新常態視域中的工業4.0

唐加文

茍日新，日日新，又日新。

近期熱播的《星際穿越》，無疑是當下最火的科幻冒險電影之一，在中國掀起了一陣陣觀影浪潮，也激起了大家對科幻世界的探索熱情。影片主要講述了科學家們在人類末世利用對蟲洞的新發現，超越人類科學極限，在廣袤的宇宙中進行星際穿越、尋找新家園的故事。其中，讓人印象最深刻的是男主角進入黑洞后，意外進入到了未來人類設定好的五維空間。在這個更高維的空間中，人類可以完全顛覆低維空間的形態和存在方式，對低維空間可以隨意改動其組合方式，而這對于生存在低維空間的人類是完全不可想象的。

清新明媚，工業4.0橫空出世！

科幻電影畢竟是科學幻想，現代科學的極限也無法證實高維空間的存在和具體形態。但不論如何，對于現實世界中正在潛行的一場革命——“工業時代4.0”來說，卻是非常有現實意義的。商場如戰場，我們不禁暢想，在已經邁入或者準備邁入“工業時代4.0”的“高維”企業，是否也可以對處在原有時代的“低維”企業隨意進攻、隨意侵占其市場，并且競爭手段也都是處于“低維”的企業所不可想象的，而“低維”企業卻毫無反制之力？眾所周知，人類社會工業化的進程，始于機械制造設備的出現。蒸汽機、紡織機等機器的出現大大改變了產品的生產方式；在實現勞動分工的基礎上，第二次工業革命又實現了電力驅動的規模化生產；始于20世紀70年代的第三次工業革命則利用電子和信息技術大大提高了制造過程的自動化程度，機器取代了相當大部分的“體力勞動”和一部分“腦力勞動”。而從2011年始于德國的“工業革命4.0”則是以軟件、傳感器以及通信系統等集成于一體的信息物理網絡為基礎，以智能工廠及智能生產為核心，將資源、信息、物品和人進行互聯，建立高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。人們認為這或將成為又一次革命的先導。在工業4.0時代，傳統的行業界限將逐漸消失，并產生出各種新的業務模式及合作形式，創造價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。如果說第一到第三次工業革命是“低維”的話，那么工業4.0就是“高維”，從低維到高維的質的飛躍，將會帶來企業競爭力的指數量級增長，實現企業脫胎換骨般的變化。

從工業4.0概念誕生的過程來看，德國的工業界和政府為何要推行工業4.0？

工業4.0是德國政府推進的“高科技戰略”（HigH-TecHStrategy）之一。德國政府制定高科技戰略，是為了讓德國在解決世界面臨的諸多課題時擁有主導權。如果高科技戰略能夠拓展科學和研究的范圍，進而帶來高端技術，應該會給德國帶來繁榮和就業機會。高科技戰略始于2006年8月。最初的定位，是集德國所有政府機構之力，整合不同領域的多項研究和創新活動的國家計劃?，F在的“高科技戰略2020”（HigH-Tech Strategy 2020）已經橫跨“氣候/能源”“健康/營養”“交通工具”“安全”“交流”五個領域。把焦點對準了在未來10～15年內有望實現技術發展的項目。除此之外，德國政府還制定了孕育創新的戰略及其相關計劃。從工業4.0的整體概念來看，利用物聯網（loT）和因特網服務改革生產流程只是其中一個方面。作為技術領袖，德國在借助工業4.0提高競爭力方面也將處于優勢地位。

工業4.0描繪了未來的制造業藍圖，它將會使現有工廠發生怎樣的變化？

在制造業領域，常見的客戶主要面對的課題有三個：生產效率、速度、靈活性。生產效率不單單是指員工的生產效率，速度也不是指在短時間內制造出單元。企業需要具備的，是“投放市場的時間”（Time-to-market）， 應對客戶多樣化需求的靈活性。這代表的是“隨選生產”（Production on Demand），也就是適時制定生產計劃。當工業4.0解決這些重大課題的時候，制造的形態或許將發生翻天覆地的改變。工業4.0展示了未來制造業技術的基礎。產品開發、生產、服務的現場要通過軟件和網絡進行交流。到那時，生產流程的計劃將不再是提前幾個月或者幾年制定，而是按照最新的情況靈活調整。信息和指示將在產品與生產設備之間適時互通，實現生產流程的優化，從而制造出面面俱到的產品。從整條價值鏈的角度出發，開展這樣的自律控制和優化應該有助于實現集成化生產設備的組織。未來的制造業扎根于數字技術，工業軟件估計將成為推動其發展的原動力?，F如今，展望未來的制造業大多要談到IoT的概念。但是我們認為，在今后，眾多領域的專家和業者在全球范圍內共享信息、開展討論將變得不可或缺。未來的制造業應該不受特定概念的左右。工業4.0雖然（和IoT-樣）也是打造未來制造業技術基礎的一個概念，但我們認為，這個概念要得到世界的接受，真正運用于制造業現場還要等到2030年左右。

如同融合PLM （Product Lifecycle Management）工具與FA技術一樣，工業4.0的活動涉及生產技術、IT等廣泛領域。企業要如何推行如此復雜的活動？推行工業4.0的關鍵人物角色是哪些？

這在工業4.0的推行上可以說是最大的問題之一。情況瞬息萬變的工廠與經營高階主管所在的辦公室必須實現信息互通。一個可行的辦法，是建立包含產品設計、生產設備設計、生產、服務在內，涵蓋整條價值鏈的完善數字信息基礎。在這樣的基礎之下，所有經營高管要參與其中，為實現高度靈活的制造業提供協助。通常擁有構建這種數字信息基礎需要眾多硬軟件搭配，借此可以融合真實和虛擬世界，對價值鏈進行優化。通過為產品開發到生產的全過程賦予“智慧”，可以提高生產效率、速度和靈活性。舉例來說，在產品開發方面，PLM、虛擬試制、試驗、優化等軟件已經齊備。在生產計劃方面，通過對整座工廠和各臺設備進行運行模擬，可以節約時間、資源和能源成本等。這樣的模擬能夠通過PLM工具和FA技術的融合實現。在生產和服務方面，也可以提供最佳的解決方案。

整合真實與虛擬，實現工業4.0概念的課題和解決措施有哪些？

為了實現工業4.0，必須要做的事情很多。工業4.0不會一蹴而就，只是一個藍圖，是應該前進的方向。對中國企業來說，把工業4.0作為目標本身就稱得上是一種改革。至于是否成功，那就等30年后，讓我們后代去評判。我們描繪的策略是兩個“整合”。一是產品開發與產品生命周期的整合，二是真實與虛擬的整合。除此之外，“標準化”也是成功必不可少的要素之一。作為向客戶提供附加值的手段，我們除了發展自動化、進一步開發技術，還在積極確保技術的兼容性。這意味著當我們把不同系統供貨商的技術合并到一起的時候，這些技術都能正常發揮作用。可以從產品設計初期就開始參與最新標準的制定，從而贏得先機，快人_步，優勢迭代富集。

擲地有聲，工業4.0是世界潮流，北美的類似計劃照樣不甘落后。

在美國，被人熟知的智能制造領導聯盟（SMLC；SmartManufacturing LeadersHip Coalition）也發起倡議將致力于未來的制造行業研究工作。智能制造領導聯盟是一個非營利組織，包括制造業踐行者、供應商和技術公司；制造商聯盟；大學；政府機構及實驗室。該聯盟的目標是使制造工業股東們形成研發協作，實現及宣傳能促進廣泛適用于制造業智能的開發方法、標準、平臺和共享基礎設施。與此類似，通用電氣公司也已進行名為“工業互聯網”（industrialInternet）的研究工作?！肮I互聯網”旨在將兩個變革所帶來的優勢融合在一起：由工業革命所涉及的眾多的機器、設備及網絡化的優勢，以及由近來互聯網變革帶來的運算、信息和通信系統強大優勢。根據通用電氣公司觀點，上述的優勢結合將體現三個要素，也就是工業互聯網的本質：智能機器、先進的分析和干活的人。

如火如荼，工業4.0方興未艾！

從生產端來講，在工業4.0時代，可以利用物聯網、嵌入式計算機、傳感器等信息技術手段，將工廠變成一個全智能化環境，與互聯網互聯互通，形成一體化的數字化信息物理網絡。該網絡基于ICT技術，能夠實現端到端的整合——從原材料到生產，到營銷、產品運出再到售后保障。信息物理網絡不僅使生產能夠得到更加靈活的配置，也能夠充分利用差異化管理和流程控制所提供的機會，更能使供應商、客戶及員工之間的關系更加緊密，提供更多互惠互利的新機遇。這種“一體化”的信息物理網絡，從本質上來說其實是為了“分散化”，也就是工業4.0提出的工業生產將實現由“集中式控制”向“分散式增強型控制”的轉變，這與互聯網發展過程中“We b2.0”時代的“去中心化”殊途同歸?！胺稚⒒敝蟮纳a將變得更加靈活，不同的生產設備既能夠協作生產，又可以各自快速地對外部變化做出反應。這完全是信息時代產生的大量個性化需求反映到生產端的結果，對工業生產的要求達到了一個更高的水平。從消費端來說，工業4.0就是一個將生產原料、智能工廠物流配送、消費者全部編織在一起的大網，消費者只需通過智能設備下單，網絡就會自動將訂單和個性化要求發送給智能工廠由其采購原料、設計并生產，再通過網絡配送直接交付給消費者。隨著智能化設備和分布式小型智能工廠的廣泛性分布，商品的流通渠道將有可能徹底擺脫現有的線下渠道模式和如今如火如荼的電商貿易模式，在終端的消費者自主選擇定制化生產的選項后，由分布式的智能小型制造工廠直接生產和供給，實現社會效率的最大化。

簡而言之，“高維”企業將利用一體化的信息物理網絡，從顧客需求出發，將原材料、制造、配送、售后進行互聯互通，形成具有自主性的龐大網絡，最大化地降低成本，提高對用戶需求的響應能力。在這種情況下，與仍然處于“低維”的其他企業相比，競爭雙方完全不在一個層級，成敗不言而喻。一般地，隨著人口結構的變化、要素成本的上升、資源環境壓力的加大，我國經濟正在從高速發展轉向中高速發展的“經濟新常態”。為了更好地順應潮流，國家適時地提出了工業化與信息化融合的整體發展戰略?！靶鲁B”下，民族企業亦需積極轉變發展方式，主動應對，由過去的投資并購、追求規模的外延式擴張，轉向內涵式發展，順應工業4.0的發展潮流，早日進入“高維”階段，努力實現中國企業的世界級夢想。

一個成人不斷變革創新，就會充滿青春活力；一個企業持續堅持創新，就會矯健走向未來！