解码德国“工业4.0”

作者: 李晴宣布日期: 2016年07月17日

德国“工业4.0”——路径日渐明晰　目的任重道远

德国总理默克尔日前访华时代，中德双方重申增强“中国制造2025”和“工业4.0”的对接相助。默克尔还专程赴沈阳，旅行中德高端制造工业园。德国“工业4.0”再次成为关注话题。
　　“工业4.0”是德国政府旨在将信息通讯手艺同古板制造手艺举行深度连系以坚持制造业天下领先职位的一项生长战略，将对全球制造业爆发普遍而深远的影响，被称为“第四次工业革命”。这一战略或看法自提出以来，在短短几年时间内经由讨论和实践磨练，实验路径日渐明晰。只管“工业4.0”正从看法变为现实，越来越多的企业愿意相识和实验使用“工业4.0”手艺，然而周全实现“工业4.0”目的依然任重道远。
　　“工业4.0”从看法到现实
　　“工业4.0”看法的提出同德国工业科学研究同盟有密不可分的关系。2006年，德国联邦教育和科研部提倡建设工业科学研究同盟，旨在推动科学同工业的连系。德国联邦外贸与投资署的信息显示，2011年1月，工业科学研究同盟正式提倡动议，将“工业4.0”作为德国政府未来项目。厥后，“工业4.0”成为德国政府2020年高科技战略行动妄想中10大未来项目之一。
　　在2011年4月的汉诺威工博会上，德国人工智能研究中心主任沃尔夫冈·瓦尔斯特尔在开幕式致辞中谈到高收入国家的企业怎样面临全球竞争时体现，企业应该准备好迎接由互联网带来的第四次工业革命，“工业　4.0”的看法以后最先进入公众视野并引发一连热议。
　　同前三次工业革命差别的是，“工业4.0”作为一个看法是先于事实爆发的。因此，已往几年来人们对“工业4.0”的看法议论纷纷，莫衷一是。只管讨论在继续，德国政府、科研院所和企业却并没有阻止“工业4.0”产品和手艺的研发和应用。
　　为推进“工业4.0”项目，德国信息手艺、电信和新媒体协会、德国机械装备制造业联合会和德国电气电子行业协会于2013年汉诺威工博会上正式建设了德国“工业4.0平台”，平台由德国联邦经济部长加布里尔、教育和科研部长约翰娜·万卡以及来自行业、科技界和工会的代表配合向导。
　　凭证“工业4.0平台”的界说，“工业4.0”代表着第四次工业革命，是产品生命周期内全价值链的组织和控制的一种新水平。在“工业4.0”条件下，人、物品和系统相互联接，从而形成有活力的、实时优化、具有自我组织功效、跨企业的价值附加网络。这种网络能够凭证本钱和资源消耗等差别的标准举行优化。
　　“工业4.0”致力于知足一直上升的个性化消耗需求，涉及产品从看法到订单，从研发到生产，从产品配送到接纳等所有阶段。据“工业4.0平台”先容，“工业4.0”形貌的是工业未来的愿景，其潜力体现在高度弹性、高生产率以及资源友好式生产。“工业4.0”手艺的运用使得高度个性化产品的低本钱生产酿成可能。
　　经由几年生长，“工业4.0”所涵盖的内容一直扩充。从近几年的汉诺威工博会看来，德国企业在“工业4.0”产品息争决计划的研发方面希望迅速。在2015年之前，在汉诺威工博会上展商对“工业4.0”大都停留在看法探讨层面，在2015年的展会上不少大企业展出了树模性的“工业4.0”生产线，现在年的展会上许多中小企业都展出了自己的“工业4.0”产品息争决计划。
　　德国博世集团互联工业立异小组认真人斯特凡·阿斯曼强调说，2016年博世集团在汉诺威工博会上展出的所有的“工业4.0”产品都已经投入商用，并非用来做实验的展示品。
　　汉诺威工博会展商照料委员会主席弗里德黑尔姆·洛指出，今年的汉诺威工博会展出了400多个“工业4.0”的适用案例，这标记着“工业4.0”已经实现了最后的突破。

　　“工业4.0”既是进化也是革命
　　只管“工业4.0”是近些年才泛起的一个新看法，但早在看法最先之前德国企业就最先举行了实验。就其实质而言，“工业4.0”是古板制造手艺同信息通讯手艺的融合，从而使得生产变得更具弹性、越发智能，互联的水平更高、效率更高。从这个意义上来说，“工业4.0”只是数字化生产的延伸，这也是越来越多业内人士将“工业4.0”视作进化的基础缘故原由。
　　瑞士ABB集团首席执行官史毕福在接受记者采访时指出，“工业4.0”并非凭空泛起，而是在数字化时代快速和一连的进化，而ABB集团几十年前就最先了数字化。与此同时，史毕福以为，“工业4.0”同之前的三次工业革命差别，前三次革命都爆发在工厂内部，而“工业4.0”将给全生产的全价值链带来厘革，当物、效劳和人都相互联接之后，全价值链上的生产率都将获得真正的提高。
　　虽然“工业4.0”并非是简单手艺突破为特征，可是“工业4.0”产品的开发，销售以及其应用后带来的影响都具备多种革命性特征。阿斯曼先容说，在“工业4.0”解决计划的开发历程中，将IT和机械等差别领域的专家集中在一起相互相助是一个挑战。博世集团的做法是先建设一个多功效小组，在博世集团互联工业立异小组中有100多名来自各个领域的专家，各人相互协作。一个机械工程师刚最先可能不可很顺畅地统一个软件工程师交流，但双方就某些详细的项目睁开相助之后，逐步就能明确对方。
　　例如，一个机械工程师可能是研磨手艺方面的专家，但一个软件工程师并不懂手艺，但他可能会告诉机械工程师说自己懂算法，可能探测到机械异常的震惊等指标，然后通过软件优化机械的事情状态。
　　博世集团是“工业4.0”产品息争决计划的提供者，同时也是应用者。其应用“工业4.0”手艺的工厂已经显示出令人鼓舞的效果。阿斯曼先容说，博世能向客户展示其内部测试的具有说服力的数据，好比说应用了“工业4.0”手艺之后，物流方面镌汰了30%的仓储，物流事情职员的生产率提高了10%。在博世的一个规模较大的工厂内，应用了“工业4.0”的能源解决计划之后，每年仅电费就能节约100万欧元，而“工业4.0”方面的投资一年内就能收回。
　　德国西门子公司首席手艺官在接受记者采访时指出，“工业4.0”手艺的应用将给企业带来三个维度的优势。首先，“工业4.0”手艺的应用将使得生产历程变得越发透明，从而镌汰铺张，提高效率，效果必定是劳动生产率会获得提高。其次，或许是更主要的一点是，产品的研发周期将大大缩短。关于越来越多的工业而言，研发周期也被称为“利润周期”，谁最先将想法酿成产品就能最快营利，因此研发周期对企业而言至关主要。另外，“工业4.0”将使得生产的弹性大大增添。已往只有少数人才华消耗的个性化定制产品将由于“工业4.0”手艺的应用而变得更自制，从而为更多的人接受。
　　在未来竞争中，“工业4.0”手艺的主要性可见一斑。阿斯曼说：“在我们看来，这(工业4.0手艺)是未来企业必需拥有的手艺，那些不肯意认真去研究‘工业4.0’并实验使用相关手艺的企业未来将面临很严重的危险。”
　　雷声大　雨点有点小
　　虽然越来越多的企业最先意识到“工业4.0”手艺的主要性，然而在现实应用方面，德国企业却显得“雷声大”而“雨点小”。德国机械装备制造业联合会去年10月宣布的意向研究效果批注，德国中小企业在应用“工业4.0”手艺方面要落伍于大企业。
　　该研究旨在通过对德国机械工程企业的视察，获取德国机械工程企业应用“工业4.0”手艺的意愿和能力情形。针对431家德国企业的视察效果显示，德国工程机械行业普遍以为“工业4.0”是利大于弊的起劲事物。90%的企业都以为“工业4.0”有助于其在市场竞争中获得领先职位，
　　效果显示，57.2%的加入视察企业体现他们企业已经有工业4.0项目。其中20%的企业体现正起劲起劲开发应用“工业4.0”解决计划。尚有三分之一的受访企业体现听说过，但还没有接纳行动应用“工业4.0”手艺。仅有9%的企业体现不太清晰“工业4.0”的看法。在应用“工业4.0”手艺的水平方面，12%的机械和工厂工程企业体现他们是“先行者”，尚有20%体现他们是“追随者”，46.5%的企业体现自己照旧“视察者”。凭证该研究得出的结论，职员和资金是德国企业在应用“工业4.0”手艺方面面临的主要问题。
　　未来面临多重挑战
　　阻止现在，德国除了博世、西门子以及其他一些大型车企等之外，绝大大都中小企业在“工业4.0”手艺的现实应用中都处于相对落伍职位，这与“工业4.0”自身的特征密不可分。
　　首先，由于企业生产情形各不相同，完整的“工业4.0”解决计划通常都是针对用户情形量身打造，这就给解决计划或者产品的开发带来了极浩劫度。据悉，开发“工业4.0”解决计划需要生产制造方面的专家同IT专家相互配合，关于绝大大都中小企业而言，这险些是他们无法逾越的鸿沟。其次，由于“工业4.0”没有普遍适用的“标准”产品，其销售同古板产品的销售相比越发重大。
　　阿斯曼体现，“工业4.0”的销售职员必需是对生产历程等都十分熟悉的专家，博世集团必需培训足够多的专家，这是一个挑战。
　　德国机械装备制造业联合会“工业4.0”项目讲话人弗兰克·布吕克纳在接受记者采访时指出，中小企业熟悉到“工业4.0”或将给他们带来新的商业模式，提高生产率，以有竞争力的价钱生产个性化产品以及在类似德国的高收入国家确保事情岗位等利益。与此同时，中小企业关于一些问题依然存疑，好比由于信息清静或者标准等因素，在“工业4.0”方面的投资清静问题、经济回报问题、有资质的雇员数目欠缺问题以及执法问题等。
　　布吕克纳以为，“工业4.0”的周全推广应用在目今并不可熟，由于想要通过购置的方法应用“工业4.0”解决计划险些是不可能的。“工业4.0”只能依赖企业自己去开发：首先确定某方面的“工业4.0”手艺需求，然后从部分到工厂，再到整个企业，继而扩展到企业之间，逐步推广应用，这对企业来说可能需要花好几年时间。布吕克纳体现，“工业4.0”只是一个愿景，通往“工业4.0”却是一个逐步进化的历程，最终实现预计需要10到15年时间。

配景资料

在“智能工厂”体验“个性化定制”
　　“智能工厂”被称为德国“工业4.0”实现智能制造的要害。在不久前的汉诺威工业展览会上，汉诺威大学研发职员自出机杼，推出一条智能化的圆珠笔生产线，不少旅行者在亲自体验“个性化定制”生产后大叫过瘾。
　　这条生产线装置在一个100多平方米的展厅里，分六个环节，汉诺威大学研发职员在现场解说，并指导和辅助旅行者完成“智能生产”。
　　第一个环节是个性化定制。在电脑上填写姓名和电子邮箱即可最先小我私家定制，共有五个变量或选项：笔头、笔身、笔帽、笔芯和署名。笔头有凸凹平三种选项;笔身则是在一个指定规模的一连变量，靠屏幕上的一个虚拟滑轮左右滑动来控制详细参数;笔帽和笔芯各有红、蓝、黑三种颜色可选;署名可长达20个左右字符，内容自定。定制竣事后电脑会打印一个二维码，其中包括所有定制信息，后续环节均专设二维码读取器。
　　第二个环节是天生订单。这一环节较量简朴，由二维码读取器扫描二维码，定制信息即输入整个生产线。将二维码贴到一个托盘的标定位置，托盘中有一块专门设计的海绵垫，可摆放笔头、笔身、笔芯和笔帽。
　　第三个环节是生产笔身。扫描二维码后，一台细密车床即凭证定制信息对一个不锈钢笔身毛坯举行加工：先将毛坯整体切削至定制粗细，再凭证定制在笔身握笔处铇出弧线，然后打孔、扩孔、攻丝，车床舱内几个切割头和钻头往返自动切换，看得人眼花缭乱。最后一道工序是切割，一个明亮细腻的不锈钢定制笔身搞定!
　　第四个环节是组装。组装台上方有数排方格，依次摆放着种种笔头、笔帽和笔芯零配件。扫取二维码后，对应定制零配件的方格即被差别颜色的射灯照亮。体验者取出定制配件摆放到托盘海绵垫上，然后按显示屏提醒顺次组装成一支完整的圆珠笔。
　　第五个环节是激光刻字。扫取二维码，将圆珠笔放入激光镌刻机内。不到一分钟，自选的文字甚至图案即被镌刻在不锈钢笔身上。
　　第六个环节是检考试收。先把托盘放在标定位置并读取二维码，一只灵巧的机械手伸过来自动抓取圆珠笔，随后将其放入另一侧的质量检测仪中，确认产品质量及格且切合定制信息后，检测仪屏幕上即显示“祝贺”字样，一支如假包换的个性化定制圆珠笔出厂交货了!
　　研发职员先容说，这着实是一条科普性演示生产线，为便于旅行者体验，特意分成相对自力的六个环节，并且有的工位需要人工辅助操作。虽然生产线很简朴，但体现了工业4.0的一些主要理念：个性化定制和智能生产�；痪浠八�，只管旅行者的定制各不相同，所有可在一条生产线上完成，不需特殊增添生产线或装备。这种生产历程中的高度无邪性和无邪性，就是“智能”的体现。
　　特殊值得一提的是，笔身握笔处的造型由一个指定规模的一连变量控制，该处笔身的粗细和弧线完全由旅行者凭证小我私家审美和握笔习惯来自我设计。由于虚拟滑轮的位置是随机的，从理论上说，这意味着生产出来的每支笔都可能差别，加上激光镌刻环节，可以说每支笔都是唯一无二的。云云定制的圆珠笔，既可小我私家珍藏，也可作为小礼物或生日礼物送人，都具有特殊意义。记者亲见一个德国男孩很想多做几支，由于人多，被在场的研发职员婉言劝止了。
　　展览会还展出了一条定制轨道式接线端子的智能生产线，焦点装备是一个八臂机械人。接到订单后，机械人首先确定它能否组装定制的产品。若是能，机械人瞬间就能按定制要求组装出一个轨道接线端子，然后成型、验收。但凡轨道长度、�？槭炕蚰？橹涞募湎队攵ㄖ撇环�，就不可通过最后一道工序的检测。
　　有人担心，高度个性化定制可能导致产品售后效劳太重大或本钱太高，但从上述两条智能生产线的现实运作看，由于产品有可能出问题的部分均高度�？榛�，替换更新着实很是便捷。
　　至于个性化定制需求事实有多大，业内的普遍看法是，个性化需求虽然强求不得，但随着手艺前进和消耗者要求或品味的一直提高，一个大规模个性化定制需求的时代应该不会遥远。从供应侧角度说，最主要的是，当这个时代真的到来时，生产商是否为此做好了准备。

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愿景与现实——德国“工业4.0”再思索
　　履历了一场空前全球金融�；南蠢�，天下正迎来一轮新的科技革命和工业厘革浪潮。德国、美国、日本、法国、韩国等蓬勃国家纷纷推出相关国家战略或妄想，试图通过手艺前进和工业调解重获工业制造优势，力争在未来强烈的全球竞争中占有先机，其中最引人注目的是德国在2011年推出的“工业4.0”。
　　有人在搜索引擎谷歌上做过这样的统计：从2014年10月至2015年10月，“工业4.0”一词的搜索条目多达24.6万条，而对应的德文“Industrie4.0”只有18.6万条。这组数字从一个侧面反应了中国对德国“工业4.0”的高度关注。
　　“工业4.0”之以是在中国以致天下引发普遍关注，很洪流平上在于它为众人描绘了一幅“第四次工业革命”的愿景。可是由于看法先导，并且缺乏类似蒸汽机、电力、电子信息手艺等前三次工业革命所具有的决议性简单焦点手艺，围绕“工业4.0”的准确内在以及它是工业“进化”照旧“革命”，一直保存争论。
　　这也难怪，细看“工业4.0”依赖的手艺支持，如物联网、云盘算、大数据、工业机械人、射频识外传感手艺、3D打印、虚拟现实和人工智能等，其中有些手艺，如3D打印和工业机械人，都已开发应用多年。那么，倾覆性实力在那里?
　　“工业4.0”事实意味着什么，德国人最初自己也说不清。与“工业4.0”相关的看法现在满天飞，焦点要害词无非两个，通俗一点说就是“集成”和“智能化”。
　　“集成”在这里不是简朴的拼集或叠加。在“工业4.0”时代，借助于自动化、数字化等效果，从供应一端到需求一端，各个链条和环节纵横偏向都实现互通互联，虚拟天下和物理天下高度融通，进而实现智能治理、智能制造、智能产品、智能物流和智能效劳等“智能化”跃升，其中焦点是智能制造，以是“智能化”是目的。
　　通过“集成”实现“智能化”，贯串其中的是一种全新的理念，即高效的大规模个性化定制生产和效劳。在现有工业生产模式下，定制化生产和效劳本钱高昂。在“工业4.0”时代，人类将以更快的产品研发速率、无邪高效的生产方法、大幅降低的运行本钱，为用户提供实时可靠的个性化定制智能产品和效劳。由于智能化无处不在，未来将有可能突破工业生产的领域，在更广规模内催生一系列新的工业、效劳、治理和生涯模式，如智能都会或智能家居等。
　　由此可见，“工业4.0”着实是一种理念，或者说是一种基于共识的行动纲要。若是说前三次工业革命划分是机械化、电气化和自动化，“工业4.0”或允许以称之为是一次理念催生的“智能化”工业革命。
　　德国国家科学与工程院院长孔翰宁是“工业4.0”的主要设计师之一。当有人问起“工业4.0”事实是“进化”照旧“革命”时，他耐人寻味地回覆说，实现“工业4.0”的历程是“进化的”，但效果是“革命性的”。
　　“工业4.0”的愿景是诱人的，但要变为现实仍需一直探索。不过，无论这次工业厘革是“进化”照旧“革命”，至少有两点已禁止忽视：一是“工业4.0”是德国政府为未来坚持本国制造业天下领先职位而制订的国家战略，并且正在全力以赴地推动;二是“工业4.0”在德国引发了一轮一连不衰的探索立异浪潮，正在逐步重塑德国工业制造。
　　面临新一轮天下科技革命和工业厘革浪潮，中国2015年推出“中国制造2025”，通过两化融合和“互联网+”，对本国制造业举行转型升级，以实现从“中国制造”向“中国创立”的跨越。中国和德国划分是制造大国和制造强国，两国政府正起劲推动双方就“中国制造2025”和“工业4.0”举行战略对接。怎样捉住机缘，顺遂抵达彼岸，既需要迎难而上的战略勇气，更需要驻足现实的战略智慧。
　　首先，新一轮工业革命的实质是主导未来天下的工业标准之争。美国互联网和软件业蓬勃，因此提出工业互联网标准，试图从软件出发买通硬件;德国拥有强盛的机械制造业，希望从硬件出发买通软件。中国是制造业和互联网大国，同时拥有推行工业标准所需的重大市场，应从早期介入，依附自身优势起劲加入游戏规则的制订，并在对外经贸相助中推介“中国标准”。
　　其次，因地制宜制订生长战略。“工业4.0”的实现将是一个恒久的历程，即便在德国最具竞争力的工厂，现在也执偾局部实现“工业4.0”的应用。“工业4.0”是具备基础条件的企业转型升级的方法之一，但不是竞争力的唯一泉源。凭证天下银行和通用电气公司的一项统计展望，“工业4.0”将影响46%的全球经济。中国人多地广，工业生长极不平衡，有的还停留在工业2.0时代。条件成熟的企业可以引进先进解决计划或追求弯道超车;条件不可熟的则要驻足现实，寻找更切合自身需求、更经济的转型升级计划。
　　第三，掌握焦点手艺的才是王者。中国政府鼎力大举提倡“公共创业、万众立异”，归根结底就是要有我们自己的焦点手艺。怎样集中实力在诸如芯片、精益模具等一些尖端制造领域实现手艺突破，怎样更好地�；ぶ恫憷⒁�，怎样珍惜和更好地充分使用本土立异，都是未来起劲的主要偏向。
　　第四，始终把清静放在主要位置。智能化时代数据高度互联，怎样确保数据或信息清静被以为是实现“工业4.0”的主要挑战之一。这不但在企业条理，在国家条理更是云云。
　　展望未来，“工业4.0”带来的机缘与挑战并存。有句话说得好：一个理念从提出到实现是一个很漫长的历程，甚至到最后泛起的已经完全不是最初设想的工具。只管“工业4.0”或缺乏倾覆性的手艺支持，但渗透其中的全新理念有可能在未来带来倾覆性的厘革。这或许正是它的魅力所在。
　　浪潮已经汹涌而起，失之交臂者将会被时代远远抛在后面。这简直是一个需要和召唤弄潮儿的时代。

泉源：新华网

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