工業(yè)4.0 制造業(yè)的新生？

  自2013年德國在漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出以來，以生產(chǎn)高度智能化、網(wǎng)絡(luò)化為標(biāo)志的工業(yè)4.0成為德國制造的一個重要標(biāo)簽，并在全球范圍內(nèi)引發(fā)了新一輪工業(yè)轉(zhuǎn)型升級競賽。今年的政府工作報告明確提出，我國要實(shí)施“中國制造2025”，這被認(rèn)為是“中國版”的工業(yè)4.0。工業(yè)4.0時代，制造業(yè)將迎來哪些變化？中國制造能否利用工業(yè)4.0實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級、彎道超車？

  改變工業(yè)生態(tài)的革命

  鏡頭

  在德國中部小鎮(zhèn)凱澤斯勞滕的未來工廠車間里，三個分別裝有紅、黃、藍(lán)顏色肥皂液的容器被懸置在生產(chǎn)線上，肥皂液順著軟管流入流水線上不斷傳遞過來的空瓶內(nèi)。所有操作由一個存儲著“產(chǎn)品記憶”的電腦芯片指示設(shè)備自動完成。

  到底什么是工業(yè)4.0呢？德國漢堡科學(xué)院院士張建偉介紹說，工業(yè)4.0意味著把工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、機(jī)器人等技術(shù)融合在一起，整合生產(chǎn)流程，使整個生產(chǎn)過程更智能、更具預(yù)測性。中國工業(yè)和信息化部部長苗圩表示，未來智能化的設(shè)備、產(chǎn)品之間將通過有線無線等通訊方式連接在一起，也就是我們常說的物聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

  根據(jù)目前業(yè)內(nèi)人士的共識，工業(yè)4.0將主要包含三大方面的內(nèi)容：第一是“智能工廠”，即用智能化的方式改造生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)的智能化；第二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動以及3D打印技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等；第三是“智能物流”，利用物聯(lián)網(wǎng)等方式整合物流資源，充分提高物流效率。

  專家表示，工業(yè)4.0時代，通過計算機(jī)自主控制和聯(lián)網(wǎng)，人、機(jī)器將通過信息互相聯(lián)接，生產(chǎn)過程既是制造產(chǎn)品的過程又是處理信息的過程，制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)將深度融合并塑造出新的產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)和商業(yè)模式。未來，制造業(yè)將實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的靈活性。工業(yè)4.0不是簡單的技術(shù)革新，而將帶來生產(chǎn)模式乃至整個工業(yè)生態(tài)的轉(zhuǎn)變，被稱為是第四次工業(yè)革命。

  工業(yè)4.0具體能實(shí)現(xiàn)什么？工信部國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心電子商務(wù)研究所所長王喜文描述了一個生產(chǎn)過程：接到客戶訂單后，工廠會立即自動向原材料供應(yīng)商采購原材料。原材料到貨后，將被賦予信息，“這是某客戶訂制的某產(chǎn)品的某工藝中的原材料”，原材料此時“知道”了自己的用途。進(jìn)入生產(chǎn)流程后，原材料將會和生產(chǎn)設(shè)備開展“對話”，以確認(rèn)進(jìn)入正確的生產(chǎn)線。原材料被嵌入產(chǎn)品內(nèi)后，仍保留著路徑流程信息，將可實(shí)現(xiàn)追蹤溯源。

  對于工業(yè)4.0在消費(fèi)意義上的定義，對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)電子商務(wù)研究所高級研究員曹洪介紹說，工業(yè)4.0將把智能工廠、物流配送、消費(fèi)者編織在一個網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)將把消費(fèi)者訂單中的個性化要求發(fā)送給智能工廠，由其采購原料、設(shè)計并生產(chǎn)，再通過網(wǎng)絡(luò)直接配送給消費(fèi)者，實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)。

  對制造業(yè)的再認(rèn)識

  背景

  2013年，德國發(fā)布了工業(yè)4.0專門報告。2011年以來，美國相繼啟動先進(jìn)制造業(yè)伙伴計劃、先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃，鼓勵制造業(yè)重返美國。日本出臺推出新增長策略，支持新能源汽車、太陽能發(fā)電等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近年來，重振制造業(yè)成為發(fā)達(dá)國家的優(yōu)先戰(zhàn)略議程。

  在信息化時代，曾有一種觀點(diǎn)認(rèn)為制造業(yè)已不再重要，信息產(chǎn)業(yè)將顛覆一切。伴隨著以金融為代表的虛擬經(jīng)濟(jì)的空前繁榮，不少發(fā)達(dá)國家一度對制造業(yè)重視不足。2009年以來歐美多個國家受到金融危機(jī)沖擊，德國經(jīng)濟(jì)卻一枝獨(dú)秀，發(fā)達(dá)國家才再一次將目光投向制造業(yè)，紛紛出臺制造業(yè)支持政策。

  中國信息通信研究院泰爾管理研究所高級咨詢師劉濤認(rèn)為，金融危機(jī)后，發(fā)達(dá)國家意識到了實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要性，著力發(fā)展制造業(yè)，而此時的制造業(yè)已不再是傳統(tǒng)意義的制造業(yè)，而是高端制造業(yè)。美德等國早已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)的大規(guī)模自動化、電氣化，甚至達(dá)到了信息化生產(chǎn)水平，本身已處于工業(yè)3.0階段，基礎(chǔ)穩(wěn)固，實(shí)施工業(yè)4.0相當(dāng)于在原有地基上層層加蓋。

  中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院院長羅文分析說，中國等新興經(jīng)濟(jì)體在全球制造業(yè)領(lǐng)域影響力和競爭力的迅速提升，則是掀起新一輪工業(yè)革命的重要推動力量。1990年—2011年間，傳統(tǒng)工業(yè)化國家制造業(yè)增加值平均增長了17%，而以金磚四國為代表的新興工業(yè)國家則增長了179%。在國際制造業(yè)格局發(fā)生巨大變革的當(dāng)下，能否抓住工業(yè)4.0的機(jī)會，對于一國未來的核心競爭力至關(guān)重要。

  此外，新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展，催生了移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等創(chuàng)新應(yīng)用，為制造業(yè)生產(chǎn)方式和發(fā)展模式的變革奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。羅文說，信息技術(shù)在裝備、管理、交易等環(huán)節(jié)的應(yīng)用不斷深化，為實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)、智能制造提供了可能；互聯(lián)網(wǎng)理念擴(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)領(lǐng)域，將推動實(shí)現(xiàn)個性化定制，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與制造企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)與服務(wù)企業(yè)之間的邊界將日益模糊。

  工業(yè)4.0將推動實(shí)現(xiàn)“制造”向“智造”轉(zhuǎn)型，但從當(dāng)前階段進(jìn)入到4.0時代仍面臨不少待解難題。目前德國的工業(yè)4.0仍處于初始階段，更多的是“研究和開發(fā)”，距離向市場推出仍有一段距離。專家表示，越來越多的機(jī)器和產(chǎn)品將通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)彼此溝通，用于控制流通的大數(shù)據(jù)將對企業(yè)開放，在正式運(yùn)作之前，我們需要解決誰來控制這些大數(shù)據(jù)、誰來操控整個系統(tǒng)等問題。

  工業(yè)4.0時代，數(shù)據(jù)的重要性凸顯，其安全性也備受關(guān)注。如何保證數(shù)據(jù)免遭受外部竊取或損害，是工業(yè)4.0大規(guī)模應(yīng)用的重要前提。今后，各生產(chǎn)設(shè)備將實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，這就要求各設(shè)備必須講同一種語言，即通向數(shù)據(jù)終端的“接口”要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。盡管德國總理默克爾表示，德國可成為工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的推動者，并在歐洲甚至全球推行這些標(biāo)準(zhǔn)，各國如何在標(biāo)準(zhǔn)化問題上就分工合作達(dá)成共識仍有很長一段路要走。

[Page]

  靠創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)彎道超車

  數(shù)據(jù)

  2月9日，中德兩國研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)組成的青島中德工業(yè)4.0推動聯(lián)盟在青島西海岸新區(qū)成立，該新區(qū)將投資1億元對區(qū)域內(nèi)部分企業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)，這是中國首個工業(yè)4.0聯(lián)盟。2014年11月，第十六屆中國國際工業(yè)博覽會展出了國內(nèi)首套工業(yè)4.0流水線。工業(yè)4.0在中國已開始萌芽。

  2014年10月，中德兩國簽署了《中德合作行動綱要》，宣布兩國將開展工業(yè)4.0合作，該領(lǐng)域的合作有望成為中德未來產(chǎn)業(yè)合作的新方向。今年的政府工作報告明確提出，中國要實(shí)施“中國制造2025”，這被稱為“中國版”的工業(yè)4.0。張建偉認(rèn)為，中國制造業(yè)正處于內(nèi)憂外患的尷尬境地，實(shí)施工業(yè)4.0將有助于中國制造轉(zhuǎn)型升級、實(shí)現(xiàn)彎道超車。

  中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會理事長鄔賀銓表示，發(fā)達(dá)國家是先工業(yè)化后信息化，我國則是工業(yè)化與信息化同步發(fā)展。這些年互聯(lián)網(wǎng)在我國已有了非常廣泛的應(yīng)用，目前這種應(yīng)用更多是在消費(fèi)領(lǐng)域，而非產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。如果能借鑒德國經(jīng)驗(yàn)，推動互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新應(yīng)用向制造業(yè)滲透，我國的工業(yè)發(fā)展將會是跨越式的。

  有觀點(diǎn)認(rèn)為，我國自動化尚未完成，智能化無從談起，尚不具備實(shí)施工業(yè)4.0的條件。比如，我國每萬名工人機(jī)器人擁有量為23臺，而德國的這一數(shù)字為273臺，日韓為300臺左右。中國社科院信息化研究中心秘書長姜奇平表示，這是我們必須要面對的現(xiàn)實(shí)，德國總體處于從工業(yè)3.0到4.0發(fā)展的階段，我們的很多工業(yè)企業(yè)還要補(bǔ)上從工業(yè)2.0到3.0的課。在這個過程中，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略是必由之路。

  羅文建議說，德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略十分重視產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、組織創(chuàng)新，制定了相應(yīng)規(guī)章制度促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。我國也同樣需要完善知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等推動創(chuàng)新的制度保障。我國應(yīng)該充分吸收和借鑒發(fā)達(dá)國家產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合模式推動制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，選擇幾個重點(diǎn)行業(yè)和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行試點(diǎn)，以行業(yè)骨干企業(yè)為龍頭，聯(lián)合科研實(shí)力雄厚的大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，組建多種形式的產(chǎn)學(xué)研研發(fā)聯(lián)盟，共同推進(jìn)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣。

  鏈接 各國如何推進(jìn)工業(yè)4.0戰(zhàn)略？

  德國

  為推動制造業(yè)的革新，德國工業(yè)界、政府和學(xué)術(shù)界提出了工業(yè)4.0的口號，發(fā)布了《保障德國制造業(yè)的未來—關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》。2014年，德國出版《生產(chǎn)、自動化與物流中的工業(yè)4.0》，從應(yīng)用技術(shù)的視角對工業(yè)4.0進(jìn)行了剖析。德國希望借助工業(yè)4.0，牢牢掌控對全球智能制造業(yè)的話語權(quán)。

  美國

  工業(yè)4.0在美國叫“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，它將智能設(shè)備、人和數(shù)據(jù)連接起來，并以智能的方式利用這些交換的數(shù)據(jù)，以期打破技術(shù)壁壘，促進(jìn)物理世界和數(shù)字世界的融合。早在2010年，美國就提出了“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，也就是常說的“制造業(yè)回歸”。2012年2月，美國正式發(fā)布了《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，從此踏上了新一輪工業(yè)革命的道路。

  日本

  日式工業(yè)4.0的一大特色即對人工智能產(chǎn)業(yè)的探索，以解決勞動力斷層并支持未來的工業(yè)智能化，其首先應(yīng)用的領(lǐng)域就是工業(yè)化生產(chǎn)線。由于政府政策支持，日本通過改革技術(shù)采用智能化生產(chǎn)線的企業(yè)越來越多。以日本汽車巨頭之一本田公司為例，其通過采取機(jī)器人、無人搬運(yùn)機(jī)、無人工廠等先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品，建成了世界最短的高端車型生產(chǎn)線。（陳恒整理）

  小資料

  工業(yè)1.0、2.0、3.0、4.0是什么？

  工業(yè)1.0

  機(jī)械制造時代，即通過水力和蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)工廠機(jī)械化，時間大概是18世紀(jì)60年代至19世紀(jì)中期。

  工業(yè)2.0

  電氣化與自動化時代，即在勞動分工基礎(chǔ)上采用電力驅(qū)動產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，時間大概是19世紀(jì)后半期至20世紀(jì)初。

  工業(yè)3.0

  電子信息化時代，即廣泛應(yīng)用電子與信息技術(shù)，使制造過程自動化控制程度進(jìn)一步大幅度提高。從20世紀(jì)70年代開始并一直延續(xù)至現(xiàn)在。

  工業(yè)4.0

  德國2013年確定的十大未來項(xiàng)目之一，已上升為國家戰(zhàn)略。工業(yè)4.0是實(shí)體物理世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界融合的時代，產(chǎn)品全生命周期、全制造流程數(shù)字化以及基于信息通信技術(shù)的模塊集成，將形成一種高度靈活、個性化、數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)新生產(chǎn)模式。