當下工業領域很熱的理念

，不管是工業4.0

，還是工業互聯網，或是智慧工廠，其實都是為了迎合整個製造業（包括裝備製造業
、終端產品製造業）終端消費者需求的變化而推出的。

　　消費者需求的變化有很多層麵
，最重要的一個變化就是在移動互聯網時代，需求快速變化，需要多品種
、不僅是小批量而且是變批量的生產來滿足。同時消費者對環保、對可持續發展等方麵的訴求不斷增強
，這是整個製造業麵臨的問題。

　　製造業為了迎合這種變化，需要考慮的要素除了傳統的成本

、效率、質量之外，還需要加上資源效率、安全、可持續這三種。我們認為製造業在21shijimianlinyixiliedetiaozhan
，zhezhongtiaozhandaiyouquanqiuxing，baokuokuaisufanyingwenti
，baokuodapozuzhijiangjiewenti，baokuozenmeyingduihulianwangheyidonghulianwanggeiwomenzhizaoyesuodailaichongjidewenti
，baokuoquanqiuhuafenbushidexiandaizuzhimoshiwenti，haiyouchuangxinshengmingzhouqiyuelaiyueduandewenti。

　　工業4.0是德國的應對之策

　　德國人在談第四次產業革命
，一個焦點問題就是所謂的CPS，有人叫信息物理係統，有人則叫網絡物理係統。他們希望用CPSlaigoujianxiayidaizhihuigongchang。womenkeyizheyanglijie，wulunzhuangbeihaishihexinbujian，baokuozhenggegongchang，bujinyouqiwulishuxinghejixieshuxing，haiyouxinxishuxinghewangluoshuxing。jiuxiangwomenrenyiyang，womenmeigerendouyouzijideshehuishenfen，tongshiyouyigewangluoshenfen。nameCPS的作用，就是利用傳感器
、數據、模型和算法把這些屬性統一在一起。

　　智慧工廠下麵是網絡化的智能控製係統，以及嵌入式係統。與智慧工廠並列的是智慧交通
、智慧物流、智慧社區
、智慧電網等，它們共同構成智慧城市，再上麵則是全球互聯網。德國人強調物聯網和服務網（服務互聯網），它們是智慧工廠的基礎。

　　工業4.0強調三個方向的集成。

　　第di一yi個ge集ji成cheng是shi所suo謂wei的de價jia值zhi網wang絡luo集ji成cheng
，我wo們men可ke以yi理li解jie成cheng裝zhuang備bei的de集ji成cheng
，生sheng產chan線xian的de集ji成cheng，車che間jian的de集ji成cheng，價jia值zhi網wang絡luo也ye包bao括kuo人ren的de網wang絡luo，包bao括kuo研yan發fa網wang絡luo
，這zhe些xie人ren的de網wang絡luo通tong過guo互hu聯lian網wang，跟gen實shi體ti網wang絡luo進jin行xing集ji成cheng。所suo以yi我wo們men說shuo智zhi慧hui工gong廠chang是shi人ren、設備、環境
、數據的互動。

　　第二個集成是橫跨價值鏈的端到端集成，我們可以把它理解成產品生命周期的集成。

　　第三個方向的集成是信息縱向集成，信息可以從企業ERP係統一直向下，穿透整個工廠網絡延伸到裝備的某一個具體的I/O節點


，反之亦然。

　　工業4.0有一些重要的特征
，或者是一些重要的啟示。其中最重要的一條是

，製造業將來大部分的創新來自於ICT（信息通信技術）技術的驅動，也就是說作為製造業的一員，如果你不擁抱ICT技術，你可能會跟製造業大部分的創新失之交臂。

　　德國剛剛產生了一個工業4.0的平台，是由幾個大的協會組織共同組建的。這個平台的重要使命就是製定工業4.0的規範和標準。德國的創新網絡、大企業

、中小企業、科研機構圍繞工業4.0定義的眾多項目組合在一起開展科研和開發工作。這些項目當中有一個關鍵項目
，英文叫CPPS（Cyber Physical Production System, 信息物理製造係統）。

　　工業4.0圖景，來源：“工業4.0：歐洲如何在新工業革命中取勝”，羅蘭·貝格，2014

　　在今年4月的漢諾威工業展覽會上
，德國的一些組織和創新網絡推出了展示工業4.0特征的流水線。這些流水線是網絡化的、模塊化的，而且是自組織的，能夠跟附帶了智能標簽的原材料和半成品、產成品進行信息互動。

　　那麼德國的企業在做什麼？西門子在談數字化工廠，說數字化工廠就是未來製造的代名詞，他們想當工業4.0的代言人。一些傳統上是做端子、傳感器、甚至做氣動元件的公司，現在也擁抱控製，擁抱IT，比如Festo說我們做的是未來工廠，每次展會都展示他們的創新設計。Bosch Rexroth則定義思考型工廠，所謂思考型的工廠
，就是裝備人工智能的產品，跟裝備、生產線
、以及操作人員彼此的互動。

　　工業互聯網是美國先進製造業的一個範例

　　美國人領導了第二次工業革命以及後來的互聯網革命，GE在2012年提出一個概念，它說如果把互聯網和工業結合在一起可以帶來第三次產業革命，GE叫做工業互聯網。它的核心是人和大數據
，人在大數據的支持下，進行更加智慧的決策。

　　從這裏我們可以看到，為什麼要談智慧工廠，為什麼不說智能裝備
，或者智能製造？因為智能更多是用硬件、用軟件、用裝備可以實現的東西
，但是智慧的判斷和智慧的決策隻有人能夠做得出來。而人要做好的決策，需要充分的信息和數據的支撐。

　　工業互聯網要表達的，就是從智能裝備上升到智能係統，最後實現人的智慧決策。以航空裝備和風電聞名的GE提出大數據發動機、大數據風電場，Intel則提出大數據工廠的概念。

　　GE提出
，如果所有的工業係統，能夠有1%的提升，這1%的提升也許是效率的提升，也許是成本的下降，那麼未來十年會創造19萬億美元的產值，相當於美國一年的產值。

　　德國人組建工業4.0平(ping)台(tai)是(shi)三(san)大(da)協(xie)會(hui)共(gong)同(tong)組(zu)織(zhi)的(de)，這(zhe)裏(li)麵(mian)有(you)很(hen)多(duo)公(gong)司(si)的(de)參(can)與(yu)，而(er)圍(wei)繞(rao)工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)，美(mei)國(guo)人(ren)也(ye)剛(gang)剛(gang)組(zu)建(jian)了(le)聯(lian)盟(meng)。工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)聯(lian)盟(meng)由(you)五(wu)個(ge)全(quan)球(qiu)領(ling)先(xian)的(de)公(gong)司(si)創(chuang)立(li)
，這(zhe)裏(li)麵(mian)包(bao)括(kuo)GE這樣的以製造業為主的公司

，還有IT
、互聯網公司如IBM、Cisco
、Intel和AT&T。剛剛中國的華為也加入了這個聯盟。工業互聯網聯盟的宗旨就是要領導和協調美國整個工業界、學術界和政府關於工業互聯網的努力。他們的目標首先也是定義架構，定義標準，然後開發一些最佳實踐
，同時要做一些案例的研究。

　　工業互聯網隻是美國先進製造發展的一個案例或縮影
，奧巴馬總統上任以來頒布了一係列促進先進製造業發展、振興美國製造業的法案，成立了十幾個製造業創新研究中心如增材製造中心，美國國防部、能源部、國家科學基金委等支持了一大批該領域內的項目實施。而且像Rockwell Automation這樣的自動化公司並沒有加入工業互聯網聯盟
，而是參與了其他的一些創新計劃，並提出了不同的價值主張
，但都離不開網絡

、離不開網絡環境下的企業和人
，比如Rockwell Automation的互聯企業。

　　德國工業4.0和(he)美(mei)國(guo)工(gong)業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)都(dou)從(cong)一(yi)個(ge)側(ce)麵(mian)說(shuo)明(ming)，歐(ou)美(mei)國(guo)家(jia)在(zai)發(fa)展(zhan)先(xian)進(jin)製(zhi)造(zao)方(fang)麵(mian)可(ke)謂(wei)不(bu)遺(yi)餘(yu)力(li)，它(ta)們(men)的(de)核(he)心(xin)目(mu)標(biao)都(dou)是(shi)鞏(gong)固(gu)和(he)確(que)保(bao)各(ge)自(zi)在(zai)全(quan)球(qiu)的(de)領(ling)先(xian)地(di)位(wei)，它(ta)們(men)都(dou)強(qiang)調(tiao)ICT技ji術shu和he製zhi造zao業ye的de結jie合he，都dou強qiang調tiao標biao準zhun的de作zuo用yong，強qiang調tiao人ren的de作zuo用yong，甚shen至zhi在zai構gou建jian產chan業ye聯lian盟meng等deng做zuo法fa上shang也ye是shi類lei似si的de。德de國guo基ji於yu其qi極ji為wei出chu色se的de裝zhuang備bei製zhi造zao業ye基ji礎chu和he發fa達da的de信xin息xi化hua基ji礎chu，更geng加jia重zhong視shi發fa展zhan智zhi能neng裝zhuang備bei和he智zhi能neng生sheng產chan過guo程cheng，和he美mei國guo人ren的de觀guan點dian相xiang比bi偏pian中zhong觀guan和he微wei觀guan。美mei國guo則ze更geng加jia依yi賴lai其qi在zaiICT技術方麵無與倫比的實力和創新力，更希望借助網絡和數據的力量提升整個工業的價值創造能力，相對而言更加偏宏觀。

   本文刊登在《世界科學》2014年6月刊