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工业4.0,从概念到现实
第三,德国为什么那么重视工业4.0?上个月德国总理默克尔在企业家协会上说:如果德国生产制造业不及时进行革命的话,总有一天google,微软,苹果将会成为生产制造领域的新巨头。过去我们已经看到这个趋势,谷歌在收购机器人公司,进入生产制造领域的意图非常明显。德国是当前的制造强国,而这种强国地位5年、10年之后是否还能保持,是个很大的问题。而中国是制造大国,多年来我们就提出从制造大国向制造强国转变,德国更是希望从制造强国变为制造业超级大国,两者的共同之处都是“变”。大和强的区别是什么?是质量和创新。从大到强,第一步不是IT,互联网,而是确保质量,提升创新意识。质量如何保证,答案就是自动化。德国的自动化已经非常强大,而从制造强国变为制造业超级大国,关键的就在于互联网。事物的发展要具备充分条件和必要条件,必要条件就是自动化,充分条件是信息化,只有这两个条件同时满足的时候才能搞好工业4.0,二者缺一不可。生产管理系统如ERP,MES ,SAP ,EPLM,移动互联网,物联网技术与生产制造系统结合,这就是德国的出发点。
什么是工业4.0?我认为工业4.0是对于未来制造业的一种描述,2012年德国发布了一本白皮书,里面描述了德国的未来发展路径,新能源,第4次工业革命、我们面临的是什么?我们需要是什么?
这本书中有4张非常著名的画,总结四次工业革命的变革:18世纪中叶的第一次工业革命是小作坊的生产制造模式,以蒸汽机的诞生为标志;20世纪前期的第二次工业革命是人工流水线的生产制造模式的变化;20世纪后期的第三次工业革命是自动化流水线的生产制造模式;21世纪开始的第四次工业革命是互联网自动化的生产制造模式。我们知道,产业革命,科技革命,工业革命是有内在联系的。蒸汽机是一个科技革命,怎么能代表工业革命呢?因为工业革命就是生产制造模式的革命,所以工业4.0也是一种模式的革命,不是系统或元器件的革命或变革。过去很多哲学家和经济学家已经梳理了这样的关系:生产力推动了社会的发展,生产制造方法的改革提高了生产力。
所以德国发展第4次工业革命,落脚点不是在IT、网络或通讯,而是在制造领域的革命,工业战略4.0标志着工业生产进入了互联网时代:网络物理生产系统(CPPS,cyber-physical production systems)将形成第四次工业革命的基础。大家都知道,美国推出了CPS,而到德国的时候没有用CPS的概念,而是用CPPS的概念。生产制造系统采用联网的嵌入式系统,以及物联网和基于WEB的服务,将带来我们走上第四次工业革命的道路,所以在工业4.0的战略中,各个公司要找准自己的地位,而不是人云亦云。
工业战略4.0的目标是什么?智能自适应化,机电控制模块化,过去大家都强调机电一体化,但机电一体化是个被动的执行机构,这个执行机构必须和控制系统结合在一起,成为一个自动化的模体,叫机电控制一体化,第三个叫互联移动实用化,PLM管理一体化
那么工业战略4.0到底应用哪些技术?我认为数字工、厂工业自动化控制系统、无缝一致的通信技术、Web 2.0、云计算和大数据、机器与机器之间的通信(M2M )、软件技术、参与人的角色、物联网、网络物理系统、嵌入式控制技术、机械制造设计技术等等都是包含其中的。
在工业战略4.0之下,那么工厂的结构就不是金字塔的结构,如现场层,控制层,管理层,以及后面的ERP层,而成为一个平面的结构,所以传统的控制体统要改革,改成什么样的呢?产生了一个三维度的控制系统的框架,这个系统将协同生命周期链,管理链,和产业链有机结合起来,所以现在的PLM应该叫企业的生命周期管理EPLM。
过去的系统设计都是预知系统的设计,而工业4.0控制的关键在于系统能自行配置和智能生产系统流程网络化的设计,这是根本的区别。所以互联网自动化是实现工业4.0 战略的关键,这个方向上有很多的课题可以做,等待着年轻人去实现。德国为了推动工业4.0的发展,成立由IT,电子,电气及设备装置生产厂商,研究单位,大专院校组成工业智能制造战略平台,制定中国工业制造发展纲要,所以工业4.0不是一两个企业完成的而是成百上千企业共同努力实现的。菲尼克斯电气也是这个联盟的一个重要成员,参与一个研究群中的项目开发工作。
最后,德国工业战略4.0给我们带来的启示?从德国的发展路径可以看出,要搞工业4.0首先要完成工业3.0 ,IT行业的专家与自动化专家必须一起合作,长期的规划,跨行业,跨专业的整合协调作战。
而实现中国工业4.0也不是一蹴而就的,需要四部曲:生产制造自动化、流程管理数字化、企业信息网络化、智能制造云端化。通过这四化,我们会沿着自己的路径,一步步实现我们的理想。