新闻是有分量的

德国政府计划带动新一波的工业革命_0

2019-06-05 09:59栏目:精选
TAG:

  回顾工业革命的历史,第一次工业革命是18世纪中到19世纪中,由水力与蒸汽来带动工厂的机械化。第二次工业革命则是19世纪末到20世纪初的电力发展。第三次工业革命是20世纪后半,由可程式化元件PLC所带起的工业生产自动化。至于德国所计划带动的工业革命4.0,藉由网路来串来所有工厂所有元件,除了自动化,还要智慧化。

  德国近年提出的工业4.0概念,意在升级国内的工业体系、保持其在全球的领先地位。这个由政府出资、注重中小企业的工业4.0计划,背后是德国工业界面对信息时代的巨大危机感。很多德国企业都参与到其中,也包括西门子和蔡司这样的知名企业。

  正因为工业革命4.0目的在于透过网路串联达到工厂智慧化,其关键技术正是资通讯技术(ICT),包括联网设备间自动协调工作的M2M(MachinetoMachine)、巨量资料的运算处理、PLM(产品生命周期管理)、SCM(供应链管理)等。工业革命4.0正是希望让ICT应用范围更为延伸,让工厂可以真正达到智慧工厂的等级。

德国工业制造

  德国政府积极推动工业革命4.0,让工厂智慧化,结果不仅能够创造新颖的产品、提高生产效率,还能够解决当前社会面临的诸多问题,例如能源消耗。当然,这看似美好的工业革命4.0,也面临着四大挑战,分别是标准化、复杂系统管理、通信基础设施的布建、以及安全和保密。

  物联网产业的推动

  工业4.0有两大研究主题,一是智能工厂,重点研究智能化生产系统及网络化分布式生产设施的实现;二是智能生产,即保证整个生产过程从设计、规划、工程到生产实施及服务各环节的数据流安全畅通。物联网正是一项联通各个生产环节最基础的技术。

  通过物联网,不仅能够实现机器与机器、人与机器间的互联互通,还包括自主智能控制的高级别需求。这里所说的自助智能控制,强调的是进一步减少生产环节对人类的依赖,但并不意味着人不参与整个生产过程。未来制造将更加依靠高端人才的创新设计和选择判断能力,来不断提高生产力及生产效率,例如现在的3D打印技术,能够极大的发挥设计者的创新思维,而不再被低端的制造技术所禁锢,实现人与制造设备的高度密合。相信未来随着个性化制造需求的不断增长,像3D打印这样的技术将很快在整个制造业中逐步普及。

  依托物联网建设的工业生产,将打破现有的生产界限,使整个产业链联系得更加紧密。联想到现在德国小企业占到全国企业数量的99%,总产量的52%,总收入的39%,就业的60%,如果借助物联网来打破各个小企业之间的断链,实现生产过程的全连通,这样众多的小企业将不再是单兵作战,而是合力创造出一加一大于二的神话。

德国工业机器人

  当然,实现物联网智能化的生产,不能忽视的便是安全问题,包括生产信息安全和网络设备安全以及对环境的绿色安全。生产信息安全是保证企业保持持续性竞争力的前提条件;网络设备安全是基础条件;而随着人们环保意识的不断增强,并认识到环境对自身健康越来越重要,工业制造生产对环境的绿色无污染逐渐成为必不可少的必备条件。

  工厂智能化不断提高

  工业4.0想连接的是生产设备。这就是生产的一体化。把不同的设备通过数据交互连接到一起,让工厂内部,甚至工厂之间都能成为一个整体。这种工业设备生产数据的交互在德国正在变为现实。蔡司集团在今年欧洲机床展上展出的一套名为PiWeb的系统,通过PiWeb能够把跨国公司分布在不同地区工厂的测量数据进行网络共享,生产经理在办公室里即可看到每一个工厂的数据,实现全球数据的同步监测。德国的奔驰公司和大众汽车已经开始使用了这套系统。

  在汉诺威欧洲机床展上,西门子与库卡机器人公司签订了排他性的合作协议,旨在通过智能数控系统实现机器人自动化,使机器人与生产线无缝集成,其中数据交互也是重要的前提条件。

  我们大都见过生产线上的机械手臂,好像也没有很智能。但想一下凯文凯利在他的著作《失控》中提出的涌现:大量遵循简单规则的个体的交互会导致整体出现复杂度极高的状态。而这种复杂的程度是任何单独个体都不具备的。比如,由神经元构成大脑。

  这个概念也可以用来理解工业4.0中提出的智能工厂。分散的、具备一定智能化的生产设备,在实现了数据交互之后,就形成了高度智能化的有机体。

  当这个有机体的智能化不断提高,会不会涌现出人工智能?如果真的实现了这一步,我可以接受工业4.0就是第四次工业革命。只是我曾以为它会是库布里克式的敏感男孩儿,而从没想过它会是座工厂。

德国工业制造

  不过,从工业4.0来看,德国工业界在技术与理念上的更新从未止步,这一点是在中低端市场上紧盯销量的中国企业需要关注的。

  工业领域的根本性变革

  智能工业或者工业4.0,是从嵌入式系统向信息物理融合系统(CPS)发展的技术进化。作为未来第四次工业革命的代表,工业4.0不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网(物联网、数据网和服务互联网)的方向发展。

  同时,分散型智能利用,代表了生产制造过程的虚拟世界与现实世界之间的交互关系,在构建智能物体网络中发挥重要作用。

  工业4.0体现了生产模式从集中型到分散型的范式转变,正是因为有了让传统生产过程理论发生颠覆的技术进步,这一切才成为可能。未来,工业生产机械不再只是加工产品,取而代之的是,产品通过通信向机械传达如何采取正确操作。

  工业4.0通过将嵌入式系统生产技术与智能生产过程相结合,将给工业领域、生产价值链、业务模式带来根本性变革(例:智能工厂),从而开创一条通往新技术时代的道路。

  德国将推进工业4.0项目作为国家战略的一个重要环节,就是在2020年让德国成为CPS的主要市场。与其他大多工业发达国家完全不同的是,在推进工业进程的同时,德国一直维持稳定的制造业劳动力。

  CPS应对社会面临的主要问题的同时,对涵盖自动化、生产技术、汽车、机械工程、能源、运输以及远程医疗等众多工业部门、应用领域,带有非常重要的意义。因CPS而实现的许多应用,将产生新附加价值链和业务模式。CPS不仅可以降低实际成本,提高能源、时间等的效率,还能降低CO2排放水平,在保护环境上发挥重大作用。

  仅从制造业来看,CPS就可带来惊人的效率提升。CPS实时地统筹处理制造、工业链以及各个顾客的要求,实现智能工厂。

  德国是嵌入式系统、移动通信网络等CPS相关领域的全球市场领袖。德国教育与研究部(BMBF)委托德国科学技术工程院牵头的CPS进程项目的目的,是确立综合的CPS研究议程,提升工业技术的国家竞争力,巩固德国作为主要市场及提供商的全球地位,在此基础上实现德国技术革命。

  给中国的启示

  当前,作为世界工厂的中国,正受到双重的挑战:发达国家正在进行再工业化运动,东盟国家、印度和拉美国家则拥有更低的劳动力和资源成本。在这样的形势之下,如何在保持增长的同时,促进产业升级,是中国制造业不得不思考的问题。

  2013年9月5日,工信部针对当前制约工业转型升级的突出矛盾和问题,制定了《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》。中国制造业未来如何适应市场的变化,有各种不同的意见。一种是强调更迅速、灵活地适应市场,用贸工技的方法跟上时代,还有一种则是技工贸的方法。比如,同样是家用电器,海尔走的是贸工技的路子,格力则是技工贸。

  我们从德国的工业4.0概念得到的启示是,格力这条路子也是可行的路子。我们和德国相比,研发投入不足。而格力强调核心技术在创新中所发挥的作用,这对于我们从制造业大国到强国的转变,是有意义的。因此,德国的工业4.0,可以作为两化深度融合的一个可选的方向。

  同时,以工业4.0为代表的新一轮工业革命,也是中国制造业转型升级的重要契机。今年1月,中国工程院启动并开展了《制造强国战略研究》重大咨询项目,提出了在2020年进入制造强国行业的指导方针和优先行动。相关专家指出,新一轮的工业革命,对于当今中国,尤其是对于中国的制造业,既是极为严峻的挑战,更是一个技术上赶超发展、结构上加快升级的重大机遇。对此,必须高度重视、密切跟踪、迎头赶上。