中德雙方近期宣布,，兩國將開展“工業(yè)4.0”合作，該領(lǐng)域合作有望成為中德未來產(chǎn)業(yè)合作的新方向,�,！肮I(yè)4.0”是在德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下形成的，已上升為德國國家級(jí)戰(zhàn)略。僅從定義看,，它是指工業(yè)生產(chǎn)方式的革新,，即繼第一個(gè)自動(dòng)紡織機(jī)、第一條流水線和第一個(gè)可編程邏輯控制器（PLC）誕生之后,，互聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算,、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)給工業(yè)生產(chǎn)帶來的革命性變化,。不過，據(jù)稱德國業(yè)界有300多種對(duì)于“工業(yè)4.0”的不同闡述,，而這主要是因?yàn)椤肮I(yè)4.0”是一場(chǎng)正在實(shí)際進(jìn)行的工業(yè)革命,。
未來工廠
被譽(yù)為德國“工業(yè)4.0”模范工廠的西門子安貝格電子制造廠正是未來德國工業(yè)的一個(gè)縮影。
這座位于巴伐利亞州東北小鎮(zhèn)上的工廠其貌不揚(yáng),，只有三座外觀簡(jiǎn)樸的廠房,，但卻擁有歐洲最先進(jìn)的數(shù)字化生產(chǎn)平臺(tái)。工廠主要生產(chǎn)PLC和其他工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品,，在整個(gè)生產(chǎn)過程中,，無論元件、半成品還是待交付的產(chǎn)品,，均有各自編碼,，在電路板安裝上生產(chǎn)線之后，可全程自動(dòng)確定每道工序,；生產(chǎn)的每個(gè)流程,，包括焊接、裝配或物流包裝等,，一切過程數(shù)據(jù)也都記錄在案可供追溯,；更重要的是，在一條流水線上,，可通過預(yù)先設(shè)置控制程序,，自動(dòng)裝配不同元件，流水生產(chǎn)出各具特性的產(chǎn)品,。
由于產(chǎn)品與機(jī)器之間進(jìn)行了通信,，整個(gè)生產(chǎn)過程都為實(shí)現(xiàn)IT控制進(jìn)行了優(yōu)化，生產(chǎn)效率因此大大提高：只有不到四分之一的工作量需要人工處理,，主要是數(shù)據(jù)檢測(cè)和記錄,；工廠每年生產(chǎn)元件30億個(gè)，每秒鐘可生產(chǎn)出一個(gè)產(chǎn)品,，產(chǎn)能較數(shù)字化前提高了8倍,，而由于對(duì)所有元件及工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和處理,，工廠可做到24小時(shí)內(nèi)為客戶供貨。此外,，由于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并分析質(zhì)量數(shù)據(jù),，次品率大大降低。
安貝格工廠不是孤例,，相似的生產(chǎn)方式革新正在德國其他大大小小的工廠中展開,，尤其是在汽車、機(jī)床制造業(yè)等領(lǐng)域,。
行業(yè)分析人士指出,，“工業(yè)4.0”至少發(fā)出了這樣一些革命性訊號(hào)：首先，工業(yè)生產(chǎn)的出發(fā)點(diǎn)將發(fā)生變化,。通過規(guī)模效應(yīng)以及員工生產(chǎn)率來降低成本的時(shí)代一去不返,，未來工業(yè)制勝的秘訣在于如何在提高生產(chǎn)率的同時(shí)盡量縮短產(chǎn)品從創(chuàng)意到上市的周期，以及如何滿足更復(fù)雜,、個(gè)性化的產(chǎn)品需求,。其次，虛擬與實(shí)際的界限似被消除,。其三,，人工似乎將被機(jī)器智能取代。
標(biāo)準(zhǔn)化之爭(zhēng)
離開安貝格,，再來到德國北部的雷蒙哥,，這里是德國弗勞恩霍夫研究院工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中心（IOSB-INA），專門為企業(yè)研發(fā)并生產(chǎn)推動(dòng)“工業(yè)4.0”所需的設(shè)備和解決方案,。
“我們更換生產(chǎn)線上的一臺(tái)設(shè)備只需要幾分鐘的時(shí)間,，然后生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行，”東威斯特法利亞-利珀大學(xué)工業(yè)信息技術(shù)教授,、弗勞恩霍夫研究院工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中心負(fù)責(zé)人尤爾根.雅思博奈特這樣說到,。“如果在傳統(tǒng)的工廠條件下,，根據(jù)設(shè)備的復(fù)雜程度不同,，更換設(shè)備的工作可能要花費(fèi)數(shù)天的時(shí)間�,！�
這是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)設(shè)備的安裝過程中,，技術(shù)人員需要先把新的部件手動(dòng)連接到工作環(huán)境，然后再去調(diào)整生產(chǎn)線上的控制裝置,。
“即插即用”成為人們對(duì)這一技術(shù)進(jìn)步的生動(dòng)描述,。工業(yè)4.0的專家們用“即插即生產(chǎn)”來指設(shè)備和系統(tǒng)的順暢配置。未來的部件會(huì)自發(fā)的與工作環(huán)境相連接,，自己把自己集成到現(xiàn)有控制系統(tǒng)當(dāng)中,。
當(dāng)然，這也需要新標(biāo)準(zhǔn)的支持,。來自不同制造商的部件必須使用同一種語言,，部件之間才能自發(fā)地相互交流。
德國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì),、德國機(jī)械制造商協(xié)會(huì)和德國電器電子行業(yè)協(xié)會(huì)共同開展的調(diào)查表明,，被調(diào)查的近300家企業(yè)中有半數(shù)以上都認(rèn)為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化是“工業(yè)4.0”所提出的最大挑戰(zhàn)，難度甚至超出了流程和工作組織,�,！耙虼耍澜绾芏嗖煌臋C(jī)構(gòu)都在討論這個(gè)話題,，其中包括國際電工協(xié)會(huì)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織,。”西門子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)語規(guī)制負(fù)責(zé)人羅蘭海德爾說,。
首要的問題就是如何把設(shè)備和設(shè)備特征進(jìn)行分類和描述,，方法必須是獨(dú)特的，而且適用于每家制造商,。
“然后每臺(tái)設(shè)備都擁有一套自己的數(shù)據(jù)包,，這套數(shù)據(jù)包描述了設(shè)備的所有特征和服務(wù)，”海德爾說,�,！澳憧梢园阉皖A(yù)先設(shè)定的全球通用格式進(jìn)行對(duì)比，提供有關(guān)設(shè)備及其功能的信息,�,！�
使用那種電子“格式”的未來設(shè)備不僅能夠自發(fā)地實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，還能互相約定合作的條款,。除此之外,，還有一項(xiàng)因素在數(shù)字“格式”的設(shè)備描述中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，這就是名為OPC UA（針對(duì)過程控制統(tǒng)一架構(gòu)的對(duì)象鏈接和嵌入）的通訊協(xié)議,�,！癘PC UA可用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自發(fā)聯(lián)網(wǎng)，并使設(shè)備在所處環(huán)境中展現(xiàn)出自身的特征,，”雅思博奈特解釋說,。“這個(gè)協(xié)議還能把來自生產(chǎn)的信息直接傳遞給生產(chǎn)規(guī)劃和ERP系統(tǒng),�,！�
“工業(yè)4.0”在中國
“工業(yè)4.0”在中國也正方興未艾。2013年9月11日,，與西門子德國安貝格電子制造工廠（EWA）相同的中國首家西門子數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)工廠（SEWC）在成都落成并投產(chǎn),，即西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地,。 這早已不是“工業(yè)4.0”在中國登陸的孤例,。華晨寶馬的沈陽鐵西工廠也采用了全集成自動(dòng)化生產(chǎn),，多款車型可以在一條生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)，極大優(yōu)化了效益,。在云南昆明,，昆明鋼鐵公司引入了高爐煉鋼爐集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以保證全自動(dòng)的運(yùn)行與安全監(jiān)控,。SAP也在中國與許許多多企業(yè)伙伴合作,，開發(fā)出適用于“工業(yè)4.0”的IT軟件系統(tǒng)。
不過,，中國制造業(yè)更廣泛地向信息化,、數(shù)字化和智能化升級(jí)轉(zhuǎn)型，還需要什么呢,？西門子(中國)有限公司執(zhí)行副總裁,、工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域總裁吳和樂博士認(rèn)為，數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字制造的載體,，可以實(shí)現(xiàn)包括產(chǎn)品設(shè)計(jì),、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程,，到生產(chǎn)執(zhí)行和服務(wù)的全生命周期的高效運(yùn)行,，以最小的資源消耗獲取最高的生產(chǎn)效率。
該平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)需要企業(yè)以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ),，在物聯(lián)網(wǎng),、云計(jì)算、大數(shù)據(jù),、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)的強(qiáng)力支持下,，集成目前最先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)及軟件和硬件，如產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)軟件以及控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)等,。
在提升資源效率層面,，制造業(yè)企業(yè)首先需要考慮設(shè)備層面的資源效率提升方案。同時(shí),，企業(yè)需要將眼光放遠(yuǎn),，關(guān)注能夠使全生命周期資源效率提升的整體解決方案，即將現(xiàn)有的技術(shù)和創(chuàng)新全部整合到一個(gè)數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)中,，從企業(yè)層面到設(shè)備層面給出“基于成本設(shè)計(jì)”及“基于節(jié)能和資源設(shè)計(jì)”的完整資源方案,。
