2、愿景:工業(yè)4.0作為智能、互聯(lián)世界的一部分

　　在一個(gè)“智能互聯(lián)的世界”中,物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)的影響將遍布各個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。這一轉(zhuǎn)變將導(dǎo)致能源供應(yīng)領(lǐng)域中智能電網(wǎng)、可持續(xù)的移動(dòng)策略(智能移動(dòng)、智能物流)和醫(yī)療保健領(lǐng)域中智能醫(yī)療的出現(xiàn)。在制造領(lǐng)域中,端到端工程的垂直網(wǎng)絡(luò)、以及囊括越來(lái)越多智能產(chǎn)品和系統(tǒng)的整個(gè)價(jià)值鏈的平行整合,將引領(lǐng)我們進(jìn)入工業(yè)化的第四階段——“工業(yè)4.0”。

　　工業(yè)4.0以創(chuàng)造智能產(chǎn)品、程序和流程為重點(diǎn)。智能工廠(chǎng)也是工業(yè)4.0的一個(gè)關(guān)鍵特征。智能工廠(chǎng)能夠勝任管理的復(fù)雜度,對(duì)損壞具有更強(qiáng)的承受力,且生產(chǎn)效率更高。在智能工廠(chǎng)中,人類(lèi)、機(jī)器和資源能夠?qū)崿F(xiàn)互相通信,就像社交網(wǎng)絡(luò)中一樣自然。智能產(chǎn)品“知道”他們?nèi)绾伪恢圃斐鰜?lái)的細(xì)節(jié),也知道他們的用途。他們將主動(dòng)地對(duì)制造流程提供支持,回答諸如“我什么時(shí)候被制造的?”、“對(duì)我進(jìn)行處理應(yīng)該使用哪種參數(shù)?”、“我應(yīng)該被傳送到何處”等問(wèn)題。它的界面與智能移動(dòng)、智能物流和智能電網(wǎng)一起,將使智能工廠(chǎng)成為未來(lái)智能基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分。這將引起傳統(tǒng)價(jià)值鏈的轉(zhuǎn)變,以及新型業(yè)務(wù)模式的出現(xiàn)。

　　因此,工業(yè)4.0在孤立中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,它應(yīng)該被視為一系列需要采取行動(dòng)的關(guān)鍵領(lǐng)域。因此,工業(yè)4.0應(yīng)該通過(guò)一種跨學(xué)科的方式且通過(guò)與其他關(guān)鍵領(lǐng)域的緊密合作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　2.1 塑造工業(yè)4.0的愿景

　　實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0所需要的思維模式轉(zhuǎn)移是一項(xiàng)長(zhǎng)期的項(xiàng)目。縱觀(guān)這一流程,確保現(xiàn)有制造體系價(jià)值得到保持是十分重要的。有必要提出從早期階段(詳見(jiàn)第3章和5.4節(jié))便能體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)的遷移策略。然而,在一些個(gè)別部門(mén),創(chuàng)新造成的產(chǎn)量差距可能還會(huì)擴(kuò)大。

　　圖2 工業(yè)4.0和智能工廠(chǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)的一部分

　　德國(guó)工業(yè)的生存和發(fā)展,需要在第四次工業(yè)革命中發(fā)揮積極作用,也有必要借鑒以下德國(guó)工業(yè)和研究的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì):

　　(1)機(jī)械和工廠(chǎng)制造業(yè)的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者

　　(2)全球強(qiáng)勢(shì)IT產(chǎn)業(yè)集群

　　(3)嵌入式系統(tǒng)和自動(dòng)化工程領(lǐng)域的創(chuàng)新先鋒

　　(4)具備高技能和充滿(mǎn)干勁的勞動(dòng)力

　　(5)供應(yīng)商和用戶(hù)之間較密切的合作

　　(6)優(yōu)秀的研究和培訓(xùn)設(shè)施

　　實(shí)施德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的目的是依靠德國(guó)勞動(dòng)力的技能、表現(xiàn)和專(zhuān)長(zhǎng)進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新,通過(guò)利用現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)潛力,打造最佳經(jīng)濟(jì)體。德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將主要關(guān)注以下方面:

　　(1)通過(guò)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向一體化

　　(2)整個(gè)價(jià)值鏈工程的端對(duì)端數(shù)字一體化

　　(3)垂直一體化及網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)

　　以上內(nèi)容在第3章中有更為詳盡的闡述。

　　2.2實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的德國(guó)未來(lái)如何?

　　德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將更具靈活性,也更強(qiáng)勁,在工程、規(guī)劃、制造、運(yùn)營(yíng)和物流流程中實(shí)施最高標(biāo)準(zhǔn)。這將催生動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)優(yōu)化、自我組織的價(jià)值鏈,并可通過(guò)一系列標(biāo)準(zhǔn)(如成本、可用性和資源消耗)進(jìn)行優(yōu)化.這一價(jià)值鏈還需要適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管框架、標(biāo)準(zhǔn)化接口和統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程。

　　以下是德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的愿景:

　　(1)它的最大特點(diǎn)是制造業(yè)中所有參與者及資源的高度社會(huì)技術(shù)互動(dòng)。互動(dòng)主要圍繞制造資源網(wǎng)絡(luò)(制造機(jī)械、機(jī)器人、輸送機(jī)和倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)及生產(chǎn)設(shè)施)進(jìn)行,這些網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立自主,在不同情況下能自我管理,自我配置,還裝備了傳感器,分散安裝,并融入了相關(guān)規(guī)劃及管理系統(tǒng)。作為這一愿景的關(guān)鍵組成部分,智能工廠(chǎng)將被納入公司內(nèi)部?jī)r(jià)值網(wǎng)絡(luò),它的特點(diǎn)是包括制造過(guò)程和制造產(chǎn)品的端對(duì)端工程,實(shí)現(xiàn)數(shù)字和物理世界的無(wú)縫銜接。智能工廠(chǎng)將使不斷復(fù)雜的制造流程便于管理,并能同時(shí)確保生產(chǎn)過(guò)程的吸引力、生產(chǎn)效益以及工廠(chǎng)在市區(qū)環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展。

　　(2)德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略中的智能產(chǎn)品可明確識(shí)別,并有可能隨處可見(jiàn)。即使還在生產(chǎn)環(huán)節(jié),其自身制造流程的所有細(xì)節(jié)均可被控。這意味著,在某些領(lǐng)域,智能產(chǎn)品可以控制各生產(chǎn)階段,進(jìn)行半自主生產(chǎn)。此外,這還能確保成品了解自身發(fā)揮最優(yōu)性能的參數(shù),并辨別生命周期中發(fā)生磨損和毀壞的標(biāo)記。這些數(shù)據(jù)可集合使用,以便優(yōu)化智能工廠(chǎng)的物流、布局、維護(hù)以及與業(yè)務(wù)管理應(yīng)用程序的整合。

　　(3)德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略實(shí)施后,將有可能把個(gè)人客戶(hù)和產(chǎn)品的獨(dú)特特性融入到設(shè)計(jì)、配置、訂購(gòu)、計(jì)劃、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)和回收階段。它甚至可以在制造和運(yùn)營(yíng)之前最后一分鐘或進(jìn)行中提出改變的請(qǐng)求,這將使生產(chǎn)一件定制產(chǎn)品和小批量產(chǎn)品也能產(chǎn)生利潤(rùn)。

　　(4)德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的實(shí)施,將使員工能根據(jù)具體情況進(jìn)行控制、監(jiān)管和配置智能制造資源網(wǎng)絡(luò)和制造步驟。員工再也無(wú)需完成例行任務(wù),他們可以更多地關(guān)注創(chuàng)新和具有附加值的活動(dòng)。因此,他們?cè)诖_保產(chǎn)品質(zhì)量方面將起到關(guān)鍵作用。同時(shí),靈活的工作條件也將他們的工作和個(gè)人需求更好地結(jié)合起來(lái)。

　　(5)德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的實(shí)施,需要進(jìn)一步擴(kuò)展相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,并通過(guò)服務(wù)水平協(xié)議進(jìn)一步規(guī)范網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。這將有望滿(mǎn)足大流量數(shù)據(jù)應(yīng)用程序和服務(wù)供應(yīng)商的高帶寬需求,以保證關(guān)鍵應(yīng)用程序的運(yùn)行時(shí)間。

　　“物聯(lián)網(wǎng)及其服務(wù)蘊(yùn)藏著制造業(yè)創(chuàng)新的巨大潛力。如果能成功地把基于Web的服務(wù)融入德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略中,其潛能將變得無(wú)可估量。”

　　——約翰內(nèi)斯?海爾比格博士(供職于德國(guó)郵政公司,工業(yè)科學(xué)研究聯(lián)合會(huì)通信行業(yè)促進(jìn)組成員)

　　2.3新的商業(yè)機(jī)會(huì)和模式

　　德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略將催生更好滿(mǎn)足個(gè)人、“最后一分鐘”用戶(hù)要求的新業(yè)務(wù)和合作模式。這些模式也將讓中小企業(yè)有條件使用服務(wù)和軟件系統(tǒng),而這些服務(wù)和軟件系統(tǒng)是他們?cè)诂F(xiàn)行許可和商業(yè)模式下無(wú)法負(fù)擔(dān)的。新的商業(yè)模式將提供很多問(wèn)題的解決方案,如需考慮到客戶(hù)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手情況的動(dòng)態(tài)定價(jià),并努力確保在價(jià)值鏈中的所有利益相關(guān)者均分利潤(rùn)。更多的監(jiān)管要求,如減少二氧化碳排放(詳 見(jiàn)5.8節(jié)),應(yīng)納入到這些商業(yè)模式中,使商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中所有合作伙伴能同時(shí)滿(mǎn)足這些要求(圖3)。

　　圖3 橫向價(jià)值網(wǎng)絡(luò)

　　德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略使用案例情境(如有關(guān)“聯(lián)網(wǎng)制造”,“自組織自適應(yīng)物流”和“以客戶(hù)為中心的工程”)需要商業(yè)模式的實(shí)施主體是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)而不是一家單一的公司。這將引發(fā)有關(guān)融資、開(kāi)發(fā)、可靠性、風(fēng)險(xiǎn)、責(zé)任、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及專(zhuān)業(yè)保護(hù)等一系列問(wèn)題。就組織網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)差異化而言,確保商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中各方的責(zé)任將至關(guān)重要,需簽署具有約束力的文件。

　　商業(yè)模式的實(shí)時(shí)詳細(xì)監(jiān)測(cè),也將在記錄處理步驟和系統(tǒng)狀態(tài)上發(fā)揮重要作用,以顯示其合約性。業(yè)務(wù)流程的各個(gè)步驟在任何時(shí)候都將被跟蹤,并提供相應(yīng)的證據(jù)(詳見(jiàn)5.7節(jié))。為確保有效提供個(gè)人服務(wù),有必要精準(zhǔn)地測(cè)算相關(guān)服務(wù)的生命周期,確保承諾的實(shí)現(xiàn)以及加入該商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的新合作方(特別是中小企業(yè))的許可模式和條件。

　　鑒于上述情況,德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略極有可能產(chǎn)生意想不到的全球影響,創(chuàng)造極富動(dòng)態(tài)的環(huán)境。新技術(shù)的破壞性本質(zhì),以及它們對(duì)法律問(wèn)題的影響(例如,敏感的企業(yè)數(shù)據(jù)、負(fù)債、數(shù)據(jù)保護(hù)、貿(mào)易限制、密碼使用等)可能對(duì)現(xiàn)行立法的執(zhí)行構(gòu)成威脅。創(chuàng)新周期的縮短,要求監(jiān)管框架的不斷更新,也會(huì)造成執(zhí)法上的不斷失誤。因此,有必要采取一種新方法,在技術(shù)開(kāi)發(fā)之前或過(guò)程中就對(duì)技術(shù)與法規(guī)的兼容性進(jìn)行測(cè)試(詳見(jiàn)5.7節(jié))。德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略成功的另一因素是安全問(wèn)題(詳見(jiàn)5.4節(jié))。這一問(wèn)題也需要一項(xiàng)更加積極主動(dòng)的措施。此外,安全設(shè)計(jì)不單純局限于功能組件這一理念非常重要。(未完待續(xù))

　　編譯:工業(yè)和信息化部國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心