工業(yè)4.0的緣起和未來

工業(yè)4.0這一詞匯是德國在擁抱數(shù)字化的過程中被創(chuàng)造出來的，它本來是一個德國概念，現(xiàn)在擁有了越來越廣泛的世界性影響，我很樂意在此借這個概念回顧一下德國的數(shù)字化歷程，并展望新的工業(yè)革命和制造業(yè)的未來。

工業(yè)4.0是怎么來的

德國總理默克爾非常重視德國經(jīng)濟(jì)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型，所以她給了我一個任務(wù)，就是要對德國的數(shù)字化進(jìn)程進(jìn)行研究。2006年，我們引入了一個IT峰會機(jī)制，開始是SAP來組織的，每年我們都會組織會議，其他公司也來相互交流經(jīng)驗、討論觀點。2009年，我們被要求，特別是德國科學(xué)技術(shù)聯(lián)盟和德國政府要求我們拿出新的想法，事關(guān)德國未來的戰(zhàn)略性想法。

我們有若干工作組，其中一個工作組是溝通聯(lián)系工作組，我也是其中一員。我們開始是聚焦德國在生產(chǎn)方面的創(chuàng)新，后來我們感到互聯(lián)網(wǎng)和實體經(jīng)濟(jì)在不斷融合。也就是說虛擬世界和現(xiàn)實世界在不斷融合。當(dāng)時我們科學(xué)和工程學(xué)院也推出了一體化的研究項目，我們把重點放在生產(chǎn)上，當(dāng)時我們起了一個名字，叫作“工業(yè)4.0”，因為它和自動化有關(guān)系，我們覺得這就是下次工業(yè)革命的話題。在德國，工業(yè)主要是指制造業(yè)。

很快，我們又推出了一個項目，重點放在了智能服務(wù)上，這方面并不是德國擅長的，但我們必須把其他的行業(yè)聯(lián)系起來做研究。智能服務(wù)項目不僅是數(shù)據(jù)推動的創(chuàng)新，同時還會有社會推動創(chuàng)新的因素，最終它將給企業(yè)帶來益處，也會給社會帶來益處，這就是為什么工業(yè)4.0項目這么受關(guān)注的原因。

總結(jié)一下，2011年我們正式推出工業(yè)4.0，有50個機(jī)構(gòu)，包括科研部門和企業(yè)，和我們一起向政府提出了工業(yè)4.0的建議， 2013年我們又做了一個第二版的報告， 2014年德國政府再抬高一個工作層級，讓更多的部門、企業(yè)和行業(yè)協(xié)會參與進(jìn)來，今年3月我們做了最新版的工業(yè)4.0報告。

展望工業(yè)4.0世界

新工業(yè)革命的推動力主要有三個，一個是技術(shù)，尤其是數(shù)字技術(shù);第二個是無處不在的連接，特別是物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開始進(jìn)入工廠;第三個是自動化程度越來越高的工業(yè)系統(tǒng)。這三個因素疊加起來就形成了一種趨勢，自動化之后的重點就是系統(tǒng)對外部環(huán)境的感知，通過感知形成工業(yè)大數(shù)據(jù)，現(xiàn)在很多數(shù)據(jù)都不是免費的，將來數(shù)據(jù)會越來越廉價甚至免費;然后會有人工智能，機(jī)器擁有學(xué)習(xí)能力;然后是新的分析工具，用來分析數(shù)據(jù)并指導(dǎo)行動。

自動化系統(tǒng)、虛擬世界和現(xiàn)實世界的融合，涉及到不同的技術(shù)，有很多技術(shù)參數(shù)，同時有很多不同的應(yīng)用，3D打印講的就是其中一種。這些都需要用一個軟件架構(gòu)來界定，很多標(biāo)準(zhǔn)都需要統(tǒng)一，如果我們能夠來共同推進(jìn)，就容易產(chǎn)生大的突破。

從制造行業(yè)來講，制造本身與客戶服務(wù)、行業(yè)服務(wù)也在慢慢地融合，今后你可能分不清楚制造與服務(wù)這兩者的區(qū)別。未來制造業(yè)的發(fā)展方向，是數(shù)據(jù)推動的商業(yè)模式的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型。

什么是工業(yè)4.0？首先是高度靈活又高效能的生產(chǎn)，做到價值創(chuàng)造流程的按需優(yōu)化和實時優(yōu)化?，F(xiàn)在德國各個不同制造行業(yè)的靈活度都達(dá)到了40%左右，可以隨時消化吸收40%的訂單下降，照樣順暢向前發(fā)展，就是說我們可以經(jīng)受30%-40%的收縮打擊。做到這一點離不開基礎(chǔ)設(shè)施的升級，自動化程度、數(shù)字化程度等等。

工業(yè)4.0還意味著環(huán)境友好的發(fā)展模式。你可以把工廠遷回城市，照樣不會對環(huán)境造成很多影響，如果你采用環(huán)境友好的生產(chǎn)方式的話。

第三就是社會形態(tài)的改變。商業(yè)環(huán)境和社會環(huán)境將會越來越復(fù)雜，要掌握這個復(fù)雜的環(huán)境，我們必須擁有權(quán)力下放的和更加分散化的自我組織形式，也就是說企業(yè)職能從中央控制系統(tǒng)變成自組織平臺。企業(yè)員工會更加朝著自我組織、自我約束來發(fā)展。我們最終將有一個更加靈活的生態(tài)系統(tǒng)，非常有動態(tài)性，這樣它才能隨時響應(yīng)客戶需求，實時地適應(yīng)市場變化，現(xiàn)在這還做不到，但已經(jīng)有這樣的想法。

智能生產(chǎn)的含義

以上是宏觀的視角，如果我們從微觀視角來看工業(yè)4.0，具體到一家企業(yè)，變化會在哪里？

第一個維度，橫向的一體化要做得更好，內(nèi)部流程的打通和數(shù)字化，這意味著我們要不斷改進(jìn)現(xiàn)在所做的工作，比如說軟件、解決方案、3D打印的生產(chǎn)方式。

第二個維度，改進(jìn)縱向一體化，這個問題在10年到15年前我們就討論了，上下游的供應(yīng)商合作伙伴怎么打通?，F(xiàn)在我們必須要實現(xiàn)橫向、縱向一體化的無縫對接。

第三個維度就是全生命周期的產(chǎn)品管理，從工程設(shè)計到產(chǎn)品生產(chǎn)和售后服務(wù)的生命周期，我們都必須統(tǒng)一管理。這方面過去已經(jīng)有很多管理軟件，但這些工具之間沒有什么聯(lián)系，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不一樣，需要打通和升級。

制造業(yè)的核心是工廠，工廠的智能化管理非常重要，工廠并非自己獨立工作，而是要跟智能電網(wǎng)、智能物流、智能樓宇建筑連接起來，根據(jù)訂單、能源、物流等條件的變化實時調(diào)整生產(chǎn)。這意味著工廠越來越聰明，知道怎么樣進(jìn)行生產(chǎn)，機(jī)器也變得更加智能化，可以相互交流，來控制產(chǎn)量。

所有這些都需要更加聰明的人來完成，我們稱之為智能操作員，各種不同的智能設(shè)備、數(shù)字設(shè)備來幫助他們操作，以往分散的各個項目要連起來，基本原則是更加自動化。

這只是故事的一小部分，還有很重要的一部分，就是智能產(chǎn)品。產(chǎn)品離開工廠到達(dá)客戶之后，應(yīng)該不斷地收集用戶數(shù)據(jù)，變成一個小的平臺，所有產(chǎn)品的數(shù)據(jù)集中起來之后，就變成了大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實時分析這些大數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)一步優(yōu)化我們的流程和業(yè)務(wù)模式，為客戶提供更多的服務(wù)。這方面的創(chuàng)新速度非常快，客戶也在不斷地受益。

舉個例子，阿迪達(dá)斯。阿迪達(dá)斯今年推出了3D打印制鞋技術(shù)，成本并沒有增長很多，但可以縮短外包線路，甚至把生產(chǎn)轉(zhuǎn)回國內(nèi)。阿迪達(dá)斯還給跑鞋裝上了傳感器，你就可以對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和衡量，這雙鞋怎么穿的、怎么用的，然后基于這些數(shù)據(jù)可以對產(chǎn)品和流程進(jìn)一步優(yōu)化，再按優(yōu)化后的版本生產(chǎn)和銷售。比如個性化設(shè)計，按照客戶的特殊要求來生產(chǎn)鞋子。

基于智能平臺的“一切皆服務(wù)”

接下來就是智能服務(wù)，這方面的重點不是產(chǎn)品，而是新商業(yè)模式下的新服務(wù)項目。前提是數(shù)據(jù)化、知道用戶的偏好和習(xí)慣，以此來啟動商業(yè)模式和服務(wù)的優(yōu)化。

道理非常簡單，數(shù)據(jù)變成了一種產(chǎn)品，它本身蘊含著價值。如果你的商業(yè)模式是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，那么所有的一切都可以成為服務(wù)，這一點并不神秘，絕大部分公司都可以做到。

具體怎么做呢？沒有任何一個公司能夠做到所有的數(shù)據(jù)收集、分析工作都自己做，因為工作量太龐大了。你需要有一個強(qiáng)勁的生態(tài)系統(tǒng)，幫助你來做連接，幫助你把不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)收集、回傳、分析。這涉及到互可操作性，你需要在一個平臺上對這樣的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行管理。

實際上它關(guān)系到工業(yè)4.0的最終結(jié)果，就是要實現(xiàn)各種設(shè)備工具機(jī)器之間的互聯(lián)。

用汽車行業(yè)做一個例子，未來可能在所有的展覽上你都能看到互聯(lián)汽車，或者叫自動駕駛汽車。它需要有智能架構(gòu)來支撐，一輛汽車自動行駛，它必須實時了解周圍的環(huán)境，數(shù)據(jù)傳輸速度要非常快，以毫秒來計算，這意味著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和底層技術(shù)架構(gòu)必須得升級。

現(xiàn)在是怎么做的呢？比如說谷歌，它有成百上千輛汽車在路上收集數(shù)據(jù)做地圖、做測量。以后不會是這樣的了。因為以后所有的汽車都會有數(shù)據(jù)采集設(shè)備，比如在德國，所有新車上都已經(jīng)安裝了傳感器。

從公司層面，軟件的虛擬化非常非常的關(guān)鍵。比如說在一個組裝線上，來自于不同廠商的機(jī)器設(shè)備必須互相匹配和協(xié)調(diào)，怎么才能知道是否匹配協(xié)調(diào)呢？如果你有一個數(shù)字模型來控制所有機(jī)器，這樣你把設(shè)備賣給客戶之前，他們可以模擬使用這些設(shè)備的情景，這就是我所說的軟件的虛擬化，在這個基礎(chǔ)上，我們才能實現(xiàn)所有機(jī)器設(shè)備的互聯(lián)，智能的互聯(lián)，這是一個軟件定義的架構(gòu)。

說到通過軟件平臺管理生態(tài)系統(tǒng)，現(xiàn)在有一些爭論，就是平臺中立化問題。有人擔(dān)心平臺被用來打擊競爭對手，或者說平臺上的公司被平臺控制。這是一個問題，因此我們需要一個開放的數(shù)字平臺，讓客戶能夠即插即用，同時又有能夠支付得起的服務(wù)價格，還需要有值得信賴的云，不管是公有云還是私有云，你要保證系統(tǒng)的安全性，確保能夠把世界上所有的設(shè)備和機(jī)器安全地聯(lián)系起來，這是一個終極的目標(biāo)。

在商業(yè)模式上，平臺要保證所有人都可以參與進(jìn)來，平臺上面任何類型的服務(wù)都可以實施，不同的市場、不同類型的服務(wù)、不同類型的社區(qū)，想做什么都可以。所以我猜這樣一種平臺，應(yīng)該由具有高度專業(yè)知識的重要公司來提供，這樣才能保證底層很復(fù)雜、很堅固，但頂層有很大的靈活性，而且簡單易用。

在商業(yè)模式的創(chuàng)新上，現(xiàn)在我們已經(jīng)可以根據(jù)用量來進(jìn)行收費，但對于平臺即服務(wù)的模式，平臺必須是雙向的，在一個連接了大量設(shè)備和終端的平臺上，一方面你有很多供應(yīng)商，另一方面你又有很多客戶，這天然就是一個雙向市場。

如果認(rèn)同這一點的話，問題的下一步就是，這對于工人來說意味著什么呢？在過去我們優(yōu)化的是流程，以后我們優(yōu)化的是工作場所，是工作本身，這會導(dǎo)致工作崗位變少嗎？

這在德國的確是一個關(guān)注焦點。工會作為員工代表，比較擔(dān)心工人以后會不會沒有工作了，因為所有的事情都可以自動化、用機(jī)器人做了。確實會存在這么一種情況，低附加值的工作可能會消失，但是新的工作崗位也會被大量創(chuàng)造。過去十年，德國對機(jī)械工程師的需求增加了9.5萬個，而自動化產(chǎn)業(yè)增加了1.5萬個工作崗位。

關(guān)鍵是對新能力的要求，比如說一個機(jī)器操作員，工廠變得更加自動化，意味著控制機(jī)器的人要更加靈活，要有更強(qiáng)的自我組織能力和多元化技能。對企業(yè)或政府而言，必須要有相應(yīng)的教育和培訓(xùn)，提升工人的技能水平。但是這種培訓(xùn)可能不是大規(guī)模地坐在一起聽課，而是通過各種靈活的學(xué)習(xí)方式，這在現(xiàn)在的技術(shù)水平下完全能做到。

四大挑戰(zhàn)

我最后要講的就是挑戰(zhàn)是什么？首先我們要建立一個數(shù)字平臺，這個本身就是挑戰(zhàn)，尤其是有著統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的開放數(shù)字平臺，是非常困難的。這也是為什么我反復(fù)說我們需要有一些領(lǐng)軍型的公司、核心的公司，它們先動起來，然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同化，開放式協(xié)同，然后再讓中小型企業(yè)參與進(jìn)來共同發(fā)展。

其次就是基礎(chǔ)架構(gòu)（framework）方面的挑戰(zhàn)，比如說在法律上，我們對于數(shù)據(jù)的使用怎么樣來進(jìn)行管控，相應(yīng)的法律框架怎么搭建，我們還需要有一個統(tǒng)一的歐洲數(shù)字市場。從政府的角度，數(shù)據(jù)政策就變成了一種經(jīng)濟(jì)政策，誰擁有數(shù)據(jù)，誰來保護(hù)數(shù)據(jù)，誰來負(fù)責(zé)這個分享數(shù)據(jù)，這些都是新課題。

第三個挑戰(zhàn)是公司的組織結(jié)構(gòu)和工作方式的變革。變革的同時，我們需要找到合適的方法來滿足公司所有者和公司雇員雙方的要求，比如說在德國就要考慮到工會的一些要求。

最后，從社會層面來說，焦點之一就是數(shù)據(jù)保護(hù)、隱私的保護(hù)，那么多的個人信息都在云平臺上，怎樣防止數(shù)據(jù)泄密、泄露客戶隱私等等，這是一個很大的關(guān)注。再就是我前面提到的人機(jī)交互，機(jī)器人和人一起工作，要讓機(jī)器人能夠不僅僅了解人的語言或者是肢體動作，甚至能了解人的情緒，在人和機(jī)器之間實現(xiàn)類似人和人之間的無縫溝通。我們還在做這方面的研究，還需要相當(dāng)長的時間才能夠做到這一點。

作者為德國國家科學(xué)和工程學(xué)院院長、SAP前董事長兼CEO