2015年

王喜文

摘 要：未來十年，第四次工業(yè)革命將步入“分散化”生產(chǎn)的新時代。工業(yè)4.0通過決定生產(chǎn)制造過程等的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能制造，進(jìn)行實(shí)時管理。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。

關(guān)鍵詞：工業(yè)革命；信息化；智能化；制造業(yè)

2014年的熱門詞匯“工業(yè)4.0”，是一個引起全世界關(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，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。

1 誰能執(zhí)掌未來制造業(yè)的霸權(quán)？

沖在最前面的是德國。2013年德國政府推出定義為“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》。我國2015年也將出臺《中國制造2025》這項(xiàng)十年戰(zhàn)略規(guī)劃。

可以說全球正出現(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)革命將對工業(yè)經(jīng)濟(jì)乃至大眾生活帶來深刻的影響。

2 第四次工業(yè)革命的起源

工業(yè)4.0在德國被認(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）、自動化（第三次）后的第四次工業(yè)革命。

未來十年，第四次工業(yè)革命將步入“分散化”生產(chǎn)的新時代。工業(yè)4.0通過決定生產(chǎn)制造過程等的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能制造，進(jìn)行實(shí)時管理。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)過程中，傳感器、智能診斷和管理系統(tǒng)通過網(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)境和制造過程的變化，進(jìn)行實(shí)時優(yōu)化，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

3 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)是指通過傳感網(wǎng)緊密連接現(xiàn)實(shí)世界，將網(wǎng)絡(luò)空間的高級計(jì)算能力有效運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)世界中。從而，在生產(chǎn)制造過程中，與設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數(shù)據(jù)將通過傳感器采集并進(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。相對于傳統(tǒng)制造工業(yè)，以智能工廠為代表的未來智能制造業(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，從而為每個顧客進(jìn)行最優(yōu)化的產(chǎn)品定制制造。

4 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，通過網(wǎng)絡(luò)獲取大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，開發(fā)、銷售、ERP、PLM、SCM等業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)與實(shí)際生產(chǎn)過程之間的協(xié)同。

第三次工業(yè)革命的自動化，僅是將生產(chǎn)工程作為對象，對其進(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)用對象大幅擴(kuò)大。由此，工廠將不斷進(jìn)化升級，工作組的最終報告中稱之為由物聯(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，美國通用電氣公司（GE）也提出過類似的概念“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。

5 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。德國工業(yè)4.0工作組的最終報告指出，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)攻擊的危險性將進(jìn)一步提升，需要制定保障網(wǎng)絡(luò)安全的對策與解決方案。

未來，我國制造業(yè)將面臨同樣的難題。因此，加強(qiáng)與德國在工業(yè)4.0方面的合作，或?qū)⒂兄谇罢靶缘亟鉀Q這些難題，為未來制造業(yè)發(fā)展鋪平道路。

6 第四次工業(yè)革命將是最后一次工業(yè)革命？

未來制造領(lǐng)域，信息技術(shù)將得到史無前例的深度應(yīng)用。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展正在對傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展方式帶來顛覆性、革命性的影響。信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以實(shí)時感知、采集、監(jiān)控生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，促進(jìn)生產(chǎn)過程的無縫銜接和企業(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。

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。汽車將不僅僅是一個電子產(chǎn)品，未來更將是一個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，或者叫大型可移動的智能終端，具有全新的人機(jī)交互方式，通過互聯(lián)網(wǎng)終端把汽車做成一個包含硬件、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)和動態(tài)調(diào)整合作對象，整合企業(yè)間的優(yōu)勢資源，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。

既然無論從制造模式角度來看，還是從產(chǎn)品角度來看，物質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)都將被電腦存儲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。