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什么是“工業(yè)4.0”?

作者: 來源: 日期:2014/12/16 人氣:3054


        德國的制造業(yè)是世界上最具競爭力的產(chǎn)業(yè)部門之一。這歸功于德國制造業(yè)能夠管理復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程,不同任務(wù)由位于不同地點的合作伙伴完成。近二三十年來,德國制造業(yè)已成功地利用信息通信技術(shù)(ICT)實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的管理——如今,大約90%的工業(yè)生產(chǎn)過程已應(yīng)用ICT技術(shù)。在過去三十年甚至更早以前,IT革命使我們生活和工作的世界發(fā)生了徹底改變,其影響力可媲美分別成就前兩次工業(yè)革命的機械和電力。

        隨著個人電腦向智能設(shè)備演變,一種新的趨勢開始顯現(xiàn):越來越多的IT基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)通過智能網(wǎng)絡(luò)(云計算)來提供。伴隨微型化和互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展,這一趨勢宣告了人們期盼的普適計算已成為現(xiàn)實。

       通過無線,越來越多功能強大的、自主的微型電腦(嵌入式系統(tǒng))實現(xiàn)了與其他微型電腦和互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。這意味著物理世界和虛擬世界(網(wǎng)絡(luò)空間)以信息-物理系統(tǒng)(CPS)的形式實現(xiàn)了融合。

       新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6于2012年推出后,目前已經(jīng)有足夠多的IP地址可供智能設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)直接聯(lián)網(wǎng)。于是,網(wǎng)絡(luò)資源、信息、物體和人之間能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)。這也將擴展至工業(yè)領(lǐng)域:在制造業(yè)中,這種技術(shù)演化可以描述為“第四階段的工業(yè)化”或“工業(yè)4.0”。

       18世紀工業(yè)化的進程,始于機械制造設(shè)備的出現(xiàn)。那時候,紡織機一類的機器大大改變了生產(chǎn)產(chǎn)品的方式。第一次工業(yè)革命之后,在勞動分工的基礎(chǔ)上,20世紀的第二次工業(yè)革命實現(xiàn)了電力驅(qū)動的規(guī)?;a(chǎn)。之后,便是從20世紀70年代初直到現(xiàn)在的第三次工業(yè)革命。第三次工業(yè)革命利用電子和信息技術(shù)(IT)提高了制造過程的自動化程度,機器取代了相當(dāng)一大部分的“體力勞動”和一部分“腦力勞動”。
       德國應(yīng)充分利用其作為世界領(lǐng)先的制造設(shè)備供應(yīng)商及在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的優(yōu)勢,通過利用物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)向制造領(lǐng)域擴展這一趨勢,在向第四階段工業(yè)化邁進的過程中先發(fā)制人。
       工業(yè)4.0的部署不僅將增強德國的競爭地位,而且有助于應(yīng)對全球挑戰(zhàn)(如資源和能效)和國內(nèi)挑戰(zhàn)(如人口結(jié)構(gòu)的變化)。
       然而,在對技術(shù)創(chuàng)新進行考慮時,結(jié)合社會文化語境是至關(guān)重要的,因為文化和社會的變化同樣也是在他們各自領(lǐng)域中創(chuàng)新的主要動力。
       比如,人口結(jié)構(gòu)的變化擁有改變我們社會所有關(guān)鍵領(lǐng)域的潛力,如組織學(xué)習(xí)的方式、工作的性質(zhì)、健康(隨著人們活的越來越長)和社區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施。這又將反過來對德國生產(chǎn)力造成顯著的影響。通過優(yōu)化技術(shù)和社會創(chuàng)新過程的關(guān)系,我們能夠為提升德國經(jīng)濟的競爭力和生產(chǎn)力做出重要貢獻。
       在制造業(yè)中利用物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)
  物聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)能夠創(chuàng)造一個包含全部生產(chǎn)過程的網(wǎng)絡(luò),將工廠轉(zhuǎn)變成為一個智能環(huán)境。信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)由智能機器、倉儲系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備組成。該生產(chǎn)系統(tǒng)是數(shù)字化的,基于ICT技術(shù)實現(xiàn)了端到端的整合——從運入物流到生產(chǎn),再到營銷、運出物流和服務(wù)(維修)。信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)不僅使生產(chǎn)能夠得到更加靈活的配置,也能夠充分利用差異化管理和流程控制所提供的機會。
       除了優(yōu)化現(xiàn)有基于IT的流程,工業(yè)4.0還將釋放對具體流程和全球范圍內(nèi)整體效應(yīng)進行更多差異化跟蹤的潛力。這些都是目前難以實現(xiàn)的。工業(yè)4.0還將使商業(yè)伙伴(如供應(yīng)商和客戶)、員工之間的關(guān)系更加緊密,并提供更多互惠互利的新機遇。
       作為世界領(lǐng)先的制造設(shè)備供應(yīng)商,德國需要發(fā)掘新形式工業(yè)化的潛力,以與其獨特的地位相匹配。德國的全球市場領(lǐng)導(dǎo)者包括許多提供專業(yè)解決方案的“隱形冠軍”(即小而強的公司)——德國前100名中小企業(yè)中有22家是機械和設(shè)備制造商,其中3家排名在前10位之內(nèi)。許多德國機械和設(shè)備制造領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物都認為,他們的主要競爭對手是國內(nèi)廠商。機械設(shè)備與汽車、化學(xué)品同為德國主要的出口產(chǎn)品之一。
       此外,德國的機械和設(shè)備制造商都希望保持其在未來的領(lǐng)先地位:60%的德國機械設(shè)備制造商都相信,他們的技術(shù)競爭優(yōu)勢在未來五年內(nèi)會得到提高,只有不到40%的制造商希望維持當(dāng)前的競爭地位。
       然而,機械制造領(lǐng)域的全球競爭正在日趨激烈。在亞洲同行日益威脅著德國制造商的同時,美國的對手也在采取措施,通過一系列方案對抗工業(yè)退化,大力推進“先進制造業(yè)”。
       此外,制造業(yè)也在變得更加具有活力、也更加復(fù)雜。比如,激光燒結(jié)技術(shù)的進步意味著目前在幾小時內(nèi)已經(jīng)能夠“打印”出高質(zhì)量的、復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)。這引起了全新商業(yè)模型和服務(wù)的產(chǎn)生,終端消費者變得更為密切相關(guān)——消費者能夠創(chuàng)造自己的設(shè)計,之后發(fā)送電子郵件到一家“復(fù)印店”,他們也可以讓一些物品被掃描和“復(fù)印”。
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