在互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下,,現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界日益緊密,使經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新的階段,,為制造業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了新機(jī)遇,。學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界人士認(rèn)為,全球經(jīng)濟(jì)正處于第四次工業(yè)革命的開端,,“工業(yè)1.0”是蒸汽機(jī)時(shí)代,,“工業(yè)2.0”是電氣化時(shí)代,“工業(yè)3.0”是信息化時(shí)代,,“工業(yè)4.0”則是利用基于信息物理融合系統(tǒng)的智能化來(lái)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代,。
“工業(yè)4.0”的概念描述了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變,目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式,。它意味著在產(chǎn)品生命周期內(nèi)對(duì)整個(gè)價(jià)值創(chuàng)造鏈的組織和控制邁上新臺(tái)階,,意味著從創(chuàng)意,、訂單,,到研發(fā)、生產(chǎn),、產(chǎn)品交付和服務(wù),,再到廢物循環(huán)利用,在各階段都能更好地滿足日益?zhèn)€性化的顧客需求,。在這種模式中,,傳統(tǒng)的行業(yè)界限消失,并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式,。創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程正在發(fā)生改變,,產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。
實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”亟待研究五大主題:一是價(jià)值創(chuàng)造網(wǎng)的水平整合,包括新的商業(yè)模式,、價(jià)值創(chuàng)造網(wǎng)的結(jié)構(gòu),、價(jià)值創(chuàng)造網(wǎng)的自動(dòng)化。二是整個(gè)生命周期內(nèi)工程學(xué)的一致性,。要讓現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界融合,,考慮現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界在各個(gè)層次的接口,要在機(jī)械制造,、電氣工程,、計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域就模型達(dá)成共識(shí)。要運(yùn)用系統(tǒng)工程方法,,使產(chǎn)品,、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)融合。三是垂直整合和網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)體系,。要通過(guò)傳感器數(shù)據(jù)分析優(yōu)化過(guò)程控制,。要研發(fā)智能、靈活,、可變的智能生產(chǎn)系統(tǒng),,根據(jù)綜合知識(shí)模型自主適應(yīng)環(huán)境,改善研發(fā),、生產(chǎn),、維護(hù)和產(chǎn)品生命周期管理,提高資源效率,。
四是新的工作基礎(chǔ)設(shè)施,。要形成以智能輔助系統(tǒng)為媒介的新型協(xié)同工作形式,工作設(shè)計(jì)要使工人的接受能力,、創(chuàng)造能力和自我發(fā)展能力得到充分發(fā)揮,,并保證工人健康舒適。五是跨領(lǐng)域技術(shù),。應(yīng)該研發(fā)出無(wú)線聯(lián)網(wǎng)一攬子解決方案,,實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域的全面運(yùn)用。要構(gòu)建滿足安全要求的安全構(gòu)架和策略的方法,,把相關(guān)方法和工具融入信息物理融合系統(tǒng),。要研發(fā)出帶參考構(gòu)架和使用面向服務(wù)的分布式體系構(gòu)架的工業(yè)4.0平臺(tái),為實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化和集成創(chuàng)造條件,。
自從“工業(yè)4.0”在2011年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上提出,,這個(gè)新名詞就成為國(guó)內(nèi)政府、學(xué)界,、業(yè)界以及媒體的“新寵”,。而在短期內(nèi),,“工業(yè)4.0”也有望成為A股市場(chǎng)未來(lái)新的炙手可熱的概念。
從內(nèi)容上來(lái)看,,“工業(yè)4.0”意味著未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)組織方式將向定制化,、分散化、融合化轉(zhuǎn)變,,將使得互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與工業(yè)企業(yè)的邊界逐漸被打破,,生產(chǎn)企業(yè)與服務(wù)企業(yè)的邊界日益模糊,產(chǎn)業(yè)融合化促進(jìn)服務(wù)型經(jīng)濟(jì),。
德國(guó)力推工業(yè)4.0戰(zhàn)略,,希望通過(guò)打造智能制造的新標(biāo)準(zhǔn),來(lái)穩(wěn)固全球制造業(yè)的龍頭地位,。中國(guó)制造業(yè)必須加快趕超力度,,在智能工廠等領(lǐng)域有望孕育出超級(jí)公。從機(jī)械行業(yè)角度出發(fā),,看好智能工廠的核心設(shè)備:機(jī)器人,、智能機(jī)床、智能儀器等,,看好未來(lái)能做智能工廠大集成的企業(yè),。
工業(yè)4.0時(shí)代的特點(diǎn)
從概念上來(lái)看,“工業(yè)4.0”描述的是以信息物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,,CPS)為基礎(chǔ),,工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備、生產(chǎn)與系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)化的形式向互聯(lián)網(wǎng)邁進(jìn),,這是一種由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變,,最終建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)生產(chǎn)模式;而“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”則指的是復(fù)雜機(jī)械與網(wǎng)絡(luò)化的傳感器和軟件的整合,,這涉及機(jī)器學(xué)習(xí)(machinelearning),、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和M2M(machine-to-machine)等領(lǐng)域,,其過(guò)程包括從機(jī)器提取數(shù)據(jù),,進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,將其用以調(diào)整操作,。
這場(chǎng)正在發(fā)生的革命有幾個(gè)基本特征——
智能機(jī)器:用先進(jìn)的傳感器,、控制和軟件應(yīng)用等新方式連接大量的機(jī)器,、設(shè)備等,;
先進(jìn)的分析能力:基于物理的分析、預(yù)見性算法,、自動(dòng)化和材料科學(xué)的專業(yè)領(lǐng)域知識(shí),,電力工程和其他重點(diǎn)學(xué)科,,這些都有助于理解機(jī)器和系統(tǒng)的運(yùn)作;
工作中的人:讓工作中的人無(wú)論身處工廠,、辦公室,、醫(yī)院還是移動(dòng)中,都可以高質(zhì)量,、安全地進(jìn)行智能設(shè)計(jì),、運(yùn)作、維護(hù),。
實(shí)際上,,對(duì)于企業(yè)資源系統(tǒng)(ERP)、產(chǎn)品生命周期管理(PLM),、供應(yīng)鏈管理等一系列的生產(chǎn)管理工具和方法等并不陌生的人們,,發(fā)現(xiàn)自己終于可以在在信息通信、數(shù)據(jù)處理,、自動(dòng)控制以及模擬仿真等領(lǐng)域中,,在自動(dòng)化工廠的藍(lán)圖之上創(chuàng)造出“智能工廠”。
在德國(guó),,巴斯夫,、寶馬、博世,、戴姆勒,、SAP、西門子等著名的德國(guó)企業(yè)紛紛投入頂尖研發(fā)資源于其中,,而大洋彼岸的美國(guó)通用電氣公司,,也投入大量人力物力致力于將機(jī)器分析、行業(yè)洞察,、自動(dòng)化和商業(yè)預(yù)測(cè)結(jié)合起來(lái),,打造全新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)實(shí)驗(yàn)。
博斯公司(Booz&Company)研究發(fā)現(xiàn),,智能工廠需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)有四個(gè):產(chǎn)品的智能化,、生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息流和物資流合一,、價(jià)值鏈同步,。而這些需要企業(yè)從工廠布局、設(shè)施,、產(chǎn)品的生產(chǎn)流程,、人力資源等諸多層面投入資源和能力建設(shè)。盡管現(xiàn)在還沒(méi)有一家企業(yè)可以宣稱自己已經(jīng)完成了智能工廠的全部建設(shè),,但先行者已然在行動(dòng),。