開啟新一輪世界競技賽

陳悅

在萊茵河畔的沃爾特鎮(zhèn)郊區(qū)，坐落著戴姆勒-奔馳集團(tuán)旗下的奔馳卡車沃爾特工廠，金頭發(fā)的薩托斯基一家三代都在這里工作。20多年前，薩托斯基經(jīng)歷了這個(gè)占地300萬平方米工廠的第一次自動(dòng)化改造，機(jī)器人的加入讓沃爾特工廠的工人人數(shù)從1000人下降到了300人，但每天生產(chǎn)的車身數(shù)量卻從160個(gè)增加到了400多個(gè)。

而今，薩托斯基和他的家人共同見證了沃爾特工廠的第二次改造。模塊化生產(chǎn)、壓縮合并平臺，讓工廠的智能化程度有了空前提升——每天，有超過500輛卡車的原材料、來自1000多家供應(yīng)商的11萬種零部件，都能夠在準(zhǔn)確時(shí)間到達(dá)準(zhǔn)確地點(diǎn)，并在輸入每輛車的訂單需求后，整個(gè)生產(chǎn)線自動(dòng)調(diào)配。由感應(yīng)引導(dǎo)傳輸系統(tǒng)和可供生產(chǎn)三種型號的車架生產(chǎn)線，按需生產(chǎn)出2400多種規(guī)格駕駛室中的任何一款。

這一切都是在長達(dá)1000多米的生產(chǎn)線上自動(dòng)完成的，沃爾特工廠的工人，只是負(fù)責(zé)檢查產(chǎn)品工藝和質(zhì)量。對薩托斯基而言，他所參與的不僅僅是對工廠的改造，而是更加激動(dòng)人心的事情——第四次工業(yè)革命。

早在19世紀(jì)80年代中期，戴姆勒和卡爾·本茨提出的輕內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，就讓戴姆勒-奔馳集團(tuán)在第二次工業(yè)革命中脫穎而出，成為工業(yè)技術(shù)金字塔尖的佼佼者。隨著德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的提出，一大批工業(yè)巨鱷又開始摩拳擦掌，進(jìn)行新一輪的工業(yè)制高點(diǎn)競逐。

把利潤損失降到最低

戴姆勒-奔馳集團(tuán)并不是唯一一家極力踐行工業(yè)4.0戰(zhàn)略的公司，西門子股份公司管理委員會成員、工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域首席執(zhí)行官魯思沃認(rèn)為，“如果說工業(yè)4.0時(shí)代的到來還要20年，那么，西門子目前已經(jīng)到達(dá)了‘工業(yè)3.X’?！?/p>

魯思沃所說的“工業(yè)3.X”，意指西門子位于德國巴伐利亞州安貝格市的電子制造工廠。這座工廠雖然只有三座外觀簡樸的廠房，卻擁有歐洲最先進(jìn)的數(shù)字化生產(chǎn)平臺。在這里，超過3億個(gè)元器件都有自己的“身份證”，這個(gè)“身份證”正是我們再熟悉不過的二維碼。通過二維碼上的信息，我們可知曉此元器件由哪條生產(chǎn)線生產(chǎn)、運(yùn)用了何種材質(zhì)、生產(chǎn)時(shí)的扭矩是多少等詳細(xì)信息。根據(jù)這些信息，生產(chǎn)線可全程自動(dòng)確定每道工序，并記錄下生產(chǎn)過程中的所有數(shù)據(jù)。

安貝格工廠的聯(lián)合董事長沃夫爾岡·瓦爾斯特說，這樣的智能工廠能讓產(chǎn)品完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)：裝配線上的半成品會告訴“機(jī)器需要什么服務(wù)”，然后機(jī)器按照這些信息自動(dòng)組裝出成品。

這種產(chǎn)品和機(jī)器之間的交流——或者說物理信息系統(tǒng)，讓人對生產(chǎn)流程的控制變得更加高效。在安貝格工廠，人工處理的工作量不到1/4，而其產(chǎn)能卻較數(shù)字化前提高了8倍。同時(shí)，因?yàn)樗性骷纳a(chǎn)均實(shí)時(shí)監(jiān)測、實(shí)時(shí)處理，所以工廠能夠24小時(shí)為客戶供貨；實(shí)時(shí)的質(zhì)量數(shù)據(jù)分析，更讓安貝格工廠的質(zhì)量合格率達(dá)到99.9988%。這近乎滿分的合格率，讓工廠負(fù)責(zé)人卡爾·比特納十分驕傲，“全球沒有任何一家同類工廠可以實(shí)現(xiàn)如此低的次品率”。

更重要的是，與沃爾特工廠一樣，在這一生產(chǎn)流水線上，可以實(shí)現(xiàn)不同型號、不同規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)，這種合并生產(chǎn)平臺的模塊化生產(chǎn)方式，能夠大大降低生產(chǎn)成本。大眾汽車的MQB平臺也是基于模塊化生產(chǎn)的智能平臺，集團(tuán)CEO馬丁·文德恩曾預(yù)計(jì)，MQB平臺可讓生產(chǎn)成本削減20%，同時(shí)還最多可減少30%的制造時(shí)間，到2019年，模塊化生產(chǎn)將為大眾集團(tuán)帶來190億美元的收入和近10%的凈利潤。

在阿爾卑斯山腳小鎮(zhèn)布萊夏赫的博世門斯塔特工廠，其專門負(fù)責(zé)推進(jìn)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的阿德·寇萊克總結(jié)了博世的4.0戰(zhàn)略：智能化原材料輸送、國際生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、流水線操作監(jiān)控和支持系統(tǒng)、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和高效設(shè)備管理系統(tǒng)。博世的4.0戰(zhàn)略內(nèi)容，基本上代表了德國先進(jìn)制造企業(yè)的工業(yè)4.0發(fā)展策略?？苋R克說，“生產(chǎn)線每一秒的速度變化，都關(guān)乎幾百萬歐元的利潤。”智能化的生產(chǎn)流水線，將把可能導(dǎo)致利潤損失的因素降到最低。

一種新的工業(yè)態(tài)度

物理信息系統(tǒng)不僅僅被應(yīng)用于生產(chǎn)制造端，更體現(xiàn)在產(chǎn)品的最終呈現(xiàn)上。戴姆勒股份公司商用車負(fù)責(zé)人沃爾夫?qū)げ鞴略诖饲敖邮堋兜谝回?cái)經(jīng)日報(bào)》采訪時(shí)就說道，“未來卡車2025是戴姆勒實(shí)施工業(yè)4.0的代表之一?！边@種未來卡車，可以通過“HighwayPilot”自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，運(yùn)用雷達(dá)、WIFI、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)卡車的自動(dòng)駕駛。

對于享有盛譽(yù)的德國工程師們而言，工業(yè)4.0的推進(jìn)，改變的不僅僅是利潤，更是一種新的工業(yè)態(tài)度與思想——他們要賦予機(jī)器以“生命”。 用寶馬集團(tuán)負(fù)責(zé)生產(chǎn)的董事科魯格的話說，“先進(jìn)的科技及其生產(chǎn)力，其核心仍然是人。工業(yè)4.0并不是一味地追求自動(dòng)化，排斥人參與生產(chǎn)的全過程；相反，未來的智能科技將著眼于更高層次的人機(jī)交互領(lǐng)域，讓科技裝備為工作人員提供更好的支持?！?/p>

在寶馬集團(tuán)蘭茨胡特的噴漆車間，科魯格的話得到了充分證明：基于攝像機(jī)圖像識別科技的手勢識別、記錄系統(tǒng)，已經(jīng)進(jìn)入汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域。按照程序，該車間的保險(xiǎn)杠噴漆工序完成后，檢驗(yàn)員需要進(jìn)行多項(xiàng)復(fù)雜的質(zhì)量檢測與評估，這些評估必須精確到每一個(gè)零件——這需要檢驗(yàn)員十分細(xì)心，他們需要精確地記憶偏差產(chǎn)生的位置、數(shù)據(jù)描述等每一細(xì)節(jié)。

不過，將“體感游戲”技術(shù)引進(jìn)生產(chǎn)過程中，檢驗(yàn)員便可以在虛擬手勢識別系統(tǒng)的支持下，用一系列手勢進(jìn)行檢驗(yàn)和記錄，讓電腦代替人腦的記憶功能，大大提升工作效率和檢驗(yàn)、定位精度。

這種高精度的人機(jī)交流，也是物理信息系統(tǒng)的一部分。在德國，如何從自己所在領(lǐng)域推動(dòng)工業(yè)4.0的發(fā)展，已經(jīng)成為各大企業(yè)樂此不疲的事情。就連推出了SAP HANA“足球”神器、協(xié)助德國隊(duì)一舉奪得2014年世界杯冠軍的SAP公司，也開始試圖滲透制造業(yè)，希望通過自己在數(shù)據(jù)分析上的優(yōu)勢，幫助工廠實(shí)現(xiàn)更加精確的數(shù)據(jù)分析。

德國國家科學(xué)和工程院院長、工業(yè)4.0工作集團(tuán)主席卡格曼說：“目前，那些為制造業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)和技術(shù)，比如通快集團(tuán)的激光技術(shù)、西門子生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備，以及那些使用這些設(shè)備、以工業(yè)4.0模式生產(chǎn)產(chǎn)品的企業(yè)和公司，還有那些為自動(dòng)化生產(chǎn)企業(yè)提供感應(yīng)技術(shù)和機(jī)器人及信息通信技術(shù)的企業(yè)，如德國電信，都從不同方面和角度，參與到推進(jìn)工業(yè)4.0的進(jìn)程中。”在卡格曼的理解中，這些擁有良好基礎(chǔ)的公司，正在將他們擅長的所有知識融合起來，去創(chuàng)造最適合生產(chǎn)的環(huán)境。

重振制造業(yè)的契機(jī)

不止是德國，在制造業(yè)增加值位列全球第一的中國，和在金融危機(jī)后將發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)上升為國家戰(zhàn)略的美國，也將新一輪的工業(yè)革命視為重塑制造業(yè)的“風(fēng)口”。

“中國制造2025”，被認(rèn)為是比德國的工業(yè)4.0戰(zhàn)略更為復(fù)雜和艱巨的“并聯(lián)式”工業(yè)智能化發(fā)展藍(lán)圖，將成為中國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)。

在太平洋另一端的美國，則將此次工業(yè)革命命名為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。盡管稱謂有所差別，但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念和工業(yè)4.0的理念保持了一致，那就是將虛擬網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)連接，形成更有效率的生產(chǎn)系統(tǒng)。

美國智庫威爾遜中心發(fā)布的《全球先進(jìn)制造業(yè)趨勢報(bào)告》顯示，研發(fā)投資額位于世界首位的美國，將其3/4的研發(fā)資金都集中在了制造業(yè)。不過，與德國不太一樣的是，美國的這一輪工業(yè)革命，更加側(cè)重利用自身的“軟件”優(yōu)勢，希望憑借強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)資源，引導(dǎo)工業(yè)的發(fā)展方向。

早在2012年，美國通用電氣就提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，并集結(jié)了IBM、思科、英特爾和AT&T等IT企業(yè)成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC），這一聯(lián)盟將在成員之間展開設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享——只要你想加入，只需申請即可。

除了成立行業(yè)聯(lián)盟，通用電器還與日本軟銀公司簽署Predix軟件平臺許可協(xié)議。根據(jù)通用電氣發(fā)布的聲明，作為此次交易的一部分，軟銀公司將為通用電氣開發(fā)在航運(yùn)和制造業(yè)各種基于物聯(lián)網(wǎng)的定制程序，同時(shí)通用電氣對日本市場開放自身的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。通用與軟銀聯(lián)手，標(biāo)志著通用電氣的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)程已進(jìn)入跨國公司運(yùn)作階段。

《時(shí)代》雜志認(rèn)為，通用電氣“是希望通過放棄眼前利益，爭取通過自身的產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)，在全球范圍內(nèi)搭建更大的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”，并最終重新成為全球工業(yè)變革的“執(zhí)牛耳者”。

通用電氣的這一輪加速跑，也正是美國重振制造業(yè)的契機(jī)。據(jù)通用電氣預(yù)測，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠使美國的生產(chǎn)率每年提高1%-1.5%，未來20年將使美國人的平均收入比當(dāng)前水平提高25%-40%。在此期間，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)會為全球GDP增加10萬億-15萬億美元，相當(dāng)于再造一個(gè)美國經(jīng)濟(jì)。

讓城市更智能

工業(yè)4.0的影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不限于工廠，它的觸角已經(jīng)伸向城市，并開始逐步改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

同樣致力于重振制造業(yè)的法國，如今將發(fā)展電動(dòng)汽車作為這一輪浪潮中的王牌。在巴黎西南部的IssyGrid智能社區(qū)，屋頂?shù)奶柲馨l(fā)電裝置可以給每家每戶的電動(dòng)汽車充電。而在西班牙的巴塞羅那，物理信息系統(tǒng)在城市的綠色環(huán)保上也作出了突出貢獻(xiàn)。

走在巴塞羅那街頭，隨處可見的垃圾回收箱，并沒有看起來那么不起眼。在它們的頂部和底部，都裝有一個(gè)容量傳感器和一個(gè)壓力傳感器，當(dāng)桶內(nèi)的垃圾快要裝滿時(shí)，垃圾桶就會通過無線傳輸自動(dòng)向垃圾處理控制中心反饋情況，這樣環(huán)衛(wèi)工人就能夠通過垃圾桶的反饋信息，來安排、分配垃圾運(yùn)輸車的出行頻率和路線。這一裝置，極大地提升了城市的垃圾處理效率。

那些和垃圾桶毗鄰的街燈，也都配備了定時(shí)器和感應(yīng)器，以減少能源浪費(fèi)和對夜行生物的干擾；鋪設(shè)在地面的停車傳感器，能夠讓司機(jī)及時(shí)知曉空車位；草地里埋著的濕度傳感器，則能夠感知地面濕度，以確定何時(shí)給草地澆水。

根據(jù)工信部產(chǎn)業(yè)政策司、國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究部研究撰文中來自法國的數(shù)據(jù)，如應(yīng)用信息技術(shù)用于能效管理，可節(jié)約城市 30%-70%的能源，減少20%的交通擁擠、15%的建筑運(yùn)行成本和20%的水消耗。

統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是最大挑戰(zhàn)

來勢迅猛的工業(yè)4.0讓人心動(dòng)，特別是在發(fā)展初期，尚未確定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，使得工業(yè)4.0對于那些可能撥得頭籌的國家或公司具有特別的吸引力。

德國總理默克爾在2月21日發(fā)布的聯(lián)邦政府播客中說，數(shù)字化生產(chǎn)對德國的繁榮富裕至關(guān)重要，德國要成為“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)者，并在歐洲甚至全球推行這些標(biāo)準(zhǔn)。

不僅僅德國，美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，也正在為設(shè)定新的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)緊鑼密鼓地工作著。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟所推崇的數(shù)據(jù)共享，正是以美國企業(yè)自身的工業(yè)數(shù)據(jù)作為籌碼，在世界范圍內(nèi)引導(dǎo)物理信息系統(tǒng)的建立，制定相關(guān)的通用標(biāo)準(zhǔn)，利用互聯(lián)網(wǎng)來主導(dǎo)傳統(tǒng)工業(yè)。

在德國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會、德國機(jī)械制造商協(xié)會（VDMA）和德國電氣電子工業(yè)協(xié)會（ZVEI）共同開展的一項(xiàng)有關(guān)工業(yè)4.0的調(diào)查中，有半數(shù)以上企業(yè)認(rèn)為，數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化是“工業(yè)4.0”所面臨的最大挑戰(zhàn)，這個(gè)難度甚至超過了流程和工作組織。

根據(jù)工業(yè)4.0的構(gòu)想，雖然設(shè)備之間能夠互相溝通，并且自主決定應(yīng)該如何展開這些工序，但前提條件是，這些設(shè)備之間沒有語言障礙。如果要實(shí)現(xiàn)全球工廠的集成化發(fā)展，那么就需要所有企業(yè)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，也就是國際認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)體系。一旦這一標(biāo)準(zhǔn)得以建立，無論是硬件生產(chǎn)商還是軟件開發(fā)商，都能夠在既有的框架內(nèi)研發(fā)各個(gè)領(lǐng)域的物理信息系統(tǒng)產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)傳感器、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、云計(jì)算系統(tǒng)、大型企業(yè)、車輛和數(shù)以百計(jì)其他類型的實(shí)體得以全面整合，推動(dòng)整個(gè)工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的效率全面提升。（支點(diǎn)雜志2015年6月刊）