當(dāng)?shù)聡鴮ⅰ疤詫殏兊目诵恰薄肮I(yè)4.0”研究項目定為國家級戰(zhàn)略并已經(jīng)成果累累時，中國業(yè)界卻正在歡呼和跟風(fēng)“淘寶”的勝利。工業(yè)化時代，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)就是制空權(quán)。對于一片空白的領(lǐng)域，掌握了標(biāo)準(zhǔn)也就制定了游戲規(guī)則，后來者只能疲于奔命地追趕。我國4G通信現(xiàn)在為TD還是FDD的爭吵付出了昂貴的代價，就是因為沒有提前控制標(biāo)準(zhǔn)。高端制造業(yè)是德國近現(xiàn)代長盛不衰的穩(wěn)固保障，在這個逆水行舟的時代，想要不被淘汰，就必須搶占制高點。

　　德國小公司正在4.0工業(yè)革命領(lǐng)域不斷開發(fā)并有些成績已經(jīng)令人震撼。亞洲制造業(yè)冠軍聯(lián)盟總干事羅百輝表示，包括3D打印、機(jī)器人、智能化生產(chǎn)、復(fù)合材料、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療設(shè)備，其中有遠(yuǎn)程醫(yī)療的項目：將一個很小的設(shè)備注射到人體靜脈，則可以在德國操作美國手術(shù)臺上進(jìn)行的心臟搭橋，不用動手術(shù)也不用麻醉，遠(yuǎn)程就可以實現(xiàn)。

　　從英國人瓦特改良蒸汽機(jī)至今，人類已經(jīng)經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，三次的代表性技術(shù)分別是蒸汽動力、電力技術(shù)、信息科技。三次革命都徹底改變了人類社會的生產(chǎn)方式，現(xiàn)如今，日益成為主流的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能機(jī)器人等技術(shù)，即將開啟人類歷史的新紀(jì)元。

　　發(fā)達(dá)國家不斷調(diào)整經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略

　　美國正在向他們的工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量進(jìn)行大幅度的投資，來確保社會和經(jīng)濟(jì)的繁榮，他們把這樣的做法稱為“美國制造業(yè)的復(fù)興”。

　　在歐洲，來自德國產(chǎn)業(yè)界、政府和學(xué)術(shù)界的產(chǎn)官學(xué)專家于2013年4月首次發(fā)布了《實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》。德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是德國政府確定的面向2020年的國家戰(zhàn)略，體現(xiàn)了以其創(chuàng)新制造技術(shù)方面的優(yōu)勢開拓新型工業(yè)化的目標(biāo)，是為進(jìn)一步抵御歐洲主權(quán)債務(wù)危機(jī)對該國的沖擊、增強(qiáng)國際競爭力以及有效面對消費者偏好個性化和多元化的市場需求而提出的工業(yè)升級計劃，是對“工業(yè)1.0”(機(jī)械制造設(shè)備的引入)、“工業(yè)2.0”(電氣化的應(yīng)用)和“工業(yè)3.0”(信息化的發(fā)展)的延伸。

　　“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略通過深度應(yīng)用信息通信技術(shù)(ICT)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等手段，以智能工廠和智能生產(chǎn)為重點進(jìn)行工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域新一代關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，使生產(chǎn)成本大幅下降和生產(chǎn)效率大幅提高，促進(jìn)產(chǎn)品功能多樣性、個性化和產(chǎn)品性能大幅提升。

　　對此，工業(yè)和信息化部前部長李毅中表示，“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略是第三次工業(yè)革命的具體化，它的內(nèi)容是用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)，把制造業(yè)的物理生命單元聯(lián)系起來，然后與傳感器、終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通訊設(shè)施結(jié)合起來，這就使制造業(yè)的物理生理單元、機(jī)器、機(jī)床具有計算、設(shè)計、通訊精準(zhǔn)控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自制自動等功能，從而將制造者、機(jī)器、物料、環(huán)境以及用戶緊密地聯(lián)系起來，實時聯(lián)通相互連接。

　　機(jī)器人將成智慧工廠主力軍

　　“到2025年左右，路上80%以上車輛都是自動駕駛，偶爾的人工駕駛只是為了享受駕駛的樂趣，移動機(jī)器人將再一次改變?nèi)祟惿睢！?1至22日，“2014中國智能產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇”在濟(jì)南高新區(qū)齊魯軟件園舉辦，中國人工智能學(xué)會理事長、中國工程院院士李德毅在發(fā)言中勾勒的行業(yè)前景引人入勝。他說，“我國自然資源要素的有限性，實體經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性以及勞動力成本不斷上升倒逼中國經(jīng)濟(jì)必須開始轉(zhuǎn)型，而創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的動力所在?！?/p>

　　創(chuàng)新型國家必須依靠技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的目標(biāo)是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長，提高人民生活質(zhì)量以及保障國家安全。發(fā)展自動化、發(fā)展機(jī)器人是大勢所趨，是歷史的必然，需要政府、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同努力，深入研究解決技術(shù)問題，并著重在可靠性和產(chǎn)業(yè)化方面下工夫。

　　“工業(yè)4.0的目的是建立智慧工廠，實現(xiàn)智能生產(chǎn)，具有認(rèn)知能力且可與人合作的智能機(jī)器人將成為智慧工廠的主力軍?！苯鹉＞W(wǎng)CEO羅百輝認(rèn)為，中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)具有市場需求巨大，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，制造產(chǎn)業(yè)鏈條價值鏈底端成為應(yīng)用重點的特點，對機(jī)器人產(chǎn)業(yè)來說，成本和性能是主要瓶頸，應(yīng)用工藝是主要抓手，類人化作業(yè)是未來的大趨勢。在國家領(lǐng)導(dǎo)人十分關(guān)心，地方政府十分熱情，資本市場十分火爆的情況下，中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究成果面臨尷尬。

　　本次論壇由中國人工智能學(xué)會智能產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)工作委員會主辦，國家信息通信國際創(chuàng)新園協(xié)辦，山東大學(xué)機(jī)器人研究中心及《機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用》雜志社承辦，論壇主題是“面向新工業(yè)革命的智能技術(shù)和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)”。

　　習(xí)近平總書記曾經(jīng)在兩院院士大會上指出，機(jī)器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。不僅要把我國機(jī)器人水平提高上去，而且要盡可能多地占領(lǐng)市場。要審時度勢，全盤考慮，抓緊謀劃，扎實推進(jìn)。為了響應(yīng)國家“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”的號召，中國人工智能學(xué)會近年來積極組織并舉辦過四次中國智慧城市技術(shù)與應(yīng)用產(chǎn)品博覽會，并組建了中國智能機(jī)器人聯(lián)盟。

　　工業(yè)4.0真正到來可能需要20年

　　制造業(yè)的發(fā)展趨勢在于，更加注重產(chǎn)品全生命周期的管理。過去推出一款新車，可能需要七八年時間，現(xiàn)在兩三年就夠了。

　　西門子在今年5月發(fā)布“2020公司愿景”，提出了公司未來將專注于電氣化、自動化和數(shù)字化。

　　在工業(yè)4.0時代，虛擬世界將與現(xiàn)實世界高度融合。通過計算、自主控制和聯(lián)網(wǎng)，人、機(jī)器和信息互相聯(lián)接，融為一體。現(xiàn)有的技術(shù)和創(chuàng)新將被全部整合到一個數(shù)字化企業(yè)平臺中。生產(chǎn)還未開始，產(chǎn)品開發(fā)流程和生產(chǎn)流程中的所有環(huán)節(jié)便可以并行模擬進(jìn)行。這一雛形夢想，目前在西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地(SEWC)有最新探索。

　　在西門子成都工廠研發(fā)生產(chǎn)一件新產(chǎn)品，它都會擁有自己的數(shù)據(jù)信息。這些數(shù)據(jù)信息在研發(fā)、生產(chǎn)、物流的各個環(huán)節(jié)中被不斷豐富，實時保存在一個數(shù)據(jù)平臺中。而這座工廠的運行，都是基于這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，ERP、PLM(產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng))、MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、控制系統(tǒng)及供應(yīng)鏈管理，全部實現(xiàn)了無縫的信息互聯(lián)，從而造就出了一幅透明工廠的畫面。

　　比如，在縮短產(chǎn)品上市時間方面，SEWC通過數(shù)字化的方式，對設(shè)計出來的產(chǎn)品進(jìn)行模擬和仿真，這樣就省去了做樣機(jī)的時間。而當(dāng)設(shè)計人員對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行修改時，也可以通過共同的數(shù)據(jù)庫，把修改的內(nèi)容直接傳送到生產(chǎn)線，從而節(jié)省了制造過程中的修改時間，使得產(chǎn)品能夠盡快上市。

　　同時，SEWC還通過高度的數(shù)字化和自動化來提高生產(chǎn)效率。在傳統(tǒng)的工廠里面，每天要由負(fù)責(zé)生產(chǎn)計劃的人下發(fā)生產(chǎn)工單，再由班組長將生產(chǎn)任務(wù)分配到每個工人頭上。而SEWC則省略了這些步驟，直接將生產(chǎn)工單在觸摸屏上顯示。

　　而在質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)，系統(tǒng)會通過數(shù)據(jù)庫對之前的工序進(jìn)行核對，從而獲得產(chǎn)品的質(zhì)量情況。

　　我們可以描繪下SEWC通過“數(shù)字和物理世界的無縫銜接”的場景：如果你是一家汽車生產(chǎn)商的負(fù)責(zé)人，你認(rèn)為最理想的生產(chǎn)狀況是怎樣的?例如，你收到了生產(chǎn)200輛卡車和200輛轎車的訂單，你是先生產(chǎn)200輛卡車，還是將大卡車與小轎車混合交替生產(chǎn)?

　　如果先生產(chǎn)200輛卡車，則會產(chǎn)生大量的待售品，占用更多的現(xiàn)金流。理想的生產(chǎn)狀況是進(jìn)行靈活的小批量、多批次生產(chǎn)，使生產(chǎn)得以均勻、連續(xù)，這樣產(chǎn)生的庫存待售品才最優(yōu)，而且生產(chǎn)過程的原材料消耗會更少，現(xiàn)金流也更為順暢。

　　制造業(yè)的發(fā)展趨勢在于，更加注重產(chǎn)品全生命周期的管理。過去推出一款新車，可能需要七八年時間，現(xiàn)在兩三年就夠了。這就是未來的趨勢，核心在于，怎么加快產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、上市、服務(wù)時間，如何縮短整個過程耗費的時間。

　　當(dāng)然，這場變革將是一個漸進(jìn)的過程，工業(yè)4.0的真正到來可能需要20年左右的時間。他將這一“漸進(jìn)的過程”稱作“工業(yè)3.X”。

　　“工業(yè)3.X”范本應(yīng)用在中國許多領(lǐng)域

　　比如生產(chǎn)一支筆，利用產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件，從研發(fā)到制造基于同一個數(shù)據(jù)平臺，費時費力費錢的工藝都可以省下來。目前，西門子已經(jīng)將“工業(yè)3.X”的范本應(yīng)用在中國的許多領(lǐng)域。

　　以華潤水泥(封開)公司的節(jié)能增效解決方案為例：水泥原料中約80%的成分是石灰石，分布于石灰?guī)r礦豐富的山區(qū)。華潤水泥(封開)有限公司的石灰石礦場位于距離生產(chǎn)基地63公里的山區(qū)，若使用汽車運輸原料，其成本約為11.3萬元/天，這將帶來巨大的運輸及能耗成本。經(jīng)過周密規(guī)劃，華潤封開水泥在石灰石礦場和生產(chǎn)基地之間建設(shè)了一條運輸皮帶廊。

　　皮帶廊全程規(guī)劃為52公里(一期40公里已建成運行)，相當(dāng)于北京三環(huán)路的全長，通過衛(wèi)星也清晰可見，年運輸能力達(dá)到1000萬噸，堪稱水泥行業(yè)世界之最。

　　要讓40公里的皮帶廊帶著5000多噸的物料運轉(zhuǎn)起來，需控制不同節(jié)點的電機(jī)同步運行。為了保障穩(wěn)定運輸，皮帶廊被分為3大段，均采用SimaticPCS7控制系統(tǒng)，皮帶上不同節(jié)點裝有張力傳感器，控制系統(tǒng)根據(jù)張力反饋，通過變頻器調(diào)節(jié)各部分電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以讓皮帶在15分鐘內(nèi)快速啟動。

　　石灰石從礦場運輸?shù)綇S區(qū)只需短短兩個小時。在西門子技術(shù)的協(xié)助下，皮帶廊低成本高效運轉(zhuǎn)，與汽車運輸相比，每年節(jié)約費用1.79億元，節(jié)約燃油1.4萬噸，減排二氧化碳4.2萬噸，成為華潤封開水泥的驕傲。

　　亞洲最大的紙漿和紙張制造商之一的亞洲紙漿紙業(yè)集團(tuán)(APP)，在浙江省寧波市的造紙廠是另一個范本—借助全集成驅(qū)動系統(tǒng)，能源消耗和二氧化碳排放量大減。由此，該造紙廠每條生產(chǎn)線年均節(jié)省數(shù)千萬元的開支，年均停機(jī)時間被保持在最低的12.5小時。

　　此外，汽車生產(chǎn)設(shè)備制造商柯馬(上海)工程有限公司采用西門子的產(chǎn)品生命周期軟件，借助虛擬仿真技術(shù)發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的缺陷及問題，在投產(chǎn)前就加以校正，使得設(shè)計與規(guī)劃實現(xiàn)“所見即所得”(生產(chǎn)線模擬的精準(zhǔn)度為98%)，把產(chǎn)品上市時間縮短了20%—30%。

　　西門子(中國)有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域驅(qū)動技術(shù)集團(tuán)總經(jīng)理林斌這樣描述這種變化：“比如生產(chǎn)一支筆，傳統(tǒng)做法是先出一張圖紙，然后調(diào)整機(jī)床參數(shù)去開模做出樣品，圖紙返回研發(fā)部門經(jīng)過比對修改，才能進(jìn)入生產(chǎn)線。但利用產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件，從研發(fā)到制造基于同一個數(shù)據(jù)平臺，在設(shè)計時就可以將這支筆的特點、長度、直徑等參數(shù)，直接與下游加工機(jī)器的數(shù)據(jù)同步，通過仿真就可以將設(shè)計定型，直接上線生產(chǎn)，完全不需要紙質(zhì)圖紙。傳統(tǒng)制造節(jié)奏改變了，費時費力費錢的工藝都可以省下來?！?/p>

　　要有更加靈活的制造和生產(chǎn)

　　隨著工業(yè)4.0理念的不斷深入，一場新的工業(yè)革命即將席卷全球，如何幫助企業(yè)實現(xiàn)更高的效率和生產(chǎn)力，更短的產(chǎn)品上市時間，以及更大的靈活性。

　　國家發(fā)改委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院研究員王海峰博士表示，中國的工業(yè)界在過去幾十年當(dāng)中取得的巨大進(jìn)展，在中國取得的這些進(jìn)步是非常鼓舞人心的，也是令全球矚目的?，F(xiàn)在中國工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了一個新階段，中國制造的產(chǎn)品越來越先進(jìn)，像高鐵、計算機(jī)、先進(jìn)機(jī)械、汽車、飛機(jī)和宇宙飛船，對于中國的制造業(yè)和工業(yè)來說一切皆有可能，都有能力去制造。

　　在王海峰看來，一個不可忽略的是，過去工業(yè)界的結(jié)構(gòu)是非常清晰的，各個公司可以通過規(guī)模效應(yīng)來降低成本，并且可以在每一個生產(chǎn)流程去推動生產(chǎn)力的提高，但是這樣的時代已經(jīng)一去不復(fù)返了。隨著全球化的進(jìn)一步加速，資源變得更加稀缺，而國際價值鏈在不斷地被催生。在這樣全球競爭的環(huán)境下，我們必須要有更加靈活的制造和生產(chǎn)。

　　西門子股份公司管理委員會成員、工業(yè)領(lǐng)域首席執(zhí)行官魯思沃教授持相同觀點。他表示，今天我們不光要強(qiáng)調(diào)員工的生產(chǎn)效率，同時整個企業(yè)在資源和能源上也要更加高效。我們今天不僅僅要提高生產(chǎn)速度，還要縮短產(chǎn)品上市的時間。當(dāng)一個產(chǎn)品新的創(chuàng)意產(chǎn)生到消費者能夠用上產(chǎn)品，這個時間要不斷縮短，雖然產(chǎn)品本身在變得越來越復(fù)雜、產(chǎn)品的版本也越來越多。

　　工業(yè)4.0進(jìn)化過程

　　工業(yè)革命1.0：18世紀(jì)末期始于英國的第一次工業(yè)革命，19世紀(jì)中葉結(jié)束。這次工業(yè)革命的結(jié)果是機(jī)械生產(chǎn)代替了手工勞動，經(jīng)濟(jì)社會從以農(nóng)業(yè)、手工業(yè)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)型到了以工業(yè)以及機(jī)械制造帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式。

　　工業(yè)革命2.0：第二次工業(yè)領(lǐng)域大變革發(fā)生在20世紀(jì)初期，形成生產(chǎn)線生產(chǎn)的階段。通過零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配的成功分離，開創(chuàng)了產(chǎn)品批量生產(chǎn)的新模式。20世紀(jì)70年代以后，隨著電子工程和信息技術(shù)充實到工業(yè)過程之中，實現(xiàn)了生產(chǎn)的最優(yōu)化和自動化。

　　工業(yè)革命3.0：第三次工業(yè)革命始于第二次工業(yè)革命過程中發(fā)生的生產(chǎn)過程高度自動化。自此，機(jī)械能夠逐步替代人類作業(yè)。

　　工業(yè)革命4.0：未來10年，第四次工業(yè)革命將步入“分散化”生產(chǎn)的新時代。工業(yè)4.0通過決定生產(chǎn)制造過程等的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)實時管理。