工业4.0与中国制造2025 从入门到精通

超越智燕

      
                                                     德国自下而上工业4.0
      德国是工业4.0概念的提出者，也是制造业的先行者。德国企图凭借其强大的制造业实力来超越以美国为首的互联网巨头。尽管这一切看起来很困难，但是德国已经在行动，并取得了一定成果。
3.1  物理信息系统
      2011年的德国汉诺威工业博览会上，工业4.0概念首次被提及。2013年4月，德国政府正式推出《德国工业4.0战略》，一个全球性的话题瞬间被引爆。各国纷纷行动起来，跃跃欲试，因为这对世界强国来说，这是一次弯道超车的机会。
       第一次工业革命发生在英国，英国世界说语权得到了空前的增强。第二次工业革命发生在美国和德国，然而由于两次世界大战，美国作为战胜国，从战争中获得巨大的经济利益，而德国正好相反。第三次科技革命由美国主导，使其稳坐世界第一的宝座。所以第四次工业革命，对德国来说是个引领世界的机会，对其它国家也是如此。
      美国在第三次革命中，获利颇丰。世界各国所使用的CPU、操作系统、软件以及云计算等网络平台几乎全部由美国掌控。尤其是美国互联网巨头正在从最顶端的“信息”领域加速向下端的“物理”领域渗透。如，Google进军机器人领域、研发自动驾驶汽车；Amazon进军手机终端业务，开始实施无人驾驶飞机配送商品等。
       对于德国制造业来说，那是能对德国制造业的支配地位造成重大打击。所以德国采取
“物理信息系统”竭力阻止信息技术的侵入。德国希望借先进的制造业之力打通占领顶端的信息和数据系统，从而打造出自己的智能生产系统。
      德国不断的升级“物理信息系统”所控制的“智能工厂”，以促使它成为具备像人一样的“独立思考能力”。如果这一想法最终得以实现，那么美国的信息技术只不过一个随时可以被替换的环节。
      其实，这是一项庞大的工程，德国工业巨头西门子公司这样表述工业4.0：工业4.0的核心是智能制造，通过处理器、存储器、传感器和通信模块，把设备、产品、原材料联系起来，使得不同的产品与生产设备能够互联互通并交换命令。尽管西门子公司的表述如此短，但其包括了物理、信息这两项关键字，一个连接现实世界，一个连接虚拟世界。
      在此背景下，德国的工业4.0上升级国家级层面，总理默克尔亲自出面为其助威。德国工业产值占国内生产总值的20%，德国希望在世界上继续保持工业强国地位。对于工业4.0，德国总理默克尔说，数字化生产对德国的发展至关重要，德国有可能成为“工业4.0”标准的推动者，并在欧洲甚至全球推行这些标准。对于这次革命，默克尔信心满满，她希望德国能成为工业4.0标准的制定者，立足欧洲，辐射全球。
      在一次博览会上，德国博世力士乐公司展出了一套工业4.0应用场景下的设备，这台设备可以实现现实设备同虚拟设备的连接，进而节省设计时间及安装调试时间。而德国软件公司SAP则展示了一套工业4.0场景下的模板。当一个产品模板被放到生产线上的时候，产品模板就被放置了一个小型芯片，芯片记录着用户具体的需求信息。通过芯片和生产设备之间的数字化交流，最终产品通过一道道工序后被生产成用户订制的个性化产品。
      德国为什么不遗余力地推行工业4.0呢？因为工业4.0带来的利益可能前所未有。我们归纳出四大核心要点，

1.满足用户个性化需求
      工业4.0时代，可以根据不同的客户特殊需求，在设计、配置、订购、规划、制造和运作等环节进行满足。同时还可以在实现小批量甚至一件生产的情况下，获得盈利。
2.灵活性、动态性
     工业4.0时代，根据质量、时间、风险、价格和生态友好性等，进行动态配置，从而实现生产过程中的“微调”。这使得生产具备了一定的灵活性，因为如果出现原材料短缺等问题，在这里很快就能够得以动态解决。
3.快速获得最优解
     工业4.0时代，也是速度制胜的时代。如果希望在全球巿场上抢占一定的市场，在短时间内做出正确决策显得十分重要。工业4.0时代，可以实现实时透明的验证，并且对障碍做出更为灵活的反应，最终实现全局优化。
4.资源生产率和利用效率
     在资源有限的情况下，如何在数量和质量上的双重输出决定的资源利用效率。任何企业去企图比竞争对手成本低一半，而利润比对多一半，在这里完全可以实现。
     在不久的将来，如果想购买一辆汽车。只需拿出手机，打开APP应用，输入你的定制化要求，然后你就在家等着收货就成。因为“智能工厂”自动为你安排生产、组装、配送等各个环节。如果你家里的冰箱牛奶很少，冰箱会自动向“智能工厂”发送送奶信息，“智能工厂”则针对你的喜好定制生产牛奶。这就是德国“智能工厂”需要实现的最简单的工作，当然高难度的案例会在下文中陆续出现。