“工業(yè)4.0”探討

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（河北工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，天津 300401）

“工業(yè)4.0”探討

張?zhí)叵龋?昕

（河北工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，天津 300401）

“工業(yè)4.0”起源于德國，然而對于工業(yè)4.0的解釋，至今沒有一個標(biāo)準(zhǔn)答案。通過對工業(yè)4.0起源、緣由以及發(fā)展前景的探究，希望進一步加深對工業(yè)4.0的理解，期望更好地應(yīng)用于中國工業(yè)的未來發(fā)展道路。

工業(yè)4.0；工業(yè)革命；互聯(lián)網(wǎng)；智能制造

1 工業(yè)4.0的起源

工業(yè)4.0自2011年出現(xiàn)以來，在德國受到極大程度地推崇，德國總統(tǒng)默克爾更是不遺余力地在國內(nèi)進行大范圍推廣。其表象的背后是德國的再工業(yè)化戰(zhàn)略，即德國升級版的工業(yè)體系，工業(yè)4.0的提出與發(fā)展大致分為三個階段：①工業(yè)4.0問世。2011年由德國工業(yè)—科學(xué)研究聯(lián)盟提出的工業(yè)4.0是一項高科技計劃，德國將它視作基于信息物理系統(tǒng)（CPS）的第四次工業(yè)革命。同年4月，德國人工智能研究中心的Wolfgang Wahlster教授首次公開工業(yè)4.0概念，隨后這一概念得到國內(nèi)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認(rèn)同；②工業(yè)4.0成型。2012年1月在德國政府的支持下，德國正式成立“工業(yè)4.0”工作組，集中火力為這一項目的實施起草全面綜合性戰(zhàn)略意見。13年9月工作組發(fā)表一篇名為《保障德國制造業(yè)的未來：關(guān)于實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》的報告，這份報告標(biāo)志著德國工業(yè)4.0正式成型；③工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化。2013年12月，德國電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會（VDE）發(fā)布了德國首個工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，標(biāo)志著工業(yè)4.0已全面進入戰(zhàn)略落地實施階段。與此同時，德國西門子等公司也同步開展了數(shù)字化工廠的全球布局和實驗性建設(shè)。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的時代背景下，工業(yè)4.0作為德國《國家高技術(shù)戰(zhàn)略2020》十大重點項目之一，承載著德國工業(yè)未來的發(fā)展目標(biāo)。這一概念提出以后，立即引發(fā)了各國產(chǎn)業(yè)界和科技的廣泛關(guān)注，它將推動德國乃至世界制造業(yè)的轉(zhuǎn)型，所以稱工業(yè)4.0是全球時代性的革命。不久的未來，世界各國都將做好準(zhǔn)備工作，全面邁向工業(yè)4.0。

2 工業(yè)4.0的緣由

工業(yè)4.0可謂時代進步的產(chǎn)物，德國率先意識到生產(chǎn)性問題：產(chǎn)品缺乏“智能”與“交流”，并提出在德國堅實的制造業(yè)基礎(chǔ)上與先進的智能生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，這便是工業(yè)4.0的雛形。目前人類已經(jīng)歷了三次工業(yè)革命變革：

①工業(yè)1.0之機械制造時代，時間大概是18世紀(jì)60年代至19世紀(jì)中后期，這一期間主要通過蒸汽機和水力解決生產(chǎn)問題，人力被大大解放，從此人類經(jīng)濟社會的重心逐漸轉(zhuǎn)移到工業(yè)和機械制造業(yè)；②工業(yè)2.0之電氣化和自動化時代，集中在19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，那時電力的出現(xiàn)給工業(yè)發(fā)展帶來了新希望，因為有了電力，工業(yè)有機會進入大規(guī)模生產(chǎn)時代，實現(xiàn)了人類歷史上的一大突破；③工業(yè)3.0之電子信息化時代，從20世紀(jì)70年代開始一直延續(xù)至今，世界各國不斷探索電子與信息技術(shù)，以實現(xiàn)制造業(yè)的完全自動化目標(biāo)，其中以PLC（可編程邏輯控制器）和PC的應(yīng)用為標(biāo)志，機器逐步替代人的大部分體力勞動和部分腦力勞動。目前我們稱之為3.X，即3.0中后期，處于一種完全的自動化和部分的信息化狀態(tài)。21世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)的強勢來襲，對于工業(yè)生產(chǎn)來說是一大挑戰(zhàn)。眾所周時，經(jīng)濟社會當(dāng)中客戶與生產(chǎn)者雙方互利共贏，但各自掌握的信息是不對稱的。由于成本和時間限制，生產(chǎn)廠商無法了解每一個客戶的需求，往往只能滿足多數(shù)人的需求。互聯(lián)網(wǎng)改變了這一局面，它改變了以往人與人、人與廠商之間的相互關(guān)系，二者通過低成本的連接，從而放大廣大人群的個性需求。在互聯(lián)網(wǎng)這座大山的壓迫下，傳統(tǒng)工業(yè)必須進行改革，就是快速、小批量、定制化的生產(chǎn)，這也催生了工業(yè)4.0時代的到來。人、物互聯(lián)，物、物互聯(lián)，必須需要工業(yè)4.0這樣專業(yè)的通訊協(xié)議，通過掌握物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的影響，實現(xiàn)完全自動化和完全信息化的目標(biāo)。

3 工業(yè)4.0的發(fā)展前景

德國“工業(yè)4.0”發(fā)展戰(zhàn)略至13年9月才正式成型，未來需要投入許多開發(fā)、實施才能實現(xiàn)完全的自動化和完全的信息化。目前這一理念已經(jīng)得到廣泛傳播，只是各類企業(yè)對它的接受程度存在一定差異。其中，規(guī)模越大、技術(shù)含量越高的企業(yè)越容易接受工業(yè)4.0的理念。以西門子安貝格工廠為例，這是一家號稱最接近工業(yè)4.0的工廠，工廠里超過三億個元器件都有自己的“身份證”，每年可生產(chǎn)出約1200萬件Simatic系列，出錯率只有百萬分之十。

3.1 智能制造

從歷史經(jīng)驗和客觀條件來看，德國發(fā)達的實體經(jīng)濟為工業(yè)4.0打造了堅實的基礎(chǔ)，為其生產(chǎn)實現(xiàn)完全智能化提供了可靠條件。智能產(chǎn)品的開發(fā)過程著實不易，首先需要技術(shù)研發(fā)和制造裝備都達到一定成熟的條件，同時專業(yè)人才也是不可或缺的，這樣生產(chǎn)出的產(chǎn)品才真正具備智能化。實現(xiàn)智能制造是將來經(jīng)濟發(fā)展的目標(biāo)，未來的生活應(yīng)該是在一個全智能環(huán)境下，生產(chǎn)者要學(xué)會利用數(shù)據(jù)和服務(wù)獲得收益，而非局限于產(chǎn)品本身的價值。

3.2 數(shù)據(jù)安全性是關(guān)注重點

工業(yè)4.0意味著現(xiàn)有的智能信息通信技術(shù)、傳感技術(shù)和驅(qū)動機械裝置將融合到生產(chǎn)系統(tǒng)中，凡與產(chǎn)品相關(guān)的各領(lǐng)域?qū)㈡溄釉谝黄?，?shù)字世界和現(xiàn)實世界之間的距離會逐漸縮短［1］。隨之而來的是網(wǎng)絡(luò)安全問題，對于德國機械設(shè)備制造業(yè)的中小企業(yè)來說，不僅要確保生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品不會對人體、環(huán)境及社會造成消極影響，還要防止數(shù)據(jù)被惡意使用，采取強有力的措施應(yīng)對經(jīng)濟黑客對他們的非法攻擊。

3.3 培養(yǎng)科研人才

1763年普魯士重申了普遍義務(wù)教育的要求［2］，未來的工業(yè)道路需要靠新一批科研人才指導(dǎo)。“高效的教育體系是決定一國教育和人力資源水準(zhǔn)的關(guān)鍵因素”，德國政府一直以來資助由高校、科研機構(gòu)和企業(yè)三部分組成的研發(fā)體系，據(jù)歐盟公布的2013年各行業(yè)研發(fā)資金50強排行榜顯示，在2013年研發(fā)投入超過2260萬歐元的企業(yè)中，德國以130家企業(yè)占據(jù)榜首。就這點而言，德國政府的做法值得其他正在嘗試邁入工業(yè)生產(chǎn)新階段的國家借鑒。

［1］丁純.德國“工業(yè)4.0”：內(nèi)容、動因與前景及其啟示 ［J］.德國研究，2014，（4）：42-48.

［2］邢來順.德國工業(yè)化經(jīng)濟——社會史［M］.武漢：湖北人民出版社，2003，90-91.

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