OFweek工控網(wǎng)訊：在世界互聯(lián)網(wǎng)普及率已經(jīng)過(guò)半的情況下，全球信息化基本已進(jìn)入一個(gè)成熟階段，未來(lái)信息化的發(fā)展，也開始逐步進(jìn)入過(guò)去的蒸汽機(jī)動(dòng)力普及、內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力普及，以及電力普及之后的緩慢穩(wěn)定增長(zhǎng)階段。
而全球的制造工業(yè)，也隨著社會(huì)生產(chǎn)力的更新中同步迭代，從最早的蒸汽工業(yè)時(shí)代，到內(nèi)燃機(jī)工業(yè)時(shí)代，一直到現(xiàn)在的電力自動(dòng)化時(shí)代。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息化的穩(wěn)定普及，工業(yè)制造也在各國(guó)的生產(chǎn)力發(fā)展規(guī)劃中進(jìn)入了下一個(gè)新的發(fā)展階段——信息化工業(yè)時(shí)代。
2013年，德國(guó)正式推出 “工業(yè)4.0” 的概念，旨在利用物聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)，將 CPS 應(yīng)用到工業(yè)制造中去，希望進(jìn)一步降低產(chǎn)業(yè)成本、提高產(chǎn)業(yè)效率，同時(shí)迎合新世紀(jì)的大眾消費(fèi)模式。而在 2014年，美國(guó)五大行業(yè)巨頭共同成立 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC），也開啟了美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)之路，希望借助引領(lǐng)全球的硅谷科技力量，為美國(guó)的空心化和高成本化制造業(yè)帶來(lái)復(fù)蘇的希望。
在德國(guó)，工業(yè) 4．0 主要由西門子推動(dòng)，而在美國(guó)，GE 則是最早提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并組建聯(lián)盟的核心力量。2015年初，中國(guó)政府提出“中國(guó)制造2025”十年計(jì)劃，希望中國(guó)因人口紅利而成為的全球制造中心的地位，在工業(yè)全球化浪潮的后半場(chǎng)，能夠繼續(xù)借助信息化改革，保留中國(guó)制造業(yè)大國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力地位。但在中國(guó)，并沒有一個(gè)像西門子或 GE 這樣有著豐厚信息化積累的產(chǎn)業(yè)巨頭在引領(lǐng)，雖然國(guó)內(nèi)有像海爾、格力等個(gè)別的企業(yè)在嘗試高度自動(dòng)化和初步信息化，對(duì)于一個(gè)還未完成工業(yè) 3．0 的巨輪來(lái)說(shuō)，直接跳到工業(yè)4．0 仍然面臨著巨大的產(chǎn)業(yè)鴻溝和智力斷層。
從宏觀上來(lái)說(shuō)，國(guó)家上層提出 “中國(guó)制造2025”，對(duì)中國(guó)有著巨大的意義和指示作用，也非常準(zhǔn)確的切中了中國(guó)未來(lái) 20 年到 30 年在全球戰(zhàn)略地位中的發(fā)展路徑。但上層建筑落地之后，還是需要中國(guó)最基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)力量，來(lái)一步一步實(shí)現(xiàn)這個(gè)異常艱巨的愿景和任務(wù)。而由于中國(guó)的傳統(tǒng)工業(yè)制造，和互聯(lián)網(wǎng)信息化之間的鴻溝過(guò)于顯著，顯然這需要既懂傳統(tǒng)制造，又有互聯(lián)網(wǎng)信息化經(jīng)驗(yàn)的人，來(lái)一步一步的摸索出走出 “中國(guó)制造2025” 的每一個(gè)階段：
在德國(guó)、美國(guó)等，工業(yè)信息化的第一要素便是人才，德國(guó)西門子與德國(guó)工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)等都有長(zhǎng)期的合作，德國(guó)政府甚至整個(gè)歐洲政府都有大量的高校、研究機(jī)構(gòu)來(lái)為工業(yè)信息化培養(yǎng)和提供人才，而這些人才是在 10年甚至更久的教育體系下才能培養(yǎng)出來(lái)的。同樣在美國(guó)，GE 自己的克勞頓學(xué)院、與卡耐基梅隆大學(xué)、MIT 等諸多大學(xué)也有深入的人才合作項(xiàng)目。
而在中國(guó)，目前幾乎沒有工業(yè)與信息化結(jié)合的人才，不管是高校還是社會(huì)，工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)，往往是兩個(gè)八桿子打不著的領(lǐng)域。在這種情況下，中國(guó)如果想走工業(yè)信息化道路，除了政府投入巨大的資源吸引海外人才回國(guó)，否則光在人才這一點(diǎn)上，中國(guó)可能就要走 10 年才能開始談工業(yè)信息化。
即便對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化（工業(yè)3．0）來(lái)說(shuō)，PLC 就是一個(gè)最為基本的基礎(chǔ)模塊，而在國(guó)內(nèi)，除了一些成熟的工業(yè)設(shè)備會(huì)用到 PLC 之外，絕大多數(shù)的工廠還只是半自動(dòng)化或人工操作。在工業(yè)信息化之前，PLC 不僅要深入普及，同時(shí)所有工廠都要有相應(yīng)的能力來(lái)熟練的使用這個(gè)基本的工業(yè)編程控制器。除此之外，中國(guó)在 PLC 研發(fā)生產(chǎn)和聯(lián)網(wǎng)信息化方面，也有大量的路需要走。
工業(yè)4．0 或者工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，有一個(gè)基本條件便是工業(yè)部件物聯(lián)網(wǎng)，所有的零件都要有自己的 ID，而這種工業(yè)零部件物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，不論是采用最傳統(tǒng)的 RFID，還是升級(jí)版的 NFC ，還是未來(lái)在 AR 領(lǐng)域可能會(huì)更靈活的機(jī)器視覺識(shí)別，抑或是最近這幾年非?；鸬膮^(qū)塊鏈技術(shù)，中國(guó)的工業(yè)制造在這些方面基本上沒有什么經(jīng)驗(yàn)。
雖然這種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)部署起來(lái)并不難，但要想熟練的理解并使用這些技術(shù)，并在未來(lái)的工業(yè)信息化中進(jìn)行再次創(chuàng)新，是需要非常多的經(jīng)驗(yàn)和非常深的理解的。而單單這一點(diǎn)，可能需要國(guó)內(nèi)的制造業(yè)還要走幾年。
一直以來(lái)，中國(guó)作為一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，享受的都是人口紅利、勞動(dòng)力成本、低端消費(fèi)市場(chǎng)等發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家無(wú)法擁有的條件持續(xù)下去的。而對(duì)應(yīng)的，中國(guó)在制造業(yè)方面并沒有往高精尖、關(guān)鍵技術(shù)、高端教育、深入研究等方向發(fā)展，比如機(jī)器人減速機(jī)、嵌入式技術(shù)、設(shè)備控制技術(shù)等導(dǎo)致目前中國(guó)很多工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)仍掌握在其他國(guó)家，
而工業(yè)信息化，要求的便是工業(yè)的全自動(dòng)、智能化、靈活性等，這對(duì)工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵部件要求很高。在中國(guó)只能勉強(qiáng)做機(jī)器人本體的工業(yè)環(huán)境下，要想突破工業(yè)信息化的基本限制條件，可能會(huì)需要更多的時(shí)間。否則，就只能高價(jià)進(jìn)口，受制于人了，工業(yè)4.0，恐怕也就無(wú)從說(shuō)起了……
3D 打印技術(shù)，是目前增材制造中非常創(chuàng)新的一種技術(shù)方向，而在工業(yè)制造中，如果擁有 3D 打印能力，無(wú)疑會(huì)給工業(yè)信息化帶來(lái)極大的效率提升、成本降低、靈活性提高、高度定制、復(fù)雜工藝處理能力等。
但從目前來(lái)說(shuō)，除了北航王教授的金屬3D打印技術(shù)屬于世界前列外，現(xiàn)在優(yōu)秀的工業(yè)級(jí) 3D 打印機(jī)，還都是從海外進(jìn)口，不論是 FDM、SLA，還是金屬、陶瓷或其他新材料，國(guó)內(nèi)都沒有比較優(yōu)秀的設(shè)備制造商。而高端工業(yè)級(jí) 3D 打印，也是限制工業(yè)4．0 的核心能力之一。
同樣，國(guó)內(nèi)制造業(yè)一直屬于粗放型制造業(yè)，對(duì)于一些有技術(shù)要求的方向，如精密儀器、高級(jí)合金、新材料等，一直依賴美國(guó)、日本、德國(guó)的進(jìn)口。而在工業(yè) 4．0 中，機(jī)器的配合是沒辦法像人那么的隨意與活動(dòng)的，公差或加工余量越大，工業(yè)自動(dòng)化越難實(shí)現(xiàn)。這就要求國(guó)內(nèi)在工業(yè) 4．0 方面要想有自己的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，精密制造是一個(gè)繞不過(guò)去的門檻，而這背后，又隱藏著幾十年的人才、資本、經(jīng)驗(yàn)的投入戰(zhàn)。
AR 和 VR ，無(wú)疑是未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)之后的下一個(gè)最火的大眾方向。而在工業(yè)領(lǐng)域，同樣有大量的需求和應(yīng)用場(chǎng)景，是需要 AR 和 VR 來(lái)提升體驗(yàn)、效率或給出解決方案的。從技術(shù)層面講，VR 的應(yīng)用局限性和技術(shù)難度都比 AR 要低，中國(guó)在 VR 方面的發(fā)展和實(shí)際上差異并不大（因?yàn)橛?HTC Vive），但在 AR 方面，目前不管是微軟的 Hololens，還是 Magic Leap，他們?cè)诩夹g(shù)方向上走的都要比中國(guó)要遠(yuǎn)。
不過(guò)，在 AR 和 VR 的工業(yè)信息化應(yīng)用方面，我們不用特別擔(dān)心。畢竟這個(gè)領(lǐng)域全球都是同時(shí)起步，得益于中國(guó)的人才、市場(chǎng)和自身的努力，很有可能中國(guó)在這方面仍會(huì)走在世界前列。
對(duì)于傳統(tǒng)的制造業(yè)從業(yè)人員來(lái)說(shuō)，ERP、MES、SCM 等這些，基本上已經(jīng)耳熟能詳了。這些經(jīng)過(guò)幾十年甚至上百年的制造信息系統(tǒng)，已經(jīng)有很多人使用了很長(zhǎng)的時(shí)間，中國(guó)也有用友、金蝶等比較出名的 ERP 廠商。但對(duì)于一個(gè)國(guó)家想做產(chǎn)業(yè)升級(jí)來(lái)說(shuō)，目前這些還并不夠，制造信息系統(tǒng)是未來(lái)工業(yè) 4．0 的基礎(chǔ)設(shè)施，除了能夠熟練的使用，對(duì)這些制造信息系統(tǒng)的管理思想、優(yōu)化改進(jìn)、二次創(chuàng)新等的掌握，也是工業(yè) 4．0 持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
工業(yè)信息化，自然，對(duì)信息化的要求非常高。美國(guó) 20 世紀(jì) 90 年代提出了“信息高速公路”，從基礎(chǔ)上為其后面幾十年的互聯(lián)網(wǎng)房展奠定了非常堅(jiān)實(shí)的條件。中國(guó)在信息化基礎(chǔ)建設(shè)上，也大力推進(jìn)。而現(xiàn)在全球都在爭(zhēng)奪的 5G 標(biāo)準(zhǔn)，也是想進(jìn)一步提高全球信息的流通速率。
工業(yè)信息化自然也要有基礎(chǔ)的信息網(wǎng)絡(luò)作為保證，但目前全球在工業(yè)寬帶方面都沒有做太大的進(jìn)展。不過(guò)對(duì)于任何一個(gè)講 工業(yè)4．0 提上國(guó)家戰(zhàn)略議程的，在工業(yè)基礎(chǔ)信息化建設(shè)方面，相信都不會(huì)含糊。
互聯(lián)網(wǎng)是人類有史以來(lái)最偉大的發(fā)明之一，但所有的東西都是兩面性。一方面互聯(lián)網(wǎng)極大的豐富了人類的信息密度和速度，另一方面，黑客、色情暴力、deepnet 這些則是互聯(lián)網(wǎng)的邪惡一面。
而工業(yè)制造與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，自然也會(huì)有好的一面和壞的一面——網(wǎng)絡(luò)安全、設(shè)備安全、工業(yè)數(shù)據(jù)信息、工業(yè)安全、工廠安防與監(jiān)控等等，都是需要很多企業(yè)去努力解決的問(wèn)題，而這些，雖然不會(huì)影響工業(yè)信息化的初步建設(shè)，但長(zhǎng)期來(lái)看，它可能給工業(yè)信息化帶來(lái)更加嚴(yán)重的影響。
工業(yè)信息化在一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)之后，便會(huì)進(jìn)一步形成不同的應(yīng)用模塊。工業(yè)設(shè)計(jì)定制化是可能后面會(huì)遇到在國(guó)內(nèi)比較棘手的一個(gè)方向。工業(yè)設(shè)計(jì)定制化，意味著人的設(shè)計(jì)需求、機(jī)器的自動(dòng)生產(chǎn)、制造業(yè)的行業(yè)邏輯會(huì)產(chǎn)生矛盾和碰撞。
一旦人對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改變，其相應(yīng)的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程、生產(chǎn)步驟、生產(chǎn)邏輯都有可能改變，而這時(shí)，如何在工業(yè)設(shè)計(jì)改變的同時(shí)，工業(yè) 4．0 能夠讓其自身仍然在有序、系統(tǒng)、完美的進(jìn)行，是一個(gè)極其難的挑戰(zhàn)。而這個(gè)部分，可能是需要大量的、非常跨界的創(chuàng)意人才，和對(duì)工業(yè) 4．0 又極其熟悉的人才有可能嘗試去解決的一個(gè)問(wèn)題。
制造服務(wù)信息化是一個(gè)較為簡(jiǎn)單的應(yīng)用。目前全球的軟件服務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、SaaS 等都已經(jīng)發(fā)展的較為成熟了，將人的需求（例如淘寶）和生產(chǎn)對(duì)接，現(xiàn)在來(lái)說(shuō)并不算是一個(gè)非常復(fù)雜的事情。20 世紀(jì) 60 年代豐田的精益制造，一直被管理學(xué)界奉為經(jīng)典，而現(xiàn)在也有直接消費(fèi)者對(duì)接工廠的商業(yè)模式（C2M）。對(duì)于目前互聯(lián)網(wǎng)用戶體驗(yàn)思維已經(jīng)非常成熟的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)來(lái)說(shuō)，做出一個(gè)將原蘭單一的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)化為具有高度定制化、個(gè)性化的生產(chǎn)服務(wù)模式，并不算是一件難的事情。
對(duì)于做一個(gè)高度智能化、極度復(fù)雜化的一套涵蓋多個(gè)流程模式的工業(yè) 4．0 產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，這絕不像從國(guó)外引進(jìn)一條流水線那么簡(jiǎn)單。在德國(guó)，不管是自動(dòng)殺雞流水線、自動(dòng)殺魚流水線、機(jī)械化收割各種水果蔬菜、機(jī)械化挖樹種樹等，都是經(jīng)過(guò)了創(chuàng)新、調(diào)整、再創(chuàng)新等長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展完善。
而對(duì)于建立一個(gè)持續(xù)、長(zhǎng)久的工業(yè) 4．0 產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其對(duì)創(chuàng)新的依賴要比之前任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)都要高。不論是技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、研究創(chuàng)新，都需要企業(yè)、政府、高校乃至社會(huì)等長(zhǎng)久的支持。尤其對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，能夠形成一套長(zhǎng)久的行之有效的創(chuàng)新體系，可能會(huì)有很大的難度或時(shí)間成本。
工業(yè) 4．0 或者工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其最重要的便是工業(yè)制造與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合這一形式。而互聯(lián)網(wǎng)的意義便在于，它可以將工業(yè)生產(chǎn)制造中產(chǎn)生的所有有形無(wú)形、有意義無(wú)意義的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，并交給計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的運(yùn)算，來(lái)找出其中人類很難找到的降低成本或提高效率的方法，就像 AlphaGo 下圍棋下出很多會(huì)被圍棋老師打手的“臭棋”一樣。
而云計(jì)算與工業(yè)大數(shù)據(jù)，便是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮的戰(zhàn)場(chǎng)了。在工業(yè) 4．0 中，工業(yè)效率、信息成本會(huì)產(chǎn)生極大的工具紅利，而工業(yè)數(shù)據(jù)本身在有了大量樣本和環(huán)境信息之后，又會(huì)自身產(chǎn)生數(shù)據(jù)紅利。這些數(shù)據(jù)為未來(lái)的信息挖掘、產(chǎn)業(yè)分析等，都有極大的價(jià)值。
一旦工業(yè) 4．0 形成，工業(yè)追求的便不單單是成本的降低、利潤(rùn)的提高了，而是會(huì)追求更高的附加價(jià)值，比如清潔制造。它將人類社會(huì)的工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提升到了一個(gè)更高的層次，也為未來(lái)工業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、太空殖民等提供了高度的可行性保證。
除此之外，清潔制造本身便是在降低成本，包括碳排放，也會(huì)進(jìn)一步形成利益回饋，為人類社會(huì)的持續(xù)生存和發(fā)展帶來(lái)更高的價(jià)值。
無(wú)人工廠，是工業(yè) 4．0 的理想形態(tài)。一切都是機(jī)器自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)，一切都是遠(yuǎn)程監(jiān)控即可，用更高級(jí)的工具解放了需要進(jìn)行某種社會(huì)勞動(dòng)的人類，也減少了因?yàn)樯a(chǎn)制造給人類帶來(lái)的身體和精神的壓力和傷害。這里對(duì)無(wú)人工廠不做過(guò)多描述，它算是工業(yè) 4．0 的最好闡述。
一旦形成無(wú)人工廠或極少人管理的工廠，工廠這個(gè)詞本身將會(huì)從社會(huì)中消失。人們將感受不到工廠的存在，當(dāng)你需要一個(gè)東西，那個(gè)東西在短則幾分鐘，長(zhǎng)則幾天的時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)你的面前。人們并不知道自己在一開始就參與了工業(yè)制造，就像人們不知道自來(lái)水廠是怎么工作的一樣，打開水龍頭，水便來(lái)了。
和自來(lái)水不一樣的是，生產(chǎn)制造這個(gè)過(guò)程中，人們?cè)诎l(fā)出需要的請(qǐng)求時(shí)，就已經(jīng)把自己的需求、自己的創(chuàng)意、自己的個(gè)性信息、自己的審美取向，都告訴了機(jī)器。而這一切，便是工業(yè)制造的社會(huì)化形態(tài)。
所謂的工業(yè)智能，則是我最不想看到的情形，也是各種科幻電影中經(jīng)常出現(xiàn)的情形：機(jī)器人造機(jī)器人。通過(guò)工業(yè)大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能，這個(gè)工廠已經(jīng)知道如何把一噸鐵礦石打造成一個(gè)精致的金屬面具，知道如何在流水線某一環(huán)節(jié)的機(jī)械臂失控時(shí)把它替換掉甚至維修好。到那時(shí)，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于人類，而機(jī)器做的決策，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人類單一需求的模式……
中國(guó)制造 2025，是一個(gè)非常系統(tǒng)而龐大的工程。我們希望在未來(lái)的十年內(nèi)，中國(guó)制造業(yè)能夠不斷創(chuàng)新，共同打造成一個(gè)未來(lái)版的工業(yè)制造體系。
當(dāng)然，除了上面說(shuō)的對(duì)中國(guó)比較重要的 18個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)需要我們解決，還有譬如工業(yè)信息化高級(jí)教育、智慧倉(cāng)儲(chǔ)與物流、工業(yè)信息化管理架構(gòu)與管理模式、智能電網(wǎng)、立體工廠等更多問(wèn)題在等待著中國(guó)的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新者。最后，還是奉勸一句：工業(yè)制造的智能學(xué)習(xí)能力就沒必要加上了……
