工業(yè)4.0
發(fā)布時(shí)間：2023/8/18
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工業(yè)4.0（第四次工業(yè)革命）
工業(yè)4.0是德國(guó)政府提出的一個(gè)高科技戰(zhàn)略計(jì)劃。該項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教育及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)合資助，投資預(yù)計(jì)達(dá)2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價(jià)值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)實(shí)體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。
工業(yè)4.0已經(jīng)進(jìn)入中德合作新時(shí)代，中德雙方簽署的《中德合作行動(dòng)綱要》中，有關(guān)工業(yè)4.0合作的內(nèi)容共有4條，第一條就明確提出工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化就是“工業(yè)4.0”對(duì)于未來(lái)中德經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。雙方認(rèn)為，兩國(guó)政府應(yīng)為企業(yè)參與該進(jìn)程提供政策支持。
1背景
“工業(yè)4.0” 研究項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)手資助，在德國(guó)工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、西門子公司等德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下形成，并已上升為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略。德國(guó)聯(lián)邦政府投入達(dá)2億歐元。
德國(guó)政府提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出，其目的是為了提高德國(guó)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。 該戰(zhàn)略已經(jīng)得到德國(guó)科研機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認(rèn)同，弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)將在其下屬6－7個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域的研究所引入工業(yè)4.0概念，西門子公司已經(jīng)開始將這一概念引入其工業(yè)軟件開發(fā)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)。[2]
2內(nèi)涵
“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。
德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為，“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過(guò)充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System)[3] 相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為三大主題：
一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；
二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者；
三是“智能物流”，主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。
3目標(biāo)
德國(guó)制造業(yè)是世界上最具競(jìng)爭(zhēng)力的制造業(yè)之一，在全球制造裝備領(lǐng)域擁有領(lǐng)頭羊的地位。這在很大程度上源于德國(guó)專注于創(chuàng)新工業(yè)科技產(chǎn)品的科研和開發(fā)，以及對(duì)復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的管理。德國(guó)擁有強(qiáng)大的設(shè)備和車間制造工業(yè)，在世界信息技術(shù)領(lǐng)域擁有很高的能力水平，在嵌入式系統(tǒng)和自動(dòng)化工程方面也有很專業(yè)的技術(shù)，這些因素共同奠定了德國(guó)在制造工程工業(yè)上的領(lǐng)軍地位。通過(guò)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的實(shí)施，將使德國(guó)成為新一代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)（即信息物理系統(tǒng)）的供應(yīng)國(guó)和主導(dǎo)市場(chǎng)，會(huì)使德國(guó)在繼續(xù)保持國(guó)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的前提下再次提升它的全球競(jìng)爭(zhēng)力。
4面臨的挑戰(zhàn)
缺乏足夠的技能來(lái)加快第四次工業(yè)革命的進(jìn)程
企業(yè)的IT部門有冗余的威脅
利益相關(guān)者普遍不愿意改變
5關(guān)鍵點(diǎn)
工業(yè)4.0有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，就是“原材料(物質(zhì))”=“信息”。具體來(lái)講，就是工廠內(nèi)采購(gòu)來(lái)的原材料，被“貼上”一個(gè)標(biāo)簽：這是給A客戶生產(chǎn)的XX產(chǎn)品，XX項(xiàng)工藝中的原材料。準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，是智能工廠中使用了含有信息的“原材料”，實(shí)現(xiàn)了“原材料(物質(zhì))”=“信息”，制造業(yè)終將成為信息產(chǎn)業(yè)的一部分，所以工業(yè)4.0將成為最后一次工業(yè)革命。
6商業(yè)模式
商業(yè)模式對(duì)制造業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。那么，在工業(yè)4.0時(shí)代，未來(lái)制造業(yè)的商業(yè)模式是什么?就是以解決顧客問(wèn)題為主。所以說(shuō)，未來(lái)制造企業(yè)將不僅僅進(jìn)行硬件的銷售，而是通過(guò)提供售后服務(wù)和其他后續(xù)服務(wù)，來(lái)獲取更多的附加價(jià)值，這就是軟性制造。而帶有“信息”功能的系統(tǒng)成為硬件產(chǎn)品新的核心，意味著個(gè)性化需求、批量定制制造將成為潮流。制造業(yè)的企業(yè)家們要在制造過(guò)程中盡可能多的增加產(chǎn)品附加價(jià)值，拓展更多、更豐富的服務(wù)，提出更好、更完善的解決方案，滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求，走軟性制造+個(gè)性化定制道路[4] 。
7工業(yè)4.0聯(lián)盟
2014年11月李克強(qiáng)訪問(wèn)德國(guó)期間，中德雙方發(fā)表了《中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng)新》，宣布兩國(guó)將開展工業(yè)4.0合作，該領(lǐng)域的合作有望成為中德未來(lái)產(chǎn)業(yè)合作的新方向。而借鑒德國(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃，是“中國(guó)制造2025”的既定方略。[5]
由德國(guó)“工業(yè)4.0”研究機(jī)構(gòu)、中國(guó)相關(guān)院所和中德兩國(guó)企業(yè)組成的青島中德“工業(yè)4.0”推動(dòng)聯(lián)盟，2月9日在中國(guó)第十一個(gè)國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)新區(qū)——青島西海岸新區(qū)成立，成為中國(guó)首個(gè)“工業(yè)4.0”聯(lián)盟。
2014年11月4日，中國(guó)首套工業(yè)4.0流水線在第十六屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上亮相。[6]
青島中德生態(tài)園管委主任趙士玉介紹說(shuō)，青島中德生態(tài)園作為中德兩國(guó)共同建設(shè)的生態(tài)型、智能型、開放型利益共同體，中德“工業(yè)4.0”推動(dòng)聯(lián)盟在這里成立十分有意義?！肮I(yè)4.0”是大數(shù)據(jù)革命、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代背景下，對(duì)企業(yè)進(jìn)行智能化、工業(yè)化相結(jié)合的改進(jìn)升級(jí)，是中國(guó)企業(yè)更好的提升和發(fā)展的一條重要途徑。中德“工業(yè)4.0”聯(lián)盟成立后，青島西海岸新區(qū)將投入1億元人民幣對(duì)區(qū)域內(nèi)部分企業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)，未來(lái)將逐步實(shí)現(xiàn)企業(yè)“工業(yè)4.0”升級(jí)。[7]
8發(fā)展現(xiàn)狀
工業(yè)自動(dòng)化是德國(guó)得以啟動(dòng)工業(yè)4.0的重要前提之一，主要是在機(jī)械制造和電氣工程領(lǐng)域。目前在德國(guó)和國(guó)際制造業(yè)中廣泛采用的“嵌入式系統(tǒng)”，正是將機(jī)械或電氣部件完全嵌入到受控器件內(nèi)部，是一種特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示，這種“嵌入式系統(tǒng)”每年獲得的市場(chǎng)效益高達(dá)200億歐元，而這個(gè)數(shù)字到2020年將提升至400億歐元。
有專家預(yù)計(jì)，不斷推廣的工業(yè)4.0將為德國(guó)的西門子、ABB、通快（Trumpf）等機(jī)械和電氣設(shè)備生產(chǎn)商，以及菲尼克斯電氣（Phoenix Contact）、浩亭（Harting）以及魏德米勒（Weidmuller）等中小企業(yè)帶來(lái)大量訂單。
德國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易與投資署專家Jerome Hull在接受時(shí)代周報(bào)記者專訪時(shí)表示，工業(yè)4.0是運(yùn)用智能去創(chuàng)建更靈活的生產(chǎn)程序、支持制造業(yè)的革新以及更好地服務(wù)消費(fèi)者，它代表著集中生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。
Jerome Hull介紹：所謂的系統(tǒng)應(yīng)用、智能生產(chǎn)工藝和工業(yè)制造，并不是簡(jiǎn)單的一種生產(chǎn)過(guò)程，而是產(chǎn)品和機(jī)器的溝通交流，產(chǎn)品來(lái)告訴機(jī)器該怎么做。生產(chǎn)智能化在未來(lái)是可行的， 將工廠、產(chǎn)品和智能服務(wù)通聯(lián)起來(lái)，將是全球在新的制造業(yè)時(shí)代一件非常正常的事情。
工業(yè)4.0是涉及諸多不同企業(yè)、部門和領(lǐng)域，以不同速度發(fā)展的漸進(jìn)性過(guò)程，跨行業(yè)、跨部門的協(xié)作成為必然。同樣是在2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，由德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)（VDMA）、德國(guó)電氣和電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)（ZVEI）以及德國(guó)信息技術(shù)、通訊、新媒體協(xié)會(huì)（BITKOM）三個(gè)專業(yè)協(xié)會(huì)共同建立的工業(yè)4.0平臺(tái)正式成立[8] 。
9標(biāo)準(zhǔn)制定
根據(jù)德國(guó)DE雜志對(duì)該問(wèn)題的解釋，“安全”在這里有兩層含義：一方面，人們所獲取的數(shù)據(jù)必須可信的，另一方面他們必須具有安全防盜功能，可以免遭外部的竊取或損害，如黑客攻擊、間諜。
“誰(shuí)來(lái)保證安全的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，這是主要的問(wèn)題。包括政府、研究人員和企業(yè)在內(nèi)的所有人員都同意，我們需要有新的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)際有效地執(zhí)行新的解決方案?！盝erome Hull對(duì)時(shí)代周報(bào)記者說(shuō)。
標(biāo)準(zhǔn)化的缺失實(shí)際上是德國(guó)工業(yè)4.0項(xiàng)目推行過(guò)程中所遭遇的另一個(gè)困難。設(shè)備不僅必須會(huì)說(shuō)話，而且必須講同一種語(yǔ)言，即通向數(shù)據(jù)終端的“接口”。
德國(guó)正致力成為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推廣者。德國(guó)總理默克爾認(rèn)為，德國(guó)可成為工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)者，并在歐洲甚至全球推行這些標(biāo)準(zhǔn)。
德國(guó)官方并沒(méi)有透露這些標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容，但據(jù)悉，標(biāo)準(zhǔn)的制定工作正在緊鑼密鼓地進(jìn)行當(dāng)中。近日，工業(yè)4.0平臺(tái)剛剛發(fā)布了一個(gè)工業(yè)數(shù)據(jù)空間，訪問(wèn)者可以通過(guò)該空間獲取世界上所有工業(yè)的信息。這個(gè)空間有著統(tǒng)一的“接口”標(biāo)準(zhǔn)，并且允許所有人對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)。
探索標(biāo)準(zhǔn)化的還有他人。事實(shí)是，為了應(yīng)對(duì)去工業(yè)化、將物聯(lián)網(wǎng)和智能服務(wù)引入制造業(yè)的國(guó)家并不止德國(guó)一個(gè)。盡管提法不同，但內(nèi)容卻類似，如美國(guó)的“先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃”、日本的“科技工業(yè)聯(lián)盟”、英國(guó)的“工業(yè)2050戰(zhàn)略”等。而中國(guó)制造業(yè)頂層設(shè)計(jì)—“中國(guó)制造2025”也有望在今年上半年推出。
2014年11月李克強(qiáng)總理訪問(wèn)德國(guó)期間，中德雙方發(fā)表了《中德合作行動(dòng)綱要：共塑創(chuàng)新》，宣布兩國(guó)將開展工業(yè)4.0合作，該領(lǐng)域的合作有望成為中德未來(lái)產(chǎn)業(yè)合作的新方向。而借鑒德國(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃，是“中國(guó)制造2025”的既定方略。
德國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易與投資署中國(guó)事務(wù)專家Christina Otte在接受時(shí)代周報(bào)記者書面采訪時(shí)認(rèn)為，中國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型在中國(guó)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的過(guò)程中扮演著重要角色。中國(guó)政府試圖重新去平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展，即減少以投資和出口為基礎(chǔ)的增長(zhǎng)，尋求更多的來(lái)自內(nèi)需驅(qū)動(dòng)的增長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，中國(guó)需要實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化。為了保持GDP在一個(gè)穩(wěn)定的增長(zhǎng)水平上，它需要從勞動(dòng)密集型生產(chǎn)模式切換至高效的高科技生產(chǎn)模式。勞動(dòng)力成本急劇上漲，并且在將來(lái)仍會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。中國(guó)將在不久的將來(lái)面臨合格人才的短缺。從長(zhǎng)期來(lái)看，只有那些進(jìn)入高端制造業(yè)的企業(yè)才有機(jī)會(huì)留在市場(chǎng)里。這種由現(xiàn)代化所帶來(lái)的壓力將影響到中國(guó)幾乎所有的行業(yè)，而工業(yè)自動(dòng)化和新一代信息技術(shù)的集成是關(guān)鍵。
“德國(guó)的工業(yè)4.0可以為中國(guó)提供一種未來(lái)工業(yè)發(fā)展的模式，幫助中國(guó)解決眼下所面臨的一些挑戰(zhàn)，如資源和能源效益、城市生產(chǎn)和人口變化等。”Christina Otte說(shuō)。
隨著中國(guó)的加入，德國(guó)對(duì)工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的制定或?qū)⒓铀?/span>
