工業(yè)4.0正在發(fā)生的未來

夏妍娜

創(chuàng)新土壤

隨著產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代到來，德國的工業(yè)4.0實(shí)踐給我們探索未來生產(chǎn)，提供了一條可視化的路徑。它把工廠、機(jī)器、生產(chǎn)資料和人通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度聯(lián)結(jié)，給工業(yè)智能化帶來了無限的想象空間。

未來之光

從制造工廠到智能時代，是產(chǎn)品革新與進(jìn)化的必然過程。在全球第四次工業(yè)革命浪潮下，制造業(yè)這座古老的“活火山”，正在因新技術(shù)和新智能的注入而重新噴發(fā)出活力和生機(jī)。

世界的變化總是令人始料未及。當(dāng)我們還在為第三次工業(yè)革命的自動化工廠驚嘆不已時，大洋彼岸的工業(yè)界就已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。無數(shù)優(yōu)秀的企業(yè)用行動告訴我們：第三次工業(yè)革命早已結(jié)束，一個嶄新的時代已經(jīng)到來。在告別機(jī)械化、電氣化和信息技術(shù)之后，德國率先迎來了工業(yè)化的第四個階段——工業(yè)4.0。

最近五年，我每個月都會去一次德國，帶領(lǐng)數(shù)以千計的中國企業(yè)家赴德學(xué)習(xí)其制造業(yè)的精益管理、品質(zhì)管理等。通過實(shí)地參訪德國的制造工廠，我發(fā)現(xiàn)，工業(yè)4.0已在德國形成了濃厚的氛圍，并以其全新的理念，向全球工業(yè)提出了挑戰(zhàn)：如果將物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)引入制造業(yè)，這個世界會變成什么樣？

沉淀了百年底蘊(yùn)的德國制造，正在以智能化的節(jié)奏一步步散發(fā)出未來……

智能工廠 ：會說話的標(biāo)簽

自從2013年漢諾威工業(yè)展上，德國向世人第一次演示了智能工廠的模擬生產(chǎn)過程之后，“德國工業(yè)4.0”就成了全球?qū)W術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和經(jīng)濟(jì)界的熱議話題。各界人士對此眾說紛紜，但有一點(diǎn)毋庸置疑，工業(yè)4.0的重點(diǎn)是創(chuàng)造智能產(chǎn)品、程序和過程。

在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，智能工廠利用物聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)，不僅能夠有效地加強(qiáng)信息管理和服務(wù)，清楚掌握產(chǎn)銷流程，還能提高生產(chǎn)過程的可控性，減少生產(chǎn)線上的人工干預(yù)，及時準(zhǔn)確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)。它通過綠色智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)，合理編排生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)進(jìn)度，構(gòu)建出一個高效節(jié)能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適的人性化工廠。

在智能工廠制造出的產(chǎn)品，它們“懂得”自己如何被生產(chǎn)出來，又將被送去哪里。這就意味著，在智能工廠龐大的信息系統(tǒng)中，產(chǎn)銷信息能夠快速溝通整合。不僅如此，在這個生產(chǎn)過程中，原材料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線以及各種相關(guān)管理系統(tǒng)之間，還能進(jìn)行“對話”與“交流”。

然而，如此高科技、高智商、高裝備的智能工廠，是否只能運(yùn)用于數(shù)字化、智能化發(fā)展程度較高的汽車工業(yè)領(lǐng)域？當(dāng)然不是。在智能工廠的構(gòu)建上，博世公司的洪堡物流中心顯得極具代表性。

走進(jìn)洪堡物流中心，你會看到這樣的景象：一箱箱汽車發(fā)動機(jī)零部件堆成了“高樓”，綠燈亮起時，樓梯口“吐”出一盒零件，隨著傳輸帶抵達(dá)終端；工人在終端將這盒零件擺上行李架。在那里，它將同更多的零件一起被運(yùn)送到裝配工廠的“公交站”，然后卸入“超市”，等待裝配……

洪堡物流中心生產(chǎn)線上的所有零件，都有一個獨(dú)特的射頻識別碼，能同沿途的關(guān)卡自動“對話”，從而提高整個生產(chǎn)效率。

在這里，我們看到，工人每拿出一盒零件，就把記錄著產(chǎn)品信息的“看板條”夾到一個長方形塑料夾里。這個夾子被粘貼在盒子上，夾子底部有一塊射頻識別碼——這盒零件的身份證。每經(jīng)過一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讀卡器就會自動讀出相關(guān)信息，然后反饋到控制中心進(jìn)行相應(yīng)處理。比如，當(dāng)運(yùn)貨卡車載著這盒零件駛出物流中心時，5000米以外的裝配工廠即能獲得動態(tài)信息。裝配工人把它端上生產(chǎn)線前，物流中心和供應(yīng)商就能根據(jù)收到的實(shí)時數(shù)據(jù)，做出是否“補(bǔ)貨”的決定。

在洪堡物流中心，我們參觀的那條生產(chǎn)線主要用于裝配柴油發(fā)動機(jī)的噴油器。噴油器外體和內(nèi)部的頂桿由不同的供應(yīng)商提供，兩個零部件樣品上各印著一個二維碼，是供應(yīng)商出廠時提供的。洪堡物流中心負(fù)責(zé)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的經(jīng)理安德里亞斯·穆勒解釋說，“這樣做是為了加快可視化管理。給單個產(chǎn)品貼標(biāo)簽時，使用二維碼比射頻碼更方便；而給每一盒零部件貼標(biāo)簽時，則會使用射頻識別碼?！?/p>

對于各種智能標(biāo)簽的區(qū)別，穆勒向我們進(jìn)行了詳細(xì)解釋，“給產(chǎn)品貼智能標(biāo)簽有幾種方式——條形碼、二維碼、射頻碼和傳感器。條形碼和二維碼必須進(jìn)行近距離掃描，容易受化學(xué)品腐蝕，而射頻碼可以穿透各種介質(zhì)快速讀取。”盡管當(dāng)初洪堡物流中心引入射頻碼系統(tǒng)時花費(fèi)了幾十萬歐元，但事實(shí)證明，這樣的投入相當(dāng)值得。新系統(tǒng)投入使用后，工廠庫存減少了30%，生產(chǎn)效率提高了10%，由此節(jié)約的資金可達(dá)幾千萬歐元。

然而，用射頻碼系統(tǒng)最大的難點(diǎn)在于，如何將新技術(shù)融入原有流程，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。我們給每一個零配件都貼上智能標(biāo)簽之后，不管這些零配件是哪里生產(chǎn)的，原來會哪種“方言”，在進(jìn)入流程后都必須說彼此能聽懂的“普通話”。

通過參觀洪堡物流中心的智能工廠，我們不難看出，這種智能化的生產(chǎn)過程，與精益生產(chǎn)的理念高度重合，不僅避免了生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)，還使整個生產(chǎn)流程更加準(zhǔn)確、高效。此外，工業(yè) 4.0時代的智能工廠還可以實(shí)現(xiàn)更多的高級功能。例如生產(chǎn)設(shè)備可以自主察覺維護(hù)需求并向管理人員發(fā)送相關(guān)信息，而管理人員則可以通過系統(tǒng)，對生產(chǎn)狀況、操作流程等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而使資源分配最優(yōu)化……

智能制造：系統(tǒng)中的系統(tǒng)

在德國，智能制造指的是，利用信息物理系統(tǒng)，依托傳感器、工業(yè)軟件、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、新型人機(jī)交互等方式，實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備、產(chǎn)品之間的相互識別、實(shí)時連通、有效交流。從而促使研發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，推動生產(chǎn)方式向定制化、柔性化、綠色化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，并不斷充實(shí)、提升、再造制造業(yè)的全球競爭新優(yōu)勢。

當(dāng)這樣的智能、連接、數(shù)據(jù)都無處不在時，設(shè)備和設(shè)備之間、人和人之間、物和物之間、人和物之間的聯(lián)系就會越來越緊密。最終必然會出現(xiàn)一個系統(tǒng)連接另一個系統(tǒng)、小系統(tǒng)組成大系統(tǒng)、大系統(tǒng)構(gòu)成更大系統(tǒng)的情況。對智能制造而言，這就是系統(tǒng)的系統(tǒng)。

我們該如何理解“系統(tǒng)的系統(tǒng)”呢？

以智能手機(jī)為例，每一臺智能手機(jī)都是一個系統(tǒng)，而智能手機(jī)之間的互聯(lián)又會形成更大的系統(tǒng)。智能手機(jī)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)是一個集研發(fā)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)為一體的系統(tǒng)。當(dāng)然，每臺智能生產(chǎn)設(shè)備所組成的生產(chǎn)線、手機(jī)的供應(yīng)商，以及主持手機(jī)生產(chǎn)制造的企業(yè)，也都是一個系統(tǒng)。而我們每一位使用智能手機(jī)的客戶，把所有的信息都存儲在企業(yè)的客戶管理系統(tǒng)中。它能夠?qū)崟r感知、獲取、評估、遴選、轉(zhuǎn)化客戶的需求……這些還只是與智能手機(jī)相關(guān)的眾多龐雜系統(tǒng)的一部分，而智能制造，則是由這些不同系統(tǒng)所組成的大系統(tǒng)，即系統(tǒng)的系統(tǒng)。

在德國乃至全球，一個超復(fù)雜的巨大系統(tǒng)正在形成。車間里的機(jī)器（如一部智能手機(jī)），通過更新操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能升級，通過工業(yè)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)各種功能即插即用，通過應(yīng)用程序編程接口（API）不斷擴(kuò)展制造生態(tài)系統(tǒng)。

對于智能制造這個大系統(tǒng)，我們可以從智能產(chǎn)品、智能裝備、智能生產(chǎn)、智能管理和智能服務(wù)這五個維度來認(rèn)識和理解。

智能產(chǎn)品—與傳統(tǒng)產(chǎn)品不同，智能產(chǎn)品是將傳感器、處理器、存儲器、通信模塊、傳輸系統(tǒng)融入產(chǎn)品，使產(chǎn)品具備動態(tài)存儲、感知和通信的能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯、可識別、可定位。

例如，計算機(jī)、智能手機(jī)、智能電視、智能機(jī)器人、智能穿戴設(shè)備，都是物聯(lián)網(wǎng)的“原住民”。這些產(chǎn)品自誕生起便是網(wǎng)絡(luò)終端。而傳統(tǒng)的空調(diào)、冰箱、汽車、機(jī)床、風(fēng)機(jī)等則是物聯(lián)網(wǎng)的“移民”。它們也正排著隊(duì)等待連接網(wǎng)絡(luò)世界。

智能裝備—通過先進(jìn)制造、信息處理、人工智能等技術(shù)的集成與融合，可以形成具有感知、分析、決策、執(zhí)行、自主學(xué)習(xí)等自組織、自適應(yīng)功能的智能生產(chǎn)系統(tǒng)，以及網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化的生產(chǎn)設(shè)施。

在工業(yè)4.0時代，裝備智能化的進(jìn)程可以在兩個維度上進(jìn)行：單機(jī)智能化，以及單機(jī)設(shè)備的互聯(lián)而形成的智能生產(chǎn)線、智能車間、智能工廠。這一進(jìn)程將會隨著信息通信技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的演進(jìn)而不斷深化。

智能生產(chǎn)—事實(shí)上，這是一種理想的生產(chǎn)系統(tǒng)。它能夠智能地編輯產(chǎn)品特性、成本、物流管理、安全性、生產(chǎn)時間等要素，從而實(shí)現(xiàn)為不同客戶進(jìn)行最優(yōu)化的產(chǎn)品制造。當(dāng)生產(chǎn)過程中的每一個環(huán)節(jié)，都實(shí)現(xiàn)了傳感、連接、計算、服務(wù)無所不在時，就意味著生產(chǎn)組織方式全面變革的時代來臨了。

智能管理—如今，不同國家、不同行業(yè)、不同規(guī)模的企業(yè)都在不斷探索個性化定制、極少量生產(chǎn)、服務(wù)型制造以及云制造等新業(yè)態(tài)、新模式。隨著企業(yè)內(nèi)部所有生產(chǎn)、運(yùn)營環(huán)節(jié)信息縱向集成的不斷深入，智能管理將不斷提高企業(yè)數(shù)據(jù)的及時性、完整性、準(zhǔn)確性。

智能服務(wù)—這部分是智能制造的核心內(nèi)容。它可以通過捕捉客戶的原始信息，在后臺積累豐富的數(shù)據(jù)，為企業(yè)提供構(gòu)建需求結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)；還可以進(jìn)一步挖掘與身份、工作生活狀態(tài)相關(guān)的隱性需求，從而主動為客戶提供精準(zhǔn)、高效的服務(wù)。

現(xiàn)在，越來越多的制造型企業(yè)已經(jīng)意識到，從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型的重要性。服務(wù)的智能化，既體現(xiàn)在企業(yè)如何高效、準(zhǔn)確、及時地挖掘客戶潛在需求并實(shí)時響應(yīng)上，也體現(xiàn)在產(chǎn)品交付后對產(chǎn)品實(shí)施線上、線下的服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理上。

中國版的工業(yè)4.0

無論聽別人如何描繪風(fēng)景的美麗，都不如自己實(shí)地去感受一番。工業(yè)4.0所帶來的美好愿景，我們也不能僅停留在理論之上。作為中國建設(shè)制造強(qiáng)國的總體戰(zhàn)略，“中國制造2025”也開始實(shí)施了，并確定“以體現(xiàn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線”，開始實(shí)現(xiàn)由要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變，由低成本競爭優(yōu)勢向質(zhì)量效益競爭優(yōu)勢轉(zhuǎn)變，由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。

然而，向工業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)型并沒那么容易，需要具備雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、良好的質(zhì)量效益，以及持續(xù)的發(fā)展能力。根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，在主要工業(yè)化國家的制造業(yè)綜合指數(shù)分布中，中國還處在第三方陣。

在目前國際政治格局不發(fā)生重大變化的前提下，綜合考慮工業(yè)發(fā)達(dá)國家在其工業(yè)化進(jìn)程各階段的綜合指數(shù)，以及中國的GDP增長率，我們要完全實(shí)現(xiàn)工業(yè)強(qiáng)國，還有很長的一段路，但我們可以先從地方切入。

泉州作為制造業(yè)大市，產(chǎn)業(yè)門類多、規(guī)?？偭看?。從某種程度上來說，泉州制造已經(jīng)成為了中國制造的一個典型縮影。它雖是福建省第一大經(jīng)濟(jì)體，但近年來所受的挑戰(zhàn)也越來越大。比如，勞動密集型產(chǎn)業(yè)占主導(dǎo)地位；處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端，產(chǎn)品附加值不高；創(chuàng)新能力不強(qiáng)，尚未形成完備的創(chuàng)新體系；高端人才短缺；產(chǎn)業(yè)發(fā)展同質(zhì)化，整體競爭能力低，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫，等等。這些問題，也同樣是中國制造面臨的主要問題。針對此，中國工程院的院士、專家為泉州制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級勾勒了清晰的發(fā)展藍(lán)圖。

首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)三個轉(zhuǎn)變：從機(jī)械化、自動化制造向數(shù)字化、智能化制造轉(zhuǎn)變；從注重增長速度向注重質(zhì)量、注重品牌效益轉(zhuǎn)變；從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。

這一戰(zhàn)略目標(biāo)將分兩個階段實(shí)現(xiàn)：到2020年，通過科技創(chuàng)新和實(shí)施智能制造、提升品牌質(zhì)量、轉(zhuǎn)向服務(wù)型制造三大行動，使泉州制造業(yè)的面貌煥然一新。到2025年，泉州制造業(yè)實(shí)現(xiàn)由大變強(qiáng)，躋身中國制造業(yè)綜合水平10強(qiáng)城市之列，工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到2.5萬億元。根據(jù)這個戰(zhàn)略目標(biāo)，“泉州制造2025”設(shè)定了四大戰(zhàn)略任務(wù)：

首先，提升九大產(chǎn)業(yè)集群。紡織服裝、制鞋、石油化工、機(jī)械裝備、建筑材料、電子信息、食品飲料、紙業(yè)與印刷、工藝制品九大產(chǎn)業(yè)是泉州的優(yōu)勢主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。要推動這些產(chǎn)業(yè)向先進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型，必須要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，實(shí)現(xiàn)縣市區(qū)、產(chǎn)業(yè)園聯(lián)動發(fā)展，培育骨干企業(yè)，并建設(shè)“泉州云制造平臺”。

其次，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略。繼續(xù)把創(chuàng)新擺在泉州制造業(yè)發(fā)展全局的核心位置，通過重塑泉州制造業(yè)的競爭優(yōu)勢，建設(shè)創(chuàng)新型制造業(yè)基地，建立協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，創(chuàng)建公共創(chuàng)新平臺，開發(fā)標(biāo)志性重大產(chǎn)品。

再次，采取三大攻堅行動。以智能制造、提升質(zhì)量與品牌、服務(wù)型制造三方面為主攻方向。第一，提升產(chǎn)品創(chuàng)意與創(chuàng)新設(shè)計能力，提高制造工藝和流程，打造適應(yīng)多品種、中小批量柔性生產(chǎn)的能力。第二，通過強(qiáng)化質(zhì)量基礎(chǔ)建設(shè)，創(chuàng)新質(zhì)量管理方法，實(shí)施質(zhì)量升級工程，提升質(zhì)量品牌效益。第三，通過推進(jìn)定制化生產(chǎn)模式，加快向品牌零售型商業(yè)模式轉(zhuǎn)變，鼓勵制造企業(yè)向系統(tǒng)集成商轉(zhuǎn)變，并加快發(fā)展電子商務(wù)，發(fā)展現(xiàn)代物流服務(wù)，提升工業(yè)設(shè)計發(fā)展水平，加快完善金融服務(wù)體系等行動。

最后，大力推行綠色制造。綠色制造是破解資源、能源和環(huán)境制約的關(guān)鍵所在，也是實(shí)現(xiàn)泉州制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。為此，要堅決貫徹減量化、再利用、資源化的原則，全面推行綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展。積極發(fā)展流程型制造業(yè)清潔生產(chǎn)，推進(jìn)離散型制造業(yè)綠色制造，建立環(huán)境監(jiān)管和服務(wù)體系。

全球創(chuàng)新臉譜

瑞 士

進(jìn)擊的制藥業(yè)

瑞士是被公認(rèn)的最具有先進(jìn)創(chuàng)新能力的國家，同時也是諸多全球創(chuàng)新研究報告排名中的佼佼者。

制藥行業(yè)是瑞士繁榮的一個重要資源，也受到了同樣的挑戰(zhàn)。瑞士人一直比其全球競爭對手更愿意投資于研究。但該行業(yè)正處于研究不斷下降的生產(chǎn)成本和探索邊際成本的夾縫中，所以創(chuàng)新回報率降低了。與此同時，世界各地公共資金贊助的醫(yī)療計劃很難支付藥物費(fèi)用，隨著重要專利期滿，非專利藥品制造商正在獲取越來越大的市場份額。因此瑞士公司對這些發(fā)展也有所警覺，例如，諾華制藥公司現(xiàn)在是全球第二大非專利藥品生產(chǎn)商。諾華在轉(zhuǎn)換早期就已經(jīng)超出了同時代的其他公司。就財富管理而言，該行業(yè)必須使自己適應(yīng)不斷下降的總增長率和利潤率。