2013年，專精先進(jìn)制造業(yè)的德國，率先提出了“工業(yè)4.0”計(jì)劃。而制造業(yè)規(guī)模上已經(jīng)成為世界第一的中國也不甘人后，在2015年提出了“中國制造2025”。

　　一時(shí)間，風(fēng)起云涌，沸沸揚(yáng)揚(yáng)，整個(gè)工業(yè)界乃至經(jīng)濟(jì)界，直到普通媒體，都在熱議這兩個(gè)名詞。

唐駁虎：究竟什么是工業(yè)4.0 時(shí)代背景下工廠升級(jí)的趨勢

　　中國制造2025與工業(yè)4.0的異同

　　但這些計(jì)劃究竟說的是什么？要干什么？是踏踏實(shí)實(shí)的目標(biāo)任務(wù)，還是純粹炒概念的夸夸其談？卻很少有人專注的了解過。

　　簡單地說，德國“工業(yè)4.0”的目標(biāo)很明確，就是智能制造，包括智能工廠、智能生產(chǎn)、智能物流等環(huán)節(jié)。

　　德國提出這一愿景，最主要是為了實(shí)現(xiàn)工廠大規(guī)模的個(gè)性化定制，形成具有精益制造、高科技、模塊化的智能工廠，并將成本控制在消費(fèi)者可以接受的范圍內(nèi)，同時(shí)提高質(zhì)量水平、節(jié)約人工成本。

　　但這樣的命名模式響亮而引人注目，算得上二戰(zhàn)后德國向全球最成功的一次概念輸出。

　　“中國制造2025”的目標(biāo)涵蓋了“工業(yè)4.0”，但涉及的內(nèi)容更加繁多。

　　中國制造和德國制造的起跑線是不一樣的。德國制造業(yè)是世界上投入最大、最專注、最精尖，最具競爭力的，在全球制造裝備領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)頭羊地位，擁有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　而中國制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)?shù)牟罹�，在多個(gè)領(lǐng)域都需要提升。

　　因此，提出了推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展、強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力、提高創(chuàng)新能力、加強(qiáng)質(zhì)量品牌建設(shè)、提高國際化發(fā)展水平等附加任務(wù)，例如要解決基礎(chǔ)零部件、工藝、材料等核心技術(shù)落后問題，重點(diǎn)推進(jìn)各項(xiàng)重大高端裝備領(lǐng)域等等。

　　但在這些“補(bǔ)課”“追趕”“提升”的額外任務(wù)清單之外，最具新意、最受關(guān)注的，依然是與德國“工業(yè)4.0”相同的目標(biāo)任務(wù)——智能制造。這是各大國搶占新一輪發(fā)展的制高點(diǎn)。

　　共同的核心目標(biāo)——智能工廠

　　可見，扒去那些看似遙遠(yuǎn)模糊而高深莫測的概念，“中國制造2025”與“工業(yè)4.0”的主攻方向都是相同的——推進(jìn)制造過程智能化，這既是戰(zhàn)略計(jì)劃，也是行動(dòng)綱領(lǐng)。

　　智能制造的基本依托，在于信息化與工業(yè)化的深度融合，既物聯(lián)網(wǎng)的全面應(yīng)用。

　　物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)融合的集中體現(xiàn)，也是智能制造的基礎(chǔ)性設(shè)施。高級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將打通所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)壁壘，無線掌控一切。

　　這需要在更大的范圍、更細(xì)的行業(yè)、更廣的領(lǐng)域、更高的層次、更深的應(yīng)用、更多的智能方面實(shí)現(xiàn)深度交融。

　　有了物聯(lián)網(wǎng)做基礎(chǔ)，還需要打造出一個(gè)個(gè)的實(shí)施節(jié)點(diǎn)。

　　這需要緊密圍繞重點(diǎn)制造領(lǐng)域關(guān)鍵環(huán)節(jié)，深入研究制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實(shí)時(shí)監(jiān)測和自適應(yīng)控制，組織研發(fā)新型傳感器、智能測量、工業(yè)伺服系統(tǒng)等智能控制核心裝置，加快推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人、人機(jī)智能交互、智能物流管理等技術(shù)裝備的工程應(yīng)用。

　　需要著力發(fā)展出融合新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)的智能制造裝備產(chǎn)品，統(tǒng)籌布局智能交通工具、智能工程機(jī)械、服務(wù)機(jī)器人、可穿戴設(shè)備等裝備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

　　最終，集成創(chuàng)新出具有深度感知、智慧決策、自動(dòng)執(zhí)行功能的高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、增材制造裝備等智能制造裝備以及智能化生產(chǎn)線。

　　而整個(gè)智能制造體系的綜合呈現(xiàn)，就是智能工廠/數(shù)字化車間。

　　它是通過信息系統(tǒng)來控制產(chǎn)品的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)制造、敏捷制造能力，增加生產(chǎn)的靈活性，提升生產(chǎn)效率和精度，同時(shí)大幅度降低成本。

　　最終實(shí)現(xiàn)真正的柔性制造、無人工廠、遠(yuǎn)程協(xié)同生產(chǎn)。

　　就此，“中國制造2025”提出了一個(gè)宏偉的愿景：到2025年，制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)智能化，試點(diǎn)示范項(xiàng)目運(yùn)營成本降低50%，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短50%，不良品率降低50%。

　　智能工廠不僅是制造，還在于連接

　　要想實(shí)現(xiàn)成本降低50%、生產(chǎn)周期縮短50%這種看起來不可能的目標(biāo)，單一提升制造節(jié)點(diǎn)本身是不可能實(shí)現(xiàn)的。

智能工廠核心在于連接

　　因?yàn)橹悄芄S的核心要義除了先進(jìn)，還在于連接。

　　智能工廠意味著人類、機(jī)器和資源能夠?qū)崿F(xiàn)互相通信，生產(chǎn)設(shè)備不再是過去單一而獨(dú)立的個(gè)體，信息在不同的設(shè)備之間“流動(dòng)”，實(shí)現(xiàn)機(jī)器對(duì)話機(jī)器，機(jī)器對(duì)話生產(chǎn)部件，就像社交網(wǎng)絡(luò)中一樣自然。

　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)鏈條中，一個(gè)產(chǎn)品的部件在多個(gè)供應(yīng)商的多個(gè)不同工廠生產(chǎn)，然后在一個(gè)工廠組裝。在物聯(lián)網(wǎng)的支撐下，我們可以隨時(shí)知道每一個(gè)零部件在供給鏈中所處的狀態(tài)。

　　而智能設(shè)備“知道”它們?nèi)绾伪恢圃斐鰜淼募?xì)節(jié)，也知道它們的用途。智能集成感控系統(tǒng)按照實(shí)現(xiàn)設(shè)定的程序自己完成生產(chǎn)全部過程，減少人在生產(chǎn)中的參與，以此提升產(chǎn)品質(zhì)量，解放人力。

　　在首家應(yīng)用了智能化生產(chǎn)線布局的海爾沈陽冰箱工廠，實(shí)現(xiàn)了線體長度縮小一半、配送距離縮短一半，單線產(chǎn)能提升一倍、單位面積產(chǎn)出提升一倍，平均每10秒鐘就能誕生一臺(tái)冰箱，創(chuàng)下了冰箱生產(chǎn)的吉尼斯紀(jì)錄。

　　而海爾在青島黃島最新投產(chǎn)的中央空調(diào)智能工廠，經(jīng)過布局優(yōu)化調(diào)整，以總共不到300米見方的用地面積，實(shí)現(xiàn)了平均日生產(chǎn)大型中央空調(diào)主機(jī)50臺(tái)，分機(jī)1000臺(tái)的生產(chǎn)能力，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)10大類、近百種中央空調(diào)產(chǎn)品的全柔性無縫切換生產(chǎn)，堪稱裝備工業(yè)生產(chǎn)的奇跡。

　　同時(shí)生產(chǎn)線上有多達(dá)萬余個(gè)傳感器，這些傳感器可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備、用戶之間的相互對(duì)話與溝通。

　　通過物品全面數(shù)字化的管理來安排生產(chǎn)，智能制造不僅通過信息技術(shù)將機(jī)器與機(jī)器連接起來，還要將客戶與產(chǎn)品直接連接起來。其技術(shù)基礎(chǔ)是物聯(lián)-信息網(wǎng)，物聯(lián)設(shè)備、以及工業(yè)信息安全產(chǎn)品。

　　新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，創(chuàng)造出智能化的生產(chǎn)過程，使得終端用戶的按需定制成為可能，個(gè)性化的定制將打通整個(gè)商業(yè)流程。

　　徹底打通企業(yè)從上到下的生產(chǎn)管理信息流，這比早期的數(shù)字化工廠、柔性智能自動(dòng)化工廠，又是一個(gè)大臺(tái)階的飛躍。

　　工業(yè)4.0時(shí)代直接將人、設(shè)備與產(chǎn)品實(shí)時(shí)聯(lián)通，工廠接受消費(fèi)者的訂單直接備料生產(chǎn)，省卻了銷售和流通環(huán)節(jié)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)整體成本(包括人工成本、物料成本、管理成本)降低50%、生產(chǎn)周期縮短50%的目標(biāo)。

　　綜合的提升與附加的好處——綠色制造

　　同時(shí)，它還能加快產(chǎn)品全生命周期管理、客戶關(guān)系管理、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、智能檢測監(jiān)管體系的推廣應(yīng)用，促進(jìn)集團(tuán)管控、設(shè)計(jì)與制造、產(chǎn)供銷一體、業(yè)務(wù)和財(cái)務(wù)銜接等關(guān)鍵環(huán)節(jié)集成，集成客戶以及商業(yè)伙伴，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)水平。

　　最終，我們能將所有工業(yè)相關(guān)的技術(shù)、銷售與產(chǎn)品體驗(yàn)統(tǒng)合起來，建構(gòu)出一個(gè)有感知意識(shí)的新型智能工業(yè)世界。

　　這個(gè)體系打破了工廠和消費(fèi)者之間的圍墻，發(fā)展一套制造-交易-研發(fā)三位一體的智能平臺(tái)，能夠支持大規(guī)模個(gè)性化定制的智能制造系統(tǒng)，滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求，同時(shí)推動(dòng)產(chǎn)品制造技術(shù)的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)精益制造能力。

　　工業(yè)4.0時(shí)代的智能工廠，機(jī)器設(shè)備具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，它們提供的信息、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)分析能夠使生產(chǎn)變得更精益、更節(jié)能。

　　現(xiàn)在的許多生產(chǎn)線的能效低于60％，這意味著它們還有相當(dāng)大的提升空間。節(jié)約水電對(duì)現(xiàn)代工廠管理來說也是一個(gè)重要因素，智能工廠能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)。

　　如采用能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全廠能源動(dòng)力數(shù)據(jù)的集中處理，顯示及報(bào)表打印，并實(shí)現(xiàn)通訊、控制、報(bào)警等基礎(chǔ)功能，以及用能實(shí)績分析、動(dòng)態(tài)跟蹤，用能預(yù)測和計(jì)劃等高級(jí)應(yīng)用功能。

　　進(jìn)一步，更可利用智能物聯(lián)網(wǎng)預(yù)測部分狀況，例如天氣預(yù)測、公共交通、市場調(diào)查數(shù)據(jù)等等，通過先進(jìn)分析，及時(shí)精準(zhǔn)生產(chǎn)或調(diào)度現(xiàn)有資源、減少多余成本與浪費(fèi)等等（供應(yīng)端優(yōu)化），創(chuàng)建具有適應(yīng)性、資源效率的智能工廠。

　　以上這樣的架構(gòu)雖然還在摸索，但如果得以從操作智能、運(yùn)營智能和商業(yè)智能三個(gè)層次，把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品、客戶等緊密地連接在一起，最終能進(jìn)一步通過分析各種大數(shù)據(jù)，打通供應(yīng)鏈到市場端，直接生成滿足客戶的相關(guān)解決方案產(chǎn)品（需求定制化），創(chuàng)造出全新的信息-物理融合生產(chǎn)方式乃至商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)。

　　這將意味著，工業(yè)4.0將是一件非常激動(dòng)人心的實(shí)體經(jīng)濟(jì)形態(tài)大變革。

德、美、中三國制造政策

　　方興未艾的未來

　　工業(yè)4.0的關(guān)鍵自然是智能工廠。當(dāng)然，這當(dāng)中的難點(diǎn)非常之多，需要大量的跨專業(yè)的技術(shù)整合。將來的人才也需要更高的要求。

　　在最早的發(fā)起者德國，聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)及科技部預(yù)計(jì)將投資達(dá)2億歐元，用來提升制造業(yè)智能化。德國機(jī)械及制造商協(xié)會(huì)、德國電氣電子及信息技術(shù)協(xié)會(huì)設(shè)立了“工業(yè)4.0平臺(tái)”，發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。博世、西門子等著名大企業(yè)積極投入其中。

　　在美國，以智能制造/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟的組織，也發(fā)起積極推進(jìn)智能化制造業(yè)的未來。它由美國能源部牽頭IBM、GE等大公司、大學(xué)、政府機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室所組成。目標(biāo)是促進(jìn)智能化先進(jìn)制造，帶來制造業(yè)向美國回歸。

　　而在中國，對(duì)于許多剛完成了自動(dòng)化的制造業(yè)企業(yè)而言，智能制造似乎還只是一個(gè)遙遠(yuǎn)的愿景。但需要指出的是，已有部分自動(dòng)化程度較高的工程以及標(biāo)桿性的海爾互聯(lián)網(wǎng)工廠嶄露頭角。

　　對(duì)實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”的目標(biāo)來說，這將是一個(gè)很好的開始。