德国“工业

在以欧洲工业模式为代表的德国，“工业4.0”一经提出，就成了业界注视的焦点。一个重要的原因在于，尽管“工业4.0”只是一个由德国政府提出的概括性文本，但是其一些深度植根于信息化时代工业发展的规划与构想，在相当程度上有条件对未来全球的制造业产生长远的影响。

工业4.0（见图2-2）的实质，就是以欧洲为主要地区的工业力量积极推进的第四次工业革命。上一次工业革命的标志是以数控和PLC为代表的自动化应用，而这一次新的革命将以CPS（Cyber Physical Systems信息物理系统）作为创新的驱动力。“工业4.0”将具体呈现出智慧生产、绿色生产和城市化制造的新特点。它与传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，而产业链分工将被重组。

对于实现工业4.0目标的具体参考指标描述包括了以下几点：①智能化设备可高精密、极高质量地完成多品种、小批量产品的制造任务；②80%的创新将由信息通信技术（ICT）驱动，实现智能制造、绿色制造和城市化制造；③依赖CPS系统、物联网和服务网，对大数据流的采集和分析将促进资源节约型制造；④利用CPS工业辅助系统培训下一代智慧工厂的工人；⑤增强现实系统支持个人化工作流和对新制造工艺的快速学习。

有人认为，在当前工业界，数字化技术的应用和推广仍然不够深入。为了提高德国工业整体水平与产品竞争力，这一点必须得到加强，而打开未来工厂的钥匙就是信息技术。在什么是未来商业成功的决定因素的讨论中，比起更高的生产率和更可靠的机器与厂房，更需要的是制造商能够提供深度理解客户需求的一揽子解决方案（Comprehensive Package）。为此，应对之策就是基于ICT构建能为用户提供与产品相关联的各种服务。

在这方面，2014年下半年我们又了解到一些最新的动态。2014年7月10日，“西门子工业论坛”在北京举行。西门子股份公司管理委员会成员、工业业务领域首席执行官鲁思沃教授在论坛上作了题为《制造业的未来——工业4.0》的演讲，同与会的专家、用户及媒体分享了西门子关于制造业的未来和“工业4.0”的观点（见图2-3）。

“工业4.0”不仅仅意味着技术的转变、生产过程的转变，同时也意味着整个管理和组织结构的调整。我们必须放弃孤岛式的想法，要为变革做好准备。我们认为，任何一个公司或者

国家单打独斗都不可能改变全球的制造企业。这就需要我们大家进行协作，各个企业、学科、行业都要进行合作。

今天我们不光要强调员工的生产效率，整个企业在资源和能源利用上也要更加高效。我们今天不仅要提高生产速度，还要缩短产品从创意产生到上市的时间，并满足客户更加复杂的需求。这些挑战使得制造业面临前所未有的快速变化。在这新的世界当中，过去的方法或秘诀已经不再能够带来持久的竞争优势了。

网络化的生产和数字化的制造正在成为决定成败的关键，且对于离散工业和过程工业而言都是如此。所以，我们要把现实的制造和虚拟的呈现完美地结合在一起。现实与虚拟生产相融合，得益于创新的软件和强大的硬件。产品生命周期软件可以优化整个产品的生命周期，从最初的产品设计、生产规划，一直到生产实施，并最终服务于用户。

大数据、云计算以及物联网这些技术都会用到第四次工业革命当中，但是第四次工业革命的范围又超过了这些技术本身。最终我们会看到制造业的未来有更多长足的进展，可能在接下来的10~20年当中进一步推动“工业4.0”愿景的实现。

通过大量的合作，厂商和客户彼此相互了解。这样能够进一步挖掘出制造业迈向“工业4.0”的潜力；同时，人们会做出很大的努力，以实现更加柔性生产的优化。为了把本地控制网络进一步集成到跨工厂的网络当中，我们也在进一步推动整个标准化指令系统的建设。数字化生产已经可以实现了，下一步还要实现全集成的仿真。对于新材料的仿真是我们整个仿真概念当中非常重要的一个。

在西门子看来，“工业4.0”有3个要素：第一是跨企业的生产网络融合。制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）将会起更加重要的作用。自动化层和MES之间的对接会变得更加重要，且更加无缝化，还能跨企业实现柔性的生产。所有的信息都要实时可用，供生产网络化环节使用。第二是虚拟与现实的结合，也就是产品设计以及工程当中的数字化世界和现实世界的融合。这将使我们战胜生产效率越来越高、产品上市周期越来越短、产品日趋多样性等带来的挑战。第三是信息物理融合系统（CPS）。未来的智能工厂中，产品信息都被输入到产品零部件本身之上。它们会根据自身生产需求，直接与生产系统和设备沟通，发出接下来所需生产过程的指令，指挥设备把自己生产出来。这种自主生产模式能够满足每位用户的“定制”需求。

我们将基于强大的制造运行管理系统（MOM）来实现灵活的价值链管理。客户可以通过电子数据互换（EDI）的方式来管理供应商，在库存达到限值时企业资源计划系统（Enterprise Resource Planning，ERP）会通知供应商补货。这其中没有任何人为的干预。产品数字化不仅局限于商品本身，商品中非常复杂的部件也可以实现数字化。ERP系统可以由此计算出所有的成本，根据当下机器运转的情况来确定最大供货量和最优价格。ERP系统能做出决策，提供建议，让客户实现与供应商之间的最佳交流。我们在将来肯定会敢于依赖机器。这是“工业4.0”从愿景到现实的第一步。

要实现柔性的制造和生产、降低产品上市的时间，我们仍然需要更多的自动化集成。现在大家都在用“即插即用”的方式了，就像你买一台新的打印机，把它插在笔记本电脑上就能使用。当一个机器人进入生产网络和系统当中后，让机器人也可以拥有“即插即用”的能力。我们能做到这一点吗？是的，我们能做到这一点。

当然，未来的工厂并不是“无人工厂”，人将会担当更有挑战性的角色——创新、规划、监督并协调机器的运作。只有这样，机器才会按照人的想法进行运转，制造才会更快、更高效，才能使用到更好的资源。这是制造系统应该遵循的原则。