中國將成為現代工業自動化革命贏家

　　德國是全球制造業中最具競爭力的國家之一,其裝備制造行業全球領先。這是由于德國在創新制造技術方面的研究、開發和生產,以及在復雜工業過程管理方面高度專業化使然。德國擁有強大的機械和裝備制造業、占據全球信息技術能力的顯著地位,在嵌入式系統和自動化工程領域具有很高的技術水平,這些都意味著德國確立了其在制造工程行業中的領導地位。作為全球工業實力最為強勁的國家之一,德國在新時代發展壓力下,為進一步增強國際競爭力,從而提出了工業4.0(Industry4.0)概念。羅百輝認為,“工業4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業革命,或革命性的生產方法,旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡物理系統等手段,將制造業向智能化轉型。“工業4.0”想連接的是生產設備。這就是生產的“一體化”。把不同的設備通過數據交互連接到一起,讓工廠內部,甚至工廠之間都能成為一個整體，中國完全有可能成為現代工業自動化革命的贏家。

　　德國“工業4.0”及其影響

　　制造業的數字化、虛擬化正在徹底改變人們制造產品的方式。為此,以德國為代表的歐洲,以及美國都打算大幅提升工業產值。美國的通用電氣(GE)于2012年秋季提出了“工業互聯網”(IndustrialInternet)概念,這是一個將產業設備與IT融合的概念,目標是通過高功能設備、低成本傳感器、互聯網、大數據收集及分析技術等的組合,大幅提高現有產業的效率并創造新產業。而日本的各企業也在推進M2M和大數據應用。

　　德國“工業4.0”的大體概念是在2011年于德國舉行的“漢諾威工業博覽會”(HannoverMesse2011)上提出的。當時,德國人工智能研究中心董事兼行政總裁沃爾夫岡·瓦爾斯特爾教授在開幕式中提到,要通過物聯網等媒介來推動第四次工業革命,提高制造業水平。在德國政府推出的《高技術戰略2020》中,工業4.0作為十大未來項目之一,聯盟政府投入2億歐元,其目的在于奠定德國在關鍵技術上的國際領先地位,夯實德國作為技術經濟強國的核心競爭力。2年后,在2013年4月舉辦的“HannoverMesse2013”上,由產官學專家組成的德國“工業4.0工作組”發表了最終報告——《保障德國制造業的未來:關于實施“工業4.0”戰略的建議》(包括德語版和英文版)。與美國流行的第三次工業革命的說法不同,德國將18世紀引入機械制造設備定義為工業1.0,20世紀初的電氣化為2.0,始于20世紀70年代的信息化定義為3.0,而物聯網和制造業服務化宣告著第四次工業革命到來。

　　“工業4.0”概念中的關鍵是將軟件、傳感器和通信系統集成于所謂的物理網絡系統。在這個虛擬世界與現實世界的交匯之處,人們越來越多地構思、優化、測試和設計產品。“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變,目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中,傳統的行業界限將消失,并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變,產業鏈分工將被重組。

　　“工業4.0”的關鍵技術是信息通信技術(ICT),具體包括聯網設備之間自動協調工作的M2M(MachinetoMachine)、通過網絡獲得的大數據的運用、與生產系統以外的開發/銷售/ERP(企業資源計劃)/PLM(產品生命周期管理)/SCM(供應鏈管理)等業務系統聯動等等。而第三次工業革命的自動化只是在生產工藝中運用ICT,“工業4.0”將大幅擴大應用對象。

　　2013年12月19日,德國電氣電子和信息技術協會發布德國“工業4.0”標準化路線圖。德國“工業4.0”是德國政府確定的面向2020年的國家戰略,在2013年4月的漢諾威工業博覽會上首次發布《實施“工業4.0”戰略建議書》(以下簡稱“建議書”)。與美國流行的第三次工業革命的說法不同,建議書將18世紀引入機械制造設備定義為工業1.0,20世紀初的電氣化為2.0,始于20世紀70年代的信息化定義為3.0。鑒于技術正將實體物理世界和虛擬網絡世界融合,建議書稱,在制造領域,這種資源、信息、物品和人相互關聯的“虛擬網絡——實體物理系統(Cyber-PhysicalSystem,CPS)”可以被定義為工業4.0。CPS包括智能機器、存儲系統和生產設施,從入廠到出廠,整合整個制造和物流過程,實現數字化和基于信息技術的端對端集成。

　　不過,對于這個“第四次工業革命”的提法,世界范圍內的認識并不一致。回憶起來,現在市面上還有人在說著“第三次工業革命”,也有人提出了“第六次工業革命”。段心鑫在《21世紀經濟報道》發文認為,工業革命之所以配得上“革命”一詞,并不是說其能對生產效率有多大的提高,而在于其通過對生產方式的顛覆性變革實現了人的解放,從而推動了人類社會的巨大變革。從這個標準來看,蒸汽機、電與內燃機、信息技術的出現都做到了這一點。而原子能技術、航天技術、生物科學以及五花八門的新能源技術,至少現在還沒有。

　　如果把信息技術列為第三次工業革命的核心內容,德國的“工業4.0”實際上還未能跳脫出這個范疇。因為,通過信息技術使得工業生產智能化、個性化只是信息技術在工業上的發展和延續。人類先是用互聯網連接起電子產品,接著就想把更多東西聯網,比如IBM公司在2008年提出的“智慧地球”。亞洲制造業冠軍聯盟總干事、國際協秘書長羅百輝在《無人工廠與東莞智造》文章里表示，“工業4.0”項目主要分為兩大主題,一是“智能工廠”,重點研究智能化生產系統及過程,以及網絡化分布式生產設施的實現;二是“智能生產”,主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與,力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者,同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者。未來工業生產形式的主要內容包括:在生產要素高度靈活配置條件下大規模生產高度個性化產品,顧客與業務伙伴對業務過程和價值創造過程廣泛參與,以及生產和高質量服務的集成等。物聯網、服務網以及數據網將取代傳統封閉性的制造系統成為未來工業的基礎。

　　羅百輝認為,“工業4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業革命,或革命性的生產方法,旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡物理系統等手段,將制造業向智能化轉型。“工業4.0”想連接的是生產設備。這就是生產的“一體化”。把不同的設備通過數據交互連接到一起,讓工廠內部,甚至工廠之間都能成為一個整體。這種工業設備生產數據的交互在德國正在變為現實。蔡司集團2013年在歐洲機床展上展出的一套名為PiWeb的系統,通過PiWeb能夠把跨國公司分布在不同地區工廠的測量數據進行網絡共享,生產經理在辦公室里即可看到每一個工廠的數據,實現全球數據的同步監測。德國的奔馳公司和大眾汽車已經開始使用了這套系統。

　　“一體化”其實是為了“分散化”。也就是“工業4.0”提出的工業生產“由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變”,這與“Web2.0”時代的“去中心化”殊途同歸。“分散化”后的生產將變得更加靈活。這樣,不同的生產設備既能夠協作生產,又可以各自快速地對外部變化做出反應。這完全是信息時代產生的大量個性化需求反映到生產端的結果,它要求工業生產告別上一個時代的標準化。而由此產生的龐大數據流必然也要求各個生產設備實現一定的智能化,即智能的控制系統。

　　西門子驅動技術集團機床事業部主管JoachimZoll認為,這種“智能化”要求數控系統做到操作簡單、功能多樣、讓設備與工廠結合、出色地完成數據的采集和分析。在漢諾威歐洲機床展上,西門子與庫卡機器人公司簽訂了排他性的合作協議,旨在通過智能數控系統實現機器人自動化,使機器人與生產線無縫集成,其中數據交互也是重要的前提條件。

　　凱文·凱利在他的著作《失控》中提出的“涌現”:大量遵循簡單規則的個體的交互會導致整體出現復雜度極高的狀態。而這種復雜的程度是任何單獨個體都不具備的。比如,由神經元構成大腦。這個概念也可以用來理解“工業4.0”中提出的“智能工廠”。分散的、具備一定智能化的生產設備,在實現了數據交互之后,就形成了高度智能化的有機體。

　　發達國家的“再工業化”浪潮

　　雖然對于現在處于第幾次產業革命,以及德國工業4.0算不算工業革命存在不同的理解,但是各個發達國家開始重新重視先進制造業的發展確實是個不爭的事實。美國也在通過各種計劃,促進先進制造業發展,有人稱之為“再工業化”。據《經濟參考報》報道,美國波士頓咨詢公司不久前一份研究報告說,由于競爭力上升,美國在未來六年內每年將從歐洲、日本和中國等出口大國奪取700億到1150億美元的制造業出口額。最近,中國美國經濟學會在復旦大學舉行“美國經濟發展問題”研討會,美國“再工業化”成為與會教授和專家熱門議題之一。