工業4.0：正在發生的未來
http://www.gjzbw99.com 2015-07-08 20:21 來源：商界評論
世界的變化總是令人始料未及。當我們還在為第三次工業革命的自動化工廠驚嘆不已時，大洋彼岸的工業界就已經發生了翻天覆地的變化。無數優秀的企業用行動告訴我們：第三次工業革命早已結束，一個嶄新的時代已經到來。在告別機械化、電氣化和信息技術之后，德國率先迎來了工業化的第四個階段——工業4.0。
創新土壤：隨著產業互聯網時代到來，德國的工業4.0實踐給我們探索未來生產，提供了一條可視化的路徑。它把工廠、機器、生產資料和人通過網絡技術高度聯結，給工業智能化帶來了無限的想象空間。
未來之光：從制造工廠到智能時代，是產品革新與進化的必然過程。在全球第四次工業革命浪潮下，制造業這座古老的“活火山”，正在因新技術和新智能的注入而重新噴發出活力和生機。
世界的變化總是令人始料未及。當我們還在為第三次工業革命的自動化工廠驚嘆不已時，大洋彼岸的工業界就已經發生了翻天覆地的變化。無數優秀的企業用行動告訴我們：第三次工業革命早已結束，一個嶄新的時代已經到來。在告別機械化、電氣化和信息技術之后，德國率先迎來了工業化的第四個階段——工業4.0。
最近五年，我每個月都會去一次德國，帶領數以千計的中國企業家赴德學習其制造業的精益管理、品質管理等。通過實地參訪德國的制造工廠，我發現，工業4.0已在德國形成了濃厚的氛圍，并以其全新的理念，向全球工業提出了挑戰：如果將物聯網及服務引入制造業，這個世界會變成什么樣？
沉淀了百年底蘊的德國制造，正在以智能化的節奏一步步散發出未來……
智能工廠 ：會說話的標簽
自從2013年漢諾威工業展上，德國向世人第一次演示了智能工廠的模擬生產過程之后，“德國工業4.0”就成了全球學術界、產業界和經濟界的熱議話題。各界人士對此眾說紛紜，但有一點毋庸置疑，工業4.0的重點是創造智能產品、程序和過程。
在數字化工廠的基礎上，智能工廠利用物聯網和設備監控技術，不僅能夠有效地加強信息管理和服務，清楚掌握產銷流程，還能提高生產過程的可控性，減少生產線上的人工干預，及時準確地采集生產線數據。它通過綠色智能手段和智能系統等新興技術，合理編排生產計劃與生產進度，構建出一個高效節能、綠色環保、環境舒適的人性化工廠。
在智能工廠制造出的產品，它們“懂得”自己如何被生產出來，又將被送去哪里。這就意味著，在智能工廠龐大的信息系統中，產銷信息能夠快速溝通整合。不僅如此，在這個生產過程中，原材料、生產設備、生產線以及各種相關管理系統之間，還能進行“對話”與“交流”。
然而，如此高科技、高智商、高裝備的智能工廠，是否只能運用于數字化、智能化發展程度較高的汽車工業領域？當然不是。在智能工廠的構建上，博世公司的洪堡物流中心顯得極具代表性。
走進洪堡物流中心，你會看到這樣的景象：一箱箱汽車發動機零部件堆成了“高樓”，綠燈亮起時，樓梯口“吐”出一盒零件，隨著傳輸帶抵達終端；工人在終端將這盒零件擺上行李架。在那里，它將同更多的零件一起被運送到裝配工廠的“公交站”，然后卸入“超市”，等待裝配……
洪堡物流中心生產線上的所有零件，都有一個獨特的射頻識別碼，能同沿途的關卡自動“對話”，從而提高整個生產效率。
在這里，我們看到，工人每拿出一盒零件，就把記錄著產品信息的“看板條”夾到一個長方形塑料夾里。這個夾子被粘貼在盒子上，夾子底部有一塊射頻識別碼——這盒零件的身份證。每經過一個生產環節，讀卡器就會自動讀出相關信息，然后反饋到控制中心進行相應處理。比如，當運貨卡車載著這盒零件駛出物流中心時，5000米以外的裝配工廠即能獲得動態信息。裝配工人把它端上生產線前，物流中心和供應商就能根據收到的實時數據，做出是否“補貨”的決定。
在洪堡物流中心，我們參觀的那條生產線主要用于裝配柴油發動機的噴油器。噴油器外體和內部的頂桿由不同的供應商提供，兩個零部件樣品上各印著一個二維碼，是供應商出廠時提供的。洪堡物流中心負責工業4.0戰略的經理安德里亞斯·穆勒解釋說，“這樣做是為了加快可視化管理。給單個產品貼標簽時，使用二維碼比射頻碼更方便；而給每一盒零部件貼標簽時，則會使用射頻識別碼。”
對于各種智能標簽的區別，穆勒向我們進行了詳細解釋，“給產品貼智能標簽有幾種方式——條形碼、二維碼、射頻碼和傳感器。條形碼和二維碼必須進行近距離掃描，容易受化學品腐蝕，而射頻碼可以穿透各種介質快速讀取。”盡管當初洪堡物流中心引入射頻碼系統時花費了幾十萬歐元，但事實證明，這樣的投入相當值得。新系統投入使用后，工廠庫存減少了30%，生產效率提高了10%，由此節約的資金可達幾千萬歐元。
然而，用射頻碼系統最大的難點在于，如何將新技術融入原有流程，進行標準化生產。我們給每一個零配件都貼上智能標簽之后，不管這些零配件是哪里生產的，原來會哪種“方言”，在進入流程后都必須說彼此能聽懂的“普通話”。
通過參觀洪堡物流中心的智能工廠，我們不難看出，這種智能化的生產過程，與精益生產的理念高度重合，不僅避免了生產過程中的浪費，還使整個生產流程更加準確、高效。此外，工業 4.0時代的智能工廠還可以實現更多的高級功能。例如生產設備可以自主察覺維護需求并向管理人員發送相關信息，而管理人員則可以通過系統，對生產狀況、操作流程等進行遠程監控，從而使資源分配最優化……
智能制造：系統中的系統
在德國，智能制造指的是，利用信息物理系統，依托傳感器、工業軟件、網絡通信系統、新型人機交互等方式，實現人、設備、產品之間的相互識別、實時連通、有效交流。從而促使研發、生產、管理、服務與互聯網緊密結合，推動生產方式向定制化、柔性化、綠色化、網絡化發展，并不斷充實、提升、再造制造業的全球競爭新優勢。
當這樣的智能、連接、數據都無處不在時，設備和設備之間、人和人之間、物和物之間、人和物之間的聯系就會越來越緊密。最終必然會出現一個系統連接另一個系統、小系統組成大系統、大系統構成更大系統的情況。對智能制造而言，這就是系統的系統。
我們該如何理解“系統的系統”呢？
以智能手機為例，每一臺智能手機都是一個系統，而智能手機之間的互聯又會形成更大的系統。智能手機的生產環節是一個集研發、生產、物流、銷售、服務為一體的系統。當然，每臺智能生產設備所組成的生產線、手機的供應商，以及主持手機生產制造的企業，也都是一個系統。而我們每一位使用智能手機的客戶，把所有的信息都存儲在企業的客戶管理系統中。它能夠實時感知、獲取、評估、遴選、轉化客戶的需求……這些還只是與智能手機相關的眾多龐雜系統的一部分，而智能制造，則是由這些不同系統所組成的大系統，即系統的系統。
在德國乃至全球，一個超復雜的巨大系統正在形成。車間里的機器（如一部智能手機），通過更新操作系統實現功能升級，通過工業應用程序實現各種功能即插即用，通過應用程序編程接口（API）不斷擴展制造生態系統。
對于智能制造這個大系統，我們可以從智能產品、智能裝備、智能生產、智能管理和智能服務這五個維度來認識和理解。
智能產品—與傳統產品不同，智能產品是將傳感器、處理器、存儲器、通信模塊、傳輸系統融入產品，使產品具備動態存儲、感知和通信的能力，進而實現產品的可追溯、可識別、可定位。
例如，計算機、智能手機、智能電視、智能機器人、智能穿戴設備，都是物聯網的“原住民”。這些產品自誕生起便是網絡終端。而傳統的空調、冰箱、汽車、機床、風機等則是物聯網的“移民”。它們也正排著隊等待連接網絡世界。
智能裝備—通過先進制造、信息處理、人工智能等技術的集成與融合，可以形成具有感知、分析、決策、執行、自主學習等自組織、自適應功能的智能生產系統，以及網絡化、協同化的生產設施。
在工業4.0時代，裝備智能化的進程可以在兩個維度上進行：單機智能化，以及單機設備的互聯而形成的智能生產線、智能車間、智能工廠。這一進程將會隨著信息通信技術創新應用的演進而不斷深化。
智能生產—事實上，這是一種理想的生產系統。它能夠智能地編輯產品特性、成本、物流管理、安全性、生產時間等要素，從而實現為不同客戶進行最優化的產品制造。當生產過程中的每一個環節，都實現了傳感、連接、計算、服務無所不在時，就意味著生產組織方式全面變革的時代來臨了。
智能管理—如今，不同國家、不同行業、不同規模的企業都在不斷探索個性化定制、極少量生產、服務型制造以及云制造等新業態、新模式。隨著企業內部所有生產、運營環節信息縱向集成的不斷深入，智能管理將不斷提高企業數據的及時性、完整性、準確性。
智能服務—這部分是智能制造的核心內容。它可以通過捕捉客戶的原始信息，在后臺積累豐富的數據，為企業提供構建需求結構模型的基礎；還可以進一步挖掘與身份、工作生活狀態相關的隱性需求，從而主動為客戶提供精準、高效的服務。
現在，越來越多的制造型企業已經意識到，從生產型制造向服務型制造轉型的重要性。服務的智能化，既體現在企業如何高效、準確、及時地挖掘客戶潛在需求并實時響應上，也體現在產品交付后對產品實施線上、線下的服務，并實現產品的全生命周期管理上。
中國版的工業4.0
無論聽別人如何描繪風景的美麗，都不如自己實地去感受一番。工業4.0所帶來的美好愿景，我們也不能僅停留在理論之上。作為中國建設制造強國的總體戰略，“中國制造2025”也開始實施了，并確定“以體現信息技術與制造技術深度融合的數字化、網絡化、智能化為主線”，開始實現由要素驅動向創新驅動轉變，由低成本競爭優勢向質量效益競爭優勢轉變，由生產型制造向服務型制造轉變。
然而，向工業強國轉型并沒那么容易，需要具備雄厚的產業規模、優化的產業結構、良好的質量效益，以及持續的發展能力。根據最新數據顯示，在主要工業化國家的制造業綜合指數分布中，中國還處在第三方陣。
在目前國際政治格局不發生重大變化的前提下，綜合考慮工業發達國家在其工業化進程各階段的綜合指數，以及中國的GDP增長率，我們要完全實現工業強國，還有很長的一段路，但我們可以先從地方切入。
泉州作為制造業大市，產業門類多、規模總量大。從某種程度上來說，泉州制造已經成為了中國制造的一個典型縮影。它雖是福建省第一大經濟體，但近年來所受的挑戰也越來越大。比如，勞動密集型產業占主導地位；處于產業鏈的低端，產品附加值不高；創新能力不強，尚未形成完備的創新體系；高端人才短缺；產業發展同質化，整體競爭能力低，產業轉型升級迫在眉睫，等等。這些問題，也同樣是中國制造面臨的主要問題。針對此，中國工程院的院士、專家為泉州制造業的轉型升級勾勒了清晰的發展藍圖。
首要任務是實現三個轉變：從機械化、自動化制造向數字化、智能化制造轉變；從注重增長速度向注重質量、注重品牌效益轉變；從生產型制造向服務型制造轉變。
這一戰略目標將分兩個階段實現：到2020年，通過科技創新和實施智能制造、提升品牌質量、轉向服務型制造三大行動，使泉州制造業的面貌煥然一新。到2025年，泉州制造業實現由大變強，躋身中國制造業綜合水平10強城市之列，工業總產值達到2.5萬億元。根據這個戰略目標，“泉州制造2025”設定了四大戰略任務：
首先，提升九大產業集群。紡織服裝、制鞋、石油化工、機械裝備、建筑材料、電子信息、食品飲料、紙業與印刷、工藝制品九大產業是泉州的優勢主導產業。要推動這些產業向先進制造業轉型，必須要優化產業布局，實現縣市區、產業園聯動發展，培育骨干企業，并建設“泉州云制造平臺”。
其次，實施創新驅動戰略。繼續把創新擺在泉州制造業發展全局的核心位置，通過重塑泉州制造業的競爭優勢，建設創新型制造業基地，建立協同創新機制，創建公共創新平臺，開發標志性重大產品。
再次，采取三大攻堅行動。以智能制造、提升質量與品牌、服務型制造三方面為主攻方向。第一，提升產品創意與創新設計能力，提高制造工藝和流程，打造適應多品種、中小批量柔性生產的能力。第二，通過強化質量基礎建設，創新質量管理方法，實施質量升級工程，提升質量品牌效益。第三，通過推進定制化生產模式，加快向品牌零售型商業模式轉變，鼓勵制造企業向系統集成商轉變，并加快發展電子商務，發展現代物流服務，提升工業設計發展水平，加快完善金融服務體系等行動。
最后，大力推行綠色制造。綠色制造是破解資源、能源和環境制約的關鍵所在，也是實現泉州制造業可持續發展的必經之路。為此，要堅決貫徹減量化、再利用、資源化的原則，全面推行綠色發展、循環發展、低碳發展。積極發展流程型制造業清潔生產，推進離散型制造業綠色制造，建立環境監管和服務體系。(■文/夏妍娜，華制網絡科技有限公司董事長)
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