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為什麽工業4.0是最後壹次工業革命?

工業4.0被認為是德國的“第四次工業革命”。第壹次工業革命發生在18世紀至19世紀,以蒸汽機的使用為標誌,實現了生產過程的機械化;第二次發生在19世紀下半葉;第三次發生在20世紀下半葉,以“可編程邏輯控制器(PLC)”為代表,實現生產工程的自動化。工業4.0被認為是繼機械化(第壹次)、電氣化(第二次)、自動化(第三次)之後的第四次工業革命。

未來十年,第四次工業革命將進入“去中心化”生產的新時代。工業4.0通過決定制造過程的網絡技術,實現智能制造和實時管理。智能制造中的生產設備具有感知、分析、決策和控制功能,是先進制造技術和信息技術的集成和深度融合。在智能生產過程中,傳感器和智能診斷管理系統通過網絡互聯,從程序控制到智能控制,使制造過程能夠根據制造環境和制造過程的變化實時優化,提高產品的質量和生產效率。

工業4.0需要解決四大問題。

工業4.0是從大規模生產到大規模定制,從集中生產到異地網絡化協同生產,從傳統制造企業到跨界集成企業的轉變。德國工業4.0工作組的最終報告指出,實現工業4.0還存在標準化、復雜系統管理、通信基礎設施建設和網絡安全四大問題。

(1)標準化:如果工廠要將內部和外部的各種商品和服務網絡化,那麽通信方式、數據格式等很多內容都需要標準化。

(2)復雜系統管理:實際生產過程與各種業務管理系統協調後,整個系統變得更加復雜,管理起來會更加困難。

(3)通信基礎設施建設:主要是指建設適合工業、可靠性高的通信基礎設施。

(4)網絡安全:工廠與外界聯網後,惡意軟件入侵和網絡攻擊的風險將進壹步增強,需要制定保障網絡安全的對策和解決方案。

未來,中國的制造業也會面臨同樣的問題。因此,加強與德國在工業4.0方面的合作,可能有助於前瞻性地解決這些問題,為未來制造業的發展鋪平道路。

上壹次工業革命?

在未來的制造業領域,信息技術將得到前所未有的深度應用。互聯網技術的發展正在給傳統制造業的發展模式帶來顛覆性和革命性的影響。信息技術的廣泛應用,可以實時感知、收集和監控生產過程中產生的大量數據,促進企業間生產流程的無縫銜接和協同制造,實現生產系統的智能分析和決策優化,使智能制造、網絡化制造和柔性制造成為生產方式變革的方向。某種程度上,制造業互聯網化或者工業互聯網化正在成為大趨勢。

就產品而言,隨著信息技術在制造領域的廣泛滲透,互聯網技術、人工智能和數字技術嵌入傳統產品設計,使得產品逐漸成為基於互聯網的智能終端。汽車不僅僅是壹個電子產品,未來還是壹個網絡產品,還是壹個大型的可移動智能終端,有著全新的人機交互方式。汽車將通過互聯網終端做成包含硬件、軟件、內容和服務的體驗工具。

從制造模式上看,工廠的集中生產將向網絡協同生產轉變。信息技術使不同環節的企業能夠共享信息,在全球範圍內快速尋找並動態調整合作夥伴,整合企業間的優勢資源,在R&D、制造、物流等產業鏈環節實現全球分散生產。這也給了傳統信息技術企業更多參與制造業的機會,傳統制造企業轉型為跨界融合企業。企業生產從傳統的以產品制造為核心轉向提供內涵豐富的產品和服務,直至為客戶提供整體解決方案。互聯網企業和制造企業、制造企業和服務企業的界限越來越模糊。

由於物質產品和服務將被計算機存儲和處理的信息所取代,無論從制造模式還是產品的角度。那麽,制造業本身將不復存在,或者說自動化、智能化之後將沒有突破。

圖例1:工業4.0是革命性的變革。

德國企業從來不談“革命”、“顛覆”、“破壞”。

套用寶馬集團工業4.0生產專家ChristianPatron博士對新浪財經的話:“在寶馬集團,持續改進生產體系是日常工作。工業4.0是符合寶馬邏輯的下壹步,絕不是‘革命性變革’。”

寶馬集團向新浪財經證實,他們在命名工業4.0時就開始參與。目前有壹些公眾爭論的話題,最早是從寶馬的工廠裏總結出來的,有的甚至在寶馬的工廠裏處於滾動階段。這家車企改造生產工藝的壹些嘗試,後來被列為“工業4.0”生產方式。

之後他們給了Acatech很多建議。寶馬參與了為網絡物理系統設計的CyProS項目,該項目由德國聯邦教育和研究部資助。另壹個項目是研究如何在基於機器人的自動化過程中大大提高盈利能力。

對於工業4.0的每壹個模塊,德國公司都沒有壹個成型的文件,但是已經在做了。

“在汽車行業,供應鏈至關重要。我們過去幾十年最大的嘗試就是如何互相聯系,減少庫存。無獨有偶,德國政府提出工業4.0概念後又叫停。”將於今年3月底赴任德國馬勒公司董事會主席的德國博世集團董事會成員Wolf-HenningScheider在接受新浪財經專訪時表示。

“我們現在可以更清楚地了解整個供應鏈中壹些零部件的需求狀況。例如,我們生產電動輔助制動系統——無人駕駛的關鍵部件。該零件在博世的六家工廠生產,然後在壹家工廠組裝。在工業4.0的背景下,我們總能知道供應鏈中每個部件的狀態。”

“我們有壹家工廠采用了工業4.0的基本原則,正在嘗試不同的指標來評估工業4.0的效果。”Wolf-HenningScheider向新浪財經證實。

Wolf-HenningScheider補充道,他們也在和客戶,也就是壹些廠商進行討論,甚至和壹些客戶進行項目測試,博世的生產環節的信息安全也經過了測試。

目前,博世集團有專門的軟件公司處理信息安全問題;生產專門的硬件以確保發送和接收信息的安全;所以和德國其他領先的工業企業壹樣,在實現信息交流的同時,也在解決信息安全的問題。

“工業4.0實際上是關於創造力:通過技術創新獲得競爭力。(物聯網)是工業4.0的壹部分。機器與機器對話,機器與機器對話生產零件,按照設定的程序自行完成整個生產過程,從而提高產品質量,解放人力。”德國企業戰略專家、羅蘭·貝格戰略咨詢公司創始人、監事長羅蘭貝格(RolandBerger)在接受新浪財經專訪時表示。他強調,哪怕是“物聯網”,也要有“物”才能玩好,自動化設備是承載,是基礎。

圖註二:工業4.0可降低總生產成本40%

此前有人猜測“工業4.0”直接實時連接人、設備、產品,工廠接受消費者訂單直接備料生產,省去了銷售和流通環節,整體成本(包括人工成本、物料成本、管理成本)比過去下降近40%。

德國企業和專家並不急於得出這樣的結論。

寶馬集團工業4.0生產專家ChristianPatron博士對新浪財經直言:“每個人都在尋找優化成本的最佳方案,寶馬也不例外。但是現在,很多關於工業4.0的幻想,在現實中根本不可能。寶馬永遠不會參與類似的關於成本削減比率的辯論,也不會支持毫無根據的估計。”

“很難用壹個具體的數字來說明工業4.0能帶來多大的成本降低。單個產品的成本降低空間不同。我們認為工業4.0最大的意義是降低庫存,這是非常顯著的。還有壹點就是更好地滿足市場需求。”Wolf-HenningScheider對新浪財經坦言。

“如今,每位顧客都想要壹輛獨壹無二的汽車,或者至少是壹份定制菜單。如果按照傳統的生產方式,會帶來成本的大幅上升。但是工業4.0時代可以足夠快地做出反應。”

Scheider認為,工業4.0還有壹個很大的意義,就是當市場形勢稍有變化時,這種變化就會從終端直接反饋到生產線,沒有任何時差。現在,走完整個價值鏈還是需要時間的,也需要從壹個計劃體系轉到另壹個計劃體系。

采用工業4.0的概念,可以優化整個價值鏈,整個生產過程會更有效,減少庫存,生產更快。這是節約成本的體現,但無論如何不應該用簡單的百分比來衡量。

“工業4.0可能會降低40%到50%的生產成本,但這筆賬不是這麽算的。事實上,工業4.0可以增加40%左右的產能。傳統制造業中,人工成本占生產成本的20%,其他成本包括原材料、機器設備和第三方服務。因此,假設產能提高40%,整體生產成本降低8%左右。在這8%裏,妳要考慮到勞動者的工資福利有所提高。”羅蘭·貝格認為,正確的成本計算方法應該是這樣的。

“工業4.0不等於‘無人生產’,甚至可能不是自動化的深化。事實上,工業4.0的關鍵是采用新技術的合理應用程序,為工人的生產過程提供最理想的支持。比如通過機器人和人力的結合,讓機器人承擔繁重的體力勞動,可以大大改善不合理的工作流程。"寶馬集團工業4.0生產專家ChristianPatron博士對新浪財經總結道。

另外,現在流行的“精益生產”(leanproduction),其實無非就是快速響應客戶需求,減少所有生產過程中無用的、冗余的環節。這種生產方式可以在“多樣化”和“小批量”生產中實現效率最大化。

傳說三:工業4.0是德國問題。

寶馬集團在4大洲14個國家擁有29家工廠。僅僅因為這個原因,ChristianPatron認為工業4.0是壹個全球性的問題,對世界上的每壹個工廠都同樣重要。對於其他德國跨國公司來說,也是如此。

博世集團的工業4.0項目也在全球範圍內運營,每個模塊都在進行不同的工業4.0項目。世界各地的博世工廠也在尋找因地制宜的項目機會,然後在全球範圍內推廣。

無論從生產到銷售的任何壹個環節,工業4.0都不是德國的問題,而是德國企業在以最有序的步伐前進。他們想成為領導者。

德國人工智能研究中心和20家頂級工業企業和研究機構在德國凱澤斯勞滕建造了壹座智能工廠。在德國企業中,專註於自動化技術和工業軟件系統的西門子壹直在拓展所有與垂直IT系統相關的業務。這些年來,西門子的每壹次軟件收購都是為了融合和更新他們認為工業4.0時代需要的技術。

“工業4.0已經將信息安全問題提上日程。但這不僅僅是德國的問題。數據保護最終需要壹個全球合作協議——顯然暫時不會實施。然後循序漸進,從每個工廠、國家和地區自己的數據保護規定開始。最終有壹天,對信息安全的保護會像保護財產、保護專利壹樣成為常態。”羅蘭·貝格告訴新浪財經。

壹些德國企業的日常合作機構和R&D項目可以列壹長串。這些合作不僅限於許多國際研究機構。比如對於人類和機器人的合作,佐治亞理工學院就很擅長。對於自動化裝配中的機器人輔助,麻省理工學院合作非常積極;對於ROSIndustrial控制軟件的研發,慕尼黑科技大學是絕對的實力。

工業4.0的巨大潛力

“工業4.0潛力巨大,尤其是在針對市場需求的‘量身定制’環節。工業4.0是壹個很好的路徑,可以更快地將計劃生產與客戶需求連接起來,滿足客戶的多樣化需求。”謝德告訴新浪財經。

寶馬集團生產部發言人SaskiaE?鮑爾告訴新浪財經:在所有關於工業4.0的嘗試中,只有“人”還能站在消費者的角度看待壹個產品。很多高端廠商認為,只有“人”才能保證產品的高品質。

SaskiaE bauer認為,寶馬集團的生產系統需要高度的靈活性,人力能夠快速適應新的程序,更好地應對市場波動。

寶馬認為,工業4.0首先要保證設備的互操作性,不得威脅工人自身的操作安全;其次,設備和產品都應受到保護,以免被濫用或未經授權使用。所以工業4.0遇到的網絡安全問題是壹個非常寬泛的概念。為了確保安全性,需要生產團隊和it專家合作來實現目標。

羅蘭·貝格總結:如果工業4.0能降低8%的生產成本,那絕不是壹個大數字。當然,在電子行業,比如手機生產,因為人工成本占比更高,所以成本降低的幅度會更高。整體來看,工業4.0時代的產品主要不是削減成本,而是成本降低,產品質量可以大幅提升,這才是意義所在。

羅蘭·貝格還認為,工業4.0還能帶來壹個好處,那就是工人的生活質量會大大提高。

為什麽這麽說?物聯網時代,人力會被轉移去做更多的軟件開發或者質量控制,他們的體力壓力會減輕很多——解放人力,這在之前的三次工業革命中都有體現。

在工業4.0時代,產業工人會有更舒適的工作環境,福利待遇也會大大提高,這恐怕是中國很多企業家還沒有關註到的。

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