从概念到现实 工业4.0路径日渐明晰

2019-05-24 11:33

  德国工业4.0战略旨在将信息通信技术同传统制造技术进行深度结合,将对制造业产生广泛而深远的影响,被称为第四次工业革命。德国工业4.0概念自从提出以来,在短短几年时间内经过讨论和实践检验,实施路径日渐明晰。

  工业4.0从概念到现实

  工业4.0概念的提出同德国工业科学研究联盟(Industry-Science Research Alliance)有密不可分的关系。2006年,德国联邦教育与研究部发起成立工业科学研究联盟,旨在推动科学同工业的结合。德国联邦外贸与投资署的信息显示,2011年1月,工业科学研究联盟正式发起动议,将工业4.0作为德国政府未来项目。后来,工业4.0成为德国政府2020年高科技战略行动计划中10大未来项目之一。

  在2011年4月的汉诺威工博会上,德国人工智能研究中心主任沃尔夫冈瓦尔斯特尔在开幕仪式致辞中谈到高收入国家的企业如何面对全球竞争的时候表示,企业应该准备好迎接由互联网带来的第四次工业革命,工业4.0的概念从此开始进入公众视野并引发持续热议。

  同前三次工业革命不同的是,工业4.0作为一个概念是先于事实发生的。因此,过去几年来人们对于这一概念议论纷纷,莫衷一是。尽管讨论在继续,德国政府、科研院所和企业却并没有停止工业4.0产品和技术的研发和应用。

  为推进工业4.0项目,德国信息技术、电信和新媒体协会、德国机械设备制造业联合会和德国电气电子行业协会于2013年汉诺威工博会上正式成立了德国工业4.0平台,平台由德国联邦经济部长加布里尔、教育科研部长约翰娜万卡以及来自各个行业、科技界和工会的代表共同领导。

  按照工业4.0平台的定义,工业4.0代表着第四次工业革命,是产品生命周期内全价值链的组织和控制的一种新水平。在工业4.0条件下,人、物品和系统相互联接,从而形成有活力的、实时优化、具有自我组织功能、跨企业的价值附加网络。这种网络能够根据成本和资源消耗等不同的标准进行优化。

  经过几年的发展,工业4.0所涵盖的内容在不断扩充。从近几年的汉诺威工博会看来,德国企业在工业4.0的产品和解决方案的研发方面进展迅速。在2015年之前,在汉诺威工博会上展商对工业4.0大都停留在概念探讨层面,在2015年的展会上不少大企业展出了示范性的工业4.0生产线,而今年的展会上许多中小企业都展出了自己的工业4.0产品和解决方案。

  汉诺威工博会展商顾问委员会主席弗里德黑尔姆洛指出,今年的汉诺威工博会展出了400多个工业4.0的实用案例,这标志着工业4.0已经实现了最后的突破。

  工业4.0既是进化也是革命

  尽管工业4.0是近些年才出现的一个新概念,但早在概念开始之前德国企业就开始进行了工业4.0的尝试。就其本质而言,工业4.0是传统制造技术同信息通信技术的融合,从而使得生产变得更具弹性、更加智能、互联的程度更高、效率更高。从这个意义上来说,工业4.0只是数字化生产的延伸,这也是越来越多的业内人士将工业4.0视作进化的根本原因。

  瑞士ABB集团首席执行官史毕福在接受记者采访时指出,工业4.0并非凭空出现,而是在数字化时代快速和持续的进化,而ABB集团几十年前就开始了数字化。与此同时,史毕福认为,工业4.0同之前的三次工业革命不同,前三次革命都发生在工厂内部,而工业4.0将给全生产的全价值链带来变革,当物、服务和人都相互联接之后,全价值链上的生产率都将得到真正的提高。

  虽然工业4.0并非是单一技术突破为特征,但是工业4.0产品的开发,销售以及其应用后带来的影响都具备多种革命性特征。德国博世集团互联工业创新小组负责人斯特凡阿斯曼介绍说,在工业4.0解决方案的开发过程之中,将IT和机械等不同领域的专家集中在一起相互合作是一个挑战。博世集团的做法是先成立一个多功能小组,在博世集团互联工业创新小组中有100多名来自各个领域的专家,大家相互协作。一个机械工程师刚开始可能不能很顺畅地同一个软件工程师交流,但双方就某些具体的项目展开合作之后,慢慢就能理解对方。

  博世集团是工业4.0产品和解决方案的提供者,同时也是应用者。其已经应用工业4.0技术的工厂已经显示出令人鼓舞的效果。

  阿斯曼介绍说,博世能向客户展示其内部测试的具有说服力的数据,比如说应用了工业4.0技术之后,物流方面减少了30%的仓储,物流工作人员的生产提高了10%。在博世的一个规模较大的工厂内,应用了工业4.0的能源解决方案之后,每年仅电费就能节约100万欧元,而工业4.0方面的投资一年内就能收回。

  在未来竞争中,工业4.0技术的重要性可见一斑。阿斯曼说,在我们看来,这(工业4.0技术)是未来企业必须拥有的技术,那些不愿意认真去研究工业4.0并尝试使用相关技术的企业未来将面临很严重的危险。

  实际应用:雷声大,雨点小?

  虽然越来越多的企业开始意识到工业4.0技术的重要性,然而在实际应用方面,德国企业却显得雷声大而雨点小。德国机械设备制造业联合会去年10月发布的意向研究结果表明,德国中小企业在应用工业4.0技术方面要落后于大企业。

  该研究旨在通过对德国机械工程企业的调查,获取德国机械工程企业应用工业4.0技术的意愿和能力情况。针对431家德国企业的调查结果显示,德国工程机械行业普遍认为工业4.0是利大于弊的积极事物。90%的企业都认为工业4.0有助于其在市场竞争中获得领先地位,结果显示,57.2%的参与调查企业表示他们的企业已经有工业4.0项目。其中20%的企业表示正积极努力开发应用工业4.0解决方案。另有三分之一的受访企业表示听说过,但还没有采取行动应用工业4.0技术。仅有9%的企业表示不太清楚工业4.0的概念。在应用工业4.0技术的程度方面,12%的机械工程企业表示他们是先行者,另有20%表示他们是跟随者,46.5%的企业表示自己还是观察者。根据该研究得出的结论,人员和资金是德国企业在应用工业4.0技术方面面临的主要问题。

  前景:非一两年之功,挑战多多

  截至目前,德国除了博世、西门子以及其他一些大型汽车企业之外,绝大多数中小企业在工业4.0技术的实际应用中都处于相对落后地位,这与工业4.0自身的特性密不可分。

  首先,由于企业生产情况各不相同,完整的工业4.0解决方案通常都是针对用户情况量身打造,这就给解决方案或者产品的开发带来了极大难度。据悉,开发工业4.0解决方案需要生产制造方面的专家同IT专家相互配合,对于绝大多数中小企业而言,这几乎是他们无法逾越的鸿沟。其次,由于工业4.0没有普遍适用的标准产品,其销售同传统产品的销售相比更加复杂。

  德国机械设备制造业联合会工业4.0项目发言人弗兰克布吕克纳在接受记者采访时指出,中小企业认识到工业4.0或将给他们带来新的商业模式,提高生产率,以有竞争力的价格生产个性化产品以及在类似德国的高收入国家确保工作岗位等好处。与此同时,中小企业对于一些问题依然存疑,比如由于信息安全或者标准等因素,在工业4.0方面的投资安全问题;经济回报问题;有资质的雇员数量短缺问题以及法律问题,等等。

  布吕克纳认为,工业4.0的全面推广应用在当前条件并不成熟,因为想要通过购买的方式应用工业4.0解决方案几乎是不可能的。工业4.0只能依靠企业自己去开发,这对企业来说可能需要花好几年时间。布吕克纳表示,工业4.0只是一个愿景,通往工业4.0却是一个逐步进化的过程,最终实现预计需要10到15年时间。

  相关:中德对接需要解决的难题

  德国总理默克尔再次启程前往中国,正式开启她任内第9次访华之旅。在这次访华之旅中,创新是核心议题之一,两国将推动德国工业4.0和中国制造2025对接。作为回应,李克强总理在会晤默克尔时也表示,中方愿同德方深入探讨中国制造2025与德国工业4.0对接的问题。

  工业4.0概念甫一提出就成为业界追逐焦点。据美国波士顿咨询公司出具的研报显示,工业4.0的影响力将极其巨大。仅在德国,未来10年它将贡献德国GDP的1%,创造39万个工作岗位,增加投资额达2500亿欧元,相当于制造业总收入的1%-1.5%。对于制造业如此程度的提升,使得工业4.0概念风靡全球,中国自然没有例外,也对工业4.0产生了浓厚的兴趣,并希望与中国制造2025实现对接。

  关于中国制造2025与德国工业4.0对接。在6月13日中德经济技术合作论坛分论坛上,德国经济和能源部数字与创新政策司司长斯蒂芬.施诺直言,德国中小制造企业数字化能力较弱,德国政府出台德国数字化战略2025给出了解决方案,其中除了提到要加强光纤等基础通信设施的性能外,还设立专门机构扶持中小企业,帮助他们尝试新投资框架,创新商业模式。

  虽然从最高决策层到企业层面,中德双方都对中国制造2025和工业4.0的对接抱持积极态度,但现实中对接并非易事。据原德国徕斯机器人公司内部人士向第一财经记者表示,要想实现中国制造2025与工业4.0的对接,首先要解决的就是统一标准问题。要知道德国工业强大、并且不断升级的基础来自于不同企业共同构成基于统一标准的生态体系,协同作用强大。而这在中国是个难题,在中国,有些企业采用美国标准,有些则接受德国标准,更有一些中国企业按照自己的标准来。这使得在中国的制造体系内部,符合德国标准的制造业会更容易匹配的德国工业4.0概念。

  该业内人士进一步表示,标准的不统一以及中国巨大的经济体量都决定了中国制造2025与工业4.0之间的对接将会有一段漫长的磨合期。而中国制造2025更多的外在表现将是杂交体,既有不同标准和模式的杂交,同时也是高中低端制造业之间的杂交。几十年时间中国建立起来世界范围内的中低端制造业的领先优势,中国不应放弃这些优势。因为并不是所有低端制造业都是错的,应该是看竞争力,应该是让他们回流的。

  中国机器人产业联盟理事长曲道奎对于将工业4.0与中国制造2025对接也并不乐观。他多次呼吁,作为中国制造2025关键一环的中国机器人行业要避免重蹈汽车业的覆辙。随着制造业转型,2014年中国已经跃升为全球最大的机器人市场。但快速成长的市场,可能是馅饼,也可能是陷阱。

  一方面,中国全面对接工业4.0有现实难度,另一方面,从德国自身角度来看,向世界输出工业4.0其实也是德国在制造业面临种种危机之后的自救措施。上海微技术工研院SOC高级经理武洁向第一财经记者表示,德国之前依靠企业技术上的优势在海外单打独斗的时代已经过去。大量的德国企业正被中国企业收购,据公开资料显示,今年年初以来,中国投资者正以大约每周一家的速度收购德国公司。从年初到目前为止,中国投资者已经向24家德国公司发出了收购提议。除了库卡,中国化工以10亿美元收购德国先进的塑料和橡胶处理设备生产商克劳斯玛菲集团;北京控股以15.9亿美元收购一家德国高科技垃圾能源公司。面对中国企业对德国企业的收购潮,据德国《时代周刊》报道,德国政府正考虑收紧外资投资法规,以保护本国企业不受中国投资者收购。这种对本国企业收购条款的收紧,更多的是体现了德国从上到下各个层面对于本国制造业深重的危机意识。

  要想保持德国制造业企业在世界范围内的竞争力,重新实现工业制造标准的输出,让世界在新一轮的工业浪潮中接受德国的工业标准是目前德国正在思考的,原德国徕斯机器人内部人士表示。( 王世峰 )

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