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    2014年的熱門詞匯“工業4.0”，是一個引起全世界關注的概念，掀起了新一輪工業革命的浪潮。2015年，隨著新一輪工業革命的到來，傳統制造業的發展方式將出現顛覆性、革命性的轉變。

    2014年誰執掌未來制造業的霸權?

    沖在最前面的是德國。2013年德國政府推出定義為“第四次工業革命”的《工業4.0戰略》;2014年工業4.0概念受到世界各國高度關注;2015年日本率先響應，1月23日推出《機器人新戰略》;2015年我國也將出臺《中國制造2025》這項十年戰略規劃。

    可以說，全球正出現以工業互聯網、智能制造為代表的新一輪技術創新浪潮，2015年將成為第四次工業革命元年。而新一輪工業革命將對工業經濟乃至大眾生活帶來深刻的影響。

    第四次工業革命的起源

    工業4.0在德國被認為是“第四次工業革命”。第一次工業革命發生在18世紀至19世紀，以蒸汽機的使用為標志，實現生產過程機械化;第二次發生于19世紀后半期的電力應用;第三次發生于20世紀后半期，以“可編程邏輯控制器(PLC)”為代表，實現生產工程的自動化。工業4.0被認為是機械化(第一次)、電氣化(第二次)、自動化(第三次)后的第四次工業革命。

    未來十年，第四次工業革命將步入“分散化”生產的新時代。工業4.0通過決定生產制造過程等的網絡技術，實現智能制造，進行實時管理。智能制造中的生產設備具有感知、分析、決策、控制等功能，是先進制造技術、信息技術的集成和深度融合。智能生產過程中，傳感器、智能診斷和管理系統通過網絡互聯，由程序控制上升到智能控制，從而制造工藝能夠根據制造環境和制造過程的變化，進行實時優化，提升產品的質量和生產效率。

    工業4.0本質是基于“信息物理系統”實現“智能工廠”

    工業4.0將在前三次工業革命的基礎上進一步進化，基于信息物理系統(Cyber Physical System)實現新的制造方式。信息物理系統是指通過傳感網緊密連接現實世界，將網絡空間的高級計算能力有效運用于現實世界中。從而，在生產制造過程中，與設計、開發、生產有關的所有數據將通過傳感器采集并進行分析，形成可自律操作的智能生產系統。

    工業4.0中，各個環節都將應用互聯網技術，將數字信息與物理現實社會之間的聯系可視化，將生產工藝與管理流程全面融合。由此實現智能工廠，生產出智能產品。相對于傳統制造工業，以智能工廠為代表的未來智能制造業是一種理想狀態下的生產系統，能夠智能判斷產品屬性、生產成本、生產時間、物流管理、安全性、信賴性和可持續性等要素，從而為每個顧客進行最優化的產品定制制造。

    工業4.0的關鍵是信息技術應用

    工業4.0的關鍵技術是信息技術。具體而言，包括生產設備聯網實現自律協調作業的M2M，通過網絡獲取大數據的應用，開發、銷售、ERP、PLM、SCM等業務管理系統與實際生產過程之間的協同。

    第三次工業革命的自動化，僅是將生產工程作為對象，對其進行信息技術的應用。工業4.0將信息技術的應用對象大幅擴大。由此，工廠將不斷進化升級，工作組的最終報告中稱之為由物聯網與服務互聯網構成的“智能工廠”。

    以往，通過信息技術實現的“智能化”可在智能手機、智能電表、智慧城市、智能電網等物品和服務中見到。工業4.0則是要實現工廠本身的智能化。除了工業4.0之外，美國通用電氣公司(GE)也提出過類似的概念“工業互聯網”。

    工業4.0需要解決四大難題

    工業4.0是由大規模批量生產向大規模定制生產轉變，是由集中生產向網絡化異地協同生產轉變，是由傳統制造企業向跨界融合企業轉變。德國工業4.0工作組的最終報告指出，實現工業4.0尚存在標準化、復雜的系統管理、通信基礎設施建設、網絡安全保障等四大難題。

    (1)標準化：工廠要對內外的各種物品與服務進行聯網，那么，通信方式、數據格式等許多內容都需要標準化。

    (2)復雜的系統管理：實際生產過程與各種業務管理系統協同之后，系統整體更加復雜化，對其進行管理將更困難。

    (3)通信基礎設施建設：主要是指適用于工業的、具有高可靠性的通信基礎設施建設。

    (4)網絡安全保障：工廠與外界實現聯網之后，惡意軟件的入侵、受到網絡攻擊的危險性將進一步提升，需要制定保障網絡安全的對策與解決方案。

    未來，我國制造業將面臨同樣的難題。因此，加強與德國在工業4.0方面的合作，或將有助于前瞻性地解決這些難題，為未來制造業發展鋪平道路。

    第四次工業革命將是最后一次工業革命?

    未來制造領域，信息技術將得到史無前例的深度應用。互聯網技術發展正在對傳統制造業的發展方式帶來顛覆性、革命性的影響。信息技術的廣泛應用，可以實時感知、采集、監控生產過程中產生的大量數據，促進生產過程的無縫銜接和企業間的協同制造，實現生產系統的智能分析和決策優化，使智能制造、網絡制造、柔性制造成為生產方式變革的方向。從某種程度上講，制造業互聯網化或者工業互聯網正成為一種大趨勢。

    就產品而言，隨著信息技術在制造業領域的廣泛滲透，互聯網技術、人工智能、數字化技術嵌入傳統產品設計，使產品逐步成為互聯網化的智能終端。汽車將不僅僅是一個電子產品，未來更將是一個網絡產品，或者叫大型可移動的智能終端，具有全新的人機交互方式，通過互聯網終端把汽車做成一個包含硬件、軟件、內容和服務的體驗工具。

    從制造模式而言，工廠的集中生產將向網絡協同生產轉變。信息技術使不同環節的企業間實現信息共享，能夠在全球范圍內迅速發現和動態調整合作對象，整合企業間的優勢資源，在研發、制造、物流等各產業鏈環節實現全球分散化生產。這也使得傳統信息技術企業有機會更多地參與到制造業之中，而傳統制造企業則向跨界融合企業轉變。企業生產從以傳統的產品制造為核心轉向提供具有豐富內涵的產品和服務，直至為顧客提供整體解決方案，互聯網企業與制造企業、生產企業與服務企業之間的邊界日益模糊。

    既然無論從制造模式角度來看，還是從產品角度來看，物質產品和服務都將被電腦存儲和處理的信息所取代。那么，制造業本身將不復存在，抑或制造業繼自動化、智能化之后不再有突破。

    種種跡象顯示，“工業4.0”將是最后一次工業革命。

    鏈接

    王喜文，九三學社中央科技委委員，工業和信息化部國際經濟技術合作中心電子商務研究所所長，出版專著《工業4.0最后一次工業革命》，曾經掛職北京市房山區經濟和信息化委員會副主任，參與過北京市高端制造業基地的重大招商項目。

    摘自 中國計算機報