技術的進步和現代化管理理念的普及，制造業企業的運營，越來越依賴信息技術。以致于制造業的整個價值鏈，制造業產品的整個生命周期都涉及到諸多的數據，制造業企業的數據——工業大數據也將呈現出爆炸性增長的趨勢。但是，只有將生產設備等通過物聯網標識統一管理起來，才能將采集的工業大數據有序管理，具備進一步挖掘的價值。

關鍵詞：工業4.0；智能化；工業互聯網；數據制造

麻省理工學院媒體實驗室（MIT Media Lab）的尼古拉斯·尼葛洛龐帝（Nicholas Negroponte）將世界一分為二：比特世界和原子世界。比特和原子的概念和特征，說明它們在信息學和物理學中的作用。工業4.0的核心是信息物理系統（CPS），信息是指軟件，物理是指硬件，軟件的信息化+硬件的自動化=信息物理系統的智能化。

原子比特化的過程完全體現出制造業的智能化過程。主要體現在五個方面。

1 工業4.0的關鍵技術是信息技術

具體而言，包括生產設備聯網實現自律協調作業的M2M，通過網絡獲取大數據的應用，開發、銷售、ERP、PLM、SCM等業務管理系統與實際生產過程之間的協同。

第三次工業革命的自動化，僅是將生產工程作為對象，對其進行信息技術的應用。工業4.0將信息技術的應用對象大幅擴大。由此，工廠將不斷進化升級，工作組的最終報告中稱之為由物聯網與服務互聯網構成的“智能工廠”。

2 物理意義上的零部件正在附帶信息

使“物理”意義上的零部件，附帶更多“信息”功能的通用做法是給零部件一個智能身份證，即：貼上一個二維碼。供應商出廠時為零部件貼上二維碼，每經過一個生產環節，讀卡器會自動讀出相關信息，反饋到控制中心進行相應處理。這樣一來，一方面，工廠庫存能夠大幅減少，生產效率能夠大幅提高，由此節約制造成本；另一方面，也使得整個產品生命周期的控制更加透明化、實時化，實現了可視化管理。

3 未來制造業正在走向數據制造

近年來，隨著互聯網、物聯網、云計算等信息技術與通信技術的迅猛發展，數據量的暴漲成了許多行業共同面對的嚴峻挑戰和寶貴機遇。“人類正從IT時代走向DT時代”如同阿里巴巴集團創始人馬云所說，信息社會已經進入了大數據時代。大數據的涌現改變著人們的生活與工作方式、企業的運作模式。馬云認為，IT時代是以自我控制、自我管理為主，而DT（Data technology）時代，它是以服務大眾、激發生產力為主的技術。

隨著制造技術的進步和現代化管理理念的普及，制造業企業的運營，越來越依賴信息技術。以致于制造業的整個價值鏈，制造業產品的整個生命周期都涉及到諸多的數據，制造業企業的數據——工業大數據也將呈現出爆炸性增長的趨勢。但是，只有將生產設備等通過物聯網標識統一管理起來，才能將采集的工業大數據有序管理，具備進一步挖掘的價值。2013年7月國家發改委曾經正式批復由CNNIC牽頭建設的“國家物聯網標識管理公共服務平臺”，通過提供國家級物聯網標識管理公共服務，實現物聯網各重要環節之間的信息貫通，提供物聯網信息溯源、物聯網信息搜索、物聯網信息挖掘等物聯網信息公共服務。這也為工廠采集工業大數據的物聯網設備提供了統一管理支撐平臺。

4 制造業產品將成為互聯網化的智能終端

從產品而言，隨著信息技術在制造業領域的廣泛滲透，互聯網技術、人工智能、數字化技術嵌入傳統產品設計，使產品逐步成為互聯網化的智能終端。

汽車將不僅僅是一個電子產品，未來更將是一個網絡產品，或者叫大型可移動的智能終端，具有全新的人機交互方式，通過互聯網終端把汽車做成了一個包含硬件、軟件、內容和服務的體驗工具。

5 集中生產將向網絡協同生產轉變

從制造模式而言，工廠的集中生產將向網絡協同生產轉變。信息技術使不同環節的企業間實現信息共享，能夠在全球范圍內迅速發現和動態調整合作對象，整合企業間的優勢資源，在研發、制造、物流等各產業鏈環節實現全球分散化生產。這也使得傳統信息技術企業有機會更多的參與到制造業之中，而傳統制造企業則向跨界融合企業轉變。企業生產從以傳統的產品制造為核心轉向提供具有豐富內涵的產品和服務，直至為顧客提供整體解決方案，互聯網企業與制造企業、生產企業與服務企業之間的邊界日益模糊。

正如尼古拉斯·尼葛洛龐帝所說，“從原子到比特的變革是不可改變且無法阻止的。”