寄望第四次工業(yè)革命

文/管克江 馮雪珺 王如君 田泓 劉棟

?

寄望第四次工業(yè)革命

文/管克江 馮雪珺 王如君 田泓 劉棟

技術(shù)創(chuàng)新是推動世界經(jīng)濟發(fā)展和人類生活方式變革的源泉。當(dāng)前，正在興起于各國的第四次工業(yè)革命將信息技術(shù)與制造業(yè)融合，將為人類生產(chǎn)和生活圖景描繪出無限生機。

未來的工廠是什么樣子？同一條生產(chǎn)線上可以生產(chǎn)很多種不同的產(chǎn)品，客戶可根據(jù)自己喜好定制不同款型、不同配置的汽車，工廠接到訂單后，不再需要人工轉(zhuǎn)換程序，只需零部件通過自己身上的標(biāo)示，“告訴”機器采取不同的操作就可以實現(xiàn)，工廠里所有的物理環(huán)節(jié)都擁有一個“數(shù)字雙胞胎”，通過網(wǎng)絡(luò)彼此進行智能的連接、溝通和協(xié)調(diào)，出現(xiàn)問題也能夠第一時間發(fā)現(xiàn)并自行解決。在一些國家的工廠中，這些已經(jīng)成為現(xiàn)實。未來，第四次工業(yè)革命將使這一趨勢延伸得更加深遠和廣泛，個性化的產(chǎn)品、高效綠色的生產(chǎn)模式、“萬物互聯(lián)”的互動平臺等，都將深入我們生活的方方面面。

第四次工業(yè)革命浪潮已起

工業(yè)4.0最初是2013年漢諾威工業(yè)博覽會上德國一些工業(yè)組織提出的概念，之后受到全球重視。通過物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)將生產(chǎn)、銷售和消費各環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，實現(xiàn)生產(chǎn)、監(jiān)測自動化的智能工廠是未來趨勢。

工業(yè)4.0概念在歐洲叫得很響，在美國則有另一種提法，叫做工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的含義，就是將智能設(shè)備、人和數(shù)據(jù)連接起來，并以智能方式利用這些交換的數(shù)據(jù)。在現(xiàn)實世界中，機器、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)能在更深層次與信息世界的大數(shù)據(jù)和分析連接在一起，帶動工業(yè)革命和網(wǎng)絡(luò)革命兩大革命性轉(zhuǎn)變。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，與德國的工業(yè)4.0相比，美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)范疇更廣闊。它試圖將人、數(shù)據(jù)和機器連接起來，形成開放而全球化的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)擁有三大要素，即智能設(shè)備、智能系統(tǒng)、智能決策，當(dāng)這三大要素同機器、設(shè)施、組織和網(wǎng)絡(luò)融合到一起時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全部潛能就體現(xiàn)出來。生產(chǎn)率提高、成本降低和節(jié)能減排所帶來的效益將帶動整個制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

各國積極制定國家策略

2015年4月，由德國聯(lián)邦經(jīng)濟與能源部和聯(lián)邦教育科研部牽頭，一個橫跨政治、經(jīng)濟、科學(xué)和工會各界的“工業(yè)4.0共同平臺”正式啟動，也標(biāo)志著工業(yè)4.0成為德國國家戰(zhàn)略。德國成立了5個工作組分別研究標(biāo)準(zhǔn)、工作、安全、法律和科研五大方向，并提出政策或科學(xué)建議。

德國聯(lián)邦政府在其數(shù)字化戰(zhàn)略中確定了工業(yè)4.0主要扶持的領(lǐng)域，包括自動化技術(shù)、3D打印、大數(shù)據(jù)、云計算、微電子等?！肮I(yè)4.0共同平臺”則于去年底發(fā)布了德國工業(yè)4.0實施戰(zhàn)略，為相關(guān)科技設(shè)定了5個核心主題：一是價值鏈的水平整合。側(cè)重供應(yīng)商、中小企業(yè)、制造行業(yè)等不同企業(yè)間的協(xié)同合作。二是整個產(chǎn)品周期的端對端工程設(shè)計。在產(chǎn)品的生命鏈條上，每個環(huán)節(jié)都要實現(xiàn)集成。三是垂直整合與網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)。實施關(guān)鍵是可適應(yīng)性和生產(chǎn)安全，這需要對零部件和軟件系統(tǒng)進一步開發(fā)，比如建立傳感器網(wǎng)絡(luò)和進行預(yù)測式分析等。四是建立與工業(yè)4.0相應(yīng)的社會網(wǎng)絡(luò)。創(chuàng)造積極向上的工作氛圍，除了改善培訓(xùn)和繼續(xù)學(xué)習(xí)，還要引入人機系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等。五是跨界技術(shù)的繼續(xù)研發(fā)，包括網(wǎng)絡(luò)通訊、寬帶網(wǎng)、云計算、數(shù)據(jù)分析、互聯(lián)網(wǎng)安全、安全終端和機機對話方案等。實施戰(zhàn)略強調(diào)，工業(yè)4.0涉及行業(yè)和部門眾多，難以進行準(zhǔn)確定義。因此，工業(yè)4.0將是一個漸進的制造智能化過程。

2012年2月，美國正式發(fā)布了《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，從此踏上了新一輪工業(yè)革命的道路。2012年，美國通用電氣公司率先提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念，隨后有美國電報電話公司、思科、IBM等加盟，組建了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）。

作為工業(yè)3.0時代的優(yōu)等生，日本希望追上工業(yè)4.0的快車，再現(xiàn)“日本制造”的榮光。日本政府推出的《日本再興戰(zhàn)略》將工業(yè)4.0視為創(chuàng)造新商業(yè)模式的重要契機，重點發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，加快人才培養(yǎng)、教育、研究開發(fā)、工作方式等領(lǐng)域的配套改革，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。日本還希望借助機器人等新技術(shù)解決少子老齡化等社會問題。

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省決定在2016年內(nèi)開展物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的實證試驗，通過機器人和人類的協(xié)調(diào)合作，建立在生產(chǎn)流水線上發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品即時報警體系，并通過統(tǒng)一不同企業(yè)間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，掌握國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。日本2016年度財政預(yù)算列出13.4億日元（約合7700萬元人民幣）用于物聯(lián)網(wǎng)的實證試驗，其中5億日元用于智能工廠的建設(shè)。

作為世界第二大經(jīng)濟體，中國于2015年5月推出中國版工業(yè)4.0綱領(lǐng)性政策文件《中國制造2025》，主動應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重大戰(zhàn)略選擇，其核心是加快推進制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，提質(zhì)增效，實現(xiàn)從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變。

企業(yè)爭相踐行先進理念

從社會實踐來看，全部滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求的實體工廠目前在美國還未出現(xiàn)，但具體某一方面的技術(shù)或產(chǎn)品卻在不斷涌現(xiàn)。以通用電氣推出的軟件平臺Predix為例，這就是一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的代表性產(chǎn)品。該平臺負(fù)責(zé)將各種工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和供應(yīng)商相互連接并接入云端，同時提供設(shè)備性能管理（APM）和運營優(yōu)化服務(wù)。目前通用電氣的APM系統(tǒng)每天能夠監(jiān)控和分析大約價值1萬億美元設(shè)備上的1000萬個傳感器發(fā)回的5000萬條數(shù)據(jù)。其終極目標(biāo)是幫助客戶實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)100％的無故障運行。Predix目前主要用于能源、水處理、國防以及通訊等領(lǐng)域。這一產(chǎn)品是一個傳感器陣列+物聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)+云計算+并行計算+分布計算+智能制造控制系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，目前已經(jīng)在風(fēng)機陣列監(jiān)控和鐵路網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度系統(tǒng)中使用。Predix有望成為世界工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

目前德國已建成200多個工業(yè)4.0示范或試驗項目，如西門子的智能工廠、華為研發(fā)的5G通信、博世的智能電動工具、漢堡的智能港口等等。不久前參觀了幫寶適在法蘭克福附近的研發(fā)中心，那里的紙尿褲采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)。20臺實時同步照相機和燈光設(shè)備組成一套3D掃描儀系統(tǒng)，在1.5毫秒內(nèi)能夠捕捉到嬰幼兒整個身體的表面。研究人員介紹，“我們可以在不打擾寶寶正常狀態(tài)的情況下，快速便捷地對寶寶的運動行為進行研究，研發(fā)更加合身的紙尿褲。”

日本知名工程機械生產(chǎn)商小松建設(shè)去年6月發(fā)布了“連通計劃”，將遍布全世界的20多家工廠的所有生產(chǎn)設(shè)備通過無線通信連接起來。通過遠程控制系統(tǒng)，即時掌握出廠機械產(chǎn)品的運轉(zhuǎn)情況，為客戶提供有效的使用建議，提醒更換零部件。通過連接在機械設(shè)備上的傳感器，小松發(fā)現(xiàn)因為傳統(tǒng)測量技術(shù)的限制，推土機在建筑工地的作業(yè)平均有30％的返工率。而利用遠程控制系統(tǒng)的三維技術(shù)，可以更精準(zhǔn)地掌握施工現(xiàn)場的情況，提高工作效率。小松建設(shè)還成立了由160家供應(yīng)商參加的“小松綠之會”，向關(guān)聯(lián)中小企業(yè)開放遠程控制系統(tǒng)技術(shù)，以實現(xiàn)整個生產(chǎn)鏈的智能化生產(chǎn)。

中國企業(yè)也紛紛加緊投入，期待抓住在新產(chǎn)業(yè)革命背景下實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的機遇。據(jù)百度總裁張亞勤介紹，隨著人工智能的應(yīng)用逐漸成為主流，企業(yè)在相應(yīng)領(lǐng)域大大增加了研發(fā)力度，包括無人駕駛汽車、金融和健康等領(lǐng)域，不斷推出新產(chǎn)品。

融合發(fā)展提供無限可能

國際金融危機的影響仍未消除，信息技術(shù)與制造業(yè)的融合所帶來的產(chǎn)業(yè)變革正在給整個行業(yè)帶來深遠的影響。無論是發(fā)展中國家還是發(fā)達國家，都希望借助工業(yè)4.0提振經(jīng)濟，找到新的經(jīng)濟增長點，提高在全球市場中的競爭力。

據(jù)統(tǒng)計，德國共有1500萬個工作崗位直接或間接與制造業(yè)有關(guān)。德國政府認(rèn)為，實現(xiàn)工業(yè)4.0后，制造業(yè)生產(chǎn)力可提高30％，中小企業(yè)尤其獲益。

微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨在今年達沃斯世界經(jīng)濟論壇年會期間表示，第四次工業(yè)革命在許多領(lǐng)域帶來了快速和顛覆性變化。許多科技領(lǐng)域的創(chuàng)新正快速推進，數(shù)字領(lǐng)域的創(chuàng)新可能繼續(xù)領(lǐng)跑。電腦認(rèn)知能力、機器人智能化、物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)分析模式，可成為眾多行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)工具。

日本一橋大學(xué)教授米倉誠一郎認(rèn)為，與工業(yè)3.0時代重視硬件相比，工業(yè)4.0更注重通過軟件提高效率。在日益開放和協(xié)作的環(huán)境下，如何有效保護企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)成為課題。

斯坦福大學(xué)講師艾米·威爾金森認(rèn)為，在很多方面，中國一些企業(yè)已經(jīng)走在世界前沿，“如果你仔細研究微信，就會發(fā)現(xiàn)它遠比美國的同類應(yīng)用先進得多?！蓖柦鹕€注意到，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，中國企業(yè)越來越重視知識產(chǎn)權(quán)保護。

對于目前中國企業(yè)的比較優(yōu)勢，紅杉資本全球執(zhí)行合伙人沈南鵬認(rèn)為，中國所處的環(huán)境對于具有創(chuàng)業(yè)精神的管理團隊來說有著巨大吸引力?！笆紫龋覀冇匈Y本；第二，我們有很好的市場。除了這兩個條件外，我們還有一個軟因素，就是我們有人才儲備。我們要去管理它們，去整合它們?！鳖愃浦悄苁謾C以及相關(guān)零部件的生產(chǎn)，中國已經(jīng)做得十分出色，之前這些產(chǎn)品的生產(chǎn)工廠都在歐洲、日本，現(xiàn)在則以中國公司為主流。類似智能手機的產(chǎn)品10年前都還沒出現(xiàn)，現(xiàn)在卻已經(jīng)快速發(fā)展為最重要的溝通工具。中國無人機飛行器市場的快速發(fā)展是又一個典型例子。在類似產(chǎn)業(yè)中，中國公司做到了彎道超車。

《中國制造2025》把促進大中小企業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展作為深入推進制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的工作重點，把進一步完善中小企業(yè)政策作為戰(zhàn)略支撐和保障。中國工商銀行董事長姜建清在今年的達沃斯世界經(jīng)濟論壇上表示，要避免中等收入陷阱，中國必須進行全面深刻改革。中國要更重視經(jīng)濟增長的質(zhì)量，而不是數(shù)量。經(jīng)濟增長的驅(qū)動力不再像過去簡單依靠投資和要素的驅(qū)動，而要依靠創(chuàng)新。其中關(guān)注中小企業(yè)的成長對中國來說尤為重要，因為在解決就業(yè)方面，中小企業(yè)充滿巨大增長潛力和活力。他表示，去年工行資產(chǎn)負(fù)債表上有1.8萬億元人民幣用于支持中小企業(yè)。

《中國制造2025》將創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本作為總體要求。蓋茨表示，中國人力資源豐富，人才輩出。中國還為技術(shù)創(chuàng)新營造了良好創(chuàng)業(yè)氛圍，在全球第四次工業(yè)革命中中國必將占據(jù)重要席位。

清華大學(xué)中國與世界經(jīng)濟研究中心主任李稻葵表示，許多中國產(chǎn)品的競爭力已非常強，中國企業(yè)的技術(shù)能力在許多領(lǐng)域正不斷升級，而且中國有著全世界最大的人才儲備，每年大量理工科專業(yè)人才為中國在新一輪工業(yè)革命中占據(jù)優(yōu)勢提供了保障。阿里巴巴董事局執(zhí)行主席馬云在今年的達沃斯世界經(jīng)濟論壇晚宴演講中表示，互聯(lián)網(wǎng)革命將為中國年輕人創(chuàng)造更多的工作機會。

不論各國的叫法如何，第四次工業(yè)革命說到底都是讓工業(yè)革命插上互聯(lián)網(wǎng)革命的翅膀，從而大大提高生產(chǎn)率，促進人類文明的進一步發(fā)展。