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全球视野下的工业4.0与中国新工业之路

2015-11-20 浏览量 775

全球视野下的工业4.0与中国新工业之路

    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。


  • 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   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    人工智能


    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。