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德国工业4.0直指智能工厂
  • 作者:王喜文
  • 点击数:2751     发布时间:2014-12-18 15:39:00
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    2013年4月,德国机械及制造商协会,德国信息技术、通信与新媒体协会,德国电子电气制造商协会合作设立了“工业4.0平台”,并向德国政府提交了平台工作组的最终报告《保障德国制造业的未来——关于实施工业4.0战略的建议》。报告提出,德国向工业4.0转变需要采取双重策略,即德国要成为智能制造技术的主要供应商和CPS(信息物理系统)技术及产品的领先市场。报告还展望了德国工业4.0战略的发展前景。  

    工业4.0本质是  

    实现“智能工厂”  

    在工业4.0描绘的智能工厂中,固定的生产线概念消失了,采取了动态的、有机的模块化生产方式。  

    工业4.0,其实就是实现“智能工厂”。第一次工业革命始于18世纪后半期,由蒸汽机实现工厂的机械化;第二次工业革命始于19世纪后半期,用电力来实现大规模批量化生产;第三次工业革命始于20世纪后半期,通过电气和信息技术实现制造业的自动化。  

    工业4.0将在前三次工业革命的基础上进一步进化,基于信息物理系统(Cyber Physical System)实现新的制造方式。信息物理系统是指通过传感网紧密连接现实世界,将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中,从而在生产制造过程中,与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统。  

    工业4.0报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业的机器人(工作站)能够通过网络实时访问有关信息,并根据信息内容,自主切换生产方式以及更换生产材料,从而调整成为最匹配模式的生产作业。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品采取不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送,杜绝整个链条中的浪费环节。与传统生产方式不同,动态配置的生产方式在生产之前或者生产过程中,都能够随时变更最初的设计方案。  

    例如,目前的汽车生产主要是按照事先设计好的工艺流程进行的生产线生产方式。尽管也存在一些混流生产方式,但是在生产过程中,一定要在由众多机械组成的生产线上进行,所以不会实现产品设计的多样化。管理这些生产线的MES(制造执行管理系统)原本应该带给生产线更多的灵活性,但是受到构成生产线的众多机械的硬件制约,无法发挥出更多的功能,作用极为有限。同时,在不同生产线上操作的工人分布于各个车间,他们不掌握整个生产流程,所以也只能发挥出在某项固定工作上的作用。这样一来,很难实时满足客户的需求。  

    在工业4.0描绘的智能工厂中,固定的生产线概念消失了,采取了可以动态、有机地重新构成的模块化生产方式。  

    例如,生产模块可以视为一个“信息物理系统”,正在进行装配的汽车能够自律地在生产模块间穿梭,接受所需的装配作业。其中,如果某车型的零部件供给环节出现瓶颈,系统能够及时调度其他车型的生产资源或者零部件,继续进行生产。也就是为每个车型自律性地选择适合的生产模块,进行动态地装配作业。在这种动态配置的生产方式下,可以发挥出MES原本的综合管理功能,能够动态管理设计、装配、测试等整个生产流程,既保证了生产设备的运转效率,又可以使生产种类实现多样化。  

    工业4.0首要目标  

    是工厂标准化  

    以往,我们听到的大多是“产品的标准化”,而德国工业4.0将推广“工厂的标准化”。  

    德国工业影响力的一个侧面就是“标准化”。PLC编程语言的国际标准IEC61131-3(PLCopen)主要是来自德国企业;通信领域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都诞生于德国。  

    工业4.0工作组认为,推行工业4.0需要在8个关键领域采取行动。其中第一个领域就是“标准化和参考架构”。标准化工作主要围绕智能工厂生态链上各个环节制定合作机制,确定哪些信息可被用来交换。为此,工业4.0将制定一揽子共同标准,使合作机制成为可能,并通过一系列标准(如关于成本、可用性和资源消耗的标准)对生产流程进行优化。  

    以往,我们听到的大多是“产品的标准化”,而德国工业4.0将推广“工厂的标准化”,借助智能工厂的标准化,将制造业生产模式推广到国际市场,以标准化提高技术创新和模式创新的市场化效率,继续保持德国工业的世界领先地位。  

    德国工业4.0受到了空前的重视,但是如何借鉴工业4.0,尤其是工业4.0中的标准化问题,值得我们深入思考。  

    德国工业4.0背后的战略意图

    工业4.0在德国被认为是第四次工业革命,是德国政府2011年11月公布的《高技术战略2020》中的一项战略,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新,保持德国的国际竞争力。德国总理默克尔亲自不遗余力地推动工业4.0,其实其背后还有很深的战略用意。  

    对抗美国互联网  

    实际上,工业4.0体现出德国对美国的危机感和极高的竞争意识。CPU、操作系统、软件以及云计算等网络平台几乎都由美国掌控。近两年来,Google开始进军机器人领域,研发自动驾驶汽车;Amazon进入手机终端业务,开始实施无人驾驶飞机配送商品……美国互联网巨头正在从“信息”领域加速进入“物理”业务领域。显而易见,这一趋势对制造业的破坏性影响只是时间问题,因此,德国产生了前所未有的危机感。  

    德国的工业4.0战略详尽描绘了信息物理系统(Cyber Physical System)概念,希望通过信息物理系统开创新的制造方式,实现“智能工厂”。信息物理系统是指通过传感网紧密连接现实世界,将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中,从而在生产制造过程中,与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统。  

    从某种意义上说,工业4.0是德国希望阻止信息技术不断融入制造业之后带来的支配地位。一旦制造业各个环节都被云计算接管,那么制造业还是制造业吗?所以,工业4.0希望用“信息物理系统”升级“智能工厂”中的“生产设备”,使生产设备因信息物理系统而获得智能,使工厂成为一个实现自律分散型系统的“智能工厂”。那时,云计算不过是制造业中的一个使用对象,不会成为掌控生产制造的中枢所在。  

    防守中国制造业  

    近年来,从中国机械产业的高速增长中,德国看到的更多是“德国制造”自身的危机。数据显示,德国以16%的份额占据2013年全球机械出口首位,中国以11%的份额,略低于美国位于全球第三。同时,在全球设备制造业的32个子行业中,中国已经在7个子行业中取得了领先地位。更有甚者,美国波士顿咨询公司的一篇相关分析报告曾提出警告:“欧洲机械制造商必须意识到,竞争环境已经改变,必须对越发明显的威胁做出反应,否则他们将被来自中国的咄咄逼人的挑战者打倒。”由此,德国《世界报》网站在今年3月27日报道称“中国机械制造业严重威胁德国”!  

    2014年6月24日,德国机械设备制造业联合会(VDMA)在日本东京举行发布会,介绍了德国机械制造行业的情况。VDMA拥有120多年的历史,涵盖机床工业联合会、机器人工业联合会等38个工业联合会,是德国横跨各个机械产业的庞大社团组织。VDMA也是搭建“工业4.0平台”,实施德国工业4.0战略的重要牵头组织之一。  

    据日本媒体报道,当天,VDMA主席菲斯特格(Reinhold Festge)旗帜鲜明地指出:“日本和德国的机械制造企业,应该为确保长期发展和经济上的成功进行深入合作,尤其在有交叉的一些产品领域,两国应该携手面对中国的挑战。”从中,德国对中国制造业的防备之心已显而易见。  

    对于工业4.0,要借鉴也要应对  

    或许有专家认为,工业4.0不过是德国的一项高科技领域的国家战略,主要是在高端制造技术上对抗美国,跟主要以低端制造为主的我国没有多大关系。因此,我国也没有必要对工业4.0采取应对策略。笔者并不认同这种观点。  

    一方面,对于德国工业4.0,我们应该深入研究,参考借鉴。工业4.0是德国举国实施的全球市场运动,我们应该搭乘这辆便车。借势借力,在德国推广“信息物理系统”过程中,通过学会生产制造过程与业务管理系统的深度集成,实现对生产要素的高度灵活配置,实现大规模生产高度定制化产品。从而让制造业紧跟时代趋势,提前迈向智能化,以适应未来的国际竞争。  

    另一方面,在《中国制造2025》中应涵盖应对策略。据媒体报道,工信部正联合发改委、科技部和国资委等多个部门,由中国工程院院士一起参与研究起草的制造业中长期规划——《中国制造2025》将阐述未来10年中国工业发展的整体理念。笔者希望在《中国制造2025》中能够有效考虑到德国工业4.0带来的冲击和潜在竞争因素。因为我国一直是制造大国,却不是制造强国。工业4.0来了,物联网、服务互联网将取代传统封闭性的生产制造系统,成为未来工业的根基。而在物联网、服务互联网等信息产业领域更为落后的我们,未来还有没有成为制造强国的机会?  

    工业4.0:制造业将成为信息产业的一部分

    去年开始,制造业大国德国推出了一项名为“工业 4.0”的国家战略,令全世界纷纷关注。德国希望在工业 4.0中的各个环节应用互联网技术,将数字信息与现实社会之间的联系可视化,将生产工艺与管理流程全面融合。由此,生产出智能产品。  

    问题1:为何是4.0?  

    首先让我们回顾一下前几次工业革命的主要特征。  

    1.0:18世纪末期始于英国的第一次工业革命,19世纪中叶结束。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动,经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。  

    2.0:第二次工业领域大变革发生在20世纪初期,形成生产线生产的阶段。通过零部件生产与产品装配的成功分离,开创了产品批量生产的新模式。  

    3.0:20世纪70年代以后,随着电子工程和信息技术充实到工业过程之中,实现了生产的最优化。第三次工业革命始于第二次工业革命过程中发生的生产过程高度自动化。自此,机械能够逐步替代人类作业。  

    4.0:未来10年,工业 4.0将通过网络技术来决定生产制造过程,实现实时自动化管理。  

    从中我们可以看出,相对于1.0与2.0的差别,或者2.0与3.0的差别,3.0与4.0的差别其实并不明显。尽管德国的《工业 4.0》报告中有着各种定义与解释。但是,笔者认为,工业4.0不过就是“工厂的智能化”。  

    就像今天的智能手机那样,里面具备了拍照、视频、联网以及其他应用软件等各种用途。同样,工业 4.0囊括了CRM(客户关系管理)、PDM(生产数据管理)、SCM(产业链管理)、PLM(产品生命周期管理)、CAD(计算机辅助设计)等系统以及数据处理,从而将分散的各种信息汇总分析,为新一代制造工艺带来决定性的影响。  

    问题2:工业 4.0具体能实现什么?  

    具体而言,工业 4.0时代,在智能工厂中,CRM、PDM、SCM等管理系统可能都将被合并。那样一来,接到客户订单后的一瞬间,工厂就会立即自动地向原材料供应商采购原材料。原材料到货后,将被赋予数据,“这是给某某客户生产的某某产品的某某工艺中的原材料”,使“原材料”带有信息。带有信息的原材料也就意味着拥有自己的用途或目的地。如果,在生产过程中,当原材料一旦被错误配送到其他生产线,它就会通过与生产设备开展“对话”,返回属于自己的正确的生产线;如果,生产机器之间的原材料不够用,同样,生产机器也可以向订单系统进行“交涉”,来增加原材料数量;最终,即便是原材料嵌入到产品内之后,由于它还保存着路径流程信息,将会很容易实现追踪溯源。  

    此外,工业 4.0时代可能还会实现更多高级功能。例如:设备可以自律性地察觉维护时期,管理人员对生产状况的远程监管、操作以及管理,资源分配的最优化……  

    问题3:应该如何评价工业 4.0?  

    德国率先提出工业 4.0概念,与其是制造大国不无关系。德国作为制造大国一直希望保持在全球制造业中的领军地位。所以,工业 4.0被很多人理解为德国传统制造业的复苏。但是,让我们感到工业 4.0不仅仅是制造业的复苏,还代表着信息产业的再度兴起。  

    笔者认为工业 4.0有一个关键点。那就是工厂内采购来的原材料被赋予“这是给某某客户生产的某某产品的某某工艺中的原材料”信息。其实,准确来说,并不是“赋予”原材料信息,而应该说是智能工厂中使用了含有信息的“原材料”。也就是工业 4.0时代,“原材料(物质)”=“信息”。  

    结论:制造业将成为信息产业的一部分  

    我们通常把工业化时代称作原子的时代,把信息化时代称作比特的时代。工业革命以动力能源,改变了世界的原子结构,信息革命则以计算机和互联网,改变世界的比特结构,并重构出一个崭新的信息空间。原子代表物质,比特代表信息。比特时代,我们可以看到媒体行业的书籍,正在从“原子(纸质)”向“比特(电子书)”过渡。但是,比特时代并非淘汰原子,而是将原子作为信息(比特)来处理。例如,从供应商那里采购来原材料之后,添加上工艺流程信息,配送至生产制造车间,到产品出厂时打上标签,在售后服务时实现追踪溯源。这个过程将整个生产制造的环节进行信息化的汇总管理,其制造过程本身就是一直在处理信息。所以说,工业 4.0,不如说是,消除了“信息”与“原材料”的本身差别。  

    当然,也有专家认为工业 4.0能够优化生产环节,减少原材料用量,能够优化产业链,减少环境负荷,能够降低工厂成本,实现高投资效率……但是,笔者认为,工业 4.0最大的变化是“原材料”=“信息”,制造业与信息产业二者将同义化。也就是,从这一角度来看,制造业终将是信息产业的一部分。

    “工业4.0”时代如何进行产业升级?

    “完美共生”。德国总理默克尔上周第七度对中国进行正式访问,舆论普遍用这样一个词形容当下中德经贸往来之繁荣。  

    3天行程中,作为中德关系的压舱石,经贸依然是铁打的议题。这一点,从默克尔所率豪华代表团即可知,这一阵营包括西门子、大众等名企的高管。  

    在价值数十亿欧元的贸易大单之外,还传递出了更为丰富的信息:随着中国经济新一轮改革,产业升级以及技术提升,德国企业将面临来自中国的更多竞争;德国企业在全球新一轮科技和产业革命中,早已经争相调整适应,出台实施必要改革。有迹可循的是,“工业4.0”在中德两国领导人的对话中占据了很重要的位置。  

    在“工业4.0”的大战略下,西门子在今年5月发布“2020公司愿景”,提出了公司未来将专注于电气化、自动化和数字化。7月9日,西门子股份公司总裁兼首席执行官凯飒接受了包括《南方日报》在内的媒体记者专访,阐述了这家有160多年历史的企业在当前不断变化的商业环境中,所推出的新战略与举措。  

    医疗??从倚靠经验转为知识  

    南方日报:西门子发布了“2020公司愿景”,确定了自身最具潜力的若干增长领域,其中最重要的是把医疗业务单独运行,这是基于哪些考量?在运行架构上有哪些具体改变?  

    凯飒:我们已经决定要把医疗业务部分进行独立运营,在公司内进行独立运作。这主要有两个原因。  

    首先,进入医疗市场的方式和其他的业务是不一样的,所以,要使医疗业务能够有自己进入市场的独特方式,这样可以更好地关注和服务于客户的需求。另外,它们也可以对所有的资源根据需求进行重新分配。这主要是为了更贴近客户,更好为客户提供服务,同时能更迅速反应。这样一来,从运营角度来看,他们的成本有效性会更好,而且效率也会进一步的提高。  

    其次,医疗业务的独立运营,也是因为过去的几年中我们看到了一些模式上的转变。我们已经从原来的以经验为基础的运营,转向以知识为基础的运营,比如说生物医学已是医疗方面非常重要的方面,这种情况下我们在这些领域必须要非常活跃,才能使得我们的医疗业务在国际上得到更好的机会。  

    金融??首次提升至优势业务地位  

    南方日报:西门子的新组织架构中将原来的16个业务集团合并为9个业务集团,金融业务第一次被提到了和传统优势业务相似的地位,这是基于哪些考虑?对这一领域提出了产权收益率达到15%-20%的目标,你们将通过哪些手段来达到?  

    凯飒:关于金融服务业务集团,该业务会在整个业务发展中发挥更重要的作用。自2008年以来,很多的银行不再愿意给大的项目提供融资,比如说大的电厂、铁路、风能项目。而西门子金融服务就开始承担这样的任务,通过融资来支持我们的客户,然后提供产品及相应的服务。这是非常好的金融服务和项目融资,是和工业概念、工业产品的智能结合。对于工业业务来说,金融服务已经成了很重要的支持。  

    关于金融服务业务集团的产权收益率目标,我们希望这个集团能够有15%到20%的产权收益率。这个数字是对于这个集团业务的利润率的目标,不是营业额的增长目标。  

    能源??看好海上风电发展前景  

    南方日报:2014财年第二季度财报显示,西门子能源领域订单额比去年同期下降23%,利润也有不同程度下跌。西门子对自身能源部门未来发展有哪些新的计划和考量?  

    凯飒:2014年的能源业务确实有一些挑战,主要是由于市场因素影响。但是长期来说这还是很好的业务领域,因为从2013到2030年能源需求在全球范围内会增加一倍。可以清楚看到,能源业务确实是长期业务,这也是我们非常重视的。我们并不是太担心,一年的波动没有什么太值得担心的。  

    南方日报:我想听听您对可再生能源、风能业务的看法,以及对这个领域未来市场前景的看法。  

    凯飒:好。我们听到了可再生能源的问题。我们坚信当前的能源问题不只是单纯依靠某个单一的能源来源,我们需要的是能够把不同的能源来源都结合起来,以化石能源为基础,这是解决问题的办法。在城市化、经济发展过程中,必须要有能源,因为能源是国家经济的生命线。西门子意识到在高度发展经济的过程中能源所面临的挑战,所以我的建议是在这个过程中我们需要对能源行业实行渐进式的调整,不可能一蹴而就。  

    第二,西门子是一家在海上风电领域领先的公司。海上风电是比较有发展前途的。为什么这么说呢?主要是,相比陆上风电它的可发电量会更大。海上风电也可以使用更大的叶片,用更大的发电机,不会占用陆地空间。而陆上风电的选址,考虑到噪音等问题,就不能建在社区环境中,所以如果要放在东部一些人口集中的地区是不合适的。在德国就是如此。这也是我们觉得在接下来的几年中海上风电会有进一步的发展的原因。  

    南方日报:西门子未来在华的战略重点是哪些?  

    凯飒:在中国的战略重点和任何走向工业化更高阶段的国家的战略重点是一样的。首先,任何国家的经济发展都要优先考虑能源,没有能源就是一片黑暗,能源是所有经济发展的生命线。第二个阶段一般是基础设施的建设,包括交通、道路和车辆。第三个发展阶段是工业化。一个国家发展过程中会需要实现工业化,从原来较低级的工业生产到高端工业生产,自动化发挥着重要的作用。第四层是生命科学,更好的医疗卫生服务以及可持续能源的发展,这是工业化比较晚的阶段,是自然演进的结果。我们公司的结构也是这样的,业务涵盖了这些领域。  

    电气化??围绕价值链来增强竞争力  

     南方日报:西门子做出的公司架构的调整,取消了“业务领域”层级,重归扁平化组织。这与7年前的做法刚好相反。这样的改变是基于哪些因素做出的?  

    凯飒:我谈一下结构调整的问题。原来的四个业务领域现在变成了九个业务集团,这实际上并不矛盾。过去我们要做的是贴近客户,但现在更多的是要能够满足客户的需求。在医疗领域和能源领域,我们发现价值链有了进一步变化,在这种情况下必须要能够改变方法以满足客户的需求。  

    比如说发电,现在已经不是一个单一的发电类型了。以前一个大型的燃煤火力发电厂拥有一千或者是两千兆瓦发电能力,输电系统很简单。现在则是多种发电类型并存,有煤电、天然气发电、风能和太阳能发电,所以不同发电的来源都需要能够联网,这样需要智能配电,要能够更好的配给个人和公司客户,这是很复杂的。为了能够帮助客户应对这种复杂性,我们需要贴近客户,按照客户的需求调整我们的结构,这就是为什么要做这样的调整的原因。  

    南方日报:西门子提出“2020公司愿景”将电气化、自动化、数字化确定为未来发展的重心,能不能对这个愿景阐述一下您自己的看法,具体会有哪些行动?  

    凯飒:“2020公司愿景”,这是一个概念,也就是说这个公司未来怎么发展,如何让它变得更好,如何能够继续的繁荣下去。  

    实际上其中的关键是围绕电气化的价值链来进行发展,因为这是西门子非常重要的特点,其他公司没有我们这样的广度,覆盖电气化整个供应链。这个价值链从能源的开采到能源的输配,一直到能源的使用,如在楼宇建筑和医疗领域的使用。西门子拥有整个电气化价值链的所有的业务,这个价值链一直存在。  

    现在很多方面都在自动化,而自动化的关键在于数字化,自动化需要有数据,包括机械的数据、传感器的数据,这些数据是需要通过数字化进行实现的。譬如说我们的大型燃气轮机,有1500个传感器在上面,每一个传感器都可以讲述自己的故事,所以有来自于这些传感器很多的数据。到底数字化是什么?数据不是最终的目标,而是如何通过数字化获得数据并对数据进行评估筛选,然后从中获得真正对业务的理解。  

    举个例子,如果是一个大的电厂,有很多的数据,传感器会传输很多数据,我们可以评估它们然后来研究它们,可以进行主动性的维护管理,这样就可以给客户创造价值,而且维护可以更高效、更便宜,也不需要造成供电的中断,这种类型的项目是很重要的,这就是为什么会讲到电气化、自动化和数字化。  

    名词解释  

    德国“工业4.0”战略  

    所谓德国“工业4.0”战略,是指2013年由德国多领域专家组成的德国工业4.0工作组发布了专门报告——《保障德国制造业的未来:关于实施“工业4.0”战略的建议》。即,以全方位的网络化、智能化、绿色化代表的新工业革命,这也是继机械化、电气化、信息化之后第四次工业革命。  

    工业4.0对推进两化融合的启示

    在经历了30多年高速发展之后,我国工业生产能力与技术水平已经有了质的飞跃。2010年我国制造业产出占世界的比重为19.8%,超过美国成为全球制造业第一大国;2013年我国装备制造业产值规模突破20万亿元,占全球装备制造业的比重超过三分之一,稳居世界首位。  

    今天,我国工业化进程又走到了一个历史的十字路口,原有的以高能耗、高污染、低成本、低技术含量的发展模式已经越来越难以适应未来的竞争需求。另外,我国大部分工业行业都存在产能过剩的问题,这些都在客观上要求我国的工业企业必须尽快改变原有发展模式,积极探索、利用新一代信息技术为工业化发展带来的机遇。  

    近年来,德国工业界和政府共同打造的“工业4.0”引起了全球工业企业极大关注与认同。工业4.0被认为与我国正在大力推进两化的深度融合有异曲同工之处。有必要结合工业4.0的理念、发展思路、行动纲领,探索分析我国开展两化融合的下一步工作思路与计划,以便紧紧抓住两化融合为我国工业发展带来的机遇,使我国早日成为真正的制造强国与创新大国。  

    工业4.0内容解读  

    从《确保德国未来的工业基础地位-未来计划“工业4.0”实施建议》、《实施“工业4.0”战略的建议》以及《工业4.0——即将袭来的第四次工业》等三份资料中,不难提炼出工业4.0的基本内涵、产生背景、核心特征以及关键内容等。  

    基于上述论述,笔者尝试给出工业4.0的定义:工业4.0是以移动计算、社会化媒体、物联网、大数据等新一代信息技术为驱动,以信息物理融合系统(CPS)为基础,通过深度融合机械、电气、自动化、电子、计算软件等技术以及企业管理过程,实现对整个企业商业模式与生产运营模式的彻底变革,从而彻底完成向智能化制造的演进,在极大提升生产效率与质量的情况下降低资源消耗,同时满足客户对工业产品的多样化、个性化需求。  

    关于工业4.0的核心特征,《实施“工业4.0”战略的建议》中的论述为:满足用户个性化需求、具有高度灵活性的生产模式、极大提高了决策优化水平、提高资源生产率和利用效率、通过新的服务创造价值机会、应对工作场所人口的变化、让工作和生活更加平衡。  

    工业4.0的关键内容可以概括为:三大特性、八大领域行动。工业4.0的三大特性是指通过价值链及网络实现企业间横向集成、贯穿整个价值链的端到端工程数字化集成以及企业内部灵活且可重新组合的网络化制造体系纵向集成。为实现工业4.0的各项目标,工作组提出了在八大领域开展行动:一是标准化和开放标准的一个参考体系,二是管理复杂的系统,三是为工业提供一个全面宽频的基础设施,四是安保是工业4.0成功至关重要的因素,五是数字化工业时代工作的组织和设计,六是培训和持续的职业发展,七是规章制度,八是资源效率。  

    工业4.0与两化融合的异同  

    工业4.0与两化融合是世界上两个重要的制造业国家提出的具有可比性的两大战略,非常值得研究分析。  

    这两大战略的相同点主要有三。1.定位方面:两国都把信息化技术(包括软件、电子、自动控制)在工业领域的应用作为本国的国家发展战略,对信息化工作给予了足够的重视,这对前些年很多国家过分注重服务行业,尤其是房地产、金融等行业是一个有力回击。2.目标方面:无论德国提出的工业4.0还是我国提出的两化融合,都是希望通过提升工业企业、尤其是制造业的水平,提升本国产业在国际上的竞争力。稍有不同的是,德国希望通过工业4.0,引领下一轮的全球工业革命,而中国的工业发展水平可能还达不到这个能力。3.范围方面:工业4.0和两化融合都是面向各类工业企业,也都是面向企业的各个生产运营过程,旨在通过建立智能工厂与智能制造,实现工业生产管理模式的彻底变革。  

    这两大战略的不同点主要是提出的背景不同、基础条件不同和实施方式不同。  

    德国提出工业4.0主要源自世界三大制造业基地西欧、北美和东亚竞争加剧。传统工业发达地区北美,最近30多年竞争力持续下降;而东亚地区的中国、日本、韩国,尤其是近30年来高速发展的中国,对德国的制造业形成了巨大冲击,因此,德国尽快抓住信息技术带来的机会,完成新一轮工业生产技术的革新,以应对来自东亚国家尤其是中国的竞争。中国提出两化融合的背景则更为复杂,也更为特殊,除了提升本国竞争力之外,还要面对日益复杂的国内外各类环境,诸如国内的资源、环境、人口老龄化、各类成本的快速提升等等问题,这些都对两化融合提出了天然要求。基础条件方面,中、德在工业基础和企业管理水平、人员素质等方面,两国具有明显差距,无须赘述。相较而言,我国两化融合工作难度更大,挑战更为严峻。实施方式方面,从工业4.0可以发现,德国政府更注重实效,更注重工业企业发挥的作用,政府基本上只是起到一个“协调人”的角色;而在我国实施两化融合的过程中,政府、科研单位、大学发挥的作用更为显著,企业往往是在学习、研读相关标准或要求之后,再开始实施两化融合。两种方式各有优缺点,我国政府部门在继续发挥作用的时候,需要让企业真正发挥主体作用。  

    推进两化融合工作的若干建议  

    结合德国工业4.0战略的研读,以及在实际工作中的一些经验体会,在此对我国下一步推进两化深度融合谈几点建议。  

    首先是进一步提高认识。认识问题始终是信息化得以推进并引发变革的最重要的前提。两化融合是我国实现新型工业化,提高工业整体水平,赶超工业发达国家的必要手段、必要过程。没有两化融合,就没有新型工业化,就没有整个国家的现代化,这一点已经被工业发达国家的实际发展历程所证实。同时也应该认识到,两化融合不是万能的,不要以为实施了两化融合,工业企业的竞争力就完全得到了提升,就可以不再做其他方面的改进,这也是不全面、不正确的认识。  

    其次是持续完善企业管理水平。两化融合本质上还是企业管理的问题,或者说两化融合实施效果主要取决于企业的管理水平。提高企业管理水平,需要多管齐下,既要建立健全适应信息化时代的企业组织架构,提高人员在两化融合实施与应用方面的能力,又要根据企业战略与内外部环境的变化,持续优化业务流程,还要加强两化融合工作实施过程中的执行力,通过建立健全面向两化融合的评估体系、考核指标,把两化融合的实施效果与员工自身利益结合起来,把两化融合工作真正做到实处。  

    再次是加强各方协作。从工业发达国家尤其是德国的实践来看,必须加强工业企业、政府、科研机构、相关厂商等各方之间的合作,尤其是要充分发挥工业企业的作用,各方之间应该形成一种有机协调、互相补充的统一体,充分发挥各方作用,共同推动两化融合工作。工业企业是开展两化融合工作的主体,政府应发挥“协调人”、“组织者”的角色,为开展两化融合工作提供一个两化的环境和平台,放手发挥企业自身的能动性,按照市场规律办事。科研院所以及大学等研究机构应该起到“参谋”或“军师”的作用,通过不断跟踪学习国内外工业企业的合理做法,总结提炼两化融合工作的实施规律,及时发现两化融合中的问题,提出改进建议,促进两化融合的良性发展。各类厂商为两化融合工作提供软硬件产品、电子设备、自动控制系统以及咨询服务,是两化融合工作的技术与咨询方案提供方,应积极跟踪两化融合趋势,根据新一代信息技术特点,提供适合两化融合需求的产品。  

    最后是改进两化融合职业教育。从开展两化融合工作的需要来看,目前我国的教育体系还比较缺乏面向两化融合需要的跨专业人才,在教育制度、机制、人才培养以及课程设置等方面还都有不小差距。在今后的智能化工厂及智能化制造过程中,整个生产模式发生很大变化,大量应用了电子、软件等新产品新技术,对在一线的生产人员提出了更高要求,这在客观上就要求职业教育能够培养出大量合格人员。  

    长期以来,职业教育一直处于整个教育体系的低端。各类职业学校基本无法招到优质生源,甚至在大学里机械专业的招生分数也远低于计算机、电子专业,而职业学校的学生在毕业后往往又想方设法不去工厂工作。目前来看,这种体系对我们国家发展新型工业化是极为有害的,非常不利于工业企业提高自身生产水平与产品质量。利用同样的生产线,我们国家生产的产品往往不如国外产品的质量,其中一个重要原因就是一线人员在生产技能、业务素质方面与国外有较大差距。  

    因此,社会各界必须高度重视职业教育的发展,关注一线生产人员的培养,真正能够按照两化融合的内在需求与实际特点,为工业企业培养既具备一定专业技能又具备不断学习、不断完善的人员,这是摆在我们国家面前的一项具有战略意义的重大任务。  

    摘自 中国电子报 

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