一提到德國制造，不禁讓人聯(lián)想起德國出了名的汽車制造業(yè)，的確，不可否認(rèn)德國制造業(yè)是世界最具競爭力的制造業(yè)之一，尤其是裝備制造業(yè)在全球處于領(lǐng)先地位。這在很大程度上源于德國在創(chuàng)新性制造技術(shù)方面的研究、開發(fā)和生產(chǎn)，以及復(fù)雜工業(yè)過程管理的專業(yè)性。德國擁有強(qiáng)大的機(jī)器和設(shè)備制造業(yè)，在信息技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)出很高的水平和能力，在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程方面也頗有建樹，這些因素共同奠定了德國在制造工程行業(yè)中的領(lǐng)軍地位。因此，德國能以其得天獨厚的優(yōu)勢，開拓新型工業(yè)化的潛能——“工業(yè)4.0”。

德國瓦克集團(tuán)博格豪森生產(chǎn)基地

這是第四次工業(yè)革命

前三次工業(yè)革命的發(fā)生，分別源于機(jī)械化、電力和信息技術(shù)。如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)的引入，制造業(yè)正迎來第四次工業(yè)革命。不久的將來，企業(yè)能以CPS(Cyber Physical Systems，信息物理系統(tǒng))的形式建立全球網(wǎng)絡(luò)，整合其機(jī)器、倉儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施。

在制造業(yè)領(lǐng)域，這些CPS包括能自主交換信息的智能機(jī)器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，它們能獨立運(yùn)行和相互控制。這有利于從根本上改善工業(yè)過程，包括制造、工程、材料使用、供應(yīng)鏈和生命周期管理。

智能工廠現(xiàn)在似乎已開始采用一種全新的方式來生產(chǎn)產(chǎn)品。智能產(chǎn)品通過唯一的特征被識別，在任何時候都能被定位，我們知道它的發(fā)展歷程，了解它當(dāng)前的狀況，以及實現(xiàn)其目標(biāo)狀態(tài)的方式。從通過物流下訂單的那一刻起，縱向可與工廠和公司業(yè)務(wù)流程聯(lián)網(wǎng)，橫向連接則可實時管理衍生價值體系，這二者共同構(gòu)建了嵌入式制造系統(tǒng)。

“工業(yè)4.0”擁有巨大的潛力。智能工廠讓客戶個性化的定制需求得以滿足，這也意味著，即使產(chǎn)品只生產(chǎn)一次，也能通過頗具收益的方式制造出來。在“工業(yè)4.0”中，以供應(yīng)商為例，動態(tài)業(yè)務(wù)和工程流程能幫他們根據(jù)生產(chǎn)需要最終做出相應(yīng)改變，并靈活應(yīng)對生產(chǎn)中斷和故障。

現(xiàn)在，在制造過程中已經(jīng)能夠提供端到端的透明化，以促進(jìn)決策優(yōu)化。工業(yè)4.0將會開發(fā)出創(chuàng)造價值的新方法和新的商業(yè)模式。特別是，它將給初創(chuàng)公司和小企業(yè)的發(fā)展帶來機(jī)會，下游服務(wù)也能從中受益。

將采取雙重策略

工業(yè)4.0將正視和解決某些當(dāng)今世界面臨的挑戰(zhàn)，如資源能源利用效率、城鎮(zhèn)化、人口結(jié)構(gòu)變化等。工業(yè)4.0能持續(xù)帶來覆蓋整個價值網(wǎng)絡(luò)的資源生產(chǎn)率和效率的增益。它能將人口結(jié)構(gòu)變化和社會因素考慮在內(nèi)，以適合的方式組織生產(chǎn)。智能輔助系統(tǒng)讓工人從單調(diào)、程序化的工作中解放出來，能把精力集中在創(chuàng)新和增值業(yè)務(wù)上。

鑒于熟練工短缺的問題，工業(yè)4.0允許老工人延長職業(yè)生涯，從而長久地保持生產(chǎn)力。靈活的工作組織形式使工人們能夠更好地整合自己的工作，使私人生活和持續(xù)的職業(yè)生涯發(fā)展變得更有效率，在工作和生活之間找到了更好的平衡點。

制造工程領(lǐng)域的全球競爭變得愈加激烈，德國不是唯一一個認(rèn)識到在制造業(yè)部署物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)是大勢所趨的國家。而且，并非只有亞洲的競爭對手對德國工業(yè)造成威脅，美國也在采取措施，通過推進(jìn)“高端制造業(yè)計劃”來反對“去工業(yè)化”。

為了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)向工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)變，德國需要采取雙重策略。德國裝備制造業(yè)應(yīng)尋求穩(wěn)固在全球市場的領(lǐng)導(dǎo)地位，一如既往地把信息通信技術(shù)與其傳統(tǒng)的高科技戰(zhàn)略進(jìn)行整合，使自己成為智能制造技術(shù)的主要供應(yīng)商;與此同時，還有必要為CPS技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)建新的領(lǐng)先市場，并為之服務(wù)。要實現(xiàn)上述CPS雙重策略的目標(biāo)，以下工業(yè)4.0的基本特征應(yīng)該得到落實：通過價值網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)橫向集成;工程端到端數(shù)字集成橫跨整個價值鏈;垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)。

邁向工業(yè)4.0之路，德國要在研發(fā)上投入巨大的精力。為實施雙重策略，所進(jìn)行的研究應(yīng)實現(xiàn)“制造系統(tǒng)的橫向、縱向集成”和“工程端到端的集成”。此外，出于對工業(yè)4.0系統(tǒng)的要求和著眼于CPS技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，工作場所中新的社會基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該得到更多關(guān)注。

涉及8個關(guān)鍵領(lǐng)域

如果工業(yè)4.0得以成功實現(xiàn)，研發(fā)活動將需要與之適應(yīng)的工業(yè)政策的支持。德國工業(yè)4.0工作組認(rèn)為，需要在以下8個關(guān)鍵領(lǐng)域采取行動：

(1)標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)：工業(yè)4.0會涉及聯(lián)網(wǎng)，并通過“價值網(wǎng)絡(luò)”集成幾家不同的公司。由此，需要開發(fā)出一攬子共同標(biāo)準(zhǔn)，并需要一個參考架構(gòu)來描述這些標(biāo)準(zhǔn)。

(2)復(fù)雜系統(tǒng)的管理：生產(chǎn)和制造系統(tǒng)正日益變得復(fù)雜，適當(dāng)?shù)挠媱澓徒忉屝阅Ｐ湍転楣芾磉@些復(fù)雜的系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。因此，工程師們應(yīng)該備有開發(fā)出這些模型的方法和工具。

(3)一套綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施：毋庸置疑，高質(zhì)量的綜合通訊網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)4.0的關(guān)鍵要求。無論是在德國國內(nèi)，還是在德國與其他伙伴國之間，寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施也因此需要進(jìn)一步大規(guī)模拓展。

(4)安全和安保：安全和安保對智能制造系統(tǒng)的成功至關(guān)重要。確保生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品本身對人或者環(huán)境不造成任何危險，這點非常重要。同時，生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品，尤其是它們所包含的數(shù)據(jù)和信息，都需要加以保護(hù)，防止被濫用和未經(jīng)授權(quán)的訪問。

(5)工作的組織和設(shè)計：在智能工廠，雇員的角色將發(fā)生引人注目的改變。越來越多的實時導(dǎo)向的控制，將改變工作內(nèi)容、工作流程和工作環(huán)境。工作組織以一種“社會-技術(shù)”的方法實現(xiàn)，將為員工提供承擔(dān)重大責(zé)任和促進(jìn)個人發(fā)展的機(jī)會。這一旦成為現(xiàn)實，合作工作的設(shè)計、終身學(xué)習(xí)的措施以及啟動參考模型課題，將變得尤為重要。

(6)培訓(xùn)和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展：工業(yè)4.0將從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ骱蛯I(yè)能力。實施適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)并以學(xué)習(xí)的方式組織工作因此變得尤為必要，可借此實現(xiàn)終身學(xué)習(xí)和基于工作地點的個人發(fā)展。為達(dá)成這一目標(biāo)，示范項目和“最佳實踐網(wǎng)絡(luò)”應(yīng)該推廣，數(shù)字化學(xué)習(xí)技術(shù)也應(yīng)投入研究。

(7)監(jiān)管框架：在工業(yè)4.0下建立新的制造流程和橫向業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時，必須遵守法律;而現(xiàn)有法律也同樣應(yīng)考慮到創(chuàng)新的影響而進(jìn)行調(diào)整。面臨的挑戰(zhàn)包括保護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)、責(zé)任問題、處理個人數(shù)據(jù)和貿(mào)易限制。這將不僅對立法，也對其他有商業(yè)性質(zhì)的活動提出了要求。制度將作為一個涵蓋面廣泛的適用工具而存在，其內(nèi)容包括指導(dǎo)方針、合同范本和公司集體協(xié)議，或者自我監(jiān)管的舉措如審計。

(8)資源效率：撇開成本高不說，僅制造業(yè)在原材料和能源上的大量消耗就給環(huán)境和安全供應(yīng)帶來諸多風(fēng)險。工業(yè)4.0將帶來資源生產(chǎn)力和效率的提高。對企業(yè)來說，權(quán)衡“需要投資在智能工廠中的額外資源”與“帶來的潛在節(jié)約”之間的利弊非常必要。

邁向工業(yè)4.0，將是一個漸進(jìn)的過程。為了適應(yīng)制造工程的特殊需求，現(xiàn)有的基本技術(shù)和經(jīng)驗必須加以改變，還必須探索針對新地點和新市場的創(chuàng)新解決方案。如果成功，工業(yè)4.0將提升德國的全球競爭力，并保持其國內(nèi)制造業(yè)繼續(xù)發(fā)展。（本版文章由工業(yè)和信息化部國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心提供）