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全面解读工业4.0 对中国有什么影响

时间:2014/12/25 9:57:29 点击:

  核心提示:德国的制造业是世界上最具竞争力的产业部门之一。这归功于德国制造业能够管理复杂的工业生产过程,不同任务由位于不同地点的合作伙伴完成。近二三十年来,德国制造业已成功地利用信息通信技术(ICT)实现对工业生产过程的管理——如今,大约90%的工业生产过程已应用ICT技术。...

全面解读工业4.0  对中国有什么影响

  什么是工业4.0

  德国的制造业是世界上最具竞争力的产业部门之一。这归功于德国制造业能够管理复杂的工业生产过程,不同任务由位于不同地点的合作伙伴完成。近二三十年来,德国制造业已成功地利用信息通信技术(ICT)实现对工业生产过程的管理——如今,大约90%的工业生产过程已应用ICT技术。

  新的互联网协议IPv6于2012年推出后,目前已经有足够多的IP地址可供智能设备通过互联网实现直接联网。于是,网络资源、信息、物体和人之间能实现物联网及服务互联网。这也将扩展至工业领域:在制造业中,这种技术演化可以描述为“第四阶段的工业化”或“工业4.0”。

  德国政府提出“工业4.0”战略,并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出,其目的是为了提高德国工业的竞争力,在新一轮工业革命中占领先机。“工业4.0”项目主要分为两大主题,一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

  “工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中,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,产业链分工将被重组。

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  工业4.0的背后的“故事”

  工业4.0认为,18世纪引入机械制造设备的工业是1.0时代,20世纪初的电气化是2.0时代,20世纪70年代开始的利用电子信息化技术的自动化是3.0时代,而工业4.0,意味着基于信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)的智能制造时代的到来。

  1、德国工业4.0的现状

  对德国工业4.0的核心内容进行概括的话,可以总结为:建设一个网络(Cyber-Physical System,信息物理系统)、研究两大主题(智能工厂、智能生产)、实现三大集成(横向集成、纵向集成与端对端集成)、推进三大转变。

  德国工业4.0的核心,就是利用信息通信技术把产品、机器、资源和人有机结合在一起,通过信息通信技术建立一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。在此模式中,CPS系统将推动生产对象直接或借助互联网通过M2M(Machine-to-Machine,机器对机器)通信自主实现信息交换、运转和互相操控;智能工厂能够自行运转,产品与机器可以相互交流,机器可以自组织生产,供应链将自动化协同,产业链分工将被重组,创造新价值的过程将发生改变。

  但德国工业面临的挑战以及其相对弱项也十分明显。首先,机械设备领域的全球竞争正日趋激烈,不仅美国在全球金融危机后大力推进“再工业化”战略与措施,大力发展先进制造业,亚洲的机械设备制造商也正奋起直追,威胁德国制造商。其次,软件与互联网技术是德国工业的相对弱项。与美国相比,德国的国内市场较小,不利于IT解决方案的大规模实施。

  2、对美国新一轮革命话语权的争夺

  因此,为了保持作为全球领先的装备制造供应商以及在嵌入式系统领域的优势,面对新一轮技术革命的挑战,德国提出自己的工业4.0战略,其目的就是要充分发挥德国的传统优势,通过在制造业领域大力应用物联网以及服务互联网技术,在向工业化第四阶段的迈进过程中先发制人,与美国等国争夺新一轮技术与产业革命的话语权。

  3、对中国制造业的防备

  近年来,从中国机械产业的高速增长中,德国看到更多的是“德国制造”自身的危机。数据显示,德国以16%的份额占据2013年在全球机械出口首位,中国以11%份额,略低于美国,位于全球第三。德国对中国制造业的防备之心已显而易见。

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  工业4.0将怎样改变世界

  1、工业4.0要扎根于信息技术

  工业4.0在德国被认为是“第4次工业革命”。第1次发生在18世纪至19世纪,以蒸汽机的使用为标志,实现生产过程机械化;第2次发生于19世纪后半期的电力应用;第3次发生于20世纪后半期,以“可编程逻辑控制器(PLC)”为代表,实现生产工程的自动化。“工业4.0”被认为是机械化(第1次),电力应用(第2次),自动化(第3次)之后的第4次工业革命。工业4.0的关键技术是信息技术。具体而言,包括生产设备联网实现自律协调作业的M2M,通过网络获取大数据的应用,开发、销售、ERP、PLM、SCM等业务管理系统与实际生产过程之间的协同。

  2、工业4.0将缓解能源消耗

  随着工厂的智能化,不仅能够大幅提升生产效率,还能够解决现代社会的各种问题。例如,能源消费问题。通常,工厂在生产间歇期间,为了确保生产设备处于随时可以运转状态,消费着大量能源。未来,如果能够根据工厂的实际作业情况,实时对能源供给进行调整,就能够总体上减少大量的能源消费。

  此外,最终报告中还列举了工作与生活平衡的问题。目前,工人通常是到工厂上班,在车间操作机械设备,到点下班回家。未来,通过信息技术的应用,能够远程操作机械设备,就无需每天都上下班,减少交通拥堵和汽车尾气排放,员工也能够在安全场所舒适地工作。也就是,智能工厂还将能够提高工人的生活质量。

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  工业4.0时代对中国的影响

  从政府角度来看,工业4.0与中国工业化与信息化深度融合的战略不谋而合,德国工业4.0和中国国策有很大共鸣,这对中国来说是一个很好的机会,是中国制造业转型升级重要的机遇。工业4.0要求产品和流程标准化、模块化,可以推动中国现代弱点项目建设。

  工业4.0为众多制造业创造更多增值和盈利的机会。中国已经发展成为世界上最大的机械制造国,但我们的出口被德国人远远甩在后面,我国制造业市场份额占4.2%,这已经很了不起了,从而看出中国的制造业对中国国民经济影响非常重要。如此强大的产业,对我们的效率和基础能够产生怎样的影响呢?这取决于工业4.0对中国经济能否发挥作用至关重要。

  工业4.0时代为中国带来机遇,同样也给中国带来威胁。金融危机以后很多西方国家意识到实体经济对国家实力影响的重要性。许多国家重新重视制造业,把制造业重新引回到自己的国土,这就对我们造成威胁。新的技术对传统制造业是冲击,传统制造业未来也会受到新技术的挑战。当然不能忽视的是工资还比较低的东盟国家和印度拉美国家对中国低端制造方面已经构成威胁。

  中国也具备一些优势。首先,中国拥有最大的制造业市场,政府的支持对我们发展工业4.0,发展中国制造业转型升级非常重要。第二,中国对新技术更加开放,因此在工业4.0时期出现的新技术和商机中国人很容易把握机会。中国整个自动化技术市场规模已经超过1千亿,占世界市场的份额三成以上。中国推动自动化、技术层面有独到之处并且具备良好的文化市场氛围。

  当然中国也有劣势。我们对新的技术方案接受能力非常强,但是实施的时候存在着非常严重的浮躁情绪,没有把这样的技术、方案真正效益最大化,真正发挥其重要的潜能。

  另外,中国在产品设计和生产流程方面一直是弱项,因为缺少标准化思维。中国企业重技术,但对流程不重视,尤其在技术研发方面,中国人需要学学德国的严谨态度和系统方面的技术应用,我们可以看到很多企业的产品研发在标准化方面做得非常糟,有60种原材料,这就说明我们的研发技术特别弱,这对我们在工业4.0时期非常不利。

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  面对工业4.0,中国准备好了吗

  工业4.0在德国市场调研中,非常重视标准化。德国把标准化放在第一位,流程第二位。根据市场调研的情况我们面对工业4.0应该注意:

  1、中国企业要推动产品设计的标准化和模块化。可以看出,中国汽车领域模块化做得非常好,客户可以在网上选择自己想用的配件。家电行业可以模仿这样的套路,家电行业的客户定制化也是未来的趋势。    

  2、工业4.0时期会产生新的技术,中国要开展3D方面的研究,比如人机混合的系统。系统之间的交互,人和系统之间的对接是非常重要的研究领域,并不是某领域做得最优就是最好,而要整体最优。我们要让机器变得越来越智能,不能让人变得越来越懒。  

  3、工业4.0时期会出现多分散的智能解决方案。比如智能运输系统,不再是统一的总调度,而是用箱子告诉车辆应该往哪个方向,这种智能系统在未来具有很好的发展空间。

  4、穿梭在货架之间的小车可以在两个方向移动:垂直和水平移动。这是德国物流研究院在博览会期间发布的最新成果。这样的技术在工业4.0时期无疑给中国企业提供更加柔性、高效的自动化仓储系统,效率更高。

  5、建议建立智能工厂。大家可以看到工业4.0时期,一定要把智能工厂放在重要的地位。智能制造有自动化部分,有手工部分,有人机互动的部分,根据产业的情况进行相应的定位。当然工厂规划设计是我们实现智能工厂的关键,中国企业在设计工厂的时候更加重视厂房的设计,在中国不是要追求最高的自动化,我们要追求对我们最优的解决方案。

  6、人才培养是未来工业4.0时期的关键。自动化的增强使企业引进更多高端人才,德国研究院愿意为中国培养人才提供建议。德国在工业4.0方面已经开展了好多工作,尤其是软件方面,软实力在工业4.0时期比硬实力更加重要。

  传统制造业4.0时代要拥抱互联网思维。互联网跟互联网思维是两件事,互联网技术是个新科技浪潮,互联网思维只是一个策略,但不是通用的生意模式。羊毛出在猪身上,但是猪最后还是从消费者来,不然风投再多的钱投进去把它给烧光了有什么用。互联网思维讲流量,简单说就是所有用户看成一样的用户,没有个性化,没有区别化。

  传统制造业利用互联网技术把设备智能化只是第一步,并且仅仅利用了互联网营销手段,越过传统渠道去销售产品也只是战术不是战略。

  让企业真正从道上变成符合所谓互联网思维的企业,首先是用户至上的概念。先有用户再有客户是互联网的一个规律。其次是体验为王。你的设计思路要改,不一定做很多功能,而是什么样的功能来给消费者惊喜,让他真切地感觉价值。第三个是免费。

Tags:工业4.0 
作者:工业4.0 来源:工业网

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