■本報記者 劉錕

　　我國在推行多年的兩化融合基礎(chǔ)上，今年提出了《中國制造2025》，成為實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領(lǐng)，也被外界解讀為中國版的工業(yè)4.0計劃。面對熱議的工業(yè)4.0，中國振興制造的實現(xiàn)路徑又在哪里？在近日清華大學(xué)經(jīng)管學(xué)院舉行的“工業(yè)4.0與智能制造領(lǐng)域創(chuàng)新實踐”國際研討會上，工信部智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化工作組專家彭瑜認(rèn)為，中國工業(yè)4.0的實現(xiàn)路徑應(yīng)該是：工業(yè)2.0、3.0、4.0并行發(fā)展。

　　始于2008年那場由于過度金融創(chuàng)新導(dǎo)致的全球金融危機，不但打擊了虛擬經(jīng)濟，也損害了實體經(jīng)濟，影響至今難以消除。

　　也是這場危機，讓世界各國尤其是歐美等發(fā)達(dá)國家重新認(rèn)識了實體經(jīng)濟，尤其是制造業(yè)的重要性，“制造業(yè)再回歸”成為各國重振經(jīng)濟的口號。德國提出工業(yè)4.0概念，美國亮出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)計劃。雖然側(cè)重不同，但指向卻高度一致——重振制造業(yè)。

　　我國在推行多年的兩化融合基礎(chǔ)上，今年提出了《中國制造2025》，成為實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領(lǐng)，也被外界解讀為中國版的工業(yè)4.0計劃。面對熱議的工業(yè)4.0，中國振興制造的實現(xiàn)路徑又在哪里？在近日清華大學(xué)經(jīng)管學(xué)院舉行的“工業(yè)4.0與智能制造領(lǐng)域創(chuàng)新實踐”國際研討會上，工信部智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化工作組專家彭瑜認(rèn)為，中國工業(yè)4.0的實現(xiàn)路徑是：工業(yè)2.0、3.0、4.0并行發(fā)展。

　　工業(yè)4.0首先是一個信息物理系統(tǒng)，智慧工廠是工業(yè)4.0核心

　　究竟何為工業(yè)4.0？業(yè)內(nèi)公認(rèn)的權(quán)威定義來自德國Dortmund技術(shù)大學(xué)。

　　工業(yè)4.0是一個為價值鏈組織使用的技術(shù)和概念的集合名詞。在工業(yè)4.0的智慧工廠的模塊化架構(gòu)中，CPS（Cyber Physical System，信息物理系統(tǒng)）監(jiān)控物理過程，建立物理世界的一種虛擬拷貝，并實施分布式?jīng)Q策。通過物聯(lián)網(wǎng)，CPS之間、CPS與人之間進行實時通信和協(xié)調(diào)；通過服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)，提供企業(yè)內(nèi)部的和跨企業(yè)組織的服務(wù)，同時被價值鏈的參與者所利用。

　　簡而言之，工業(yè)4.0首先是一個信息物理系統(tǒng)，然后有物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)，最后形成智慧工廠。當(dāng)然，智慧工廠內(nèi)需要有智慧能源、智慧材料，生產(chǎn)出的必須是智慧的產(chǎn)品。

　　什么是CPS？這是工業(yè)4.0的一個基礎(chǔ)。CPS概念最早由美國國家基金委員會在2006年提出，被認(rèn)為有望成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息技術(shù)的第三次浪潮，其核心是3C（Computation、Communication、Control）的融合。

　　彭瑜認(rèn)為，CPS實際上是環(huán)繞物理的過程，通過計算、控制、通訊三種能力對物理過程產(chǎn)生影響。CPS是一個控制系統(tǒng)，在反饋循環(huán)中是有人存在的，與以往自動化控制系統(tǒng)中人在系統(tǒng)之外有所區(qū)別；二是要求網(wǎng)絡(luò)化或分布式，由此會引入無線的傳感和執(zhí)行；此外，具有自適應(yīng)和預(yù)測功能，是一個實時的智能化系統(tǒng)。值得注意的是，CPS不是把現(xiàn)有的系統(tǒng)扔掉，而是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加新接口，把新老設(shè)備功能結(jié)合在一起。

　　從工業(yè)4.0的四個組成部分，可以導(dǎo)出六個設(shè)計原理：即互操作性、可視化、分布化、實時能力和性能、服務(wù)指向以及模塊化。六個原理在工業(yè)4.0的不同部分之間，發(fā)揮著相應(yīng)作用。比如，要實現(xiàn)不同制造業(yè)CPS間的互聯(lián)互通的關(guān)鍵因素，就要首先實現(xiàn)語義互操作性的標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)在不同行業(yè)和相應(yīng)的行業(yè)技術(shù)之間沒有歧義的、明確的信息傳遞和交換。

　　智慧工廠是工業(yè)4.0組成的核心。智慧工廠首先應(yīng)該是數(shù)字化工廠，即在工程技術(shù)、生產(chǎn)制造以及生產(chǎn)供應(yīng)和銷售等三個維度全面實現(xiàn)了數(shù)字化的基礎(chǔ)上，再進一步發(fā)展為實現(xiàn)了工程技術(shù)智能化、生產(chǎn)制造智能化以及生產(chǎn)供應(yīng)和銷售智能化的工廠模式。同時，智慧工廠需要智能電網(wǎng)、智能物流、智能建筑、智能移動設(shè)備和智能產(chǎn)品的支撐。實際上，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的描述不是一個孤立的智慧工廠，某一個智慧工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品為另一個工廠配套，智慧工廠之間靠云信息安全網(wǎng)絡(luò)形成整個社會協(xié)同的制造流水線。

　　工業(yè)2.0要補課，工業(yè)3.0要加快普及，工業(yè)4.0先進行小規(guī)模示范

　　面對美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和德國工業(yè)4.0的發(fā)展戰(zhàn)略，中國最為積極的是主管工業(yè)的政府部門、研究院所，以及投資咨詢的各種公司。

　　但總的來說，中國企業(yè)行動的積極性似乎遠(yuǎn)超德國的中小型企業(yè)，這很大程度上因為我國工業(yè)面臨的轉(zhuǎn)型和升級改造壓力更加嚴(yán)峻。

　　如今，大企業(yè)如華為、海爾等行動很快，已跨出策略層面上的研究規(guī)劃，正在試點實施。還有像中國科技自動化聯(lián)盟這樣的創(chuàng)新型行業(yè)組織也在賣力吆喝，集聚了一批以體制外的民營企業(yè)，以及一些外資企業(yè)在華機構(gòu)，也希望通過抱團在產(chǎn)業(yè)升級重構(gòu)中贏得未來。

　　不過，彭瑜認(rèn)為，跟風(fēng)和追求短期盈利，可能成為我國對待工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0的隱患。

　　目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0和智能制造在國內(nèi)形成一種熱潮，各式各樣的投資機構(gòu)和咨詢公司出于各自動機，熱炒這個題材。

　　彭瑜認(rèn)為，中國的中小型企業(yè)更應(yīng)積極應(yīng)對和迎接世界產(chǎn)業(yè)的大變局，其迫切程度高于德國中小企業(yè)?？梢哉f，當(dāng)前中國制造企業(yè)不轉(zhuǎn)型就沒有出路。原因至少有三：一是人力成本不斷攀升；二是技術(shù)和業(yè)務(wù)模式都受制于創(chuàng)新能力不足的情況下，原先的成本優(yōu)勢喪失；三是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)要素的先天不足，比如質(zhì)量意識薄弱、質(zhì)量管理制度不健全，企業(yè)整體的生產(chǎn)管理的精益化、信息化尚待培育，這些都提醒中國企業(yè)，路還很長。

　　中國制造業(yè)目前的發(fā)展?fàn)顩r并不平衡，尚處在沒有總體完成工業(yè)2.0（大規(guī)模制造機械化）和工業(yè)3.0（工業(yè)自動化），就需要面對工業(yè)4.0（工業(yè)自動化和信息化深度融合）的形勢。因此，彭瑜認(rèn)為，中國工業(yè)制造的發(fā)展，不像西方發(fā)達(dá)國家走的是工業(yè)2.0、工業(yè)3.0，進而工業(yè)4.0的串行發(fā)展路線，而應(yīng)該是工業(yè)2.0、工業(yè)3.0和工業(yè)4.0并行發(fā)展的道路。

　　具體來說，我國今后工業(yè)發(fā)展路徑應(yīng)該是：工業(yè)2.0要補課，著重于通過工藝改善突破質(zhì)量控制； 工業(yè)3.0要加快普及；工業(yè)4.0領(lǐng)域，則要先進行小規(guī)模示范。

　　同時，在發(fā)展智能制造過程中還要遵循“三個不要”：不要在落后的工藝基礎(chǔ)上搞自動化，工業(yè)2.0要先解決采用保證批量生產(chǎn)質(zhì)量的工藝；不要在落后的管理基礎(chǔ)上搞信息化，工業(yè)3.0需建立在現(xiàn)代管理基礎(chǔ)上的信息化；不要在不具備數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上搞智能化。

　　理念和規(guī)劃是革命性的，實現(xiàn)形式是漸進的，即使在德國也需要起碼20年

　　根據(jù)德國羅蘭貝格咨詢公司的報告，工業(yè)4.0分為五個階段。第一階段，自動化改造；第二階段，數(shù)字化工廠建設(shè)；第三階段，充分自動化和信息化融合；第四階段，打破企業(yè)集團內(nèi)各個工廠之間的隔離，向產(chǎn)業(yè)鏈上下游延伸；企業(yè)和工廠的信息系統(tǒng)可與供應(yīng)商、客戶互通互聯(lián)；第五階段，在全球范圍內(nèi)人、物、機器裝備和系統(tǒng)之間的互通互聯(lián)。

　　彭瑜認(rèn)為，從可見的一個時期內(nèi)，中國版工業(yè)4.0首先需要在前三個階段下功夫。

　　自動化改造階段要完成以下工作——

　　消除“信息孤島”，將所有已實現(xiàn)單機自動化的裝備都能聯(lián)入工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。如果這些裝備來自不同的廠家，甚至是不同年代的產(chǎn)品，實現(xiàn)高效的通信和信息交換難度較大；

　　制造裝備聯(lián)網(wǎng)的高級階段是實現(xiàn)設(shè)備層的互操作，目前基本處于信號互操作的層次，需要基本完成設(shè)備層軟硬件的橫向集成；

　　設(shè)計和建設(shè)從原材料到在制件，最后到成品入庫的全廠生產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)，以及質(zhì)量跟蹤和追溯系統(tǒng)；

　　設(shè)計規(guī)劃由設(shè)備層到各級管理層的總體集成架構(gòu)和方案，初步建成垂直集成。

　　第二階段中，數(shù)字化工廠建設(shè)主要完成——

　　從生產(chǎn)制造維度，完善ERP-MES-PCS的軟硬件的垂直集成；

　　從產(chǎn)品設(shè)計PDM、制造工藝設(shè)計CAPP，以致產(chǎn)品全生命周期管理PLM的維度，要貫通整個流程；

　　從供應(yīng)鏈 SCM、客戶關(guān)系管理CRM、訂貨和生產(chǎn)計劃ERP的維度，也需要貫通整個流程；

　　同時，有可能的話，最好能嘗試上述三個維度之間以MES為交集點實施實時信息交換。

　　根據(jù)彭瑜介紹，充分自動化和信息化融合階段，要在第二階段數(shù)字化工廠建設(shè)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)各個業(yè)務(wù)端“端到端”的集成，即實現(xiàn)三個維度之間以MES為交集點的端到端的集成。

　　除了要重點抓好端對端的數(shù)據(jù)交換接口，便于暢通實施交換數(shù)據(jù)的通道外，更重要的是解決端對端之間的語義可互操作性，以及端對端之間數(shù)據(jù)交換的時間節(jié)拍問題。

　　彭瑜認(rèn)為，工業(yè)自動化技術(shù)是第四次工業(yè)革命的主力技術(shù)，不過它必須迅速按IT技術(shù)所要求的那樣，進一步加速開放步伐。工業(yè)自動化技術(shù)應(yīng)該將其研究的重點，從在各個分隔的研究領(lǐng)域，例如分布式系統(tǒng)、工業(yè)通信技術(shù)等進行局部的和遞增式的改進，轉(zhuǎn)變到按構(gòu)建智慧工廠所要求的科學(xué)技術(shù)和工程技術(shù)，例如：開放式系統(tǒng)，以表達(dá)物理設(shè)備和物理系統(tǒng)的智慧計算和智慧集成等。

　　“工業(yè)4.0的理念和規(guī)劃是革命性的，但工業(yè)4.0的實現(xiàn)形式必定是漸進的，即使在德國也需要起碼20年時間?！迸龛ふf，盡管工業(yè)4.0的規(guī)劃是針對制造業(yè)和裝備制造業(yè)的，但它絕不是單獨的工業(yè)革命，它必將帶來更廣泛的社會變革。

　　可以說，這是一場系統(tǒng)性的變革。