工业4.0

德国近年提出的“工业4.0”概念，意在升级国内的工业体系、保持其在全球的领先地位。这个由政府出资、注重中小企业的“工业4.0”计划，背后是德国工业界面对信息时代的巨大危机感。很多德国企业都参与到其中，也包括西门子和蔡司这样的知名企业。

所谓“工业4.0”可以理解为第四次工业革命。不过，回忆起来，现在市面上还有人在说着“第三次工业革命”，也有人提出了“第六次工业革命”。

那么，我们到底身处在第几次工业革命的大潮中？

说实话，这个问题已经让我有点疲惫了，因为差不多每隔七八年就会有人站出来声称新的工业革命开始了。但是“革命”的光环终究会失色，回过头来看看我们的生产和生活，就知道这“革命”要么只存在于狂热分子的臆想，要么是商业利益的过度包装。总之，“革命”与“革命者”常常是名不副实的。

工业革命之所以配得上“革命”一词，并不是说其能对生产效率有多大的提高，而在于其通过对生产方式的颠覆性变革实现了人的解放，从而推动了人类社会的巨大变革。从这个标准来看，蒸汽机、电与内燃机、信息技术的出现都做到了这一点。而原子能技术、航天技术、生物科学以及五花八门的新能源技术，至少现在还没有。

那么，如果把信息技术列为第三次工业革命的核心内容，德国的“工业4.0”实际上还未能跳脱出这个范畴。因为，通过信息技术使得工业生产智能化、个性化只是信息技术在工业上的发展和延续，而算不上是革命。人类先是用互联网连接起电子产品，接着就想把更多东西联网，比如IBM公司在2008年提出的“智慧地球”。

“工业4.0”想连接的是生产设备。这就是生产的“一体化”。把不同的设备通过数据交互连接到一起，让工厂内部，甚至工厂之间都能成为一个整体。这种工业设备生产数据的交互在德国正在变为现实。蔡司集团在今年欧洲机床展上展出的一套名为PiWeb的系统，通过PiWeb能够把跨国公司分布在不同地区工厂的测量数据进行网络共享，生产经理在办公室里即可看到每一个工厂的数据，实现全球数据的同步监测。德国的奔驰公司和大众汽车已经开始使用了这套系统。

“一体化”其实是为了“分散化”。也就是“工业4.0”提出的工业生产“由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变”，这与“Web2.0”时代的“去中心化”殊途同归。

“分散化”后的生产将变得更加灵活。这样，不同的生产设备既能够协作生产，又可以各自快速地对外部变化做出反应。这完全是信息时代产生的大量个性化需求反映到生产端的结果，它要求工业生产告别上一个时代的标准化。而由此产生的庞大数据流必然也要求各个生产设备实现一定的智能化，即智能的控制系统。

西门子驱动技术集团机床事业部主管Joachim Zoll认为，这种“智能化”要求数控系统做到操作简单、功能多样、让设备与工厂结合、出色地完成数据的采集和分析。

在汉诺威欧洲机床展上，西门子与库卡机器人公司签订了排他性的合作协议，旨在通过智能数控系统实现机器人自动化，使机器人与生产线无缝集成，其中数据交互也是重要的前提条件。

我们大都见过生产线上的机械手臂，好像也没有很“智能”。但想一下凯文·凯利在他的著作《失控》中提出的“涌现”：大量遵循简单规则的个体的交互会导致整体出现复杂度极高的状态。而这种复杂的程度是任何单独个体都不具备的。比如，由神经元构成大脑。

这个概念也可以用来理解“工业4.0”中提出的“智能工厂”。分散的、具备一定智能化的生产设备，在实现了数据交互之后，就形成了高度智能化的有机体。

当这个有机体的智能化不断提高，会不会“涌现”出人工智能？如果真的实现了这一步，我可以接受“工业4.0”就是“第四次工业革命”。只是我曾以为它会是库布里克式的敏感男孩儿，而从没想过它会是座工厂。

不过，从“工业4.0”来看，德国工业界在技术与理念上的更新从未止步，这一点是在中低端市场上紧盯销量的中国企业需要关注的。

（段心鑫）

 

由工业4.0获得的启示

前三次工业革命的到来造就了机械、电气和信息技术。如今，物联网和制造业服务兴起正宣告着第四次工业革命。处在全球智能工业领域领先地位的德国，已敏锐地觉察到工业进程发展趋势，正式推广工业4.0，进一步提升自身在工业自动化制造业生产体系的地位。在今年的汉诺威工业博览会上，主委会便提出了“产业集成化”的口号。不少国际自动化企业也围绕该主题，展示了相关前瞻性的技术。

作为指引未来工业生产的一种全新概念，德国工业4.0的思路是：在工厂生产新的系统中，产品的组件直接与生产系统沟通，发出接下来所需生产过程的指令，这样将改变整个生产技术的使用，整个系统将更加智能，联网更加紧密，不同组件之间可以相互沟通，工作更快、作出反应更加迅速。德国电子电气工业协会预测：工业4.0将使工业生产效率提高30%。我们可以看到，在提倡能源节省、高效生产的今天，工业4.0将会在未来几十年里影响工业生产发展。

中国素有制造业大国之称，同时也是自动化技术需求大国。工业4.0，正是描绘出未来中国制造业的工厂生产景象。与工业4.0相似的数字工厂，国内自动化厂商也开始关注并着手研发，但这一领域还处于起步阶段。

德国何以引领在工业4.0时代？在德国的研发投资中，有50%是软件投入。德国政府首先认识到，网络技术在工业生产中的应用非常具有潜力，并支持了一系列研究项目，德国有强大的机械制造和自动化工业，在软件领域也有一定的实力。以上三个领域共同决定了德国在工业4.0时代的优势地位。

可见，中国若是要迈入工业4.0时代，创新的工业信息技术及软件在此发挥了决定性的作用，这样才使得产品开发和生产得以集成和协同，为全面优化产品开发和生产过程创造条件。但是，有专业人士曾这么分析国内的软件市场情况：缺乏国内统一标准的硬件和基础软件支撑，工业软件被不同技术规范的执行平台所绑定。目前，国内软件产业规模受到极大限制。国内相关软件技术的资源整合进程与信息技术的发展总趋势还存在较大的落差。中国制造业走向集成化兼容化的生产，在软件方面还需依赖进口。

我们可看到信息技术不断突破、工业技术日益融合将是工业发展趋势。工业生产将更多是基于信息技术下的人、产品与机器之间的互动。无论是工业4.0，还是数字化生产，在工控软件技术方面，这是国内厂商最为迫切寻求突破的技术环节。

 

　今年4月，在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下，德国联邦教研部与联邦经济技术部推出了《高技术战略2020》所确定的十大未来项目之一——“工业4.0”项目，以支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。为此联邦政府投入资金2亿欧元。

　　“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在此模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。该战略将首先从两个方向展开，一是“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；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。德国学术界和产业界普遍认为“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法，旨在通过充分利用信息通讯技术和网络物理系统等手段，将制造业向智能化转型。