2014年的熱門(mén)詞匯“工業(yè)4.0”，是一個(gè)引起全世界關(guān)注的概念，掀起了新一輪工業(yè)革命的浪潮。2015年，隨著(zhù)新一輪工業(yè)革命的到來(lái)，傳統制造業(yè)的發(fā)展方式將出現顛覆性、革命性的轉變。

    2014年誰(shuí)執掌未來(lái)制造業(yè)的霸權?

    沖在最前面的是德國。2013年德國政府推出定義為“第四次工業(yè)革命”的《工業(yè)4.0戰略》;2014年工業(yè)4.0概念受到世界各國高度關(guān)注;2015年日本率先響應，1月23日推出《機器人新戰略》;2015年我國也將出臺《中國制造2025》這項十年戰略規劃。

    可以說(shuō)，全球正出現以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造為代表的新一輪技術(shù)創(chuàng )新浪潮，2015年將成為第四次工業(yè)革命元年。而新一輪工業(yè)革命將對工業(yè)經(jīng)濟乃至大眾生活帶來(lái)深刻的影響。

    第四次工業(yè)革命的起源

    工業(yè)4.0在德國被認為是“第四次工業(yè)革命”。第一次工業(yè)革命發(fā)生在18世紀至19世紀，以蒸汽機的使用為標志，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程機械化;第二次發(fā)生于19世紀后半期的電力應用;第三次發(fā)生于20世紀后半期，以“可編程邏輯控制器(PLC)”為代表，實(shí)現生產(chǎn)工程的自動(dòng)化。工業(yè)4.0被認為是機械化(第一次)、電氣化(第二次)、自動(dòng)化(第三次)后的第四次工業(yè)革命。

    未來(lái)十年，第四次工業(yè)革命將步入“分散化”生產(chǎn)的新時(shí)代。工業(yè)4.0通過(guò)決定生產(chǎn)制造過(guò)程等的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，實(shí)現智能制造，進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。智能制造中的生產(chǎn)設備具有感知、分析、決策、控制等功能，是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)的集成和深度融合。智能生產(chǎn)過(guò)程中，傳感器、智能診斷和管理系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)，由程序控制上升到智能控制，從而制造工藝能夠根據制造環(huán)境和制造過(guò)程的變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

    工業(yè)4.0本質(zhì)是基于“信息物理系統”實(shí)現“智能工廠(chǎng)”

    工業(yè)4.0將在前三次工業(yè)革命的基礎上進(jìn)一步進(jìn)化，基于信息物理系統(Cyber Physical System)實(shí)現新的制造方式。信息物理系統是指通過(guò)傳感網(wǎng)緊密連接現實(shí)世界，將網(wǎng)絡(luò )空間的高級計算能力有效運用于現實(shí)世界中。從而，在生產(chǎn)制造過(guò)程中，與設計、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)有關(guān)的所有數據將通過(guò)傳感器采集并進(jìn)行分析，形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統。

    工業(yè)4.0中，各個(gè)環(huán)節都將應用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將數字信息與物理現實(shí)社會(huì )之間的聯(lián)系可視化，將生產(chǎn)工藝與管理流程全面融合。由此實(shí)現智能工廠(chǎng)，生產(chǎn)出智能產(chǎn)品。相對于傳統制造工業(yè)，以智能工廠(chǎng)為代表的未來(lái)智能制造業(yè)是一種理想狀態(tài)下的生產(chǎn)系統，能夠智能判斷產(chǎn)品屬性、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)時(shí)間、物流管理、安全性、信賴(lài)性和可持續性等要素，從而為每個(gè)顧客進(jìn)行最優(yōu)化的產(chǎn)品定制制造。

    工業(yè)4.0的關(guān)鍵是信息技術(shù)應用

    工業(yè)4.0的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。具體而言，包括生產(chǎn)設備聯(lián)網(wǎng)實(shí)現自律協(xié)調作業(yè)的M2M，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )獲取大數據的應用，開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售、ERP、PLM、SCM等業(yè)務(wù)管理系統與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程之間的協(xié)同。

    第三次工業(yè)革命的自動(dòng)化，僅是將生產(chǎn)工程作為對象，對其進(jìn)行信息技術(shù)的應用。工業(yè)4.0將信息技術(shù)的應用對象大幅擴大。由此，工廠(chǎng)將不斷進(jìn)化升級，工作組的最終報告中稱(chēng)之為由物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)構成的“智能工廠(chǎng)”。

    以往，通過(guò)信息技術(shù)實(shí)現的“智能化”可在智能手機、智能電表、智慧城市、智能電網(wǎng)等物品和服務(wù)中見(jiàn)到。工業(yè)4.0則是要實(shí)現工廠(chǎng)本身的智能化。除了工業(yè)4.0之外，美國通用電氣公司(GE)也提出過(guò)類(lèi)似的概念“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。

    工業(yè)4.0需要解決四大難題

    工業(yè)4.0是由大規模批量生產(chǎn)向大規模定制生產(chǎn)轉變，是由集中生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò )化異地協(xié)同生產(chǎn)轉變，是由傳統制造企業(yè)向跨界融合企業(yè)轉變。德國工業(yè)4.0工作組的最終報告指出，實(shí)現工業(yè)4.0尚存在標準化、復雜的系統管理、通信基礎設施建設、網(wǎng)絡(luò )安全保障等四大難題。

    (1)標準化：工廠(chǎng)要對內外的各種物品與服務(wù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，那么，通信方式、數據格式等許多內容都需要標準化。

    (2)復雜的系統管理：實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程與各種業(yè)務(wù)管理系統協(xié)同之后，系統整體更加復雜化，對其進(jìn)行管理將更困難。

    (3)通信基礎設施建設：主要是指適用于工業(yè)的、具有高可靠性的通信基礎設施建設。

    (4)網(wǎng)絡(luò )安全保障：工廠(chǎng)與外界實(shí)現聯(lián)網(wǎng)之后，惡意軟件的入侵、受到網(wǎng)絡(luò )攻擊的危險性將進(jìn)一步提升，需要制定保障網(wǎng)絡(luò )安全的對策與解決方案。

    未來(lái)，我國制造業(yè)將面臨同樣的難題。因此，加強與德國在工業(yè)4.0方面的合作，或將有助于前瞻性地解決這些難題，為未來(lái)制造業(yè)發(fā)展鋪平道路。

    第四次工業(yè)革命將是最后一次工業(yè)革命?

    未來(lái)制造領(lǐng)域，信息技術(shù)將得到史無(wú)前例的深度應用?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展正在對傳統制造業(yè)的發(fā)展方式帶來(lái)顛覆性、革命性的影響。信息技術(shù)的廣泛應用，可以實(shí)時(shí)感知、采集、監控生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數據，促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)縫銜接和企業(yè)間的協(xié)同制造，實(shí)現生產(chǎn)系統的智能分析和決策優(yōu)化，使智能制造、網(wǎng)絡(luò )制造、柔性制造成為生產(chǎn)方式變革的方向。從某種程度上講，制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化或者工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正成為一種大趨勢。

    就產(chǎn)品而言，隨著(zhù)信息技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的廣泛滲透，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能、數字化技術(shù)嵌入傳統產(chǎn)品設計，使產(chǎn)品逐步成為互聯(lián)網(wǎng)化的智能終端。汽車(chē)將不僅僅是一個(gè)電子產(chǎn)品，未來(lái)更將是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品，或者叫大型可移動(dòng)的智能終端，具有全新的人機交互方式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)終端把汽車(chē)做成一個(gè)包含硬件、軟件、內容和服務(wù)的體驗工具。

    從制造模式而言，工廠(chǎng)的集中生產(chǎn)將向網(wǎng)絡(luò )協(xié)同生產(chǎn)轉變。信息技術(shù)使不同環(huán)節的企業(yè)間實(shí)現信息共享，能夠在全球范圍內迅速發(fā)現和動(dòng)態(tài)調整合作對象，整合企業(yè)間的優(yōu)勢資源，在研發(fā)、制造、物流等各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節實(shí)現全球分散化生產(chǎn)。這也使得傳統信息技術(shù)企業(yè)有機會(huì )更多地參與到制造業(yè)之中，而傳統制造企業(yè)則向跨界融合企業(yè)轉變。企業(yè)生產(chǎn)從以傳統的產(chǎn)品制造為核心轉向提供具有豐富內涵的產(chǎn)品和服務(wù)，直至為顧客提供整體解決方案，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)之間的邊界日益模糊。

    既然無(wú)論從制造模式角度來(lái)看，還是從產(chǎn)品角度來(lái)看，物質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)都將被電腦存儲和處理的信息所取代。那么，制造業(yè)本身將不復存在，抑或制造業(yè)繼自動(dòng)化、智能化之后不再有突破。

    種種跡象顯示，“工業(yè)4.0”將是最后一次工業(yè)革命。

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    王喜文，九三學(xué)社中央科技委委員，工業(yè)和信息化部國際經(jīng)濟技術(shù)合作中心電子商務(wù)研究所所長(cháng)，出版專(zhuān)著(zhù)《工業(yè)4.0最后一次工業(yè)革命》，曾經(jīng)掛職北京市房山區經(jīng)濟和信息化委員會(huì )副主任，參與過(guò)北京市高端制造業(yè)基地的重大招商項目。

    摘自 中國計算機報