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工业4.0:全球视野下的工业4.0与中国新工业之路
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文章录入: 文章来源: 更新时间:2015-7-21
工业4.0:全球视野下的工业4.0与中国新工业之路

导读:

  移动互联网在中国有十年的时间,移动互联网过去的所有的资源、资金都已经压在第三产业,所以叫消费互联网,现在移动互联网来到工业、农业。互

  新一轮工业革命的本质

  2012年《纽约时报》做过一篇文章,说到移动互联网、大数据、智能制造这三个技术结合在一起,正在彻底颠覆我们的生活。2015年中国有几个概念非常的热火,第一是大众创业、万众创新,第二就是工业4.0,第三个就是“互联网+”。

  中国国务院提出的“互联网+”的本质是指产业互联网,与早期提出的两化融合,和现在提出的工业4.0不谋而合。“互联网+”是两化融合的升级版,将推动中国制造向中国创造转型,所以很多人说,工业4.0是整个中国的一个时代性的革命。

  移动互联网在中国有十年的时间,移动互联网过去的所有的资源、资金都已经压在第三产业,所以叫消费互联网,现在移动互联网来到工业、农业。互联网现在是这个社会的底层、基础设施,随着移动互联网带来的工业,就是工业4.0,它影响到整个中国的就业、军事、国防,影响所有的产品生产、制造、流程、供应链,所以工业4.0正在颠覆工业里面传统工业的整个生产模式。

  “互联网+”是巨大无比的概念,“互联网+”里面有“互联网+金融”叫做互联网金融、“互联网+零售”、“互联网电子商务”,而“互联网+制造”就是工业4.0。中国政府推出了相对应的工业版4.0,就是中国制造2025,美国政府推出工业互联网,这三个概念:德国工业4.0,美国工业互联网和中国制造2025,在目标上是一致,本质内容是一致,都向一个核心,就是智能制造。

  十年内最有前景的三类公司

  结合中国工业现状来看,未来十年,中国工业4.0领域将有充足发展的三类公司有:

  第一类是智能工厂,分为两种,第一种是传统的工厂转型成智能工厂,第二种是一出生就是智能工厂;

  第二类是解决方案公司,为制造业公司提供智能工厂顶层设计、转型路径图、软硬件一体化实施的工业4.0解决方案公司。

  第三类是技术供应商,包括工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、

  除这三类以外,虚拟现实、人工智能、知识工作自动化等技术供应商也会面临巨大的发展前景。

  工业4.0解决方案

  解决方案包括软件硬件。软件有工业物联网、工业网络安全、工业大数据、云计算平台、MES系统、虚拟现实、人工智能、知识工作自劢化等;

  硬件是工业机器人(包括高端零部件)、传感器、RFID、3D打印、机器视觉、智能物流(AGV)、 PLC、数据采集器、工业交换机等;

  所以工业4.0从过去的工业3.0到4.0有几个标志。第一从集装箱到现在的快递,第二个从模具到数据,这是一次巨大的产业革命,错过了工业4.0也就错过了这个时代。

  2014年3月30日国家主席习近平在柏林演讲说到:由于新一轮的科技革命导致了新一轮产业革命。这个前提非常重要,也就是说没有这一轮的科技革命,也就没有了这一轮的产业革命。

  德国政府所定义的德国工业4.0,由一个信息,一个网络,四大主题、三项集成、八项计划组成的框架机构。德国政府提出工业4.0整体框架有很多地方和中国的实际国情不同,操作上面还有一定的距离。

  德国工业4.0背景及概述

  第一次工业革命以1784年瓦特发明蒸汽机为标志,产生于英国,延续时间86年。

  第二次工业革命是1870年,产生于美国辛辛那提,以电力的发明为标志,延续时间99年;第三次工业革在1969年的硅谷,到现在已经44年,大概还会延续10到20年。

  第四次工业革命以2013年德国汉诺威为标志,宣布这一轮工作革命以智能制造为核心。第四次工业革命延续时间大概为30到40年,所以说工业4.0、移动互联网对中国工业的颠覆、再造和融合,才刚刚开始。

  第一阵营:美国、德国

  新一轮的全球工业革命实际上是工业和互联网融合,美国提出了工业互联网标准,希望关注设备互联、数据分析、以及数据基础上对业务的洞察,他们对传统工业互联网互联互通,其关注点在大数据和云计算。

  德国推出工业4.0,希望重新引导全球制造业潮流,这也是德国希望引导第四次工业革命最主要的标志。谁主导了这场工业革命,谁就成为这场产业革命的主导者,谁可以制订标准,就可以成为这个革命的王者,可以挽救欧盟的衰落,也可以使德国重新成为世界的霸主。

  德国提出工业4.0,拥有强大的机械制造技术,嵌入式以及控制设备的先进设备和能力,德国很关注生产过程智能化和虚拟化的深刻改变。

  工业4.0是德国和美国在增强这次工业革命主导权之争有两大目标,一个是智能制造,第二个智能工厂。第四次工业革命的本质是主导这个世界未来的工业标准值争,是由德国和美国按照自己的逻辑路径、表述方法来进行推进。

  第二阵营:中国、日本

  在第四次工业革命中,由德国和美国在抢夺这个世界的标准,中国是一个标准的追随者,中国参与,中国政府也选择了德国标准,所以中国推出了中国制造2025,向工业大国向强国转型,中国工程院主导,公信部参加,拿出顶层设计和路径选择,2025核心是加快新一代新型技术和制造业深度融合为主线,以推进智能制造为主攻方向。

  这一轮工业革命为什么没有日本?日本在这一轮工业制订过程当中已经落后,是源于日本在信息技术的落后。德国可以成为这一轮工业革命的提出者,它拥有了强大的软件公司,SAP公司,库卡机器人公司、西门子硬件等研发很强的公司。

  中国很缺少这样强大的工业软件公司以及机器人公司。所以这一轮产业革命德国和美国占据主导权,是第一阵营,中国和日本是第二阵营。

  当然,在未来的工业4.0当中,日本还具有一席之位,因为日本的新材料研发以及技术积累方面有着深厚的积累,仍会有一些地位,但无法成为标准制订者。

  可以看到,美国工业互联网和德国工业4.0,实施路径和逻辑相反,但是目标一致。美国是以GE公司、IBM这些公司为支持,侧重于从软件出发打通硬件;德国是以西门子、库卡、SAP这些公司为主导,希望可以从硬件打通到软件。

  无论从软到硬,还是从硬到软,两者的目标是一致的,就是实现智能制造,实现移动互联网和工业的融合。

  中国选择德国标准的原因

  第一、中国政府认为,德国路径比美国路径更容易实现;第二、美国的工业空心化严重。IT公司出现工业4.0挑战大,缺少基础设施的落地,德国工业技术雄厚,是生产制造基地,生产设备供应商加IT业务解决方案提供商。在第四次工业革命的战略选择上,中国政府的策略是,紧盯新一轮产业发展的潮流,选择工业4.0,推出中国版的中国制造2025,寻找机会弯道超车,后发先制。

  中国在这一轮工业革命当中能否成为赢家?结论是肯定的。因为中国在起步的战略选择赛跑当中,从来都是可以后发先制的,从中国在移动互联网和第三产业的起跑上可以看到,中国的移动互联网、电子商务已经远远胜于硅谷。

  工业4.0是一个全新的时代,一期刚刚开始。预计要30到50年的时间发展引进,按照国家公信部部长所说:德国是从工业3.0串联到工业4.0,中国是2.0、3.0一起并联到4.0。

  中国由于沿海和内地的落差,基础不一样,中国整体上处在2.0和3.0的阶段,所以对中国的企业来说,4.0是一个比较长远的图景,需要很长时间的路来走。需要脚踏实地,根据自己的实际情况,一步一步推进。

  工业4.0的两大目标——智能制造&智能工厂

  第一个目标是智能制造,第二个是智能工厂。过去智能制造商有几种说法:第一数字化制造,第二智慧制造,这些表述都不准确。公信部和中国工程院把中国版的工业4.0的核心目标定义为智能制造,这个词表述非常准确。由智能制造再延伸到具体的工厂而言,就是智能工厂。

  智能制造是工业4.0的核心,作为广义概念,智能制造包含五个方面,实现这五个方面的智能化之后,才可以实现大的智能制造的概念。

  智能制造是一个巨系统,工业4.0就意味着超复杂的巨系统正在形成,车间里面的机器如同智能手机,通过更新操作系统实现功能升级,通过工业APP实现各种功能,通过API不断拓展制造生态系统。

  所有的机器、产品、零部件、人员、原材料、所有的研发工具、测试验证平台、虚拟产品和工厂,所有的产品管理、生产管理、运营管理流程,所有的研发、生产、管理、销售员工,各级供应商以及成千上万的客户。都将是这一个系统的重要组成部分,一个基于云端、管道、端到端的信息复杂的体系正在形成,在这里面,车间的机器就像智能手机一样,整个操作会形成一个巨大无比的巨系统。

  在智能工厂,德国人希望实现两个概念目标,第一个是机器生产机器,或者说自己生产自己。第二个就是无人工厂,或者是黑灯工厂,或百分百全智能工厂,人与智能机器并存。智能工厂是现代工厂发展的新阶段,是在数字化基础上,利用物联网技术和设备监控技术,来加强信息和服务。

  智能工厂的三大特征

  智能工厂的第一个特征是信息基础设施高度互联,包括生产设备、机器人、操作人员、物料和成品;第二是制造过程数据具备实时性,生产数据具有平稳的节拍和到达流,数据的存储与处理也具有实时性;第二个特征是可以利用存储的数据从事数据挖掘分析,有自学习功能,还可以改善不优化制造工艺过程。

  智能工厂的发展趋势是从柔性化到敏捷化到智能化再到信息化。

  工业4.0的五个特点

  互联

  互联工业4.0的核心是连接,当然今天移动互联网的整个世界核心在连接,就像百度一样,在连接人和信息,就像腾讯一样,连接人和人。工业4.0要把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。

  数据

  当传感器无处不在,智能设备无处不在,智能中端无处不在,连接无处不在,必然的结果就是数据无处不在。

  工业4.0连接和产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。

  从去年到今年,马云对微信公众号工业智能化的记者说过,阿里巴巴本质上是一家数据公司,雷军也讲过,小米本质是一家数据公司,从IT到ET,未来整个社会变成大数据的社会。

  从工业3.0到工业4.0,今天我提出一个自己的观点,实际上从模具到数据,过去的工业,3.0的工业是以模具为核心,4.0的工业是以数据为基础,所有的工厂都会变成数据工厂。

  集成

  集成是工业4.0的关键词,也是中国推动两化融合的关键词,工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。

  通过这个智能网络,使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务于服务之间,能够形成一个互联,从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。

  创新

  工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程,制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新,将会层出不穷,从技术创新到产品创新,到模式创新,再到液态创新,最后到组织创新。

  转型

  对于中国的传统制造业而言,转型实际上是从传统的工厂,从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂,整个生产形态上,从大规模生产,转向个性化定制。阿里巴巴在三年前就提出,整个制造业的生产流程,从B2B2C,转成C2B,他们很敏锐地看到了这样的一个方向。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。这是工业4.0一个非常重要的特征。

  工业4.0是从生产型制造转型成服务型制造。未来生产和服务的界限会更加模糊,按照德国工业4.0整个框架来说,未来的工厂有可能从集中式生产转成分布式生产。3D打印会快速使用,未来工厂的概念,可能是一个全新的概念,不是我们今天所看到的,有几百人、几千人,然后有设备,未来的工厂可能在客户的客厅,通过3D打印来打印,有可能每一个客户的客厅都是一个生产的车间。

  举一个例子,过去生产一台电饭锅,可能在中国的广东生产,然后运到非洲送给客户。但是未来,在工业4.0时代,这个广东的电饭锅的公司只需要电脑设计、图纸,通过电脑传到非洲客户的电脑,客户客厅有一个3D打印机,可以通过客厅的3D打印机把这台电饭锅打印出来,就意味着客厅已经成为生产车间,所以未来工厂的概念是需要刷新我们的想象的。

  工业4.0是从过去要素驱动向未来的创新驱动。过去是基于人口红利,是基于整个生产的大规模化、定制化,基于汇率低估,破坏环境所导致的要素驱动,未来工业4.0时代,整个生产制造业向4.0工厂转型、向创新驱动,实际上科技的含量会变的越来越多,工厂人数在急剧减少,过去蓝领工人会转向黑领工人,是由电脑操作人员在操作整个机器,车间里面会大量使用低成本自动化装备,启用工业机器人,生产过程当中机器可以实现德国4.0所定义的自己生产自己,机器生产机器。

  工业4.0的九大技术支柱

  工业4.0九大技术支柱包括工业物联网、云计算、工业大数据、工业机器人、3D打印、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能。这九大支柱中会产生无数的商机和上市公司。

  工业物联网

  工业物联网是工业4.0的核心基础,有无处不在的传感器,这些传感器进行互联以后就形成了大量的数据,然后回到数字中枢,进行数据的清洗、整理、挖掘,数据再增值。过去的大数据在这个服务业企业运用比较多,工业企业很多数据是没有被完全挖掘出来,实际上现在一个新的市场正在形成,就是通过工业物联网来形成的大量数据,来进行重新产生价值,所以第一个技术领域是工业物联网。

  云计算

  在云计算里面分为公有云和私有云。过去中国,包括全球的一些大企业都希望建立自己的云计算平台,所以说在中国形成这样的趋势,中国电信、中国银行希望自己来建立云计算平台,中小型企业用公有云。

  过去三年,美国的花旗银行慢慢把自己上千人的IT队伍给裁掉,把自己的公有云转成亚马逊和或者IBM私有云。中国这个技术趋势也在呈现,未来云计算是一个互联网里面的基础设施,是水电煤,是高速公路,一个企业没有必要养几千人IT队伍,而且在安全防卫上也不能达到企业级的安全方位。所以交给专业的云服务的基础设施供应商来服务,是最好的选择。

  云计算这个基础设施供应商在美国,亚马逊拿了很多美国国防部的订单,超过了IBM,中国阿里巴巴提供云计算的服务,都是非常出色。所以在云计算这一块,全球的趋势来说,大家都是通过把自己数据存储到云端来进行运算,所以说基于大数据的云计算,也是工业4.0最核心的ID技术。而这些技术最强的地方,在硅谷。

  通过以上这些案例可以看到,工业4.0虽然发源于德国,但和美国硅谷是密不可分的,因为硅谷的大数据、云计算,包括未来人工智能、虚拟现实这些技术,也对工业和互联网结合有着巨大的影响。

  工业大数据

  马云讲过,未来所有的企业都会变成数据企业,未来是一个从IT到DT转变的时代,即数据科技。工业大数据在整个工业4.0里面也是一个至关重要的技术领域,现在的硅谷,包括德国的很多新的工业大数据公司,提供工业数据的分析、采集,还有数据采集器。这些工业数据会在云端保存,通过工业数据的分析,可以重新来分析机器的运行以及效率提升。

  五年前,德国一所州立大学的一个台湾教授,叫雷洁。这位教授给海尔做顾问服务,研究智慧的设备管理。今天的机器很多是来自于事后的保养和维护,而他们研究智慧的机器,是在研究这个机器的参数、性能,例如它在什么时间会坏掉?在什么时间可能会发生故障?

  波音公司赞助了这种研究,因为播音希望通过智能的设备管理来知道这家飞机运行多久时间可能会发生故障,有可能会从空中掉下来。所以说在大数据时代,通过智慧的数据来进行分析,一个机器什么时候有可能会发生故障,这就是大数据在这个机器运行当中的一个应用。

  工业机器人

  中国有8000万制造业从业工人,日本有1100万,日本软件银行总裁孙正义在2013年向日本政府提出建议,希望到2040年,日本能够增加到五千万工业机器人,让这些工业机器人在车间进行工作,加上1100万的从业人员,大概有6000万的可使用劳动力。他认为这样做,日本制造业可以重新成为全球制造第一强国。

  大概两周之前,阿里巴巴的马云和台湾的富士康郭台铭共同投资了日本一家做服务机器人的公司。国家主席习近平在二月份曾经在一个文件上批示,机器人非常重要,中国三、四月份产生了一百七十多家机器人公司。在未来,工业机器人在工厂应用的广度和深度非常大。东莞、浙江等部分省市已经提出:机器换人,政府给予奖励。

  工业机器人在全球有三大公司,第一个是德国的库卡公司,第二是瑞典ABB公司,第三是日本发那科公司,现在中国工业机器人领域最好的公司是中科院沈阳所下署的公司——新松机器人公司,已在深圳创业板上市,用将近700亿以上的市值。

  所以工业4.0领域,会有很多非常出色的上市公司。以后可以投资这种跟工业4.0相关的硬件、软件公司,这个在中国有着巨大的发展前景。工业4.0为大家展开的未来十年,是数十万亿智能制造转型市场,有国家政策支持,也有移动互联网转型的必要性,这一块是刚刚开始的黄金的金矿。

  3D打印

  3D打印是制造史上最大的技术突破。3D打印在美国、德国有很多新的技术突破,可以看到3D打印的衣服、汽车、甚至心脏支架。

  过去的3D打印有缺点。第一打印速度太慢,第二是逼真性离实际物品还有距离。但是现在技术进步非常快,现在从3D打印到快速3D打印,再到4D打印。在3D打印这一块,整个技术上会有非常巨大的突破,今年1月份我参加CES的电子展,看到很多技术突破,3D打印的快速应用时代很快就会到来。

  3D打印的快速发展和现在整个中国推的“创客”的背后有一致的逻辑性,给无数个人制造者提供了一种可能,所以说无数一个人、两个人的工厂会产生。未来是自由工作者的联合,对组织机构,对大公司的组织挑战都将是一个新的问题,但这已经是被确定了的趋势。

  知识工作自动化

  在过去,我们讲究生产流程的标准化、生产设备的自动化。其实,未来社会是一个知识工作者联合作战的时代,知识工作者的工作会变得更加自动化,这是一个数万亿的新的市场。工业时代的管理模式、大师、理论在互联网时代大部分都将不复存在,针对互联网的管理模式尚未形成。知识工作者的形态、标准还未形成。

  过去工业3.0时代所形成的工业生产流程、价值链会被摧毁,新的管理模式、价值链还没有形成,借用李三友的话:未来是不确定的,现在只是用不确定去确定未来的不确定。

  通过共享经济可以看到,罗振宇也讲过,组织雇佣的界线正在模糊,很多人成为自由工作者,不再被雇佣于一家公司,会因为某个项目而集合,项目结束就分开,这可能是未来整个企业变革的一个重大方向。

  工业网络安全

  在过去可以看到,在服务业的网络安全里面,实际上现在有企业级的网络安全,是有一定的防范和有一定的安全指数。但是在工业里面,过去的数据是基于PC和PC的互联,那么未来机器和机器互联,第一个存在接口兼容问题,第二这些数据保存在云端,这些数据之间的安全防范性变成至关重要的选择。所以工业网络安全是工业4.0技术里面一个非常重要,也是近些年来中国增长最快的一类服务公司。

  虚拟现实

  目前在美国硅谷,包括波音飞机一直在做增强现实、虚拟现实,怎样把虚拟的场景放在研发当中、放在新生产之前的测试中。过去我们是用图纸把产品生产出来,然后再不断的进行迭代和改善,未来通过虚拟现实,整个产品在生产前在电脑前就经过几千万次的改善,整个生产的效率会急剧的提高。

  人工智能

  美国硅谷有一个未来学家预测,2045年机器的智能超过人工的智能。所以把2045年定位为起点来讲,硅谷产生了奇点大学。2045是独特的年份,如果机器智能超过人工智能,就意味着机器的智能化反过来推倒人的机器化。当机器智能超过人的智能,整个社会的形态、生产方式、生活方式、生产关系都会发生巨大的变化。

  中国的百度现在把未来战略压在两个点上:一个是建立人和信息的连接。另一个是人工智能。安徽的科大讯飞把整个业务范围也压在人工智能上。人工智能是一个万亿级的市场,。硅谷、加拿大,很多人工智能的公司在陆续产生,过去是人来操作机器,机器智能化之后,机器可以主导、指挥生产,人工智能将对世界产生巨大改变。

  在未来的工业4.0时代,软件重要还是硬件重要,这个答案非常简单:软件决定一切,软件定义机器。所有的工厂都是软件企业,都是数据企业,所有工业软件在工业4.0时代,是至关重要的,所以说软件定义一切。

  这一轮的工业革命是由科技革命所导致的,在我国的“互联网+”里,工业4.0是互联网+的一个组成部分,互联网+制造就是德国版的工业4.0,也就是中国制造2025。

  工业时代4.0这条路刚刚开始,但给了我们大概的方向,未来会变成一个数据的企业、创新的企业、集成的企业、不断快速变化的企业。对于整个制造业来说,是一个巨大的颠覆,称之为工业革命,是毫不为过的。

  

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