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        “工業4.0”西風東漸 落地中國需突破四大難點

            “工業4.0”最初是在2011年德國舉辦的工業設備展覽會“漢諾威工業博覽會2011”上被提出的,兩年后的2013年“漢諾威工業博覽會”上發布了最終報告,開始實施“工業4.0”的國家戰略。德國作為制造業大國,希望在未來制造業中的各個環節應用互聯網技術,將數字信息與現實社會之間的聯系可視化,將生產工藝與管理流程全面融合。由此實現智能工廠,生產出智能產品。

          “工業4.0”在德國被認為是第四次工業革命,旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新,保持德國的國際競爭力。制造業在德國國民經濟中的占比為26%,作為提升傳統制造業的戰略發展方向,實施“工業4.0”是德國政府順應全球制造業發展新趨勢、推進智能制造新模式的客觀要求。

          “工業4.0”VS“中國制造2025”

          自2014年10月我國總理李克強訪問德國,并簽訂《中德合作行動綱要》以來,“工業4.0”的概念在我國迅速走紅,一時間,“工業4.0”、“智能制造”的戰略地位迅速提升。

          與“工業4.0”巧合的是,對于國內工業轉型升級,工信部早在三四年前就開始規劃一項未來10年制造業發展的“中國制造2025”。如今,這項規劃將以德國“工業4.0”為啟示,學習德國的智能制造,為我國的現代化工業強國描繪出清晰的路線圖。

          “工業4.0”是一個發展的過程,不可能一蹴而就,“中國制造2025”也弱化了以往規劃中5年時間的限制,規劃年限擴展到2025年,更注重中長期規劃,主要圍繞我國工業有待加強的領域進行強化,力爭使我國在2025年從工業大國轉型為工業強國。

          從目標上來看,德國“工業4.0”主要是期望繼續領跑全球制造業,保持德國制造業的全球競爭力,抗衡美國互聯網巨頭對制造業的吞并。而今年“兩會”中,工信部苗圩部長首次公開披露了“中國制造2025”制定情況,表示大體需要用3個10年左右的時間,完成中國從制造業大國向制造業強國的轉變,并提出了分三步走的戰略!爸袊圃2025”也就是三步走第一個十年的行動綱領,它是一個路線圖,有具體的時間表。通過實施“中國制造2025”規劃綱要,通過10年的努力,讓中國制造進入全球制造業的第二方陣。

          從時間表來看,德國“工業4.0”戰略工作組也認為德國實現“工業4.0”需要10年時間,在時間上和我們的“中國制造2025”大體在一個時間段。

          有了“中國制造2025”的10年戰略規劃,有了智能制造的具體行動計劃,相信通過這樣的努力和清晰的路線圖,我們將很快接近發達國家未來制造業發展水平的目標,如同工信部苗圩部長所說,“中國完全能夠搭上新一輪工業革命的快車”。

          四大難點亟待突破

          “工業4.0”是由大規模批量生產向大規模定制生產轉變,是由集中生產向網絡化異地協同生產轉變,是由傳統制造企業向跨界融合企業轉變。德國“工業4.0”工作組的最終報告認為,實現“工業4.0”尚存在標準化、復雜的系統管理、通信基礎設施建設、網絡安全保障等4方面的難題,同樣的難題也適用于我國未來的制造業。與德國加強“工業4.0”方面的合作,有助于前瞻性地解決這些難題,為未來制造業發展鋪平道路。

          1、標準化

          工廠要對內外各種物品與服務進行聯網,那么,通信方式、數據格式等許多內容都需要標準化。目前在國際標準化舞臺上,美、德、日等發達國家能夠長期保持主導地位,主要憑借的就是強大的制造業綜合實力,而我國目前在國際標準化舞臺上仍然處于“聽眾”角色,也從一個側面反映了我國制造業整體水平的差距。

          標準先行是“工業4.0”戰略的突出特點。為了保障“工業4.0”順利實施,德國將標準化排在行動首位,成立一個工作組,專門處理標準化和參考架構方面的問題。2013年12月,德國電氣電子和信息技術協會發布了“工業4.0”標準化路線圖。我國在推進信息技術與工業深度融合的具體實踐中,也應高度重視標準化在制造業發展中的引領作用,及時出臺“兩化融合”或“兩化深度融合”的標準化路線圖,盡最大可能實現標準的國際化,使中國標準得到國際上的廣泛采用。

          此外,跨學科、跨領域是制造業高技術發展的顯著特點。隨著制造業技術不斷發展,各種高新技術以前所未有的廣度和深度滲透到制造業的各個環節中,使制造業的產品生產過程和管理方式都發生了深刻,甚至是革命性的變化,催生了一大批新興高技術制造業出現。反過來,制造業在發展過程中,不斷融入和集成各種技術,形成極為復雜的系統化過程。為此,只有從一開始就進行標準化的約束和引導,才能有序開展與推廣“兩化融合”。

          2、復雜的系統管理

          實際生產過程與各種業務管理系統協同之后,系統整體更加復雜化,對其進行管理將更加困難。產、學、研、用多個層面的聯合機制在一定程度上能夠化解系統的復雜化,不斷完善管理體系。德國“工業4.0”是由德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子、博世等企業聯合發起的,工作組成員也是由產、學、研、用多方代表組成的。因此,“工業4.0”戰略一經提出,就很快得到了學術界、產業界的積極響應。

          從我國制造業來看,企業普遍重視技術,但不重視流程管控,尤其是在技術研發方面。而未來的制造業體系將越來越復雜,這就需要產、學、研、用多個層面聯合來推動制造業創新發展。因此,我國應該充分吸收和借鑒德國“工業4.0”的聯合模式,一方面,政府要通過引導和支持的方式促進不同類型的產、學、研合作聯盟發展另一方面,選擇幾個重點行業和關鍵技術領域進行試點,由創新意愿較高的企業牽頭,聯合科研實力雄厚的大學或科研機構,組建多種形式的研發聯盟,充分調動各方資源和力量,共同推進技術研發與應用推廣。

          德國認為,邁向“工業4.0”的道路上,生產過程與各種業務管理系統協同之后,系統整體會更加復雜化,對其進行管理將更為困難。為此,需要實現“制造系統的橫向、縱向集成”和“工程端到端的集成”。橫向集成主要解決企業和企業之間復雜系統管理,實現信息無縫的交流縱向集成主要解決企業內部的復雜系統管理,在企業的研發、設計、制造、驗證、物流、交互各環節,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價值鏈的工程化信息系統集成的復雜系統管理問題,以保障大規模個性化定制的實施。

          3、通信基礎設施建設

          德國“工業4.0”的本質就是基于信息物理系統(CPS)實現“智能工廠”,讓制造業的各個環節充分地與互聯網融合,形成工業互聯網。而實現工業互聯網就需要適用于工業的、具有高可靠性的通信基礎設施建設作為基本保障。此外,隨著工業互聯網的形成,也必然會出現工業大數據。工業大數據的采集、傳輸、交互和共享,必然要求建立容量、帶寬、存儲與數據處理能力更強大的基礎實施。

          而當前的網絡基礎設施恐怕難以滿足“工業4.0”時代的要求。因此,構建容量更大、服務質量更可靠的工業通信基礎設施,將成為未來制造業迫切需要解決的一項課題。

          4、網絡安全保障

          工廠與外界實現聯網之后,惡意軟件入侵、網絡受到攻擊的危險性會有所提升,這就需要制定保障網絡安全的對策與解決方案。

          進入21世紀以來,各種針對工業基礎設施的網絡攻擊就開始出現。例如:澳大利亞下水道監控系統和美國核電站監控系統曾被第三方經由無線網絡系統侵入,波蘭地鐵信號系統也被入侵。而近年來,這樣的攻擊更是愈演愈烈。2012年8月,沙特國營石油公司Aramco受到網絡攻擊,攻擊者的目標為制油/制氣工程,意圖通過使工程中止,讓石油/天然氣的生產發生異常。

          隨著“工業4.0”時代的到來,人力、物料、生產設備、各種生產管理系統以及價值鏈上的眾多協同企業都將互聯,隨之而來的是網絡安全問題的隱憂,這就迫切需要建立一套完善的工業互聯網信息安全認證體系,此外在認證制度的設計和標準規范的研究與設計方面,還需要大量的經驗積累。
        初期,我國可以與國際認證機構合作,開展聯合認證服務,同時逐步建立自己的安全認證機制。這不僅是與國際通行做法接軌,也有利于信息安全領域的國際交流與合作,在切實提高我國信息安全水平的同時,幫助和促進工業企業提升信息安全技術水平,引導產業健康發展。

          對話專家

          Q:在德國出臺“工業4.0”戰略之前,我國推出了信息化與工業化融合的“兩化融合”戰略,在您看來,“兩化融合”與“工業4.0”存在哪些異同點?

          A:工信部成立以來,一直致力于推進“兩化融合”工作,通過信息化的融合與滲透,對傳統制造業產生革命性影響!肮I4.0”本質上是由信息技術引發的,與我國的“兩化融合”有異曲同工之處。在未來制造業中,我們應該將“兩化深度融合”作為主要著力點,進一步繼續加快推進信息化。

          不同點在于,德國“工業4.0”將積極部署信息物理系統(CPS)平臺,實現工廠的“智能制造”!爸悄苤圃臁币殉蔀槿蛑圃鞓I發展的新趨勢,智能設備和生產手段在未來必將廣泛替代傳統的生產方式。而CPS將改變人類與物理世界的交互方式,能夠使未來制造業中的物質生產力與能源、材料和信息3種資源高度融合,對實現“智能工廠”和“智能制造”提供有效保障。美國、德國等世界工業強國都高度重視信息物理系統的構建,加強戰略性、前瞻性的部署,并已取得了積極的研究進展。而我國目前的制造業發展仍然以簡單的擴大再生產為主要途徑,迫切需要通過智能生產、智能設備和“工業4.0”理念改造和提升傳統制造業。

          Q:當前我國政府提出了智能制造、“互聯網+”戰略,這些戰略與“工業4.0”的關系是什么?

          A:“互聯網+工業”就是德國的“工業4.0”。也就是說,把互聯網技術和工業、制造業技術更加緊密結合起來。德國打造信息物理系統實際上是從本國制造業實力及實際情況出發的,德國制造業比較強,但是互聯網信息技術相對較弱,“工業4.0”的目的就是通過發揮其制造領域的優勢,帶動制造業服務包括互聯網經濟的發展。

          那么對于我國制造業而言,隨著智能制造時代的到來,工業互聯網將是“互聯網+”最早實現的行業之一。智能制造和工業互聯網將順應新一輪工業革命和產業變革,成為“互聯網+”最早實現的行業之一。

          Q:工業制造領域門類眾多,您認為“工業4.0”將在哪些領域發揮作用?

          A:隨著“工業4.0”的深入發展,CPS概念將進一步外延。在未來的智能制造業中,CPS將涵蓋自動化、生產技術、汽車、機械工程、能源、運輸以及遠程醫療等眾多工業部門和應用領域,意義非常重要。因CPS而實現的許多應用,將產生新附加價值鏈和業務模式。

        日期:2015/4/7 閱讀:2898次
         

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