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对标德国工业4.0 中国还有多远?

作者:  信息来源:中国汽车报    发布日期:2015-09-01

  为全面了解德国“工业4.0”的发展路线图、实施战略和行动计划,推动《中国制造2025》的顺利实施,同时落实中德两国政府在“工业4.0”领域合作形成的六点共识,8月24日~25日,工信部人才交流中心邀请了以艾纳·安德尔为主的德国“工业4.0”工作组的六位主要成员,在北京上了一堂跨国“工业4.0”公开课。德国总理默克尔多次表示,希望中国企业积极参与德国“工业4.0”,参与的前提是深入了解、认知,这堂涉及从顶层设计到具体实施的权威“工业4.0”公开课,为中国企业提供了一个接触世界制造业塔尖的机会。

  德国“工业4.0”提出了建设物理信息系统(CPS),积极布局智能工厂,推进智能生产,瞄准的是新一轮科技革命,聚焦的是制造业中的高端产业和高端环节。而《中国制造2025》提出以推进信息化和工业化深入融合为主线大力发展智能制造,构建信息化生态下的产业生态和新的制造模式。《中国制造2025》关注的是制造业转型升级,同时要解决制造业创新能力、产品质量以及工业基础等方面的突出矛盾和问题。

  虽然我国与德国的工业基础、发展水平以及终极目标有所差别,但两者却有着类似的战略使命和核心理念。当前我国大部分工业体系处在由2.0向3.0过渡阶段,深入理解德国“工业4.0”的战略背景、内涵、发展路线图对实现《中国制造2025》,推动我国工业转型升级无疑有着深远影响。

  ■CPS是“工业4.0”基础

  “工业4.0”指的是技术与产业之间的关系,也可称之为第四次工业革命。它包括人类、技术和组织三大类共17个要素,德国“工业4.0”平台科学顾问委员会用了17篇论文才准确地概述了它的含义。“其实从范围上看,工业并非是‘工业4.0’的全部,它还包括智能产品、物流、供应链等,此外还有通过互联网所能提供的个性化服务。”德国机械设备制造业协会信息技术、研发和技术创新部部长莱纳·格拉茨强调,“只是工业在德国是基础,所以德国‘工业4.0’主要关注的是工业。”

  德国“工业4.0”平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安德尔从三个维度阐述了“工业4.0”的定义:首先,横向上是生命周期和价值流层,在生产和设计阶段可实现数据模型与现实产品的无缝连接;其次,纵向上运用CPS将场地、设备、工作站等融入到生产环境中;最后在前两个维度的基础上引入业务、信息以及资产等进行融合。这三个维度可以看作企业制定“工业4.0”路线图的参考框架。

  当然,“工业4.0”的最终构成取决于具体的应用领域,如汽车、电子或者机械等。需要指出的是,“工业4.0”的基础是CPS,也就是整合了传感器、执行器的嵌入式系统。“CPS可以实现系统与系统之间的通信,建立起虚拟世界与现实世界之间的联系。”艾纳·安德尔说,“比如汽车行业未来的流行趋势是实现人与车、车与车之间的通信,也就是常说的车联网,这就是CPS的基础技术运用。”

  ■实现机器与机器对话

  “工业4.0”并非像“爆炸”一样,突然袭来,其典型特征是每天都在演进的过程性,它需要逐步完善。需要明确的是“工业4.0”并非是从零开始,而是建立在现有生产线之上。

  艾纳·安德尔用一个生产线优化的例子解释了“工业4.0”是如何运行的:首先,实验室会对每一个产品进行识别,搜集生产数据和质量保障数据,通过评估后就可以知道制造流程;其次,通过测试,对错误的产品进行数据分析,从而还原其当时的制造情况,找到生产过程中是哪些环节的设备出现了问题;最后,就是要维修或者更换设备。“尤其对于汽车产品来说,涉及上万个零部件,所以,生产线上的数字化、智能化更为重要。”艾纳·安德尔说,“汽车产业是‘工业4.0’最难的应用点,同时也是最佳切入点。”

  如果说目前的自动化生产是人与机器对话,“工业4.0”则可实现机器与机器对话。比如德国的机床销往全球,这意味着要把产品交付给不同的市场。这些机床需要相应的维修部件进行维护。如果在德国生产之后再发往目的地,这显然是一个大工程。“工业4.0”如何解决这一问题?莱纳·格拉茨解释说:“现在人们的想法是在不同市场建设制造中心,如果当地需要零部件,德国的机器会将零部件的数据发送给当地制造中心,在这些制造中心就可以直接生产所需的零部件。当然所有设备都要应用‘工业4.0’技术,实现对整个流程的控制,这样我们就可以知道每个零部件的生产状态。”

  ■三大制约瓶颈待打破

  虽然“工业4.0”的概念始于德国,但在发展过程中同样面临着诸多问题。莱纳·格拉茨表示,“工业4.0”最突出的问题表现在标准上,德国“工业4.0”三大协会负责整合不同行业,在标准制定上,三大协会存在明显差异。如通讯和技术协会遵循自上而下的原则制定标准,而机械电子行业制定标准的过程却是自下而上的;第二,德国“工业4.0”平台目前囊括了近6000家企业,如何用统一的标准去平衡他们的需求成为棘手难题;第三,目前“工业4.0”平台真正涉及的只有标准、研发和安全三个方面的技术问题,还没有精力去考虑职业培训、市场宣传、全球化等其他内容。

  德国“工业4.0”目前也处于摸索阶段,未来依旧面临着诸多挑战。德国弗朗霍夫研究院生产系统和设计技术研究所所长、德国技术科学学院院士艾卡特·古纳特·乌尔曼认为,“工业4.0”要在安全的基础上追求较低的生产成本,其中安全是最为重要的原则,指的是既要保证生产线的安全,又要能对之进行分析。“工业4.0”的前身是德国2008年提出的《高科技战略2020》,它包括移动、能源、安全、通信、健康五个领域的十个项目,德国政府对这些研究项目的资助超过了2000亿欧元。艾纳·安德尔表示,经过4年的发展,德国在2012年才组建了“工业4.0”工作组,正式提出了“工业4.0”的定义、愿景以及如何实施。“中国正在进行的《中国制造2025》和德国‘工业4.0’高度相似,实施过程非常重要不能着急,可能需要几年、十几年甚至20年的时间去慢慢演进。”艾纳·安德尔指出,“当然,‘工业4.0’也是德国面向未来10~20年制定的发展战略。”

  延伸阅读:工业4.0时代,人该干嘛

  早在“工业4.0”提出之前,很多人就担心自动化会代替人。如今,自动化、智能化程度更高的“工业4.0”是否会让这一进程加快?

  德国机械设备制造业协会信息技术、研发和技术创新部部长莱纳·格拉茨表示,企业真正的决策不可能由机器人来完成,必须由人来进行,所以自动化的核心是从人的角度出发,需要满足人的需求。“工业4.0”不是要让机器代替人,而是让机器为人服务。“人可以说是所有‘工业4.0’技术的指挥者,也是这个复杂系统的控制者,人能作出比计算机更精密细小的决策,而且在系统开发过程中,需要由人去决定一个正确的方向。”莱纳·格拉茨说。

  德国联邦信息技术、通讯技术和新媒体技术协会“工业4.0”主任沃尔夫冈·多尔斯特也给出了相同的论断:“其实在过去150年中,自动化、机械化一直为我们生产更多的产品,创造更多的财富。如果我们在制造业中失去了一些工作岗位,这不是因为‘工业4.0’,而是因为人们一直在努力优化制造流程,这个过程在过去150年中从未停止。”

  中国与德国目前的社会老龄化趋势都在不断加剧,这种趋势要求“工业4.0”必须尽快进入到应用层面,以解决劳动力不足的问题。莱纳·格拉茨介绍:“现在德国在谈工作与人口平衡,‘工业4.0’中的一些新技术可以帮助人们找到这种平衡。未来,可能不需要工人去上班,只需要在家里给工厂发送一些指令。这是德国未来经济的竞争力。”

  同时,社会老龄化也要求有限的劳动力要尽快地融入“工业4.0”生产环境中。据了解,德国正在实施一项以人为本的“工业4.0”战略,它要求每个工人都有智能援助系统,以获取所需的信息和技术。“未来工人的资质,肯定会比今天更为重要。他们需要持续地学习,我们也希望能够把这些工人的资质从专业资质进一步推向学术资质。”艾纳·安德尔说,“而在大学中,却需要把学术资质推向专业资质,这可以通过改变大学的课程设置来实现。”

  艾纳·安德尔还强调,未来的劳动力要具备跨学科的思维和理解能力,这是“工业4.0”时代必须要思考的问题。据了解,在德国,主要由企业的工会负责培养员工技能,另外,对于在“工业4.0”平台科学顾问委员会有席位的企业,委员会也会为他们开设一些新技术方面的课程。

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