裝備制造：德國為何3年前就急著提出“工業(yè)4.0”？ - 裝備制造 工業(yè)4.0 德國
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但是，回顧歷史不難發(fā)現(xiàn)，歐美國家制造業(yè)外移有其必然性。受制于土地、人力成本的上升，以及隨著資源漸趨枯竭和環(huán)境意識的增強，一些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)如鋼鐵、工程機械等逐步走向衰退。將生產(chǎn)過程中
2008年一場席卷全球的金融危機，使歐美國家嘗到了忽視實體經(jīng)濟的“苦果”。
自上世紀60年代以后，歐美國家掀起“去工業(yè)化”或者全球化浪潮，制造業(yè)外移，重點發(fā)展金融、房地產(chǎn)和服務(wù)業(yè)，虛擬經(jīng)濟迅速膨脹，結(jié)構(gòu)性矛盾凸顯。到2008年金融危機爆發(fā)時，歐美國家虛擬經(jīng)濟的脆弱性被暴露的一覽無遺。為了解決產(chǎn)業(yè)“空心化”和失業(yè)率攀升的問題，歐美國家相繼開始加速“再工業(yè)化”，推動制造業(yè)“回歸”。
但是，回顧歷史不難發(fā)現(xiàn)，歐美國家制造業(yè)外移有其必然性。受制于土地、人力成本的上升，以及隨著資源漸趨枯竭和環(huán)境意識的增強，一些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)如鋼鐵、工程機械等逐步走向衰退。將生產(chǎn)過程中的某些環(huán)節(jié)，例如勞動密集型的加工裝配等外移至國外成本相對低廉的地區(qū)，成為工業(yè)發(fā)達國家企業(yè)的佳選擇，而發(fā)展中國家提供的各種優(yōu)惠政策也加劇了這種趨勢。
從“去工業(yè)化”向 “再工業(yè)化”的趨勢過度,成本偏和資源枯竭的問題依然無法回避，而單靠政策扶持顯然無法驅(qū)使以營利為目的、追求效益大化的企業(yè)重回制造業(yè)。所以，在歐美國家制造業(yè)復蘇、外移企業(yè)回歸本土背后有著更深層次的原因。
技術(shù)主導下一個新工業(yè)時代的到來
工業(yè)發(fā)展大機遇期往往出現(xiàn)在歷次工業(yè)革命開始初期。次工業(yè)革命發(fā)生在18世紀末，主要特征是以蒸汽機為動力實現(xiàn)機械化生產(chǎn)，它使人類次以機械設(shè)備代替手工,從而使經(jīng)濟以農(nóng)業(yè),手工業(yè)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)型到以機械制造為基礎(chǔ)的發(fā)展模式;第二次工業(yè)革命發(fā)生在19世紀初,以電力推動的規(guī)模化生產(chǎn)，通過零配件和裝配線成功分離而實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn);第三次工業(yè)革命以電子與信息技術(shù)結(jié)合為標志,使工業(yè)生產(chǎn)度自動化.這三次工業(yè)革命給予歐美國家經(jīng)濟的工業(yè)基礎(chǔ)。
幾十年來，隨著產(chǎn)品的豐富，工業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)也變得更復雜、更精細。生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的信息流量，以及管理工作的信息量劇增，自動化制造系統(tǒng)在信息處理能力、效率和規(guī)模上都已經(jīng)難以滿足工業(yè)制造的需求。對信息通信技術(shù)（ICT）的應用一定程度上解決了這一難題。當今，ICT大約支撐了絕大部分的工業(yè)制造過程。
伴隨著個人計算機到多樣化智能設(shè)備的演進，以及云計算服務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，越來越多功能強大、自主的智能設(shè)備以無線方式實現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)或設(shè)備之間的直接互聯(lián)。由此衍生出物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，推動著物理和虛擬網(wǎng)絡(luò)以虛擬網(wǎng)絡(luò)-實體物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CPS）的方式相融合。這種技術(shù)進步直接反映到工業(yè)領(lǐng)域，通過一個囊括所有生產(chǎn)過程的全球性網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒂惺芬詠泶螌崿F(xiàn)資源、信息、物品、設(shè)備和人的互通互聯(lián)。
在這種變化中，并沒有涉及到新技術(shù)，而是強調(diào)對信息通訊技術(shù)和與信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)（CPS）的結(jié)合來改變當前的工業(yè)生產(chǎn)與服務(wù)模式，德國將這種漸進性的技術(shù)進步描述為工業(yè)的第四個階段，即工業(yè)4.0。
“工業(yè)4.0”概念的產(chǎn)生
德國是早提出工業(yè)4.0概念的國家，在德國政府推出的《技術(shù)戰(zhàn)略2020》中，工業(yè)4.0被列為十大未來項目之一。“工業(yè)4.0”一詞早出現(xiàn)在2011年德國舉行的漢諾威工業(yè)博覽會上，在2013年漢諾威工業(yè)博覽會上，“工業(yè)4.0”概念正式由德國“工業(yè)4.0小組”提出。
德國學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對“工業(yè)4.0”概念的一個比較統(tǒng)一的闡釋是繼機械化、電氣化和信息技術(shù)之后，以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命。主要是指通過信息通訊技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)-實體物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CPS）的結(jié)合，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，終建立一個度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)生產(chǎn)模式。
虛擬網(wǎng)絡(luò)-實體物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CPS）包括智能機器、儲存系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，各個部分能夠相互獨立地自動交換信息、觸發(fā)動作和控制。而物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)是“工業(yè)4.0”的基礎(chǔ)。
未來工業(yè)藍圖
生產(chǎn)效率是制造企業(yè)首先會考慮的問題。在具體生產(chǎn)流程方面，工業(yè)4.0對企業(yè)的意義在于，它能夠?qū)⒏鞣N生產(chǎn)資源，包括生產(chǎn)設(shè)備、機器人、倉儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施形成一個循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，進而通過物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)應用，實現(xiàn)貫穿整個智能產(chǎn)品和系統(tǒng)的價值鏈網(wǎng)絡(luò)的橫向、縱向的鏈接和端對端的數(shù)字化集成，提生產(chǎn)效率, 從而實現(xiàn)智能工廠。通過智能工廠制造系統(tǒng)在分散價值網(wǎng)絡(luò)上的橫向連接，就可以在產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、物流、服務(wù)的過程中，借助軟件和網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、交流，根據(jù)新情況靈活, 實時地調(diào)整生產(chǎn)工藝，而不再是完全遵照幾個月或者幾年前的計劃。通過智能工廠制造系統(tǒng)在工廠和企業(yè)之間業(yè)務(wù)流程上的縱向連接，產(chǎn)品與生產(chǎn)設(shè)備之間就可以實時交換信息和指示，端到端的透明度有利于決策優(yōu)化。簡單來講，工業(yè)4.0能夠使日益復雜的制造流程變得可控，將以往不可記錄的生產(chǎn)細節(jié)變得可以追蹤，并能在環(huán)境、需求變動中實現(xiàn)可持續(xù)性的盈利。
另外，工業(yè)4.0將發(fā)展出全新的商業(yè)模式和合作模式，這些模式可以滿足那些個性化的、隨時變化的顧客需求。新生產(chǎn)出來的智能產(chǎn)品將會有一個IP址，通過IP地址連到物聯(lián)網(wǎng)上去，從而可以在任何時候定位、識別智能產(chǎn)品，并能知道它們自己的歷史、當前狀態(tài)和為了實現(xiàn)其目標狀態(tài)的替代路線。
而從終端消費者消費所產(chǎn)生的需求信號，通過一個全球性網(wǎng)絡(luò)傳遞給制造商，借助大數(shù)據(jù)分析，制造商就可以預測市場需求，甚至根據(jù)需求來定制化的生產(chǎn)。過去傳統(tǒng)的生產(chǎn)，包括第三工業(yè)革命之后的生產(chǎn)，仍然是大批量的生產(chǎn)，現(xiàn)在可以通過軟件跟智能生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)合，靈活地調(diào)整生產(chǎn)工序，并以一個比較合適的經(jīng)濟的成本來制造出終的用戶所需求的產(chǎn)品。
實現(xiàn)“工業(yè)4.0”并不是短期內(nèi)可以一蹴而就的，這是一個長期、漸進的過程。在這一過程中，軟件是重中之重，可以說起到賦予智慧工廠”靈魂”的中心作用,包括設(shè)備制造、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等都需要通過軟件將這幾大板塊聯(lián)結(jié)起來。目前，基本的技術(shù)和現(xiàn)有制造體系的核心價值等均需要調(diào)整才能適應“工業(yè)4.0”的具體要求，而軟件的開發(fā)、應用可以縮短期間所需要消耗的時間。
“工業(yè)4.0”的全球意義
“工業(yè)4.0”對于應對和解決當今所面臨的一些挑戰(zhàn)，例如資源和能源利用效率、人口結(jié)構(gòu)變化等方面也具有積極意義。
通過對全價值網(wǎng)絡(luò)的把控、調(diào)整，“工業(yè)4.0”可以有效提升資源生產(chǎn)率和效益。歐美國家制造業(yè)回歸本土依舊具有競爭力一個很重要的原因，就在于這些國家具有較水平的勞動生產(chǎn)率和資源使用率，一定程度上中和了人力成本所帶來的壓力。另外，相對傳統(tǒng)制造業(yè)大量的原材料和能源消耗，智能化生產(chǎn)能降低制造業(yè)對環(huán)境和安全供給帶來的威脅。
同時，智能輔助系統(tǒng)可以將工人從執(zhí)行端解放出來，使他們能夠從事更多的創(chuàng)新、增值活動。鑒于全球老齡化問題引發(fā)的技術(shù)工人短缺問題日益嚴重，智能化生產(chǎn)還允許年長的工人延長其工齡，保持更長的生產(chǎn)力。
德國擁有第二年老的人口，僅次于日本。在德國許多制造公司中，員工的平均年齡過四十歲，年輕員工的數(shù)量在不斷地下降，而這種現(xiàn)象在發(fā)達國家中已經(jīng)比較普遍。基于老齡化和虛擬經(jīng)濟惡性膨脹造成的教訓，歐美國家顯然會比中國更有動力向“工業(yè)4.0”邁進。新的工業(yè)時代孕育著新的機遇，中國能否迅速轉(zhuǎn)變觀念并找到邁向“工業(yè)4.0”的佳路徑，是影響未來幾十年中國經(jīng)濟走向的關(guān)鍵性問題。
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