工業(yè)4.0：從原子到比特

王喜文

摘 要：隨著制造技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化管理理念的普及，制造業(yè)企業(yè)的運營，越來越依賴信息技術(shù)。以致于制造業(yè)的整個價值鏈，制造業(yè)產(chǎn)品的整個生命周期都涉及到諸多的數(shù)據(jù)，制造業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)——工業(yè)大數(shù)據(jù)也將呈現(xiàn)出爆炸性增長的趨勢。但是，只有將生產(chǎn)設(shè)備等通過物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識統(tǒng)一管理起來，才能將采集的工業(yè)大數(shù)據(jù)有序管理，具備進(jìn)一步挖掘的價值。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；智能化；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；數(shù)據(jù)制造

麻省理工學(xué)院媒體實驗室（MIT Media Lab）的尼古拉斯·尼葛洛龐帝（Nicholas Negroponte）將世界一分為二：比特世界和原子世界。比特和原子的概念和特征，說明它們在信息學(xué)和物理學(xué)中的作用。工業(yè)4.0的核心是信息物理系統(tǒng)（CPS），信息是指軟件，物理是指硬件，軟件的信息化+硬件的自動化=信息物理系統(tǒng)的智能化。

原子比特化的過程完全體現(xiàn)出制造業(yè)的智能化過程。主要體現(xiàn)在五個方面。

1 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”。

2 物理意義上的零部件正在附帶信息

使“物理”意義上的零部件，附帶更多“信息”功能的通用做法是給零部件一個智能身份證，即：貼上一個二維碼。供應(yīng)商出廠時為零部件貼上二維碼，每經(jīng)過一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，讀卡器會自動讀出相關(guān)信息，反饋到控制中心進(jìn)行相應(yīng)處理。這樣一來，一方面，工廠庫存能夠大幅減少，生產(chǎn)效率能夠大幅提高，由此節(jié)約制造成本；另一方面，也使得整個產(chǎn)品生命周期的控制更加透明化、實時化，實現(xiàn)了可視化管理。

3 未來制造業(yè)正在走向數(shù)據(jù)制造

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等信息技術(shù)與通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)量的暴漲成了許多行業(yè)共同面對的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和寶貴機(jī)遇?！叭祟愓龔腎T時代走向DT時代”如同阿里巴巴集團(tuán)創(chuàng)始人馬云所說，信息社會已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)改變著人們的生活與工作方式、企業(yè)的運作模式。馬云認(rèn)為，IT時代是以自我控制、自我管理為主，而DT（Data technology）時代，它是以服務(wù)大眾、激發(fā)生產(chǎn)力為主的技術(shù)。

隨著制造技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化管理理念的普及，制造業(yè)企業(yè)的運營，越來越依賴信息技術(shù)。以致于制造業(yè)的整個價值鏈，制造業(yè)產(chǎn)品的整個生命周期都涉及到諸多的數(shù)據(jù)，制造業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)——工業(yè)大數(shù)據(jù)也將呈現(xiàn)出爆炸性增長的趨勢。但是，只有將生產(chǎn)設(shè)備等通過物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識統(tǒng)一管理起來，才能將采集的工業(yè)大數(shù)據(jù)有序管理，具備進(jìn)一步挖掘的價值。2013年7月國家發(fā)改委曾經(jīng)正式批復(fù)由CNNIC牽頭建設(shè)的“國家物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識管理公共服務(wù)平臺”，通過提供國家級物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識管理公共服務(wù)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)各重要環(huán)節(jié)之間的信息貫通，提供物聯(lián)網(wǎng)信息溯源、物聯(lián)網(wǎng)信息搜索、物聯(lián)網(wǎng)信息挖掘等物聯(lián)網(wǎng)信息公共服務(wù)。這也為工廠采集工業(yè)大數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了統(tǒng)一管理支撐平臺。

4 制造業(yè)產(chǎn)品將成為互聯(lián)網(wǎng)化的智能終端

從產(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，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)終端把汽車做成了一個包含硬件、軟件、內(nèi)容和服務(wù)的體驗工具。

5 集中生產(chǎn)將向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變

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)會更多的參與到制造業(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。

正如尼古拉斯·尼葛洛龐帝所說，“從原子到比特的變革是不可改變且無法阻止的?！?