版“工業(yè)4.0”

    德國宣布向“工業(yè)4.0”進軍，依靠中低端產(chǎn)品、資源消耗和勞動力成本優(yōu)勢所確立的工業(yè)地位將受到嚴重挑戰(zhàn)
    德國“工業(yè)4.0”概念在2013年4月漢諾威工業(yè)博覽會正式推出，隨后升級為，推出一年多以來受到全球工業(yè)界、媒體和經(jīng)濟學人士的廣泛熱捧。隨著全球各國相繼提出類似“工業(yè)4.0”的發(fā)展目標，以智能化制造、兩化深度融合為代表的新型制造方式終將引起工業(yè)界乃至社會發(fā)展的巨大變革。
    “工業(yè)4.0”：
    全球工業(yè)的未來
    “工業(yè)4.0”是2012年德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產(chǎn)業(yè)界在3位德國教授倡議的基礎上推動形成的。在隨后的2013年德國聯(lián)邦將“工業(yè)4.0”上升為級，并正式發(fā)布了《實施工業(yè)4.0 規(guī)劃建議》白皮書，旨在確保德國在工業(yè)界綜合實力的領先地位。簡要來說，“工業(yè)4.0”旨在建立一個信息物理融合系統(tǒng)(CPS)網(wǎng)絡，通過有線/無線等方式將所有生產(chǎn)企業(yè)的自動化設備、客戶需求、物流倉儲、生產(chǎn)管理、各類軟件等產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)納入其中，使工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測、自我調(diào)整、人機互動并以最優(yōu)生產(chǎn)方式完成生產(chǎn)實踐。德國“工業(yè)4.0”可總結為：建立一個信息物理融合系統(tǒng)(CPS)網(wǎng)絡，實現(xiàn)虛擬世界與不同層次、分工物理生產(chǎn)設備的融合；研究智能工廠和智能生產(chǎn)兩大主題，即智能網(wǎng)絡分布化生產(chǎn)系統(tǒng)和高度靈活個性化生產(chǎn)流程；實現(xiàn)橫向、縱向與端對端等在網(wǎng)絡上任意方向的集成，使人與人、人與設備、設備之間實現(xiàn)互聯(lián)；最后實施“標準化參考架構”等8項計劃以保障“工業(yè)4.0”順利實現(xiàn)。
    其他各主要也紛紛從金融大潮中認識到工業(yè)對于經(jīng)濟的重要性。2012年美國科技發(fā)布了美國《先進制造業(yè)計劃》，提出促進美國先進制造業(yè)發(fā)展的5大目標及對策措施，重點在于縮小研發(fā)與先進制造業(yè)創(chuàng)新應用間的鴻溝，與先前頒布的《重振美國制造業(yè)政策框架》《先進制造伙伴計劃》共同作為美國促進先進制造業(yè)發(fā)展的“再工業(yè)化”一攬子計劃。英國于2008年提出“高價值制造”，主要措施包括推出以22項“制造業(yè)能力”標準為投資依據(jù)的系列資金扶持措施，知識交流平臺等。歐洲范圍內(nèi)除德國，以瑞典為代表的“再工業(yè)化”成果卓著，全球競爭力排名升至第二位。西班牙、日本等國也均開始加大高科技工業(yè)生產(chǎn)的資金、政策投入。
    科學院300余位專家在2009年完成的目標指向2020、2030、2050年科技發(fā)展路線圖的研究系列報告《創(chuàng)新2050：科技與的未來》，極具前瞻性地闡述了“工業(yè)4.0”所描繪的全核心內(nèi)容，且在其他非工業(yè)領域也有詳實且超前的指導性表述。目前，世界各國將智能化工業(yè)生產(chǎn)方式作為自身工業(yè)未來發(fā)展方向的大趨勢已經(jīng)形成。
    版“工業(yè)4.0”
    意義重大
    “工業(yè)4.0”將促進生產(chǎn)方式進行深刻變革。旨在保證德國未來工業(yè)發(fā)展處于領先地位的“工業(yè)4.0”，歸根結底是一個通過頂層設計整合各種技術手段來完成工業(yè)效率最大化的前瞻性。“工業(yè)4.0”將建立一個物與服務聯(lián)網(wǎng)(IoTS)和互聯(lián)網(wǎng)服務充分交互的網(wǎng)絡化世界，可實時影響所有工業(yè)生產(chǎn)性設備，人與設備、設備之間、設備與產(chǎn)品、乃至產(chǎn)品與客戶/管理/物流等可進行自發(fā)性連通與交流，并自動向最優(yōu)解決方案調(diào)整，從而構建一個具有高度靈活性、個性化、利用最少資源進行效率生產(chǎn)的工業(yè)生產(chǎn)體系。
    “工業(yè)4.0”的生產(chǎn)模式將由集中向分散方式轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品同質(zhì)化向個性化轉(zhuǎn)變，將打破傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結構，實現(xiàn)實時優(yōu)化且自我組織的產(chǎn)業(yè)鏈，以往傳統(tǒng)的自上而下或自下而上的包括原材料開采、多級零件供應商、多級生產(chǎn)企業(yè)、多級經(jīng)銷商再到消費者的商品生產(chǎn)銷售模式將不復存在，取而代之的是更智能的生產(chǎn)消費模式：消費者的個性化需求訂單通過網(wǎng)絡直接傳遞至總生產(chǎn)商，通過人與設備、設備之間的交互在眾多相關企業(yè)間形成一個最優(yōu)生產(chǎn)分案，企業(yè)當前時點的生產(chǎn)負荷、設備損耗、庫存多寡、與總生產(chǎn)商的距離遠近、物流情況等各種因素對生產(chǎn)過程的影響均被充分考慮，在生產(chǎn)實施過程中，各地廠商的相關設備通過實時互通，自動調(diào)整生產(chǎn)進度并相互配合完成生產(chǎn)工作，而消費者通過移動客戶端就可便捷地對產(chǎn)品生產(chǎn)情況進行乃至更改訂單內(nèi)容。“工業(yè)4.0”將使產(chǎn)品價格大幅接近生產(chǎn)成本，并使大規(guī)模智能化私人訂制成為可能。
    “工業(yè)4.0”的實現(xiàn)將對我國工業(yè)及相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。在我國全面實現(xiàn)“工業(yè)4.0”，則需對現(xiàn)有生產(chǎn)設備進行智能化改造，使其具備通信、計算、感知等智能化基本功能，同時需要建立功能齊全的信息物理融合系統(tǒng)網(wǎng)絡，企業(yè)生產(chǎn)及供應鏈管理系統(tǒng)需要大幅改造升級，諸多沿用多年占據(jù)主導地位的工業(yè)自動化技術將面臨淘汰。與此同時一個包含新型工業(yè)PC、網(wǎng)絡化PLC、自動化及通訊元器件、高精度傳感器、智能儀器儀表、工業(yè)機器人及智能生產(chǎn)線等相關整機和零件的超萬億市場將被創(chuàng)造出來，市場廣度將覆蓋機械與設備工程、機動車與零件、信息與通信技術、軟件設計、電子設備、化工行業(yè)、農(nóng)林業(yè)等諸多領域。
    全面實現(xiàn)“工業(yè)4.0”將使工業(yè)生產(chǎn)效率大幅提高，相關工業(yè)數(shù)據(jù)大幅增長。據(jù)賽迪顧問裝備產(chǎn)業(yè)研究中心測算，“工業(yè)4.0”將使我國總體生產(chǎn)效率提升25%〜30%；資源利用及節(jié)能減排方面，將減少60%以上的工廠非計劃停機，降低40%以上的生產(chǎn)線機器人能耗，消除25%以上的非生產(chǎn)性耗能，總碳排放量減少20%以上；物流方面，“工業(yè)4.0”將減少10%左右的國內(nèi)物流訂單，而其真正影響主要體現(xiàn)在國際運輸市場上，由于各國智能工廠通力合作，將大幅減少工業(yè)產(chǎn)品、半成品、原材料的運輸環(huán)節(jié)；商品供需和倉儲方面，“工業(yè)4.0”將減少70%以上的商品過剩和倉儲積壓，在未來智能工廠內(nèi)不再需要大型倉儲設施，庫存將被壓縮至保證當前時點生產(chǎn)需要的最小值并可隨時進行調(diào)整；由于大批量制造與個性化定制在成本上的差異大幅縮小，將導致維修成本減少60%以上；“工業(yè)4.0”對其他相關產(chǎn)業(yè)如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、軟件業(yè)等的促進作用不可估量。由于“工業(yè)4.0”的多產(chǎn)業(yè)綜合性質(zhì)，實現(xiàn)“工業(yè)4.0”還將為我國工業(yè)提供一個搶占先機實現(xiàn)跳躍式發(fā)展、加速趕超美國、德國、日本等傳統(tǒng)工業(yè)強國的機會。
    “工業(yè)4.0”將改變生活方式，解決諸多社會問題?！肮I(yè)4.0”將為企業(yè)員工帶來工作方式和環(huán)境的全新變化，全新的智能自動化生產(chǎn)工作方式使得工作不再被工廠等地理位置所限制，轉(zhuǎn)為虛擬的、地域靈活的遠程方式開展。員工將擁有高度的管理自主權，隨時調(diào)整并切換工作和生活狀態(tài)，推遲退休時間。由于新型工作方式將體力勞動和上下班通勤基本淘汰，將大幅度提升老年人和婦女的就業(yè)比例，并大幅減少機動車使用頻率，降低公共交通負荷，減少城市負擔。實現(xiàn)新的生產(chǎn)方式同時意味著我們需要另一種教育設置，當前劃分專業(yè)的高等教育將不能為新型工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)人才，而強調(diào)多學科合作的教育方式將結出累累碩果，未來任何一個合格工程師將同時具備機械、電子、軟件、過程管理及其專業(yè)的綜合性知識背景和跨專業(yè)問題處理能力。因而“工業(yè)4.0”可大幅影響諸如城鎮(zhèn)化、社保及養(yǎng)老體系、環(huán)境污染、資源浪費、教育設置等社會問題，為以上問題提供一種全新的解決方案。
    由于“工業(yè)4.0”的智能化、自動化和去體力勞動等特點，以當前時點粗略計算分析，其在我國全面實現(xiàn)后對GDP的提升作用達17400億元，釋放就業(yè)人口2.42億，以受過初等教育的成熟生產(chǎn)性勞動力為主，其他中高級操作人員及研發(fā)管理人員的地位反而更為重要，他們將不再從事現(xiàn)場體力勞動且摒棄地點固定的工作方式，集中力量在創(chuàng)新和管理領域發(fā)揮巨大的作用?！肮I(yè)4.0”全面實現(xiàn)所釋放的勞動力有多大比例能被迫轉(zhuǎn)型為技術人員進而提升我國人才技術水平，有多大比例能轉(zhuǎn)投服務、建筑、農(nóng)林等行業(yè)乃至創(chuàng)業(yè)自謀出路，如此龐大人口基數(shù)所帶來的不確定性對我國就業(yè)率、GDP、行業(yè)調(diào)整、宏觀經(jīng)濟等問題的影響還需通過實踐來證明。
    如何實現(xiàn)
    “工業(yè)4.0”？
    首先，需要加強國際交流，建立我國“工業(yè)4.0”基本框架。近問德國，中德雙方于2014年10月10日發(fā)表《中德合作行動綱要：共塑創(chuàng)新》，宣布兩國將開展“工業(yè)4.0”合作。發(fā)展“工業(yè)4.0”需要加強與德國在相關領域的國際交流，學借鑒其頂層設計、實施步驟、制度保障等先進經(jīng)驗。加強與其他領先工業(yè)國在類似領域的交流合作，集百家之長，形成適合我國國情的智能制造工業(yè)發(fā)展藍圖。著手構建“工業(yè)4.0”基本框架，制定共同標準及授權范圍，建立綜合性工業(yè)通訊基礎設施，組織職業(yè)培訓，設計多方監(jiān)管體系，考慮環(huán)境資源承載能力，最終形成可自我完善的我國“工業(yè)4.0”基本框架。
    其次，鼓勵工業(yè)發(fā)達區(qū)域建立“工業(yè)4.0”實驗試點。例如上海市以寶鋼為代表的分傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)日前針對“工業(yè)4.0”進行了信息化、周期化、智能互聯(lián)制造方式的嘗試，獲得了上海市經(jīng)信委的認可與鼓勵，并表示上海決策門需早做籌劃，鼓勵先行?！肮I(yè)4.0”在全球新一代信息技術和新產(chǎn)業(yè)融合對接的背景下，將成為我國工業(yè)發(fā)展的歷史性機遇，建議決策門在長三角、珠三角、京津、東北等工業(yè)化和網(wǎng)絡化水平較高地區(qū)建立“工業(yè)4.0”試點，隨著智能化改造的推進，逐步在打破試點各自邊界，建立試點間企業(yè)、客戶、服務互聯(lián)互通的信息物理融合系統(tǒng)網(wǎng)絡，逐步擴大影響范圍，為最終建立全國乃至全球性“工業(yè)4.0”提供管理和實踐經(jīng)驗。
    同時還需建立安全機制，保障“工業(yè)4.0”順利推進。工業(yè)生產(chǎn)相關系統(tǒng)出現(xiàn)的安全問題不僅影響企業(yè)生產(chǎn)，同時直接影響企業(yè)財產(chǎn)、環(huán)境污染、網(wǎng)絡安全等國計民生問題。在逐步推行“工業(yè)4.0”之前，頂層設計方面需要重點考慮網(wǎng)絡安全及保障內(nèi)容，深入借鑒信息安全的攻防知識及產(chǎn)品體系，防止工廠企業(yè)與外界聯(lián)網(wǎng)后受到企業(yè)內(nèi)外惡意網(wǎng)絡攻擊、惡意軟件入侵，防止未經(jīng)授權使用生產(chǎn)設備獲取產(chǎn)品，防止使用權濫用，杜絕第三方運行維護人員對現(xiàn)場設備的非法操作，制定保障網(wǎng)絡安全的對策及解決方案。
    最終，促進企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，逐步實現(xiàn)“工業(yè)4.0”發(fā)展目標。在我國“工業(yè)4.0”框架基本建立之后，需通過層面政策引導企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。啟動智能制造重大專項工程，引領智能測控裝置、關鍵零件、智能化高端裝備、集成智能裝備等領域企業(yè)在同一標準化體系內(nèi)快速發(fā)展并形成完備的產(chǎn)業(yè)體系。聯(lián)合企業(yè)、科研機構、、協(xié)會、客戶形成多方參與的產(chǎn)學研用聯(lián)合體系，集中力量助推制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型。實現(xiàn)生產(chǎn)制造自動化后，依次推進流程管理數(shù)字化、企業(yè)信息網(wǎng)絡化、智能制造云端化等內(nèi)容，促進版“工業(yè)4.0”得以最終實現(xiàn)。(作者單位：賽迪顧問裝備產(chǎn)業(yè)研究中心)

標簽：