工業革命4.0:未來10年,第四次工業革命將步入“分散化”生產的新時代。工業4.0通過決定生產制造過程等的網絡技術,實現實時管理。
在未來的智能制造業中,CPS對涵蓋自動化、生產技術、汽車、機械工程、能源、運輸以及遠程醫療等眾多工業部門、應用領域,具有非常重要的意義。因CPS而實現的許多應用,將產生新附加價值鏈和業務模式。CPS不僅可以降低實際成本,提高能源、時間等的效率,還能降低CO2排放水平,在保護環境上發揮重大作用。
因為CPS的存在,智能工廠的生產系統、產品、資源及處理過程都將具有非常高水平的實時性,同時在資源、成本節約中更具優勢。智能工廠將按照重視可持續性的中心原則來設計,因此,服從性、靈活性、自適應性、學習能力、容錯能力甚至風險管理都是其中不可或缺的要素。智能工廠設備的高級自動化,主要是由基于自動觀察生產過程中CPS生產系統的靈活網絡來實現的。通過可實時應對的靈活的生產系統,能夠實現生產工程的徹底優化。同時,生產優勢不僅僅是在特定生產條件下的一次性體現,還可以實現多家工廠、多個生產單元所形成的世界級網絡的最優化。
相對于傳統制造工業,以智能工廠為代表的未來智能制造業是一種理想的生產系統,能夠智能編輯產品特性、成本、物流管理、安全、信賴性、時間以及可持續性等要素,從而為各個顧客進行最優化的產品制造。這樣一種“自下而上”型的生產模式革命,不但能節約創新技術、成本與時間,還擁有培育新市場機會的網絡容量。
基于高性能軟件的嵌入式系統與融合在數字網絡中的專業用戶接口之間發生的相互作用,將誕生全新的系統功能性世界。舉一個簡單的例子,智能手機囊括許多應用和服務,已經遠遠超出設備本身通話功能。由于全新的劃時代應用和服務的提供商將不斷涌現,漸漸形成新的價值鏈,所以,CPS也將對現有業務與市場模式帶來范式轉變。汽車工業、能源經濟,還有包括諸如工業4.0的生產技術的各個工業部門,將同步因這些新價值鏈發生巨變。
給中國工業轉型的啟示
工業4.0是德國從政府層面提出的戰略,代表德國從國家層面對未來制造業走向和相關問題的戰略布局和對策,與我國提出的兩化深度融合戰略有很多相似之處,其提出的一系列政策措施,值得我們認真借鑒。
一是制造業智能化、互聯網化是新一輪技術與產業革命的大趨勢,要抓緊制定相應的頂層戰略設計,重視話語權建設。為推進工業4.0計劃的落實,德國資訊技術和通訊新媒體協會、德國機械設備制造業聯合會以及德國電氣和電子工業聯合會等三大協會共同建立了跨界研究小組“工業4.0平臺”,以協調所有參與工業4.0戰略計劃的資源。這也是德國推進工業4.0的組織保障。充分重視釋放市場潛力的戰略設計,為了執行工業4.0戰略,德國采用了“領先的供應商戰略”與“領先的市場戰略”的雙重戰略來釋放市場潛力。領先的供應商戰略強調德國裝備制造供應商要通過技術創新和集成,不斷提供世界領先的技術解決方案,并藉此成為工業4.0產品全球領先的開發商、生產商,重視在新一輪技術與產業革命的話語權建設。為了充分發揮德國的傳統優勢,德國在吸收美國提出的CPS概念的基礎上推陳出新,提出工業4.0戰略,其目的就是要爭奪話語權,為德國的新技術與產品出口創造機會。
德國的工業4.0戰略,可以說是對于先進制造業發展方向和升級路徑的決策,目標明確、戰略務實、發展路徑清晰,與我國工業轉型升級規劃中的兩化深度融合的提法異曲同工。我國兩化融合和兩化深度融合概念雖然提出已久,但對戰略設計、組織保障、推進路線等方面的認知還沒有達到一定的水平,兩化深度融合的提法也還沒有提升到爭奪全球新一輪技術與產業革命的話語權的高度來制定戰略目標與執行路線。在這方面我們必須向德國、美國學習,立足于充分發揮中國制造業的現有優勢,在深刻認識新一輪技術與產業革命的規律與特性的基礎上,推進我國新一輪技術與產業革命的頂層戰略規劃,力爭在全球新的技術與產業革命中建立自身的話語權。
二是高度重視標準在工業轉型升級、兩化深度融合戰略和戰略性新興產業發展中的引領作用,大力推進標準的國際化建設。德國是一個重視標準的國家,并將標準放到引領產業發展的高度上,認為標準尤其是關于安全、健康和環保等方面的標準,代表著掌控科技、掌控產業的進一步發展。據德國標準化協會計算,1960-1996年間德國每年3.3%的GDP增長中,標準的貢獻率占0.9%,僅次于資本投入。
工業4.0認為,實現工業4.0目標的關鍵是建立一個人、機器、資源互聯互通的網絡化社會,物聯網、互聯網、服務化的智能聯接必然要求一個系統框架,在這個框架內,各種終端設備、應用軟件,它們之間的數據信息交換、識別、處理、維護等必須基于一套標準化的體系。為了順利實現向工業4.0的轉化,德國工業4.0工作組把標準化排在為推進工業4.0需要在關鍵領域采取的8項行動的第一位,工業4.0工作組還同時建議在工業4.0平臺下成立一個工作小組,專門處理標準化和參考架構的問題。為此,2013年12月,德國電氣電子和信息技術協會發表了“工業標準化路線圖”??梢哉f,德國工業4.0中的標準化戰略顯示出“前導+研發”的鮮明模式特征,即在先進技術的研發同時,標準化同步甚至超前進行,以便為產業發展勾勒出整體框架。
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