余伟辉:对标德国工业4.0 中国有哪些事要做?

关键词:[经济学家] 浏览:2651 发布日期:2016-01-20 网页收藏

  • 德国“工业4.0”提出了建设物理信息系统(CPS),积极布局智能工厂,推进智能生产,瞄准的是新一轮科技革命,聚焦的是制造业中的高端产业和高端环节。

    而《中国制造2025》 提出以推进信息化和工业化深入融合为主线大力发展智能制造,构建信息化生态下的产业生态和新的制造模式。《中国制造2025》关注的是制造业转型升级,同时要解决制造业创新能力、产品质量以及工业基础等方面的突出矛盾和问题。

    虽然我国与德国的工业基础、发展水平以及终极目标有所差别,但两者却有着类似的战略使命和核心理念。当前我国大部分工业体系处在由2.0向3.0过渡阶段,深入理解德国“工业4.0”的战略背景、内涵、发展路线图对实现《中国制造2025》,推动我国工业转型升级无疑有着深远影响。

    CPS是“工业4.0”基础

    “工业4.0”指的是技术与产业之间的关系,也可称之为第四次工业革命。它包括人类、技术和组织三大类共17个要素,德国“工业4.0”平台科学顾问委员会用了17篇论文才准确地概述了它的含义。“其实从范围上看,工业并非是‘工业4.0’的全部,它还包括智能产品、物流、供应链等,此外还有通过互联网所能提供的个性化服务。”德国机械设备制造业协会信息技术、研发和技术创新部部长莱纳·格拉茨强调,“只是工业在德国是基础,所以德国‘工业4.0’主要关注的是工业。”

    德国“工业4.0”平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安德尔从三个维度阐述了“工业4.0”的定义:首先,横向上是生命周期和价值流层,在生产和设计阶段可实现数据模型与现实产品的无缝连接;其次,纵向上运用CPS将场地、设备、工作站等融入到生产环境中; 最后在前两个维度的基础上引入业务、信息以及资产等进行融合。这三个维度可以看作企业制定“工业4.0”路线图的参考框架。

    当然,“工业4.0”的最终构成取决于具体的应用领域,如汽车、电子或者机械等。需要指出的是,“工业4.0”的基础是CPS,也就是整合了传感器、执行器的嵌入式系统。“CPS 可以实现系统与系统之间的通信,建立起虚拟世界与现实世界之间的联系。”艾纳·安德尔说,“比如汽车行业未来的流行趋势是实现人与车、车与车之间的通信,也就是常说的车联网,这就是CPS的基础技术运用。”

    实现机器与机器对话

    “工业4.0”并非像“爆炸”一样,突然袭来,其典型特征是每天都在演进的过程性,它需要逐步完善。需要明确的是“工业4.0”并非是从零开始,而是建立在现有生产线之上。

    艾纳·安德尔用一个生产线优化的例子解释了“工业4.0”是如何运行的:首先,实验室会对每一个产品进行识别,搜集生产数据和质量保障数据,通过评估后就可以知道制造流程;其次,通过测试,对错误的产品进行数据分析,从而还原其当时的制造情况,找到生产过程中是哪些环节的设备出现了问题;最后,就是要维修或者更换设备。“尤其对于汽车产品来说,涉及上万个零部件,所以,生产线上的数字化、智能化更为重要。”艾纳·安德尔说,“汽车产业是‘工业4.0’最难的应用点,同时也是最佳切入点。”

    如果说目前的自动化生产是人与机器对话,“工业4.0”则可实现机器与机器对话。比如德国的机床销往全球,这意味着要把产品交付给不同的市场。这些机床需要相应的维修部件进行维护。如果在德国生产之后再发往目的地,这显然是一个大工程。“工业4.0”如何解决这一问题?莱纳·格拉茨解释说:“现在人们的想法是在不同市场建设制造中心,如果当地需要零部件,德国的机器会将零部件的数据发送给当地制造中心,在这些制造中心就可以直接生产所需的零部件。当然所有设备都要应用‘工业4.0’技术,实现对整个流程的控制,这样我们就可以知道每个零部件的生产状态。”

    三大制约瓶颈待打破

    虽然“工业4.0”的概念始于德国,但在发展过程中同样面临着诸多问题。莱纳·格拉茨表示,“工业4.0”最突出的问题表现在标准上,德国“工业4.0”三大协会负责整合不同行业,在标准制定上,三大协会存在明显差异。如通讯和技术协会遵循自上而下的原则制定标准,而机械电子行业制定标准的过程却是自下而上的;第二,德国“工业4.0”平台目前囊括了近6000家企业,如何用统一的标准去平衡他们的需求成为棘手难题; 第三,目前“工业4.0”平台真正涉及的只有标准、研发和安全三个方面的技术问题,还没有精力去考虑职业培训市场宣传、全球化等其他内容。

    德国“工业4.0”目前也处于摸索阶段,未来依旧面临着诸多挑战。德国弗朗霍夫研究院生产系统和设计技术研究所所长、德国技术科学学院院士艾卡特·古纳特·乌尔曼认为,“工业4.0”要在安全的基础上追求较低的生产成本,其中安全是最为重要的原则,指的是既要保证生产线的安全,又要能对之进行分析。

    “工业4.0”的前身是德国2008年提出的《高科技战略2020》,它包括移动、能源、安全、通信、健康五个领域的十个项目,德国政府对这些研究项目的资助超过了2000亿欧元。艾纳·安德尔表示,经过4年的发展,德国在2012年才组建了“工业4.0”工作组,正式提出了“工业4.0”的定义、愿景以及如何实施。

    “中国正在进行的《中国制造2025》和德国‘工业4.0’高度相似,实施过程非常重要不能着急,可能需要几年、十几年甚至20年的时间去慢慢演进。”艾纳·安德尔指出,“当然,‘工业4.0’也是德国面向未来10~20年制定的发展战略。”

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