對標(biāo)德國工業(yè)4.0 中國有哪些事要做？
德國“工業(yè)4.0”提出了建設(shè)物理信息系統(tǒng)（CPS），積極布局智能工廠，推進(jìn)智能生產(chǎn)，瞄準(zhǔn)的是新一輪科技革命，聚焦的是制造業(yè)中的高端產(chǎn)業(yè)和高端環(huán)節(jié)。
而《中國制造2025》 提出以推進(jìn)信息化和工業(yè)化深入融合為主線大力發(fā)展智能制造，構(gòu)建信息化生態(tài)下的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和新的制造模式。《中國制造2025》關(guān)注的是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，同時要解決制造業(yè)創(chuàng)新能力、產(chǎn)品質(zhì)量以及工業(yè)基礎(chǔ)等方面的突出矛盾和問題。
雖然我國與德國的工業(yè)基礎(chǔ)、發(fā)展水平以及終極目標(biāo)有所差別，但兩者卻有著類似的戰(zhàn)略使命和核心理念。當(dāng)前我國大部分工業(yè)體系處在由2.0向3.0過渡階段，深入理解德國“工業(yè)4.0”的戰(zhàn)略背景、內(nèi)涵、發(fā)展路線圖對實現(xiàn)《中國制造2025》，推動我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級無疑有著深遠(yuǎn)影響。
CPS是“工業(yè)4.0”基礎(chǔ)
“工業(yè)4.0”指的是技術(shù)與產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系，也可稱之為第四次工業(yè)革命。它包括人類、技術(shù)和組織三大類共17個要素，德國“工業(yè)4.0”平臺科學(xué)顧問委員會用了17篇論文才準(zhǔn)確地概述了它的含義。“其實從范圍上看，工業(yè)并非是‘工業(yè)4.0’的全部，它還包括智能產(chǎn)品、物流、供應(yīng)鏈等，此外還有通過互聯(lián)網(wǎng)所能提供的個性化服務(wù)。”德國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)協(xié)會信息技術(shù)、研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新部部長萊納·格拉茨強(qiáng)調(diào)，“只是工業(yè)在德國是基礎(chǔ)，所以德國‘工業(yè)4.0’主要關(guān)注的是工業(yè)。”
德國“工業(yè)4.0”平臺科學(xué)顧問委員會主席、德國技術(shù)科學(xué)院院士艾納·安德爾從三個維度闡述了“工業(yè)4.0”的定義：首先，橫向上是生命周期和價值流層，在生產(chǎn)和設(shè)計階段可實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型與現(xiàn)實產(chǎn)品的無縫連接；其次，縱向上運(yùn)用CPS將場地、設(shè)備、工作站等融入到生產(chǎn)環(huán)境中； 最后在前兩個維度的基礎(chǔ)上引入業(yè)務(wù)、信息以及資產(chǎn)等進(jìn)行融合。這三個維度可以看作企業(yè)制定“工業(yè)4.0”路線圖的參考框架。
當(dāng)然，“工業(yè)4.0”的最終構(gòu)成取決于具體的應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車、電子或者機(jī)械等。需要指出的是，“工業(yè)4.0”的基礎(chǔ)是CPS，也就是整合了傳感器、執(zhí)行器的嵌入式系統(tǒng)。“CPS 可以實現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的通信，建立起虛擬世界與現(xiàn)實世界之間的聯(lián)系。”艾納·安德爾說，“比如汽車行業(yè)未來的流行趨勢是實現(xiàn)人與車、車與車之間的通信，也就是常說的車聯(lián)網(wǎng)，這就是CPS的基礎(chǔ)技術(shù)運(yùn)用。”
實現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器對話
“工業(yè)4.0”并非像“爆炸”一樣，突然襲來，其典型特征是每天都在演進(jìn)的過程性，它需要逐步完善。需要明確的是“工業(yè)4.0”并非是從零開始，而是建立在現(xiàn)有生產(chǎn)線之上。
艾納·安德爾用一個生產(chǎn)線優(yōu)化的例子解釋了“工業(yè)4.0”是如何運(yùn)行的：首先，實驗室會對每一個產(chǎn)品進(jìn)行識別，搜集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和質(zhì)量保障數(shù)據(jù)，通過評估后就可以知道制造流程；其次，通過測試，對錯誤的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而還原其當(dāng)時的制造情況，找到生產(chǎn)過程中是哪些環(huán)節(jié)的設(shè)備出現(xiàn)了問題；最后，就是要維修或者更換設(shè)備。“尤其對于汽車產(chǎn)品來說，涉及上萬個零部件，所以，生產(chǎn)線上的數(shù)字化、智能化更為重要。”艾納·安德爾說，“汽車產(chǎn)業(yè)是‘工業(yè)4.0’最難的應(yīng)用點，同時也是最佳切入點。”
如果說目前的自動化生產(chǎn)是人與機(jī)器對話，“工業(yè)4.0”則可實現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器對話。比如德國的機(jī)床銷往全球，這意味著要把產(chǎn)品交付給不同的市場。這些機(jī)床需要相應(yīng)的維修部件進(jìn)行維護(hù)。如果在德國生產(chǎn)之后再發(fā)往目的地，這顯然是一個大工程。“工業(yè)4.0”如何解決這一問題？萊納·格拉茨解釋說：“現(xiàn)在人們的想法是在不同市場建設(shè)制造中心，如果當(dāng)?shù)匦枰悴考?，德國的機(jī)器會將零部件的數(shù)據(jù)發(fā)送給當(dāng)?shù)刂圃熘行?，在這些制造中心就可以直接生產(chǎn)所需的零部件。當(dāng)然所有設(shè)備都要應(yīng)用‘工業(yè)4.0’技術(shù)，實現(xiàn)對整個流程的控制，這樣我們就可以知道每個零部件的生產(chǎn)狀態(tài)。”
三大制約瓶頸待打破
雖然“工業(yè)4.0”的概念始于德國，但在發(fā)展過程中同樣面臨著諸多問題。萊納·格拉茨表示，“工業(yè)4.0”最突出的問題表現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)上，德國“工業(yè)4.0”三大協(xié)會負(fù)責(zé)整合不同行業(yè)，在標(biāo)準(zhǔn)制定上，三大協(xié)會存在明顯差異。如通訊和技術(shù)協(xié)會遵循自上而下的原則制定標(biāo)準(zhǔn)，而機(jī)械電子行業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn)的過程卻是自下而上的；第二，德國“工業(yè)4.0”平臺目前囊括了近6000家企業(yè)，如何用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去平衡他們的需求成為棘手難題； 第三，目前“工業(yè)4.0”平臺真正涉及的只有標(biāo)準(zhǔn)、研發(fā)和安全三個方面的技術(shù)問題，還沒有精力去考慮職業(yè)培訓(xùn)、市場宣傳、全球化等其他內(nèi)容。
德國“工業(yè)4.0”目前也處于摸索階段，未來依舊面臨著諸多挑戰(zhàn)。德國弗朗霍夫研究院生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)計技術(shù)研究所所長、德國技術(shù)科學(xué)學(xué)院院士艾卡特·古納特·烏爾曼認(rèn)為，“工業(yè)4.0”要在安全的基礎(chǔ)上追求較低的生產(chǎn)成本，其中安全是最為重要的原則，指的是既要保證生產(chǎn)線的安全，又要能對之進(jìn)行分析。
“工業(yè)4.0”的前身是德國2008年提出的《高科技戰(zhàn)略2020》，它包括移動、能源、安全、通信、健康五個領(lǐng)域的十個項目，德國政府對這些研究項目的資助超過了2000億歐元。艾納·安德爾表示，經(jīng)過4年的發(fā)展，德國在2012年才組建了“工業(yè)4.0”工作組，正式提出了“工業(yè)4.0”的定義、愿景以及如何實施。
“中國正在進(jìn)行的《中國制造2025》和德國‘工業(yè)4.0’高度相似，實施過程非常重要不能著急，可能需要幾年、十幾年甚至20年的時間去慢慢演進(jìn)。”艾納·安德爾指出，“當(dāng)然，‘工業(yè)4.0’也是德國面向未來10~20年制定的發(fā)展戰(zhàn)略。”
