工业4.0，从概念到现实

【编者按】实现中国工业4.0也不是一蹴而就的，需要四部曲：生产制造自动化、流程管理数字化、企业信息网络化、智能制造云端化。通过这四化，我们会沿着自己的路径，一步步实现我们的理想。

工业4.0，从概念到现实

菲尼克斯电气亚太研发中心总经理、中国公司副总裁杜品圣博士，分享了他对于工业4.0的理解以及工业4.0战略给我们带来的启示和思考，演讲受到了广大观众的好评。在此编者专门整理了杜博士的演讲实录，以飨读者。

各位领导，各位国内外的专家们，大家下午好。我非常高兴能有这样一个机会，与各位相聚这里，刚才聆听了这个行业世界级领军人物，自动化大咖们的发言，让我受益匪浅。我对于未来制造从不知道开始有些了解，对于未来制造的蓝图也有了更多认识。可能是由于我多年来主要从事技术工作，包括技术研发、技术开发、技术管理等，所以养成了一个职业病，就是什么事情都要打破砂锅问到底。对于一个新的事物产生的时候，一定要问三个问题：为什么要提这个概念？这个概念是什么？当我们利用这个概念的时候会对社会发展，技术发展，行业发展或企业发展有何益处？

当我开始看到这个论坛主题的时候，理解不是很深切，是制造为了未来？还是未来为了制造？但是从刚才几位的发言我逐渐理解了未来制造应该是什么样子。而最近很热的一个概念就是工业4.0，工业4.0精准描述了一个蓝图或前景，解决了未来制造是什么样子这个问题。所以才有了我的这个标题——乘工业4.0强劲之风，行未来制造转型之道---众概念到现实。这个强劲之风不是东风，而是从西边刮过来的；行未来制造转型之道，指的是面向未来制造强调的是一个转变的过程，没有转型的话，不可能从现在制造走向未来制造，也不能从众概念到现实。

看到工业4.0的概念的时候我们总是会思考

1、工业4.0的概念到底意味着什么？

2、为什么世界上只有德国和中国会推动工业4.0概念？

3、如何利用工业4.0的战略推动中国制造产业的改革和转型？

这三个问题也是大家关心的问题，如果解决了这三个问题，我们就能按照自己的实际情况，企业的现状和发展途径来制定自己的战略，这样才是真的学以致用。基于这样的思考，我提出了三个问题：

第一、为什么德国要推动工业战略4.0？是主动的还是不得已而为之？影响德国做出行动的深层原因在哪里？

第二、什么是德国工业战略4.0？ABB、西门子、海立的演讲用不同的语言，不同的方法，从不同的层面描述了工业4.0战略，并提及了很多概念，如智能制造，智能生产，智能工厂，数字制造，侧重点也不同，强调系统，或是从机器人的进展来阐述等等。而我们需要的是一个能将这些内容都包罗的概念。

第三、德国工业战略4.0给我们带来哪些启示和思考？

首先说，为什么德国要推动工业战略4.0。可能源于三个方面：互联网的发展，生产制造的瓶颈，德国工业战略的定位。现在Internet技术无处不在，毫不夸张的说人们现在离开互联网就不能生存，在场的各位谁能坚持几分钟不看手机呢，确实很难。互联网影响无处不在，而且构成了全球的网络化，例如现在的智能电网、智能家居、智能城市、智能汽车，所谓“智能”就是指的与互联网相连。我们已经进入互联网时代，工业如果不和互联网相连的话就会被时代所淘汰。随着技术发展，趋势的发展，迫使工业领域不得不思考如何让工业与互联网相结合。

第二点也很重要，互联网带来的优势就是快、快、快，这个特点对于产品的生产带来很多问题，今后产品生产不是大批量，而是小批量、多品种，产品生命周期的缩短。就像过去的手机更换频率是3-5年，而现在基本是一年甚至更短就会更换一部，产品生命周期的缩短对传统制造业提出了最大的挑战，并由此带来下一个问题就是价格下降和成本压力。国内企业发展的思路是由小做大，最后成为上市公司，实现资本运作，而由资本控制的公司更需要快速的实现投资回报，这对传统的制造业机会是不可能完成的任务。而最后，更主要的还有资源的优化及能源效率。面临当前的挑战，制造业如果还按照传统的思维、传统的控制思路，必败无疑。

第三，德国为什么那么重视工业4.0？上个月德国总理默克尔在企业家协会上说：如果德国生产制造业不及时进行革命的话，总有一天google，微软，苹果将会成为生产制造领域的新巨头。过去我们已经看到这个趋势，谷歌在收购机器人公司，进入生产制造领域的意图非常明显。德国是当前的制造强国，而这种强国地位5年、10年之后是否还能保持，是个很大的问题。而中国是制造大国，多年来我们就提出从制造大国向制造强国转变，德国更是希望从制造强国变为制造业超级大国，两者的共同之处都是“变”。大和强的区别是什么？是质量和创新。从大到强，第一步不是IT，互联网，而是确保质量，提升创新意识。质量如何保证，答案就是自动化。德国的自动化已经非常强大，而从制造强国变为制造业超级大国，关键的就在于互联网。事物的发展要具备充分条件和必要条件，必要条件就是自动化，充分条件是信息化，只有这两个条件同时满足的时候才能搞好工业4.0，二者缺一不可。生产管理系统如ERP，MES ，SAP ，EPLM，移动互联网，物联网技术与生产制造系统结合，这就是德国的出发点。

什么是工业4.0？我认为工业4.0是对于未来制造业的一种描述，2012年德国发布了一本白皮书，里面描述了德国的未来发展路径，新能源，第4次工业革命、我们面临的是什么？我们需要是什么？

这本书中有4张非常著名的画，总结四次工业革命的变革：18世纪中叶的第一次工业革命是小作坊的生产制造模式，以蒸汽机的诞生为标志；20世纪前期的第二次工业革命是人工流水线的生产制造模式的变化；20世纪后期的第三次工业革命是自动化流水线的生产制造模式；21世纪开始的第四次工业革命是互联网自动化的生产制造模式。我们知道，产业革命，科技革命，工业革命是有内在联系的。蒸汽机是一个科技革命，怎么能代表工业革命呢？因为工业革命就是生产制造模式的革命，所以工业4.0也是一种模式的革命，不是系统或元器件的革命或变革。过去很多哲学家和经济学家已经梳理了这样的关系：生产力推动了社会的发展，生产制造方法的改革提高了生产力。

所以德国发展第4次工业革命，落脚点不是在IT、网络或通讯，而是在制造领域的革命，工业战略4.0标志着工业生产进入了互联网时代：网络物理生产系统（CPPS，cyber-physical production systems）将形成第四次工业革命的基础。大家都知道，美国推出了CPS，而到德国的时候没有用CPS的概念，而是用CPPS的概念。生产制造系统采用联网的嵌入式系统，以及物联网和基于WEB的服务，将带来我们走上第四次工业革命的道路，所以在工业4.0的战略中，各个公司要找准自己的地位，而不是人云亦云。

工业战略4.0的目标是什么？智能自适应化，机电控制模块化，过去大家都强调机电一体化，但机电一体化是个被动的执行机构，这个执行机构必须和控制系统结合在一起，成为一个自动化的模体，叫机电控制一体化，第三个叫互联移动实用化，PLM管理一体化

那么工业战略4.0到底应用哪些技术？我认为数字工、厂工业自动化控制系统、无缝一致的通信技术、Web 2.0、云计算和大数据、机器与机器之间的通信（M2M )、软件技术、参与人的角色、物联网、网络物理系统、嵌入式控制技术、机械制造设计技术等等都是包含其中的。

在工业战略4.0之下，那么工厂的结构就不是金字塔的结构，如现场层，控制层，管理层，以及后面的ERP层，而成为一个平面的结构，所以传统的控制体统要改革，改成什么样的呢？产生了一个三维度的控制系统的框架，这个系统将协同生命周期链，管理链，和产业链有机结合起来，所以现在的PLM应该叫企业的生命周期管理EPLM。

过去的系统设计都是预知系统的设计，而工业4.0控制的关键在于系统能自行配置和智能生产系统流程网络化的设计，这是根本的区别。所以互联网自动化是实现工业4.0 战略的关键，这个方向上有很多的课题可以做，等待着年轻人去实现。德国为了推动工业4.0的发展，成立由IT，电子，电气及设备装置生产厂商，研究单位，大专院校组成工业智能制造战略平台，制定中国工业制造发展纲要，所以工业4.0不是一两个企业完成的而是成百上千企业共同努力实现的。菲尼克斯电气也是这个联盟的一个重要成员，参与一个研究群中的项目开发工作。

最后，德国工业战略4.0给我们带来的启示？从德国的发展路径可以看出，要搞工业4.0首先要完成工业3.0 ，IT行业的专家与自动化专家必须一起合作，长期的规划，跨行业，跨专业的整合协调作战。

而实现中国工业4.0也不是一蹴而就的，需要四部曲：生产制造自动化、流程管理数字化、企业信息网络化、智能制造云端化。通过这四化，我们会沿着自己的路径，一步步实现我们的理想。

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