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德国工业为何加速奔向4.3

发表于:2019-06-11 14:04 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  工业革命会让你想到什么?是蒸汽机的轰鸣声,还是《摩登时代》中流水线作业的场景?如果把前两次工业革命分别称作工业1.0和工业2.0的话,工业3.0中高度自动化生产带来的新鲜感已然褪去。当德国人提出工业4.0战略,并疾呼要引领第四次工业革命的时候,让人不禁有种参与历史的兴奋。

  工业4.0究竟将对未来工业生产带来哪些改变?美好愿景的实现又面临什么挑战?

  工业产品私人订制

  德国凯泽斯劳滕,广为人知的是美军空军基地,而最近,德国人工智能研究中心里的智能工厂之声名,大有赶超之势。

  智能工厂,正是德国工业4.0计划的重头戏。

  观察一瓶肥皂水的生产过程,能够大致了解这家工厂的智能之处。在由十几台设备组成的流水线上,三个装有液体的容器悬挂在上方,一个个空塑料瓶在传送带上等候灌装、封盖、贴标。塑料瓶看起来普普通通,但背后却有张藏着电脑芯片的贴纸,这等于是每个产品的大脑,存储着其独有的信息。当它顺着传送带到达不同设备前就会发出指令譬如在灌装时,是选择红色、黄色还是蓝色肥皂液;如果混合,灌装比例是多少;下一步盖上什么颜色的瓶盖;标签上应该写些什么与此同时,工作人员可以通过中央控制系统、移动设备等对生产线进行管控。这瓶肥皂水的巧妙旅程不到最后一刻,结果还真的无法预料。

  成立于2005年的智能工厂,像是在科技的奇思妙想和实际的生产中搭上一座桥。创始人德特勒夫齐尔克是人工智能研究中心的教授,他最初的设想是:客户在互联网上订购一件产品,工厂立即按照私人订制进行生产,但不需要大动干戈改造流水线。这是智能工厂的理想:在保持最大可能生产速度的同时充分实现灵活性。

  工业4.0战略报告如此描述智能工厂:人类、机器和资源能够实现互相通信,就像社交网络中一样自然。智能产品知道它们如何被制造出来的细节,也知道它们的用途。它们将主动地对制造流程提供支持,回答诸如我什么时候被制造的、对我进行处理应该使用哪种参数、我应该被传送到何处等问题。

  在这个物联网和互联网共同创造的网络化环境中,智能产品与智能移动、智能物流和智能电网一起,使智能工厂成为工业4.0基础设施的关键部分,数字化的系统能够实现端到端的整合从运入物流到生产,再到营销、运出物流和服务。

  小车间掀起大风暴

  想靠一个小车间掀起一场工业革命?听起来像天方夜谭,但仔细琢磨,它的背后有着来自官产学研各方面的支持。

  智能工厂成立之初就有10个企业主动参与建设,各自负责一部分模块或提供相应技术。9年过去了,如今的智能工厂项目共有31个成员,从西门子、博世力士乐到菲尼克斯电气,从隆德大学、凯泽斯劳滕工业大学到欧洲最大的应用科学研究机构弗劳恩霍夫研究所,推动者的名录中赫然可见欧盟、德国联邦教育和研究部等等

  这其实是工业4.0计划在整个德国的缩影。在德国工程院等学术机构和经济界的大力推动和影响下,工业4.0受到德国各级政府的高度重视。联邦政府已责成教育和研究部与经济部牵头共同推进该战略,在《高技术战略2020》框架下先期投资2亿欧元,并大力支持德国三大工业协会德国信息技术、通讯、新媒体协会(BITKOM)、德国机械设备制造业联合会(VDMA)以及德国电气和电子工业联合会(ZVEI)成立跨领域研究平台。默克尔总理也在多个重要场合强调:工业4.0将是德国一个新的发展里程碑。

  推进工业4.0是一个庞大的系统性工程,需要调动全社会的力量,而企业的加入至关重要。以西门子为代表的德国企业巨头拥有雄厚的资金和科研实力,并一直担当德国创新领域的引领者,因此理所当然地成为了推进该战略的先锋。在去年的一项调查中,47%的公司表示已经积极参与到工业4.0战略中,18%的公司表示正在参与战略研究工作,12%的公司声称已经付诸实践。

  但中小企业的参与热度并不高,为了更好地让创新型中小企业加入,德国联邦和地方政府制定了专项扶持计划,有关资助和优惠政策明显向中小企业大力倾斜。

  有人直言,德国工业4.0在政界、经济界、制造业和科研领域达成了共识,利益相关者们通过紧密合作推动其实现,可以说是举全国之力。

  已经领跑为何再加速

  近几十年来,德国制造的竞争力有目共睹,在2009年以来的欧债危机中也表现不俗,但此番大张旗鼓推动工业4.0,让人不禁诧异:明明领跑的德国人急什么?

  其实,德国的许多竞争对手已经意识到物联网将越来越多地应用到制造业当中,并且正通过多种制度和金融手段推动这一趋势的发展。不但中国、韩国等亚洲同行日益重视,先进制造、智能制造等术语在政府规划中屡见不鲜,美国政府也在采取一系列措施推进再工业化。2006年左右,美国国家自然科学基金委员会就确定信息物理系统为关键研究领域。2011年,奥巴马政府启动了高端制造业合作伙伴计划,为制造业研究提供了大量研发资金。

  越来越多国家加入这场竞赛,工业化占优的德国自然不愿浪费优势。工业4.0工作组认为,一旦智能工厂的系统成熟,德国不但能够稳固其在制造业上的全球领导地位,也能成为智能制造技术的主要供应商,还可以为信息物理系统的技术和产品创新新的领先市场,并为之服务。德国将之称作双重战略。专家分析说,工业4.0关系到每一个大企业的长远发展。

  另一方面,德国寄希望于工业4.0来应对资源、能效等全球挑战,智能生产能够帮助企业更加灵活地提高生产效率、降低能耗。举个例子,许多生产线即便没有任务也得保持运转,消耗了大量电力,如果智能管理系统能在生产间歇把不工作的部分断电,将显著减少能耗。污染排放也可以被纳入控制范围。工业4.0概念的提出者、德国人工智能研究中心负责人瓦尔斯特博士畅想,未来的智能工厂可以走近城市,员工将免受长时间通勤之苦。

  这一系列美好图景,足够让德国人铆足劲了。

  工业4.0将成全球生产语言

  工业4.0离实现有多远?有人说得20年,而齐尔克认为,2016年才会有首个智能工厂的大型组件投用,构建一个完整的工厂可能要到2023年之后。

  VDMA执行理事会成员劳恩说:工业4.0将成为全球通用的生产语言。但如何制定通用的标准是摆在企业和学界面前的最大难题。齐尔克打了个比方,乐高积木之所以能轻松地彼此搭接,是因为积木都由同一个生产者生产,但机器设备并非如此。工业4.0的标准化不仅涉及硬件标准的统一,还有诸多软件的制定,要求机械、加工制造、自动化工程和软件领域的企业协作并统一标准。

  安全性问题是另一个巨大挑战。当网络系统更大规模地融入工厂,如何确保生产过程不会对人和环境构成危害,同时保障设施和产品中蕴含的重要数据和专有技术不被攻击或窃取。虽然专家们反复强调工业4.0不会把人赶出智能工厂,并认为老工人可以延长职业生涯,从而应对老龄化挑战,但未来工人的角色必将面临转型。减少的是生产环节的工人,但同时会创造系统设计、研发和整合方面的岗位,这对员工的能力和创新性提出更高要求。从长远来看,高等教育机构和企业需要培养一支为工业4.0做好充分准备的生力军。

  野心勃勃但征途漫漫,新一届欧委会的数字经济和社会委员奥廷格在支持的同时友情提醒,德国的工业4.0不能只成为一句时髦话。

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