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　　當下工業(yè)領域很熱的理念，不管是工業(yè)4.0，還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，或是智慧工廠，其實都是為了迎合整個制造業(yè)（包括裝備制造業(yè)、終端產(chǎn)品制造業(yè)）終端消費者需求的變化而推出的。

　　消費者需求的變化有很多層面，最重要的一個變化就是在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，需求快速變化，需要多品種、不僅是小批量而且是變批量的生產(chǎn)來滿足。同時消費者對環(huán)保、對可持續(xù)發(fā)展等方面的訴求不斷增強，這是整個制造業(yè)面臨的問題。

　　制造業(yè)為了迎合這種變化，需要考慮的要素除了傳統(tǒng)的成本、效率、質(zhì)量之外，還需要加上資源效率、安全、可持續(xù)這三種。我們認為制造業(yè)在21世紀面臨一系列的挑戰(zhàn)，這種挑戰(zhàn)帶有全球性，包括快速反應問題，包括打破組織疆界問題，包括怎么應對互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)給我們制造業(yè)所帶來沖擊的問題，包括全球化分布式的現(xiàn)代組織模式問題，還有創(chuàng)新生命周期越來越短的問題。

　　工業(yè)4.0是德國的應對之策

　　德國人在談第四次產(chǎn)業(yè)革命，一個焦點問題就是所謂的CPS，有人叫信息物理系統(tǒng)，有人則叫網(wǎng)絡物理系統(tǒng)。他們希望用CPS來構建下一代智慧工廠。我們可以這樣理解，無論裝備還是核心部件，包括整個工廠，不僅有其物理屬性和機械屬性，還有信息屬性和網(wǎng)絡屬性。就像我們?nèi)艘粯?，我們每個人都有自己的社會身份，同時有一個網(wǎng)絡身份。那么CPS的作用，就是利用傳感器、數(shù)據(jù)、模型和算法把這些屬性統(tǒng)一在一起。

　　智慧工廠下面是網(wǎng)絡化的智能控制系統(tǒng)，以及嵌入式系統(tǒng)。與智慧工廠并列的是智慧交通、智慧物流、智慧社區(qū)、智慧電網(wǎng)等，它們共同構成智慧城市，再上面則是全球互聯(lián)網(wǎng)。德國人強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)和服務網(wǎng)（服務互聯(lián)網(wǎng)），它們是智慧工廠的基礎。

　　工業(yè)4.0強調(diào)三個方向的集成。

　　第一個集成是所謂的價值網(wǎng)絡集成，我們可以理解成裝備的集成，生產(chǎn)線的集成，車間的集成，價值網(wǎng)絡也包括人的網(wǎng)絡，包括研發(fā)網(wǎng)絡，這些人的網(wǎng)絡通過互聯(lián)網(wǎng)，跟實體網(wǎng)絡進行集成。所以我們說智慧工廠是人、設備、環(huán)境、數(shù)據(jù)的互動。

　　第二個集成是橫跨價值鏈的端到端集成，我們可以把它理解成產(chǎn)品生命周期的集成。

　　第三個方向的集成是信息縱向集成，信息可以從企業(yè)ERP系統(tǒng)一直向下，穿透整個工廠網(wǎng)絡延伸到裝備的某一個具體的I/O節(jié)點，反之亦然。

　　工業(yè)4.0有一些重要的特征，或者是一些重要的啟示。其中最重要的一條是，制造業(yè)將來大部分的創(chuàng)新來自于ICT（信息通信技術）技術的驅(qū)動，也就是說作為制造業(yè)的一員，如果你不擁抱ICT技術，你可能會跟制造業(yè)大部分的創(chuàng)新失之交臂。

　　德國剛剛產(chǎn)生了一個工業(yè)4.0的平臺，是由幾個大的協(xié)會組織共同組建的。這個平臺的重要使命就是制定工業(yè)4.0的規(guī)范和標準。德國的創(chuàng)新網(wǎng)絡、大企業(yè)、中小企業(yè)、科研機構圍繞工業(yè)4.0定義的眾多項目組合在一起開展科研和開發(fā)工作。這些項目當中有一個關鍵項目，英文叫CPPS（Cyber Physical Production System, 信息物理制造系統(tǒng)）。

　　工業(yè)4.0圖景，來源：“工業(yè)4.0：歐洲如何在新工業(yè)革命中取勝”，羅蘭·貝格，2014

　　在今年4月的漢諾威工業(yè)展覽會上，德國的一些組織和創(chuàng)新網(wǎng)絡推出了展示工業(yè)4.0特征的流水線。這些流水線是網(wǎng)絡化的、模塊化的，而且是自組織的，能夠跟附帶了智能標簽的原材料和半成品、產(chǎn)成品進行信息互動。

　　那么德國的企業(yè)在做什么？西門子在談數(shù)字化工廠，說數(shù)字化工廠就是未來制造的代名詞，他們想當工業(yè)4.0的代言人。一些傳統(tǒng)上是做端子、傳感器、甚至做氣動元件的公司，現(xiàn)在也擁抱控制，擁抱IT，比如Festo說我們做的是未來工廠，每次展會都展示他們的創(chuàng)新設計。Bosch Rexroth則定義思考型工廠，所謂思考型的工廠，就是裝備人工智能的產(chǎn)品，跟裝備、生產(chǎn)線、以及操作人員彼此的互動。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是美國先進制造業(yè)的一個范例

　　美國人領導了第二次工業(yè)革命以及后來的互聯(lián)網(wǎng)革命，GE在2012年提出一個概念，它說如果把互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)結合在一起可以帶來第三次產(chǎn)業(yè)革命，GE叫做工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。它的核心是人和大數(shù)據(jù)，人在大數(shù)據(jù)的支持下，進行更加智慧的決策。

　　從這里我們可以看到，為什么要談智慧工廠，為什么不說智能裝備，或者智能制造？因為智能更多是用硬件、用軟件、用裝備可以實現(xiàn)的東西，但是智慧的判斷和智慧的決策只有人能夠做得出來。而人要做好的決策，需要充分的信息和數(shù)據(jù)的支撐。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要表達的，就是從智能裝備上升到智能系統(tǒng)，最后實現(xiàn)人的智慧決策。以航空裝備和風電聞名的GE提出大數(shù)據(jù)發(fā)動機、大數(shù)據(jù)風電場，Intel則提出大數(shù)據(jù)工廠的概念。

　　GE提出，如果所有的工業(yè)系統(tǒng)，能夠有1%的提升，這1%的提升也許是效率的提升，也許是成本的下降，那么未來十年會創(chuàng)造19萬億美元的產(chǎn)值，相當于美國一年的產(chǎn)值。

　　德國人組建工業(yè)4.0平臺是三大協(xié)會共同組織的，這里面有很多公司的參與，而圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，美國人也剛剛組建了聯(lián)盟。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟由五個全球領先的公司創(chuàng)立，這里面包括GE這樣的以制造業(yè)為主的公司，還有IT、互聯(lián)網(wǎng)公司如IBM、Cisco、Intel和AT&T。剛剛中國的華為也加入了這個聯(lián)盟。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的宗旨就是要領導和協(xié)調(diào)美國整個工業(yè)界、學術界和政府關于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的努力。他們的目標首先也是定義架構，定義標準，然后開發(fā)一些最佳實踐，同時要做一些案例的研究。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)只是美國先進制造發(fā)展的一個案例或縮影，奧巴馬總統(tǒng)上任以來頒布了一系列促進先進制造業(yè)發(fā)展、振興美國制造業(yè)的法案，成立了十幾個制造業(yè)創(chuàng)新研究中心如增材制造中心，美國國防部、能源部、國家科學基金委等支持了一大批該領域內(nèi)的項目實施。而且像Rockwell Automation這樣的自動化公司并沒有加入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，而是參與了其他的一些創(chuàng)新計劃，并提出了不同的價值主張，但都離不開網(wǎng)絡、離不開網(wǎng)絡環(huán)境下的企業(yè)和人，比如Rockwell Automation的互聯(lián)企業(yè)。

　　德國工業(yè)4.0和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都從一個側(cè)面說明，歐美國家在發(fā)展先進制造方面可謂不遺余力，它們的核心目標都是鞏固和確保各自在全球的領先地位，它們都強調(diào)ICT技術和制造業(yè)的結合，都強調(diào)標準的作用，強調(diào)人的作用，甚至在構建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等做法上也是類似的。德國基于其極為出色的裝備制造業(yè)基礎和發(fā)達的信息化基礎，更加重視發(fā)展智能裝備和智能生產(chǎn)過程，和美國人的觀點相比偏中觀和微觀。美國則更加依賴其在ICT技術方面無與倫比的實力和創(chuàng)新力，更希望借助網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)的力量提升整個工業(yè)的價值創(chuàng)造能力，相對而言更加偏宏觀。

   本文刊登在《世界科學》2014年6月刊