中德雙方近期宣布，兩國將開(kāi)展“工業(yè)4.0”合作，該領(lǐng)域合作有望成為中德未來(lái)產(chǎn)業(yè)合作的新方向�！肮I(yè)4.0”是在德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動(dòng)下形成的，已上升為德國國家級戰略。僅從定義看，它是指工業(yè)生產(chǎn)方式的革新，即繼第一個(gè)自動(dòng)紡織機、第一條流水線(xiàn)和第一個(gè)可編程邏輯控制器（PLC）誕生之后，互聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的革命性變化。不過(guò)，據稱(chēng)德國業(yè)界有300多種對于“工業(yè)4.0”的不同闡述，而這主要是因為“工業(yè)4.0”是一場(chǎng)正在實(shí)際進(jìn)行的工業(yè)革命。
未來(lái)工廠(chǎng)
被譽(yù)為德國“工業(yè)4.0”模范工廠(chǎng)的西門(mén)子安貝格電子制造廠(chǎng)正是未來(lái)德國工業(yè)的一個(gè)縮影。
這座位于巴伐利亞州東北小鎮上的工廠(chǎng)其貌不揚，只有三座外觀(guān)簡(jiǎn)樸的廠(chǎng)房，但卻擁有歐洲最先進(jìn)的數字化生產(chǎn)平臺。工廠(chǎng)主要生產(chǎn)PLC和其他工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)論元件、半成品還是待交付的產(chǎn)品，均有各自編碼，在電路板安裝上生產(chǎn)線(xiàn)之后，可全程自動(dòng)確定每道工序；生產(chǎn)的每個(gè)流程，包括焊接、裝配或物流包裝等，一切過(guò)程數據也都記錄在案可供追溯；更重要的是，在一條流水線(xiàn)上，可通過(guò)預先設置控制程序，自動(dòng)裝配不同元件，流水生產(chǎn)出各具特性的產(chǎn)品。
由于產(chǎn)品與機器之間進(jìn)行了通信，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都為實(shí)現IT控制進(jìn)行了優(yōu)化，生產(chǎn)效率因此大大提高：只有不到四分之一的工作量需要人工處理，主要是數據檢測和記錄；工廠(chǎng)每年生產(chǎn)元件30億個(gè)，每秒鐘可生產(chǎn)出一個(gè)產(chǎn)品，產(chǎn)能較數字化前提高了8倍，而由于對所有元件及工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和處理，工廠(chǎng)可做到24小時(shí)內為客戶(hù)供貨。此外，由于實(shí)時(shí)監測并分析質(zhì)量數據，次品率大大降低。
安貝格工廠(chǎng)不是孤例，相似的生產(chǎn)方式革新正在德國其他大大小小的工廠(chǎng)中展開(kāi)，尤其是在汽車(chē)、機床制造業(yè)等領(lǐng)域。
行業(yè)分析人士指出，“工業(yè)4.0”至少發(fā)出了這樣一些革命性訊號：首先，工業(yè)生產(chǎn)的出發(fā)點(diǎn)將發(fā)生變化。通過(guò)規模效應以及員工生產(chǎn)率來(lái)降低成本的時(shí)代一去不返，未來(lái)工業(yè)制勝的秘訣在于如何在提高生產(chǎn)率的同時(shí)盡量縮短產(chǎn)品從創(chuàng )意到上市的周期，以及如何滿(mǎn)足更復雜、個(gè)性化的產(chǎn)品需求。其次，虛擬與實(shí)際的界限似被消除。其三，人工似乎將被機器智能取代。
標準化之爭
離開(kāi)安貝格，再來(lái)到德國北部的雷蒙哥，這里是德國弗勞恩霍夫研究院工業(yè)自動(dòng)化應用中心（IOSB-INA），專(zhuān)門(mén)為企業(yè)研發(fā)并生產(chǎn)推動(dòng)“工業(yè)4.0”所需的設備和解決方案。
“我們更換生產(chǎn)線(xiàn)上的一臺設備只需要幾分鐘的時(shí)間，然后生產(chǎn)繼續進(jìn)行，”東威斯特法利亞-利珀大學(xué)工業(yè)信息技術(shù)教授、弗勞恩霍夫研究院工業(yè)自動(dòng)化應用中心負責人尤爾根.雅思博奈特這樣說(shuō)到�！叭绻趥鹘y的工廠(chǎng)條件下，根據設備的復雜程度不同，更換設備的工作可能要花費數天的時(shí)間�！�
這是因為在傳統設備的安裝過(guò)程中，技術(shù)人員需要先把新的部件手動(dòng)連接到工作環(huán)境，然后再去調整生產(chǎn)線(xiàn)上的控制裝置。
“即插即用”成為人們對這一技術(shù)進(jìn)步的生動(dòng)描述。工業(yè)4.0的專(zhuān)家們用“即插即生產(chǎn)”來(lái)指設備和系統的順暢配置。未來(lái)的部件會(huì )自發(fā)的與工作環(huán)境相連接，自己把自己集成到現有控制系統當中。
當然，這也需要新標準的支持。來(lái)自不同制造商的部件必須使用同一種語(yǔ)言，部件之間才能自發(fā)地相互交流。
德國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )、德國機械制造商協(xié)會(huì )和德國電器電子行業(yè)協(xié)會(huì )共同開(kāi)展的調查表明，被調查的近300家企業(yè)中有半數以上都認為數據的標準化是“工業(yè)4.0”所提出的最大挑戰，難度甚至超出了流程和工作組織�！耙虼�，全世界很多不同的機構都在討論這個(gè)話(huà)題，其中包括國際電工協(xié)會(huì )和國際標準化組織�！蔽鏖T(mén)子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域標準語(yǔ)規制負責人羅蘭海德?tīng)栒f(shuō)。
首要的問(wèn)題就是如何把設備和設備特征進(jìn)行分類(lèi)和描述，方法必須是獨特的，而且適用于每家制造商。
“然后每臺設備都擁有一套自己的數據包，這套數據包描述了設備的所有特征和服務(wù)，”海德?tīng)栒f(shuō)�！澳憧梢园阉皖A先設定的全球通用格式進(jìn)行對比，提供有關(guān)設備及其功能的信息�！�
使用那種電子“格式”的未來(lái)設備不僅能夠自發(fā)地實(shí)現聯(lián)網(wǎng)，還能互相約定合作的條款。除此之外，還有一項因素在數字“格式”的設備描述中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，這就是名為OPC UA（針對過(guò)程控制統一架構的對象鏈接和嵌入）的通訊協(xié)議�！癘PC UA可用于實(shí)現設備的自發(fā)聯(lián)網(wǎng)，并使設備在所處環(huán)境中展現出自身的特征，”雅思博奈特解釋說(shuō)�！斑@個(gè)協(xié)議還能把來(lái)自生產(chǎn)的信息直接傳遞給生產(chǎn)規劃和ERP系統�！�
“工業(yè)4.0”在中國
“工業(yè)4.0”在中國也正方興未艾。2013年9月11日，與西門(mén)子德國安貝格電子制造工廠(chǎng)（EWA）相同的中國首家西門(mén)子數字化企業(yè)平臺工廠(chǎng)（SEWC）在成都落成并投產(chǎn)，即西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地�！∵@早已不是“工業(yè)4.0”在中國登陸的孤例。華晨寶馬的沈陽(yáng)鐵西工廠(chǎng)也采用了全集成自動(dòng)化生產(chǎn)，多款車(chē)型可以在一條生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行生產(chǎn)，極大優(yōu)化了效益。在云南昆明，昆明鋼鐵公司引入了高爐煉鋼爐集成驅動(dòng)系統，以保證全自動(dòng)的運行與安全監控。SAP也在中國與許許多多企業(yè)伙伴合作，開(kāi)發(fā)出適用于“工業(yè)4.0”的IT軟件系統。
不過(guò)，中國制造業(yè)更廣泛地向信息化、數字化和智能化升級轉型，還需要什么呢？西門(mén)子(中國)有限公司執行副總裁、工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域總裁吳和樂(lè )博士認為，數字化企業(yè)平臺是實(shí)現數字制造的載體，可以實(shí)現包括產(chǎn)品設計、生產(chǎn)規劃、生產(chǎn)工程，到生產(chǎn)執行和服務(wù)的全生命周期的高效運行，以最小的資源消耗獲取最高的生產(chǎn)效率。
該平臺的實(shí)現需要企業(yè)以數字化技術(shù)為基礎，在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、工業(yè)以太網(wǎng)等技術(shù)的強力支持下，集成目前最先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統及軟件和硬件，如產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件和制造執行系統(MES)軟件以及控制和驅動(dòng)技術(shù)等。
在提升資源效率層面，制造業(yè)企業(yè)首先需要考慮設備層面的資源效率提升方案。同時(shí)，企業(yè)需要將眼光放遠，關(guān)注能夠使全生命周期資源效率提升的整體解決方案，即將現有的技術(shù)和創(chuàng )新全部整合到一個(gè)數字化企業(yè)平臺中，從企業(yè)層面到設備層面給出“基于成本設計”及“基于節能和資源設計”的完整資源方案。
