新常態(tài)視域中的工業(yè)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(dāng)下最火的科幻冒險(xiǎn)電影之一，在中國掀起了一陣陣觀影浪潮，也激起了大家對(duì)科幻世界的探索熱情。影片主要講述了科學(xué)家們?cè)谌祟惸┦览脤?duì)蟲洞的新發(fā)現(xiàn)，超越人類科學(xué)極限，在廣袤的宇宙中進(jìn)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(jìn)入黑洞后，意外進(jìn)入到了未來人類設(shè)定好的五維空間。在這個(gè)更高維的空間中，人類可以完全顛覆低維空間的形態(tài)和存在方式，對(duì)低維空間可以隨意改動(dòng)其組合方式，而這對(duì)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(yè)4.0橫空出世！

科幻電影畢竟是科學(xué)幻想，現(xiàn)代科學(xué)的極限也無法證實(shí)高維空間的存在和具體形態(tài)。但不論如何，對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界中正在潛行的一場(chǎng)革命——“工業(yè)時(shí)代4.0”來說，卻是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。商場(chǎng)如戰(zhàn)場(chǎng)，我們不禁暢想，在已經(jīng)邁入或者準(zhǔn)備邁入“工業(yè)時(shí)代4.0”的“高維”企業(yè)，是否也可以對(duì)處在原有時(shí)代的“低維”企業(yè)隨意進(jìn)攻、隨意侵占其市場(chǎng)，并且競(jìng)爭(zhēng)手段也都是處于“低維”的企業(yè)所不可想象的，而“低維”企業(yè)卻毫無反制之力？眾所周知，人類社會(huì)工業(yè)化的進(jìn)程，始于機(jī)械制造設(shè)備的出現(xiàn)。蒸汽機(jī)、紡織機(jī)等機(jī)器的出現(xiàn)大大改變了產(chǎn)品的生產(chǎn)方式；在實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)分工的基礎(chǔ)上，第二次工業(yè)革命又實(shí)現(xiàn)了電力驅(qū)動(dòng)的規(guī)?；a(chǎn)；始于20世紀(jì)70年代的第三次工業(yè)革命則利用電子和信息技術(shù)大大提高了制造過程的自動(dòng)化程度，機(jī)器取代了相當(dāng)大部分的“體力勞動(dòng)”和一部分“腦力勞動(dòng)”。而從2011年始于德國的“工業(yè)革命4.0”則是以軟件、傳感器以及通信系統(tǒng)等集成于一體的信息物理網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以智能工廠及智能生產(chǎn)為核心，將資源、信息、物品和人進(jìn)行互聯(lián)，建立高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。人們認(rèn)為這或?qū)⒊蔀橛忠淮胃锩南葘?dǎo)。在工業(yè)4.0時(shí)代，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將逐漸消失，并產(chǎn)生出各種新的業(yè)務(wù)模式及合作形式，創(chuàng)造價(jià)值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。如果說第一到第三次工業(yè)革命是“低維”的話，那么工業(yè)4.0就是“高維”，從低維到高維的質(zhì)的飛躍，將會(huì)帶來企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的指數(shù)量級(jí)增長，實(shí)現(xiàn)企業(yè)脫胎換骨般的變化。

從工業(yè)4.0概念誕生的過程來看，德國的工業(yè)界和政府為何要推行工業(yè)4.0？

工業(yè)4.0是德國政府推進(jìn)的“高科技戰(zhàn)略”（HigH-TecHStrategy）之一。德國政府制定高科技戰(zhàn)略，是為了讓德國在解決世界面臨的諸多課題時(shí)擁有主導(dǎo)權(quán)。如果高科技戰(zhàn)略能夠拓展科學(xué)和研究的范圍，進(jìn)而帶來高端技術(shù)，應(yīng)該會(huì)給德國帶來繁榮和就業(yè)機(jī)會(huì)。高科技戰(zhàn)略始于2006年8月。最初的定位，是集德國所有政府機(jī)構(gòu)之力，整合不同領(lǐng)域的多項(xiàng)研究和創(chuàng)新活動(dòng)的國家計(jì)劃?，F(xiàn)在的“高科技戰(zhàn)略2020”（HigH-Tech Strategy 2020）已經(jīng)橫跨“氣候/能源”“健康/營養(yǎng)”“交通工具”“安全”“交流”五個(gè)領(lǐng)域。把焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)了在未來10～15年內(nèi)有望實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展的項(xiàng)目。除此之外，德國政府還制定了孕育創(chuàng)新的戰(zhàn)略及其相關(guān)計(jì)劃。從工業(yè)4.0的整體概念來看，利用物聯(lián)網(wǎng)（loT）和因特網(wǎng)服務(wù)改革生產(chǎn)流程只是其中一個(gè)方面。作為技術(shù)領(lǐng)袖，德國在借助工業(yè)4.0提高競(jìng)爭(zhēng)力方面也將處于優(yōu)勢(shì)地位。

工業(yè)4.0描繪了未來的制造業(yè)藍(lán)圖，它將會(huì)使現(xiàn)有工廠發(fā)生怎樣的變化？

在制造業(yè)領(lǐng)域，常見的客戶主要面對(duì)的課題有三個(gè)：生產(chǎn)效率、速度、靈活性。生產(chǎn)效率不單單是指員工的生產(chǎn)效率，速度也不是指在短時(shí)間內(nèi)制造出單元。企業(yè)需要具備的，是“投放市場(chǎng)的時(shí)間”（Time-to-market）， 應(yīng)對(duì)客戶多樣化需求的靈活性。這代表的是“隨選生產(chǎn)”（Production on Demand），也就是適時(shí)制定生產(chǎn)計(jì)劃。當(dāng)工業(yè)4.0解決這些重大課題的時(shí)候，制造的形態(tài)或許將發(fā)生翻天覆地的改變。工業(yè)4.0展示了未來制造業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)。產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)要通過軟件和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流。到那時(shí)，生產(chǎn)流程的計(jì)劃將不再是提前幾個(gè)月或者幾年制定，而是按照最新的情況靈活調(diào)整。信息和指示將在產(chǎn)品與生產(chǎn)設(shè)備之間適時(shí)互通，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的優(yōu)化，從而制造出面面俱到的產(chǎn)品。從整條價(jià)值鏈的角度出發(fā)，開展這樣的自律控制和優(yōu)化應(yīng)該有助于實(shí)現(xiàn)集成化生產(chǎn)設(shè)備的組織。未來的制造業(yè)扎根于數(shù)字技術(shù)，工業(yè)軟件估計(jì)將成為推動(dòng)其發(fā)展的原動(dòng)力?，F(xiàn)如今，展望未來的制造業(yè)大多要談到IoT的概念。但是我們認(rèn)為，在今后，眾多領(lǐng)域的專家和業(yè)者在全球范圍內(nèi)共享信息、開展討論將變得不可或缺。未來的制造業(yè)應(yīng)該不受特定概念的左右。工業(yè)4.0雖然（和IoT-樣）也是打造未來制造業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的一個(gè)概念，但我們認(rèn)為，這個(gè)概念要得到世界的接受，真正運(yùn)用于制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)還要等到2030年左右。

如同融合PLM （Product Lifecycle Management）工具與FA技術(shù)一樣，工業(yè)4.0的活動(dòng)涉及生產(chǎn)技術(shù)、IT等廣泛領(lǐng)域。企業(yè)要如何推行如此復(fù)雜的活動(dòng)？推行工業(yè)4.0的關(guān)鍵人物角色是哪些？

這在工業(yè)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(jīng)營高階主管所在的辦公室必須實(shí)現(xiàn)信息互通。一個(gè)可行的辦法，是建立包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)在內(nèi)，涵蓋整條價(jià)值鏈的完善數(shù)字信息基礎(chǔ)。在這樣的基礎(chǔ)之下，所有經(jīng)營高管要參與其中，為實(shí)現(xiàn)高度靈活的制造業(yè)提供協(xié)助。通常擁有構(gòu)建這種數(shù)字信息基礎(chǔ)需要眾多硬軟件搭配，借此可以融合真實(shí)和虛擬世界，對(duì)價(jià)值鏈進(jìn)行優(yōu)化。通過為產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)的全過程賦予“智慧”，可以提高生產(chǎn)效率、速度和靈活性。舉例來說，在產(chǎn)品開發(fā)方面，PLM、虛擬試制、試驗(yàn)、優(yōu)化等軟件已經(jīng)齊備。在生產(chǎn)計(jì)劃方面，通過對(duì)整座工廠和各臺(tái)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行模擬，可以節(jié)約時(shí)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(shù)的融合實(shí)現(xiàn)。在生產(chǎn)和服務(wù)方面，也可以提供最佳的解決方案。

整合真實(shí)與虛擬，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0概念的課題和解決措施有哪些？

為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0，必須要做的事情很多。工業(yè)4.0不會(huì)一蹴而就，只是一個(gè)藍(lán)圖，是應(yīng)該前進(jìn)的方向。對(duì)中國企業(yè)來說，把工業(yè)4.0作為目標(biāo)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(píng)判。我們描繪的策略是兩個(gè)“整合”。一是產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)品生命周期的整合，二是真實(shí)與虛擬的整合。除此之外，“標(biāo)準(zhǔn)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(fā)展自動(dòng)化、進(jìn)一步開發(fā)技術(shù)，還在積極確保技術(shù)的兼容性。這意味著當(dāng)我們把不同系統(tǒng)供貨商的技術(shù)合并到一起的時(shí)候，這些技術(shù)都能正常發(fā)揮作用。可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就開始參與最新標(biāo)準(zhǔn)的制定，從而贏得先機(jī)，快人_步，優(yōu)勢(shì)迭代富集。

擲地有聲，工業(yè)4.0是世界潮流，北美的類似計(jì)劃照樣不甘落后。

在美國，被人熟知的智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟（SMLC；SmartManufacturing LeadersHip Coalition）也發(fā)起倡議將致力于未來的制造行業(yè)研究工作。智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟是一個(gè)非營利組織，包括制造業(yè)踐行者、供應(yīng)商和技術(shù)公司；制造商聯(lián)盟；大學(xué)；政府機(jī)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)室。該聯(lián)盟的目標(biāo)是使制造工業(yè)股東們形成研發(fā)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)及宣傳能促進(jìn)廣泛適用于制造業(yè)智能的開發(fā)方法、標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)和共享基礎(chǔ)設(shè)施。與此類似，通用電氣公司也已進(jìn)行名為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”（industrialInternet）的研究工作?！肮I(yè)互聯(lián)網(wǎng)”旨在將兩個(gè)變革所帶來的優(yōu)勢(shì)融合在一起：由工業(yè)革命所涉及的眾多的機(jī)器、設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)勢(shì)，以及由近來互聯(lián)網(wǎng)變革帶來的運(yùn)算、信息和通信系統(tǒng)強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。根據(jù)通用電氣公司觀點(diǎn)，上述的優(yōu)勢(shì)結(jié)合將體現(xiàn)三個(gè)要素，也就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)：智能機(jī)器、先進(jìn)的分析和干活的人。

如火如荼，工業(yè)4.0方興未艾！

從生產(chǎn)端來講，在工業(yè)4.0時(shí)代，可以利用物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式計(jì)算機(jī)、傳感器等信息技術(shù)手段，將工廠變成一個(gè)全智能化環(huán)境，與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通，形成一體化的數(shù)字化信息物理網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)基于ICT技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的整合——從原材料到生產(chǎn)，到營銷、產(chǎn)品運(yùn)出再到售后保障。信息物理網(wǎng)絡(luò)不僅使生產(chǎn)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(jī)會(huì)，更能使供應(yīng)商、客戶及員工之間的關(guān)系更加緊密，提供更多互惠互利的新機(jī)遇。這種“一體化”的信息物理網(wǎng)絡(luò)，從本質(zhì)上來說其實(shí)是為了“分散化”，也就是工業(yè)4.0提出的工業(yè)生產(chǎn)將實(shí)現(xiàn)由“集中式控制”向“分散式增強(qiáng)型控制”的轉(zhuǎn)變，這與互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中“We b2.0”時(shí)代的“去中心化”殊途同歸?！胺稚⒒敝蟮纳a(chǎn)將變得更加靈活，不同的生產(chǎn)設(shè)備既能夠協(xié)作生產(chǎn)，又可以各自快速地對(duì)外部變化做出反應(yīng)。這完全是信息時(shí)代產(chǎn)生的大量個(gè)性化需求反映到生產(chǎn)端的結(jié)果，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的要求達(dá)到了一個(gè)更高的水平。從消費(fèi)端來說，工業(yè)4.0就是一個(gè)將生產(chǎn)原料、智能工廠物流配送、消費(fèi)者全部編織在一起的大網(wǎng)，消費(fèi)者只需通過智能設(shè)備下單，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)自動(dòng)將訂單和個(gè)性化要求發(fā)送給智能工廠由其采購原料、設(shè)計(jì)并生產(chǎn)，再通過網(wǎng)絡(luò)配送直接交付給消費(fèi)者。隨著智能化設(shè)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(xiàn)有的線下渠道模式和如今如火如荼的電商貿(mào)易模式，在終端的消費(fèi)者自主選擇定制化生產(chǎn)的選項(xiàng)后，由分布式的智能小型制造工廠直接生產(chǎn)和供給，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效率的最大化。

簡(jiǎn)而言之，“高維”企業(yè)將利用一體化的信息物理網(wǎng)絡(luò)，從顧客需求出發(fā)，將原材料、制造、配送、售后進(jìn)行互聯(lián)互通，形成具有自主性的龐大網(wǎng)絡(luò)，最大化地降低成本，提高對(duì)用戶需求的響應(yīng)能力。在這種情況下，與仍然處于“低維”的其他企業(yè)相比，競(jìng)爭(zhēng)雙方完全不在一個(gè)層級(jí)，成敗不言而喻。一般地，隨著人口結(jié)構(gòu)的變化、要素成本的上升、資源環(huán)境壓力的加大，我國經(jīng)濟(jì)正在從高速發(fā)展轉(zhuǎn)向中高速發(fā)展的“經(jīng)濟(jì)新常態(tài)”。為了更好地順應(yīng)潮流，國家適時(shí)地提出了工業(yè)化與信息化融合的整體發(fā)展戰(zhàn)略?！靶鲁B(tài)”下，民族企業(yè)亦需積極轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，主動(dòng)應(yīng)對(duì)，由過去的投資并購、追求規(guī)模的外延式擴(kuò)張，轉(zhuǎn)向內(nèi)涵式發(fā)展，順應(yīng)工業(yè)4.0的發(fā)展潮流，早日進(jìn)入“高維”階段，努力實(shí)現(xiàn)中國企業(yè)的世界級(jí)夢(mèng)想。

一個(gè)成人不斷變革創(chuàng)新，就會(huì)充滿青春活力；一個(gè)企業(yè)持續(xù)堅(jiān)持創(chuàng)新，就會(huì)矯健走向未來！