2014年的熱門(mén)詞匯“工業(yè)4.0”，是一個(gè)引起全世界關(guān)注的概念，掀起了新一輪工業(yè)革命的浪潮。2015年，隨著新一輪工業(yè)革命的到來(lái)，傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展方式將出現(xiàn)顛覆性、革命性的轉(zhuǎn)變。
2014年誰(shuí)執(zhí)掌未來(lái)制造業(yè)的霸權(quán)?
沖在最前面的是德國(guó)。2013年德國(guó)政府推出定義為“第四次工業(yè)革命”的《工業(yè)4.0戰(zhàn)略》;2014年工業(yè)4.0概念受到世界各國(guó)高度關(guān)注;2015年日本率先響應(yīng)，1月23日推出《機(jī)器人新戰(zhàn)略》;2015年我國(guó)也將出臺(tái)《中國(guó)制造2025》這項(xiàng)十年戰(zhàn)略規(guī)劃。
可以說(shuō)，全球正出現(xiàn)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造為代表的新一輪技術(shù)創(chuàng)新浪潮，2015年將成為第四次工業(yè)革命元年。而新一輪工業(yè)革命將對(duì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)乃至大眾生活帶來(lái)深刻的影響。
第四次工業(yè)革命的起源
工業(yè)4.0在德國(guó)被認(rèn)為是“第四次工業(yè)革命”。第一次工業(yè)革命發(fā)生在18世紀(jì)至19世紀(jì)，以蒸汽機(jī)的使用為標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化;第二次發(fā)生于19世紀(jì)后半期的電力應(yīng)用;第三次發(fā)生于20世紀(jì)后半期，以“可編程邏輯控制器(PLC)”為代表，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工程的自動(dòng)化。工業(yè)4.0被認(rèn)為是機(jī)械化(第一次)、電氣化(第二次)、自動(dòng)化(第三次)后的第四次工業(yè)革命。
未來(lái)十年，第四次工業(yè)革命將步入“分散化”生產(chǎn)的新時(shí)代。工業(yè)4.0通過(guò)決定生產(chǎn)制造過(guò)程等的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能制造，進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。智能制造中的生產(chǎn)設(shè)備具有感知、分析、決策、控制等功能，是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)的集成和深度融合。智能生產(chǎn)過(guò)程中，傳感器、智能診斷和管理系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，由程序控制上升到智能控制，從而制造工藝能夠根據(jù)制造環(huán)境和制造過(guò)程的變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
工業(yè)4.0本質(zhì)是基于“信息物理系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)“智能工廠”
工業(yè)4.0將在前三次工業(yè)革命的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)化，基于信息物理系統(tǒng)(Cyber Physical System)實(shí)現(xiàn)新的制造方式。信息物理系統(tǒng)是指通過(guò)傳感網(wǎng)緊密連接現(xiàn)實(shí)世界，將網(wǎng)絡(luò)空間的高級(jí)計(jì)算能力有效運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)世界中。從而，在生產(chǎn)制造過(guò)程中，與設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數(shù)據(jù)將通過(guò)傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。
工業(yè)4.0中，各個(gè)環(huán)節(jié)都將應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將數(shù)字信息與物理現(xiàn)實(shí)社會(huì)之間的聯(lián)系可視化，將生產(chǎn)工藝與管理流程全面融合。由此實(shí)現(xiàn)智能工廠，生產(chǎn)出智能產(chǎn)品。相對(duì)于傳統(tǒng)制造工業(yè)，以智能工廠為代表的未來(lái)智能制造業(yè)是一種理想狀態(tài)下的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠智能判斷產(chǎn)品屬性、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)時(shí)間、物流管理、安全性、信賴性和可持續(xù)性等要素，從而為每個(gè)顧客進(jìn)行最優(yōu)化的產(chǎn)品定制制造。
工業(yè)4.0的關(guān)鍵是信息技術(shù)應(yīng)用
工業(yè)4.0的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。具體而言，包括生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自律協(xié)調(diào)作業(yè)的M2M，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售、ERP、PLM、SCM等業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程之間的協(xié)同。
第三次工業(yè)革命的自動(dòng)化，僅是將生產(chǎn)工程作為對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行信息技術(shù)的應(yīng)用。工業(yè)4.0將信息技術(shù)的應(yīng)用對(duì)象大幅擴(kuò)大。由此，工廠將不斷進(jìn)化升級(jí)，工作組的最終報(bào)告中稱之為由物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的“智能工廠”。
以往，通過(guò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的“智能化”可在智能手機(jī)、智能電表、智慧城市、智能電網(wǎng)等物品和服務(wù)中見(jiàn)到。工業(yè)4.0則是要實(shí)現(xiàn)工廠本身的智能化。除了工業(yè)4.0之外，美國(guó)通用電氣公司(GE)也提出過(guò)類(lèi)似的概念“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。
工業(yè)4.0需要解決四大難題
工業(yè)4.0是由大規(guī)模批量生產(chǎn)向大規(guī)模定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，是由集中生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化異地協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，是由傳統(tǒng)制造企業(yè)向跨界融合企業(yè)轉(zhuǎn)變。德國(guó)工業(yè)4.0工作組的最終報(bào)告指出，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0尚存在標(biāo)準(zhǔn)化、復(fù)雜的系統(tǒng)管理、通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)安全保障等四大難題。
(1)標(biāo)準(zhǔn)化：工廠要對(duì)內(nèi)外的各種物品與服務(wù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，那么，通信方式、數(shù)據(jù)格式等許多內(nèi)容都需要標(biāo)準(zhǔn)化。
(2)復(fù)雜的系統(tǒng)管理：實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程與各種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)協(xié)同之后，系統(tǒng)整體更加復(fù)雜化，對(duì)其進(jìn)行管理將更困難。
(3)通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：主要是指適用于工業(yè)的、具有高可靠性的通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
(4)網(wǎng)絡(luò)安全保障：工廠與外界實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)之后，惡意軟件的入侵、受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的危險(xiǎn)性將進(jìn)一步提升，需要制定保障網(wǎng)絡(luò)安全的對(duì)策與解決方案。
未來(lái)，我國(guó)制造業(yè)將面臨同樣的難題。因此，加強(qiáng)與德國(guó)在工業(yè)4.0方面的合作，或?qū)⒂兄谇罢靶缘亟鉀Q這些難題，為未來(lái)制造業(yè)發(fā)展鋪平道路。
第四次工業(yè)革命將是最后一次工業(yè)革命?
未來(lái)制造領(lǐng)域，信息技術(shù)將得到史無(wú)前例的深度應(yīng)用。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展正在對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展方式帶來(lái)顛覆性、革命性的影響。信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)感知、采集、監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)縫銜接和企業(yè)間的協(xié)同制造，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的智能分析和決策優(yōu)化，使智能制造、網(wǎng)絡(luò)制造、柔性制造成為生產(chǎn)方式變革的方向。從某種程度上講，制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化或者工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正成為一種大趨勢(shì)。
就產(chǎn)品而言，隨著信息技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的廣泛滲透，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、數(shù)字化技術(shù)嵌入傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品逐步成為互聯(lián)網(wǎng)化的智能終端。汽車(chē)將不僅僅是一個(gè)電子產(chǎn)品，未來(lái)更將是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，或者叫大型可移動(dòng)的智能終端，具有全新的人機(jī)交互方式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)終端把汽車(chē)做成一個(gè)包含硬件、軟件、內(nèi)容和服務(wù)的體驗(yàn)工具。
從制造模式而言，工廠的集中生產(chǎn)將向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。信息技術(shù)使不同環(huán)節(jié)的企業(yè)間實(shí)現(xiàn)信息共享，能夠在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)現(xiàn)和動(dòng)態(tài)調(diào)整合作對(duì)象，整合企業(yè)間的優(yōu)勢(shì)資源，在研發(fā)、制造、物流等各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全球分散化生產(chǎn)。這也使得傳統(tǒng)信息技術(shù)企業(yè)有機(jī)會(huì)更多地參與到制造業(yè)之中，而傳統(tǒng)制造企業(yè)則向跨界融合企業(yè)轉(zhuǎn)變。企業(yè)生產(chǎn)從以傳統(tǒng)的產(chǎn)品制造為核心轉(zhuǎn)向提供具有豐富內(nèi)涵的產(chǎn)品和服務(wù)，直至為顧客提供整體解決方案，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與制造企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)與服務(wù)企業(yè)之間的邊界日益模糊。
既然無(wú)論從制造模式角度來(lái)看，還是從產(chǎn)品角度來(lái)看，物質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)都將被電腦存儲(chǔ)和處理的信息所取代。那么，制造業(yè)本身將不復(fù)存在，抑或制造業(yè)繼自動(dòng)化、智能化之后不再有突破。
種種跡象顯示，“工業(yè)4.0”將是最后一次工業(yè)革命。
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王喜文，九三學(xué)社中央科技委委員，工業(yè)和信息化部國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心電子商務(wù)研究所所長(zhǎng)，出版專著《工業(yè)4.0最后一次工業(yè)革命》，曾經(jīng)掛職北京市房山區(qū)經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)副主任，參與過(guò)北京市高端制造業(yè)基地的重大招商項(xiàng)目。
摘自 中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)
