“工業(yè)4.0”在德國(guó)被認(rèn)為是第四次工業(yè)革命，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，保持德國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。制造業(yè)在德國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的占比為26%，作為提升傳統(tǒng)制造業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展方向，實(shí)施“工業(yè)4.0”是德國(guó)政府順應(yīng)全球制造業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)、推進(jìn)智能制造新模式的客觀要求。
“工業(yè)4.0”VS“中國(guó)制造2025”
自2014年10月我國(guó)總理李克強(qiáng)訪問德國(guó)，并簽訂《中德合作行動(dòng)綱要》以來，“工業(yè)4.0”的概念在我國(guó)迅速走紅，一時(shí)間，“工業(yè)4.0”、“智能制造”的戰(zhàn)略地位迅速提升。
與“工業(yè)4.0”巧合的是，對(duì)于國(guó)內(nèi)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，工信部早在三、四年前就開始規(guī)劃一項(xiàng)未來10年制造業(yè)發(fā)展的“中國(guó)制造2025”。如今，這項(xiàng)規(guī)劃將以德國(guó)“工業(yè)4.0”為啟示，學(xué)習(xí)德國(guó)的智能制造，為我國(guó)的現(xiàn)代化工業(yè)強(qiáng)國(guó)描繪出清晰的路線圖。
“工業(yè)4.0”是一個(gè)發(fā)展的過程，不可能一蹴而就，“中國(guó)制造2025”也弱化了以往規(guī)劃中5年時(shí)間的限制，規(guī)劃年限擴(kuò)展到2025年，更注重中長(zhǎng)期規(guī)劃，主要圍繞我國(guó)工業(yè)有待加強(qiáng)的領(lǐng)域進(jìn)行強(qiáng)化，力爭(zhēng)使我國(guó)在2025年從工業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)型為工業(yè)強(qiáng)國(guó)。
從目標(biāo)上來看，德國(guó)“工業(yè)4.0”主要是期望繼續(xù)領(lǐng)跑全球制造業(yè)，保持德國(guó)制造業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)力，抗衡美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)巨頭對(duì)制造業(yè)的吞并。而今年“兩會(huì)”中，工信部苗圩部長(zhǎng)首次公開披露了“中國(guó)制造2025”制定情況，表示大體需要用3個(gè)10年左右的時(shí)間，完成中國(guó)從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，并提出了分三步走的戰(zhàn)略?！爸袊?guó)制造2025”也就是三步走第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，它是一個(gè)路線圖，有具體的時(shí)間表。通過實(shí)施“中國(guó)制造2025”規(guī)劃綱要，通過10年的努力，讓中國(guó)制造進(jìn)入全球制造業(yè)的第二方陣。
從時(shí)間表來看，德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略工作組也認(rèn)為德國(guó)實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”需要10年時(shí)間，在時(shí)間上和我們的“中國(guó)制造2025”大體在一個(gè)時(shí)間段。
有了“中國(guó)制造2025”的10年戰(zhàn)略規(guī)劃，有了智能制造的具體行動(dòng)計(jì)劃，相信通過這樣的努力和清晰的路線圖，我們將很快接近發(fā)達(dá)國(guó)家未來制造業(yè)發(fā)展水平的目標(biāo)，如同工信部苗圩部長(zhǎng)所說，“中國(guó)完全能夠搭上新一輪工業(yè)革命的快車”。
四大難點(diǎn)亟待突破
“工業(yè)4.0”是由大規(guī)模批量生產(chǎn)向大規(guī)模定制生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，是由集中生產(chǎn)向網(wǎng)絡(luò)化異地協(xié)同生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，是由傳統(tǒng)制造企業(yè)向跨界融合企業(yè)轉(zhuǎn)變。德國(guó)“工業(yè)4.0”工作組的最終報(bào)告認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”尚存在標(biāo)準(zhǔn)化、復(fù)雜的系統(tǒng)管理、通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)安全保障等4方面的難題，同樣的難題也適用于我國(guó)未來的制造業(yè)。與德國(guó)加強(qiáng)“工業(yè)4.0”方面的合作，有助于前瞻性地解決這些難題，為未來制造業(yè)發(fā)展鋪平道路。
u 標(biāo)準(zhǔn)化
工廠要對(duì)內(nèi)外各種物品與服務(wù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，那么，通信方式、數(shù)據(jù)格式等許多內(nèi)容都需要標(biāo)準(zhǔn)化。目前在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化舞臺(tái)上，美、德、日等發(fā)達(dá)國(guó)家能夠長(zhǎng)期保持主導(dǎo)地位，主要憑借的就是強(qiáng)大的制造業(yè)綜合實(shí)力，而我國(guó)目前在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化舞臺(tái)上仍然處于“聽眾”角色，也從一個(gè)側(cè)面反映了我國(guó)制造業(yè)整體水平的差距。
標(biāo)準(zhǔn)先行是“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的突出特點(diǎn)。為了保障“工業(yè)4.0”順利實(shí)施，德國(guó)將標(biāo)準(zhǔn)化排在行動(dòng)首位，成立一個(gè)工作組，專門處理標(biāo)準(zhǔn)化和參考架構(gòu)方面的問題。2013年12月，德國(guó)電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布了“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖。我國(guó)在推進(jìn)信息技術(shù)與工業(yè)深度融合的具體實(shí)踐中，也應(yīng)高度重視標(biāo)準(zhǔn)化在制造業(yè)發(fā)展中的引領(lǐng)作用，及時(shí)出臺(tái)“兩化融合”或“兩化深度融合”的標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，盡最大可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化，使中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)得到國(guó)際上的廣泛采用。
此外，跨學(xué)科、跨領(lǐng)域是制造業(yè)高技術(shù)發(fā)展的顯著特點(diǎn)。隨著制造業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，各種高新技術(shù)以前所未有的廣度和深度滲透到制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，使制造業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)過程和管理方式都發(fā)生了深刻，甚至是革命性的變化，催生了一大批新興高技術(shù)制造業(yè)出現(xiàn)。反過來，制造業(yè)在發(fā)展過程中，不斷融入和集成各種技術(shù)，形成極為復(fù)雜的系統(tǒng)化過程。為此，只有從一開始就進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的約束和引導(dǎo)，才能有序開展與推廣“兩化融合”。
u 復(fù)雜的系統(tǒng)管理
實(shí)際生產(chǎn)過程與各種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)協(xié)同之后，系統(tǒng)整體更加復(fù)雜化，對(duì)其進(jìn)行管理將更加困難。產(chǎn)、學(xué)、研、用多個(gè)層面的聯(lián)合機(jī)制在一定程度上能夠化解系統(tǒng)的復(fù)雜化，不斷完善管理體系。德國(guó)“工業(yè)4.0”是由德國(guó)工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、西門子、博世等企業(yè)聯(lián)合發(fā)起的，工作組成員也是由產(chǎn)、學(xué)、研、用多方代表組成的。因此，“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略一經(jīng)提出，就很快得到了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的積極響應(yīng)。
從我國(guó)制造業(yè)來看，企業(yè)普遍重視技術(shù)，但不重視流程管控，尤其是在技術(shù)研發(fā)方面。而未來的制造業(yè)體系將越來越復(fù)雜，這就需要產(chǎn)、學(xué)、研、用多個(gè)層面聯(lián)合來推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。因此，我國(guó)應(yīng)該充分吸收和借鑒德國(guó)“工業(yè)4.0”的聯(lián)合模式，一方面，政府要通過引導(dǎo)和支持的方式促進(jìn)不同類型的產(chǎn)、學(xué)、研合作聯(lián)盟發(fā)展；另一方面，選擇幾個(gè)重點(diǎn)行業(yè)和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行試點(diǎn)，由創(chuàng)新意愿較高的企業(yè)牽頭，聯(lián)合科研實(shí)力雄厚的大學(xué)或科研機(jī)構(gòu)，組建多種形式的研發(fā)聯(lián)盟，充分調(diào)動(dòng)各方資源和力量，共同推進(jìn)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用推廣。
德國(guó)認(rèn)為，邁向“工業(yè)4.0”的道路上，生產(chǎn)過程與各種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)協(xié)同之后，系統(tǒng)整體會(huì)更加復(fù)雜化，對(duì)其進(jìn)行管理將更為困難。為此，需要實(shí)現(xiàn)“制造系統(tǒng)的橫向、縱向集成”和“工程端到端的集成”。橫向集成主要解決企業(yè)和企業(yè)之間復(fù)雜系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)信息無縫的交流；縱向集成主要解決企業(yè)內(nèi)部的復(fù)雜系統(tǒng)管理，在企業(yè)的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證、物流、交互各環(huán)節(jié)，所有的信息都無縫隙、高效、順暢地傳遞；端到端集成主要解決貫穿整個(gè)價(jià)值鏈的工程化信息系統(tǒng)集成的復(fù)雜系統(tǒng)管理問題，以保障大規(guī)模個(gè)性化定制的實(shí)施。
u 通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
德國(guó)“工業(yè)4.0”的本質(zhì)就是基于信息物理系統(tǒng)（CPS）實(shí)現(xiàn)“智能工廠”，讓制造業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)充分地與互聯(lián)網(wǎng)融合，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。而實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)就需要適用于工業(yè)的、具有高可靠性的通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為基本保障。此外，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的形成，也必然會(huì)出現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)。工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集、傳輸、交互和共享，必然要求建立容量、帶寬、存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)大的基礎(chǔ)實(shí)施。
而當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施恐怕難以滿足“工業(yè)4.0”時(shí)代的要求。因此，構(gòu)建容量更大、服務(wù)質(zhì)量更可靠的工業(yè)通信基礎(chǔ)設(shè)施，將成為未來制造業(yè)迫切需要解決的一項(xiàng)課題。
u 網(wǎng)絡(luò)安全保障
工廠與外界實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)之后，惡意軟件入侵、網(wǎng)絡(luò)受到攻擊的危險(xiǎn)性會(huì)有所提升，這就需要制定保障網(wǎng)絡(luò)安全的對(duì)策與解決方案。
進(jìn)入21世紀(jì)以來，各種針對(duì)工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)攻擊就開始出現(xiàn)。例如：澳大利亞下水道監(jiān)控系統(tǒng)和美國(guó)核電站監(jiān)控系統(tǒng)曾被第三方經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)侵入，波蘭地鐵信號(hào)系統(tǒng)也被入侵。而近年來，這樣的攻擊更是愈演愈烈。2012年8月，沙特國(guó)營(yíng)石油公司Aramco受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，攻擊者的目標(biāo)為制油/制氣工程，意圖通過使工程中止，讓石油/天然氣的生產(chǎn)發(fā)生異常。
隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的到來，人力、物料、生產(chǎn)設(shè)備、各種生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及價(jià)值鏈上的眾多協(xié)同企業(yè)都將互聯(lián)，隨之而來的是網(wǎng)絡(luò)安全問題的隱憂，這就迫切需要建立一套完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全認(rèn)證體系，此外在認(rèn)證制度的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究與設(shè)計(jì)方面，還需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累。初期，我國(guó)可以與國(guó)際認(rèn)證機(jī)構(gòu)合作，開展聯(lián)合認(rèn)證服務(wù)，同時(shí)逐步建立自己的安全認(rèn)證機(jī)制。這不僅是與國(guó)際通行做法接軌，也有利于信息安全領(lǐng)域的國(guó)際交流與合作，在切實(shí)提高我國(guó)信息安全水平的同時(shí)，幫助和促進(jìn)工業(yè)企業(yè)提升信息安全技術(shù)水平，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
對(duì)話專家
Q在德國(guó)出臺(tái)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略之前，我國(guó)推出了信息化與工業(yè)化融合的“兩化融合”戰(zhàn)略，在您看來，“兩化融合”與“工業(yè)4.0”存在哪些異同點(diǎn)？
A工信部成立以來，一直致力于推進(jìn)“兩化融合”工作，通過信息化的融合與滲透，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生革命性影響?！肮I(yè)4.0”本質(zhì)上是由信息技術(shù)引發(fā)的，與我國(guó)的“兩化融合”有異曲同工之處。在未來制造業(yè)中，我們應(yīng)該將“兩化深度融合”作為主要著力點(diǎn)，進(jìn)一步繼續(xù)加快推進(jìn)信息化。
不同點(diǎn)在于，德國(guó)“工業(yè)4.0”將積極部署信息物理系統(tǒng)（CPS）平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工廠的“智能制造”?！爸悄苤圃臁币殉蔀槿蛑圃鞓I(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，智能設(shè)備和生產(chǎn)手段在未來必將廣泛替代傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。而CPS將改變?nèi)祟惻c物理世界的交互方式，能夠使未來制造業(yè)中的物質(zhì)生產(chǎn)力與能源、材料和信息3種資源高度融合，對(duì)實(shí)現(xiàn)“智能工廠”和“智能制造”提供有效保障。美國(guó)、德國(guó)等世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)都高度重視信息物理系統(tǒng)的構(gòu)建，加強(qiáng)戰(zhàn)略性、前瞻性的部署，并已取得了積極的研究進(jìn)展。而我國(guó)目前的制造業(yè)發(fā)展仍然以簡(jiǎn)單的擴(kuò)大再生產(chǎn)為主要途徑，迫切需要通過智能生產(chǎn)、智能設(shè)備和“工業(yè)4.0”理念改造和提升傳統(tǒng)制造業(yè)。
Q當(dāng)前我國(guó)政府提出了智能制造、“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，這些戰(zhàn)略與“工業(yè)4.0”的關(guān)系是什么？
A“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”就是德國(guó)的“工業(yè)4.0”。也就是說，把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工業(yè)、制造業(yè)技術(shù)更加緊密結(jié)合起來。德國(guó)打造信息物理系統(tǒng)實(shí)際上是從本國(guó)制造業(yè)實(shí)力及實(shí)際情況出發(fā)的，德國(guó)制造業(yè)比較強(qiáng)，但是互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)相對(duì)較弱，“工業(yè)4.0”的目的就是通過發(fā)揮其制造領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)制造業(yè)服務(wù)包括互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
那么對(duì)于我國(guó)制造業(yè)而言，隨著智能制造時(shí)代的到來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將是“互聯(lián)網(wǎng)+”最早實(shí)現(xiàn)的行業(yè)之一。智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將順應(yīng)新一輪工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)變革，成為“互聯(lián)網(wǎng)+”最早實(shí)現(xiàn)的行業(yè)之一。
Q工業(yè)制造領(lǐng)域門類眾多，您認(rèn)為“工業(yè)4.0”將在哪些領(lǐng)域發(fā)揮作用？
A隨著“工業(yè)4.0”的深入發(fā)展，CPS概念將進(jìn)一步外延。在未來的智能制造業(yè)中，CPS將涵蓋自動(dòng)化、生產(chǎn)技術(shù)、汽車、機(jī)械工程、能源、運(yùn)輸以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等眾多工業(yè)部門和應(yīng)用領(lǐng)域，意義非常重要。因CPS而實(shí)現(xiàn)的許多應(yīng)用，將產(chǎn)生新附加價(jià)值鏈和業(yè)務(wù)模式。
