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德国工业4.0:机器在思考

  编者按:作为中国制造业未来10年的顶层规划和路线图,中国制造2025的基本思路是,借助两个IT的结合(IndustryTechnologyInformationTechnology,工业技术和信息技术),改变中国制造业现状,令中国到2025年跻身现代工业强国之列。

  其中,借鉴德国版工业4.0计划,也是中国制造2025的既定方略。追根溯源,早报记者遍访德国工业界,本周推出德国工业4.0系列报道。

  以下是本组稿件的开篇,独家对话《德国工业4.0战略计划实施建议》的两位起草者德国信息技术、通信、新媒体协会工业4.0部部长东斯特和德国机械设备制造业联合会(VDMA)工业4.0部门负责人雷曼。

  未来的工厂会是什么样的?

  让我们试着在脑中勾勒出这样的画面:工厂里,人、机器和资源如同在社交网络里一样沟通协作。产品能理解制造的细节以及自己将被如何使用。同时,它们能协助生产过程,回答诸如我是什么时候被制造的、哪组参数应该被用来处理我、我应该被传送到哪等问题。工厂拥有智能移动、智能物流和智能系统网络,从生产到最后的产品回收服务,都能实时监控。可以说,未来,一切都是智能的。

  这正是工业4.0描绘的工业愿景。

  工业4.0概念源于2011年汉诺威工业博览会,最初想法只是通过物联网等媒介来提高德国制造业水平。2013年汉诺威工业博览会上,由产官学组成的德国工业4.0工作组发表了题为《德国工业4.0战略计划实施建议》(以下简称《建议》),称物联网和制造业服务化宣告着第四次工业革命到来。

  《建议》的主要编写者是德国信息技术、通信、新媒体协会(BITKOM)、德国机械设备制造业联合会(VDMA)、德国电气和电子工业联合会(ZVEI)。早报记者专访了《建议》的两位起草者。

  工业4.0:虚实融合

  是网络化生产

  作为制造业强国,德国提出工业4.0的初衷是什么?

  德国信息技术、通信、新媒体协会工业4.0部部长东斯特(Wolfgang Dorst)对早报记者说,这是因为在制造工程领域,全球竞争愈演愈烈,德国不是惟一已经认识到要在制造行业引入物联网和服务的国家,不仅仅亚洲对德国工业构成竞争威胁,美国也正在采取措施,通过各种计划来应对去工业化,促成先进制造业的发展。

  我们的工作在2011年就已经开始了。德国机械设备制造业联合会(VDMA)工业4.0部门负责人雷曼对早报记者说,当时,由德国工程院和德国政府来提出这项工作。我们三家协会是德国工业4.0里涉及的部门,工业4.0的愿景,正是希望通过通信技术、机械制造和电气等行业来改变工业。

  那么,工业4.0究竟是什么?工业1.0主要是机器制造,机械化生产;工业2.0是流水线,批量生产,标准化;工业3.0是高度自动化,无人化(少人化)生产;而工业4.0是网络化生产,虚实融合。

  关于工业4.0,《建议》有详细描述:在一个智能、网络化的世界里,物联网和服务网(theInternetofThingsandServices)将渗透到所有的关键领域。智能电网将能源供应领域、可持续移动通信战略领域(智能移动、智能物流),以及医疗智能健康领域融合。在整个制造领域中,信息化、自动化、数字化贯穿整个产品生命周期、端到端工程、横向集成(协调各部门间的关系),成为工业化第四阶段的引领者,也即工业4.0。

  在东斯特看来,工业4.0是一个愿景,或是一盏指路明灯,代表的是第四次工业革命,是产品生命周期中整个组织、管理的飞跃。这样的生命周期以不断增加个体消费需求为导向。它横跨产品最初的设计、生产、发展、配送,再到最后的回收,并包括所有相关服务。

  他介绍,实时网络提供的所有相关信息、价值链的各个部分,以及随时获得最优价值的能力,是工业4.0的基础。也就是说,工业4.0想要打造的是整个产品生产链的实时监控,产品配套服务设施之间的合作。这一切的起点,只需要个体消费者的一个需求。

  未来,工厂的生产是可以做到单件设计盈利的。雷曼说。

  从第一次工业革命到现在,过去150多年的工业历程中,人类一直追求的是,投入更少的工作,产出更多的产品。未来,这一原则依旧不会改变。根据德国工业4.0的描述,智能工厂中,自动化机器将成为生产重点。那么,德国工业4.0是否意味着未来将不再需要投入更多的人力?

  工业4.0并不旨在创造减少劳动力的工厂,其将创造更多新的工作,特别是在服务和软件行业。东斯特称,跨领域的知识将对未来产品的设计、运行和生产起到重要作用,熟练的工人和拥有跨领域背景的劳动力是我们所急需的。

  政企联动的德国模式

  中国应该借鉴

  德国工业4.0是一个既庞大又有野心的计划。在这个计划中,政府、企业、各类组织各司其职,互相联动。

  东斯特透露,德国工业4.0的愿景将由商业先锋和企业来推行,但它所产生的经济影响要求德国政府在教育、研究、基础设施和法律法规等方面提出政策。

  在雷曼看来,工业4.0更多是工业、研究中心,高科技公司在推动,我们现在的任务是让更多的公司加入我们。工业4.0是一份长久计划,需要花很长时间。目前,我们没有已完成多少的说法。但确实有德国企业,像Festo、Harting、Weidmller、BoschRexroth、Trumpf等公司已经朝这个计划行动。

  也许,大企业行动起来比较容易,它们有雄厚的资金,在工业革命过程中拥有发言权,但要带动小型制造业向数字化发展,则面临标准、管理、生产能力等问题。因此,如何解决小企业面临的问题,是工业4.0未来的重点。

  目前,德国正在准备把中小型企业的互动融入大企业,使其能够享受到数字化影响。传动与控制公司BoschRexroth(博世力士乐)介绍,他们现在的主要工作就包括中小企业咨询,介绍和推广德国工业4.0,让大企业参与很容易,它们很多本身就是德国工业4.0的编写和推进者。中小企业要改变会比较困难。

  有了核心概念,以及推广的组织和路径,在工业4.0的框架下,未来德国工业将采取双重战略。

  根据工业4.0的计划,德国的装备制造业会不断将信息和通信技术集成到传统工业上,维持其全球市场领导地位,以便成为智能制造技术的主要供应商。与此同时,德国还将为CPS(Cyber-physicalsystems,信息物理系统)技术和产品,建立、培育新的主导市场。所谓CPS,即通过3C(Computation、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、信息服务和动态控制。

  东斯特在接受早报记者采访时说,德国传统工业的核心架构以及它在国际上的卓越地位,能够和互联网科技结合。互联网通信技术、自动化和生产技术在德国工业4.0的框架下,能比以前更好地结合。现在,数字化浪潮将改变德国传统的工业。德国希望在这股互联网浪潮中扮演主要的角色。

  德国工业4.0的最终报告要求在8个方面采取行动,分别是:标准化和参考架构、管理控制系统、为工业建立全面宽频的基础设施、安全和保障、工作的组织和设计、培训和持续的专业发展、监管框架、资源利用效率。

  德国工业4.0除了在德国受到重视,中国也对其非常感兴趣。

  今年3月28日,国家主席习近平访问德国时在《法兰克福汇报》发表署名文章说,当前全球新一轮科技和产业革命呼之欲出,世界各国争相调整、适应,抓紧实施必要改革。其中,便重点提到德国工业4.0战略。

  事实上,全球金融危机后,中国制造业在全球范围内的竞争力下降。中国制造被贴上山寨、劣质的标签,如何将中国制造转变为中国创造,提升全球竞争力,成为中国政府、企业的首要任务。除了制定中国制造业未来10年的顶层规划和路线图中国制造2025,中国也在向德国工业4.0靠拢。

  我对中国的工业了解不多。但我知道,像阿里巴巴(B2B)和淘宝(B2C)或者百度这样的公司可能会对德国工业4.0感兴趣。东斯特说,中国当然应该借鉴德国工业4.0。

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