中国制造应走工业2.0,3.0,4.0并行发展的道路

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1、中国制造应走工业2.0、3.0、4.0并行发展的道路彭瑜彭瑜，上海工业自动化仪表研究院教授级高工德国技术科学家的创举在于清晰地将CPS和制造业联系在一起工业4.0在2012年提出后，很快就在欧盟工业领域范围内引起很大反响。2013年汉诺威工业博览会上，工业4.0的理念和规划正式由德国联邦政府发布，描绘了制造业的未来愿景。至此之后，在包括美国等工业强国在内的全球工业领域引起了极大关注和认同。这里仅以IT大鳄IBM的反应为证，在对工业4.0进行专门研究后，他们认为今后十年数字经济将成为实体的经济。由此可见，工业4.0确实成为了今后全球发展的突

2、破口。工业4.0的基本特征是工业自动化和信息技术的深度融合，它建立在物理信息系统CPS的基础之上。为什么CPS是工业4.0的基础，这是我们先要弄清楚的。2006年美国国家基金会（NSF）科学家HelenGill提出了信息物理融合系统（Cyber-PhysicalSystem，简称CPS）的概念，目的是将控制技术融入互联网。它与物联网相比，最显著的特点是强调物理过程与信息间的反馈。当时给出的可能实际应用的例子，就是今天我国称之为车联网的内容。关于CPS，据说有18种定义或者是解释。这里仅列举两种。2008年美国加利福利亚大学的EdwardA

3、.Lee教授在其技术报告《信息物理系统：设计挑战》中指出：“CPS是计算过程和物理过程的集成系统，利用嵌入式计算机和网络对物理过程进行监测和控制，并通过反馈环实现计算过程和物理过程的相互影响”。在2011年KarlHenrikJohansson指出：从自动化技术的观点看，CPS是一种工程系统，由一个嵌入在物体中的计算和通信的核，以及物理环境中的结构所监测和控制。这就清晰地告诉我们，泛在的嵌入在物理过程和虚拟系统中的智能体，凭藉其计算和通讯联网能力，将与其他的同样嵌入了计算和通讯功能的智能体，构成了互联、互通和互操作的更大系统，去执行和完成

4、人类所规划和设计的功能和目标。我觉得，2012年德国技术科学家的创举在于，基于制造立国和制造强国的理念，把CPS运用于生产制造，提出了CPPS，即信息物理生产系统，以CPPS为模型构建智慧工厂（或者数字化工厂）。在此之前，没有人如此清晰地把CPS和制造业联系在一起。比较美英经济学家和未来学家所提出的第三次工业革命，工业4.0是面向制造业的，而不像里夫金立足于能源（着重可再生能源）和互联网技术来分析未来工业革命。里夫金的第三次工业革命的支柱是互联网和可再生能源。而工业4.0的支柱是工业自动化和IT技术的深度融合。显然，从事工业技术的科学家和

5、工程师更实际，也更具有执行力和可操作性。里夫金所寄于莫大希望的可再生能源，在可以预见的未来相当一个时期，充其量也难在能源供应总量中超过20%。那么，第三次工业革命要多少时间才能成为现实呢？可见，出发点不一样，目标也大有区别。工业4.0主要的两大主题是智能工厂和智能生产工业革命一般从以下三个主要方向展开：能源创新、能源利用创新和产品创新；制造技术和制造工艺创新；产业模式创新。由于工业4.0主要面向制造业，所以它具体体现在能源利用创新和产品创新；制造技术和制造工艺创新；产业模式创新。近年在德国，工业4.0已进入创建实施平台全面推动项目开展的攻

6、坚阶段。德国三大行业（机械、电气电子和信息）协会VDMA、ZVEI、BITKOM联合发起成立德国国家的工业4.0的启动平台，目的是迅速将工业4.0由愿景成为现实。主要面向两大主题：①智能工厂重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。由德国中小企业主攻（菲尼克斯、倍福等）。②智能生产主要涉及虚拟3D技术在工业生产过程中的应用（虚拟数字化工厂设计、仿真，机械装置的数字化虚拟设计、仿真）；整个企业的生产物流管理、人机互动；以及产品的生命周期管理等。由德国大型企业主攻（如Siemens、SAP等）。这是从组织协调方面来看的。在

7、技术创新方面，已经出现了许多突破传统生产方式、给人耳目一新的工程。例如西门子与库卡合作开发的，在旋转方向利用移动机器人灵活搬动工件，进行汽车部件加工的传送方式。又如菲尼克斯开发的自适应生产方式，扬弃了原来的柔性生产方式，以各种模块化的机电一体加工单元组成生产线，可根据不同的产品加工的需要，对这些模块化的加工单元进行组态，实现了低成本和快速的生产线自组织调整。中国制造业转变的技术方向恰恰是工业3.0和4.0已经选择和正在选择的据世界银行数据库和联合国统计数据库的数据，2011年我国制造业增加值为1.9009万亿美元（现价），美国为1.880

8、5万亿美元（现价）；2012年我国制造业增加值为2.0793万亿美元（现价），美国为1.9121万亿美元（现价）。2013年我国生产的发电设备占全球的60%，造船完工量为全球的41%，汽车产量