从全球制造业变革看工业4.0的提出

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1、从全球制造业变革看工业4.0的提出王健王健，中国科技自动化联盟秘书长　　当下工业领域很热的理念，不管是工业4.0，还是工业互联网，或是智慧工厂，其实都是为了迎合整个制造业（包括装备制造业、终端产品制造业）终端消费者需求的变化而推出的。消费者需求的变化有很多层面，最重要的一个变化就是在移动互联网时代，需求快速变化，需要多品种、不仅是小批量而且是变批量的生产来满足。同时消费者对环保、对可持续发展等方面的诉求不断增强，这是整个制造业面临的问题。制造业为了迎合这种变化，需要考虑的要素除了传统的成本、效率、质量之外，还需要加上资源效率、安全、可持续这三种。我们认为制造业

2、在21世纪面临一系列的挑战，这种挑战带有全球性，包括快速反应问题，包括打破组织疆界问题，包括怎么应对互联网和移动互联网给我们制造业所带来冲击的问题，包括全球化分布式的现代组织模式问题，还有创新生命周期越来越短的问题。工业4.0是德国的应对之策德国人在谈第四次产业革命，一个焦点问题就是所谓的CPS，有人叫信息物理系统，有人则叫网络物理系统。他们希望用CPS来构建下一代智慧工厂。我们可以这样理解，无论装备还是核心部件，包括整个工厂，不仅有其物理属性和机械属性，还有信息属性和网络属性。就像我们人一样，我们每个人都有自己的社会身份，同时有一个网络身份。那么CPS的作用

3、，就是利用传感器、数据、模型和算法把这些属性统一在一起。智慧工厂下面是网络化的智能控制系统，以及嵌入式系统。与智慧工厂并列的是智慧交通、智慧物流、智慧社区、智慧电网等，它们共同构成智慧城市，再上面则是全球互联网。德国人强调物联网和服务网（服务互联网），它们是智慧工厂的基础。工业4.0强调三个方向的集成。第一个集成是所谓的价值网络集成，我们可以理解成装备的集成，生产线的集成，车间的集成，价值网络也包括人的网络，包括研发网络，这些人的网络通过互联网，跟实体网络进行集成。所以我们说智慧工厂是人、设备、环境、数据的互动。第二个集成是横跨价值链的端到端集成，我们可以把它

4、理解成产品生命周期的集成。第三个方向的集成是信息纵向集成，信息可以从企业ERP系统一直向下，穿透整个工厂网络延伸到装备的某一个具体的I/O节点，反之亦然。工业4.0有一些重要的特征，或者是一些重要的启示。其中最重要的一条是，制造业将来大部分的创新来自于ICT（信息通信技术）技术的驱动，也就是说作为制造业的一员，如果你不拥抱ICT技术，你可能会跟制造业大部分的创新失之交臂。德国刚刚产生了一个工业4.0的平台，是由几个大的协会组织共同组建的。这个平台的重要使命就是制定工业4.0的规范和标准。德国的创新网络、大企业、中小企业、科研机构围绕工业4.0定义的众多项目组合

5、在一起开展科研和开发工作。这些项目当中有一个关键项目，英文叫CPPS（CyberPhysicalProductionSystem,信息物理制造系统）。工业4.0图景，来源：“工业4.0：欧洲如何在新工业革命中取胜”，罗兰·贝格，2014在今年4月的汉诺威工业展览会上，德国的一些组织和创新网络推出了展示工业4.0特征的流水线。这些流水线是网络化的、模块化的，而且是自组织的，能够跟附带了智能标签的原材料和半成品、产成品进行信息互动。那么德国的企业在做什么？西门子在谈数字化工厂，说数字化工厂就是未来制造的代名词，他们想当工业4.0的代言人。一些传统上是做端子、传感器

6、、甚至做气动元件的公司，现在也拥抱控制，拥抱IT，比如Festo说我们做的是未来工厂，每次展会都展示他们的创新设计。BoschRexroth则定义思考型工厂，所谓思考型的工厂，就是装备人工智能的产品，跟装备、生产线、以及操作人员彼此的互动。工业互联网是美国先进制造业的一个范例美国人领导了第二次工业革命以及后来的互联网革命，GE在2012年提出一个概念，它说如果把互联网和工业结合在一起可以带来第三次产业革命，GE叫做工业互联网。它的核心是人和大数据，人在大数据的支持下，进行更加智慧的决策。从这里我们可以看到，为什么要谈智慧工厂，为什么不说智能装备，或者智能制造？

7、因为智能更多是用硬件、用软件、用装备可以实现的东西，但是智慧的判断和智慧的决策只有人能够做得出来。而人要做好的决策，需要充分的信息和数据的支撑。工业互联网要表达的，就是从智能装备上升到智能系统，最后实现人的智慧决策。以航空装备和风电闻名的GE提出大数据发动机、大数据风电场，Intel则提出大数据工厂的概念。GE提出，如果所有的工业系统，能够有1%的提升，这1%的提升也许是效率的提升，也许是成本的下降，那么未来十年会创造19万亿美元的产值，相当于美国一年的产值。德国人组建工业4.0平台是三大协会共同组织的，这里面有很多公司的参与，而围绕工业互联网，美国人也刚刚组

8、建了联盟。工业互联网联盟由五个全球领先