德國是全球制造業(yè)中最具競爭力的國家之一,其裝備制造行業(yè)全球領(lǐng)先。這是由于德國在創(chuàng)新制造技術(shù)方面的研究、開發(fā)和生產(chǎn),以及在復雜工業(yè)過程管理方面高度專業(yè)化使然。德國擁有強大的機械和裝備制造業(yè)、占據(jù)全球信息技術(shù)能力的顯著地位,在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程領(lǐng)域具有很高的技術(shù)水平,這些都意味著德國確立了其在制造工程行業(yè)中的領(lǐng)導地位。作為全球工業(yè)實力最為強勁的國家之一,德國在新時代發(fā)展壓力下,為進一步增強國際競爭力,從而提出了工業(yè)4.0(Industry4.0)概念。羅百輝認為,“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命,或革命性的生產(chǎn)方法,旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡物理系統(tǒng)等手段,將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。“工業(yè)4.0”想連接的是生產(chǎn)設備。這就是生產(chǎn)的“一體化”。把不同的設備通過數(shù)據(jù)交互連接到一起,讓工廠內(nèi)部,甚至工廠之間都能成為一個整體，中國完全有可能成為現(xiàn)代工業(yè)自動化革命的贏家。

　　德國“工業(yè)4.0”及其影響

　　制造業(yè)的數(shù)字化、虛擬化正在徹底改變?nèi)藗冎圃飚a(chǎn)品的方式。為此,以德國為代表的歐洲,以及美國都打算大幅提升工業(yè)產(chǎn)值。美國的通用電氣(GE)于2012年秋季提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”(IndustrialInternet)概念,這是一個將產(chǎn)業(yè)設備與IT融合的概念,目標是通過高功能設備、低成本傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)收集及分析技術(shù)等的組合,大幅提高現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的效率并創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)。而日本的各企業(yè)也在推進M2M和大數(shù)據(jù)應用。

　　德國“工業(yè)4.0”的大體概念是在2011年于德國舉行的“漢諾威工業(yè)博覽會”(HannoverMesse2011)上提出的。當時,德國人工智能研究中心董事兼行政總裁沃爾夫?qū)ね郀査固貭柦淌谠陂_幕式中提到,要通過物聯(lián)網(wǎng)等媒介來推動第四次工業(yè)革命,提高制造業(yè)水平。在德國政府推出的《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》中,工業(yè)4.0作為十大未來項目之一,聯(lián)盟政府投入2億歐元,其目的在于奠定德國在關(guān)鍵技術(shù)上的國際領(lǐng)先地位,夯實德國作為技術(shù)經(jīng)濟強國的核心競爭力。2年后,在2013年4月舉辦的“HannoverMesse2013”上,由產(chǎn)官學專家組成的德國“工業(yè)4.0工作組”發(fā)表了最終報告——《保障德國制造業(yè)的未來:關(guān)于實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》(包括德語版和英文版)。與美國流行的第三次工業(yè)革命的說法不同,德國將18世紀引入機械制造設備定義為工業(yè)1.0,20世紀初的電氣化為2.0,始于20世紀70年代的信息化定義為3.0,而物聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)服務化宣告著第四次工業(yè)革命到來。

　　“工業(yè)4.0”概念中的關(guān)鍵是將軟件、傳感器和通信系統(tǒng)集成于所謂的物理網(wǎng)絡系統(tǒng)。在這個虛擬世界與現(xiàn)實世界的交匯之處,人們越來越多地構(gòu)思、優(yōu)化、測試和設計產(chǎn)品。“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變,目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務的生產(chǎn)模式。在這種模式中,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變,產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

　　“工業(yè)4.0”的關(guān)鍵技術(shù)是信息通信技術(shù)(ICT),具體包括聯(lián)網(wǎng)設備之間自動協(xié)調(diào)工作的M2M(MachinetoMachine)、通過網(wǎng)絡獲得的大數(shù)據(jù)的運用、與生產(chǎn)系統(tǒng)以外的開發(fā)/銷售/ERP(企業(yè)資源計劃)/PLM(產(chǎn)品生命周期管理)/SCM(供應鏈管理)等業(yè)務系統(tǒng)聯(lián)動等等。而第三次工業(yè)革命的自動化只是在生產(chǎn)工藝中運用ICT,“工業(yè)4.0”將大幅擴大應用對象。

　　2013年12月19日,德國電氣電子和信息技術(shù)協(xié)會發(fā)布德國“工業(yè)4.0”標準化路線圖。德國“工業(yè)4.0”是德國政府確定的面向2020年的國家戰(zhàn)略,在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上首次發(fā)布《實施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略建議書》(以下簡稱“建議書”)。與美國流行的第三次工業(yè)革命的說法不同,建議書將18世紀引入機械制造設備定義為工業(yè)1.0,20世紀初的電氣化為2.0,始于20世紀70年代的信息化定義為3.0。鑒于技術(shù)正將實體物理世界和虛擬網(wǎng)絡世界融合,建議書稱,在制造領(lǐng)域,這種資源、信息、物品和人相互關(guān)聯(lián)的“虛擬網(wǎng)絡——實體物理系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,CPS)”可以被定義為工業(yè)4.0。CPS包括智能機器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設施,從入廠到出廠,整合整個制造和物流過程,實現(xiàn)數(shù)字化和基于信息技術(shù)的端對端集成。

　　不過,對于這個“第四次工業(yè)革命”的提法,世界范圍內(nèi)的認識并不一致。回憶起來,現(xiàn)在市面上還有人在說著“第三次工業(yè)革命”,也有人提出了“第六次工業(yè)革命”。段心鑫在《21世紀經(jīng)濟報道》發(fā)文認為,工業(yè)革命之所以配得上“革命”一詞,并不是說其能對生產(chǎn)效率有多大的提高,而在于其通過對生產(chǎn)方式的顛覆性變革實現(xiàn)了人的解放,從而推動了人類社會的巨大變革。從這個標準來看,蒸汽機、電與內(nèi)燃機、信息技術(shù)的出現(xiàn)都做到了這一點。而原子能技術(shù)、航天技術(shù)、生物科學以及五花八門的新能源技術(shù),至少現(xiàn)在還沒有。

　　如果把信息技術(shù)列為第三次工業(yè)革命的核心內(nèi)容,德國的“工業(yè)4.0”實際上還未能跳脫出這個范疇。因為,通過信息技術(shù)使得工業(yè)生產(chǎn)智能化、個性化只是信息技術(shù)在工業(yè)上的發(fā)展和延續(xù)。人類先是用互聯(lián)網(wǎng)連接起電子產(chǎn)品,接著就想把更多東西聯(lián)網(wǎng),比如IBM公司在2008年提出的“智慧地球”。亞洲制造業(yè)冠軍聯(lián)盟總干事、國際協(xié)秘書長羅百輝在《無人工廠與東莞智造》文章里表示，“工業(yè)4.0”項目主要分為兩大主題,一是“智能工廠”,重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程,以及網(wǎng)絡化分布式生產(chǎn)設施的實現(xiàn);二是“智能生產(chǎn)”,主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與,力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者,同時也成為先進工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應者。未來工業(yè)生產(chǎn)形式的主要內(nèi)容包括:在生產(chǎn)要素高度靈活配置條件下大規(guī)模生產(chǎn)高度個性化產(chǎn)品,顧客與業(yè)務伙伴對業(yè)務過程和價值創(chuàng)造過程廣泛參與,以及生產(chǎn)和高質(zhì)量服務的集成等。物聯(lián)網(wǎng)、服務網(wǎng)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)將取代傳統(tǒng)封閉性的制造系統(tǒng)成為未來工業(yè)的基礎(chǔ)。

　　羅百輝認為,“工業(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命,或革命性的生產(chǎn)方法,旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡物理系統(tǒng)等手段,將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。“工業(yè)4.0”想連接的是生產(chǎn)設備。這就是生產(chǎn)的“一體化”。把不同的設備通過數(shù)據(jù)交互連接到一起,讓工廠內(nèi)部,甚至工廠之間都能成為一個整體。這種工業(yè)設備生產(chǎn)數(shù)據(jù)的交互在德國正在變?yōu)楝F(xiàn)實。蔡司集團2013年在歐洲機床展上展出的一套名為PiWeb的系統(tǒng),通過PiWeb能夠把跨國公司分布在不同地區(qū)工廠的測量數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡共享,生產(chǎn)經(jīng)理在辦公室里即可看到每一個工廠的數(shù)據(jù),實現(xiàn)全球數(shù)據(jù)的同步監(jiān)測。德國的奔馳公司和大眾汽車已經(jīng)開始使用了這套系統(tǒng)。

　　“一體化”其實是為了“分散化”。也就是“工業(yè)4.0”提出的工業(yè)生產(chǎn)“由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變”,這與“Web2.0”時代的“去中心化”殊途同歸。“分散化”后的生產(chǎn)將變得更加靈活。這樣,不同的生產(chǎn)設備既能夠協(xié)作生產(chǎn),又可以各自快速地對外部變化做出反應。這完全是信息時代產(chǎn)生的大量個性化需求反映到生產(chǎn)端的結(jié)果,它要求工業(yè)生產(chǎn)告別上一個時代的標準化。而由此產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)流必然也要求各個生產(chǎn)設備實現(xiàn)一定的智能化,即智能的控制系統(tǒng)。

　　西門子驅(qū)動技術(shù)集團機床事業(yè)部主管JoachimZoll認為,這種“智能化”要求數(shù)控系統(tǒng)做到操作簡單、功能多樣、讓設備與工廠結(jié)合、出色地完成數(shù)據(jù)的采集和分析。在漢諾威歐洲機床展上,西門子與庫卡機器人公司簽訂了排他性的合作協(xié)議,旨在通過智能數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)機器人自動化,使機器人與生產(chǎn)線無縫集成,其中數(shù)據(jù)交互也是重要的前提條件。

　　凱文·凱利在他的著作《失控》中提出的“涌現(xiàn)”:大量遵循簡單規(guī)則的個體的交互會導致整體出現(xiàn)復雜度極高的狀態(tài)。而這種復雜的程度是任何單獨個體都不具備的。比如,由神經(jīng)元構(gòu)成大腦。這個概念也可以用來理解“工業(yè)4.0”中提出的“智能工廠”。分散的、具備一定智能化的生產(chǎn)設備,在實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互之后,就形成了高度智能化的有機體。

　　發(fā)達國家的“再工業(yè)化”浪潮

　　雖然對于現(xiàn)在處于第幾次產(chǎn)業(yè)革命,以及德國工業(yè)4.0算不算工業(yè)革命存在不同的理解,但是各個發(fā)達國家開始重新重視先進制造業(yè)的發(fā)展確實是個不爭的事實。美國也在通過各種計劃,促進先進制造業(yè)發(fā)展,有人稱之為“再工業(yè)化”。據(jù)《經(jīng)濟參考報》報道,美國波士頓咨詢公司不久前一份研究報告說,由于競爭力上升,美國在未來六年內(nèi)每年將從歐洲、日本和中國等出口大國奪取700億到1150億美元的制造業(yè)出口額。最近,中國美國經(jīng)濟學會在復旦大學舉行“美國經(jīng)濟發(fā)展問題”研討會,美國“再工業(yè)化”成為與會教授和專家熱門議題之一。