有人认为,工业4.0将是最后一次工业革命。制造业继自动化、智能化之后不再有突破,制造业本身将不复存在。
2014年的热门词汇“工业4.0”,是一个引起全世界关注的概念,掀起了新一轮工业革命的浪潮。2015年,随着新一轮工业革命的到来,传统制造业的发展方式将出现颠覆性、革命性的转变。
谁能执掌未来制造业的霸权?
冲在最前面的是德国。2013年德国政府推出定义为“第四次工业革命”的《工业4.0战略》,2014年工业4.0概念受到世界各国高度关注。2015年日本率先响应,1月23日推出《机器人新战略》。我国2015年也将出台《中国制造2025》这项十年战略规划。
可以说,全球正出现以工业互联网、智能制造为代表的新一轮技术创新浪潮,2015年将成为第四次工业革命元年。而新一轮工业革命将对工业经济乃至大众生活带来深刻的影响。
第四次工业革命的起源
工业4.0在德国被认为是“第四次工业革命”。第一次工业革命发生在18世纪至19世纪,以蒸汽机的使用为标志,实现生产过程机械化;第二次发生于19 世纪后半期的电力应用;第三次发生于20世纪后半期,以“可编程逻辑控制器(PLC)”为代表,实现生产工程的自动化。工业4.0被认为是机械化(第一次)、电气化(第二次)、自动化(第三次)后的第四次工业革命。
未来十年,第四次工业革命将步入“分散化”生产的新时代。工业 4.0通过决定生产制造过程等的网络技术,实现智能制造,进行实时管理。智能制造中的生产设备具有感知、分析、决策、控制等功能,是先进制造技术、信息技术的集成和深度融合。智能生产过程中,传感器、智能诊断和管理系统通过网络互联,由程序控制上升到智能控制,从而制造工艺能够根据制造环境和制造过程的变化,进行实时优化,提升产品的质量和生产效率。
工业4.0本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”
工业4.0将在前三次工业革命的基础上进一步进化,基于信息物理系统(CyberPhysicalSystem)实现新的制造方式。信息物理系统是指通过传感网紧密连接现实世界,将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中。从而,在生产制造过程中,与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统。
工业4.0中,各个环节都将应用互联网技术,将数字信息与物理现实社会之间的联系可视化,将生产工艺与管理流程全面融合。由此实现智能工厂,生产出智能产品。相对于传统制造工业,以智能工厂为代表的未来智能制造业是一种理想状态下的生产系统,能够智能判断产品属性、生产成本、生产时间、物流管理、安全性、信赖性和可持续性等要素,从而为每个顾 客进行最优化的产品定制制造。
工业4.0的关键是信息技术应用
工业4.0的关键技术是信息技术。具体而言,包括生产设备联网实现自律协调作业的M2M,通过网络获取大数据的应用,开发、销售、ERP、PLM、SCM等业务管理系统与实际生产过程之间的协同。
第三次工业革命的自动化,仅是将生产工程作为对象,对其进行信息技术的应用。工业4.0将信息技术的应用对象大幅扩大。由此,工厂将不断进化升级,工作组的最终报告中称之为由物联网与服务互联网构成的“智能工厂”。
以往,通过信息技术实现的“智能化”可在智能手机、智能电表、智慧城市、智能电网等物品和服务中见到。工业4.0则是要实现工厂本身的智能化。除了工业4.0之外,美国通用电气公司(GE)也提出过类似的概念“工业互联网”。
工业4.0需要解决四大难题
工业4.0是由大规模批量生产向大规模定制生产转变,是由集中生产向网络化异地协同生产转变,是由传统制造企业向跨界融合企业转变。德国工业4.0工作组的最终报告指出,实现工业4.0尚存在标准化、复杂的系统管理、通信基础设施建设、网络安全保障等四大难题。
(1)标准化:工厂要对内外的各种物品与服务进行联网,那么,通信方式、数据格式等许多内容都需要标准化。
(2)复杂的系统管理:实际生产过程与各种业务管理系统协同之后,系统整体更加复杂化,对其进行管理将更困难。
(3)通信基础设施建设:主要是指适用于工业的、具有高可靠性的通信基础设施建设。
(4)网络安全保障:工厂与外界实现联网之后,恶意软件的入侵、受到网络攻击的危险性将进一步提升,需要制定保障网络安全的对策与解决方案。
未来,我国制造业将面临同样的难题。因此,加强与德国在工业4.0方面的合作,或将有助于前瞻性地解决这些难题,为未来制造业发展铺平道路。
第四次工业革命将是最后一次工业革命?
未来制造领域,信息技术将得到史无前例的深度应用。互联网技术发展正在对传统制造业的发展方式带来颠覆性、革命性的影响。信息技术的广泛应用,可以实时感知、采集、监控生产过程中产生的大量数据,促进生产过程的无缝衔接和企业间的协同制造,实现生产系统的智能分析和决策优化,使智能制造、网络制造、柔性制造成为生产方式变革的方向。从某种程度上讲,制造业互联网化或者工业互联网正成为一种大趋势。
就产品而言,随着信息技术在制造业领域的广泛渗透,互联网技术、人工智能、数字化技术嵌入传统产品设计,使产品逐步成为互联网化的智能终端。汽车将不仅仅是一个电子产品,未来更将是一个网络产品,或者叫大型可移动的智能终端,具有全新的人机交互方式,通过互联网终端把汽车做成一个包含硬件、软件、内容和服务的体验工具。
从制造模式而言,工厂的集中生产将向网络协同生产转变。信息技术使不同环节的企业间实现信息共享,能够在全球范围内迅速发现和动态调整合作对象,整合企业间的优势资源,在研发、制造、物流等各产业链环节实现全球分散化生产。这也使得传统信息技术企业有机会更多地参与到制造业之中,而传统制造企业则向跨界融合企业转变。企业生产从以传统的产品制造为核心转向提供具有丰富内 涵的产品和服务,直至为顾客提供整体解决方案,互联网企业与制造企业、生产企业与服务企业之间的边界日益模糊。
既然无论从制造模式角度来看,还是从产品角度来看,物质产品和服务都将被电脑存储和处理的信息所取代。那么,制造业本身将不复存在,抑或制造业继自动化、智能化之后不再有突破。
种种迹象显示,“工业4.0”将是最后一次工业革命。