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            [產業生態]對話工業4.0之父:中國制造將大有可為-氣凝膠品牌為你呈現

            时间:2020-09-15     作者:氣凝膠品牌【转载】   来自:中國氣凝膠公眾號

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            對話工業4.0之父:中國制造將大有可為


            導讀: 德國國家科學工程院院士克里斯托夫-梅內爾表示,智能化工廠是未來制造業發展趨勢,工業4.0通過將信息技術與生產整合,實現一個全新的智能商業模式。此外,他梅內爾還表示,中國在工業4.0時代大有可為。

              談及制造業升級,“工業4.0”是時下的熱詞。作為傳統的制造業大國,德國是“工業4.0”這一概念的提出者,它寓意人類將迎來以信息物理融合系統(CPS)為基礎,以生產高度數字化、網絡化、機器自組織為標志的第四次工業革命。
              德國國家科學工程院院士克里斯托夫-梅內爾表示,智能化工廠是未來制造業發展趨勢,工業4.0通過將信息技術與生產整合,實現一個全新的智能商業模式。此外,梅內爾還表示,中國在工業4.0時代大有可為。
              物聯網的發展
              我們先來看看物聯網。物聯網比我年輕,25年前,它開始為人們所知并改變我們的世界。物聯網不僅改變了我們溝通和互動的方式,也改變了管理城市和企業的方式。應該說,我們現在還不能充分了解信息技術的發展會對我們未來的生活和社會組織產生什么影響,這些影響可能是超乎想象的。有了物聯網,我們可以做些什么?它可以讓我們暢想一個智慧城市——我們周遭的環境、家庭內部、城市的交通、街道都可以實現智能化,同時,生產流程,利用能源的方式,保護環境的方式等等都會因為信息技術而煥然一新。

              數字世界帶來了什么?數字世界實際上和實體世界是相互聯系的。數字世界中有實體世界的影子,通過這些影子我們可以看到,有時他們是相互存在的,但有時只能從虛擬的數字世界中看到部分實體世界。將來,我們會看到一個更加豐富的數字世界,它能夠更加真實地反映出實體世界的變化。
              我們知道,信息技術誕生之初是為了用于一些研究和發展項目,并不是用來改變我們的溝通方式,但是人們喜歡這項技術,所以后來它不僅用來連接機器,也應用于商業和銀行體系中。當然剛開始會存在很多缺陷,后來電腦科學家發明了新一代互聯網協議——IPV6(互聯網協議版本6)。不管是版本4還是版本6,這樣新的技術可以讓我們的電腦和網絡系統互動,產生一個智能電網,一切都可以通過這個電網連接起來,進行互動。
            為了幫助大家進一步理解,我來舉幾個例子。以“智能家居”為例,通過信息技術,我們日常的家庭生活的很多方面可以實現智能化。例如供暖,目前供暖主要依靠機械裝置,你需要手動來調節溫度,但是如果利用了信息技術和感應器,供暖設備就可以實現自動控溫。如果你不在家,溫度就會自動降低,如果系統知道你快要回家了,供暖設備會重新啟動。這只是一個方面,還有各種媒介的使用,比如電視,收音機等等,智能系統會記憶電視節目或是背景音樂并能自動找到你喜愛的內容。根據你的喜好,早上和晚上播放的音樂是不一樣的。另外,照明系統也可以進行這樣的智能控制。
              再來看“智能城市”,“智能家居”模式也可以在城市街道實現。比如交通系統,公交站點可以和公交公司總部連接起來,當公交車站有很多人等候的時候,總部可以自動派下一班車過去,F在我們可能是每隔10分鐘或者20分鐘發一班車,未來可以完全按照人們的需要進行發車。要實現這些,所需要做的就是將交通系統的各個環節都連接起來,完全靠智能系統掌握乘客的需求。
              還有“智能工業”,工廠的生產流程也可以高度智能化。智能化的工廠完全可以由物聯網來加以控制,也就是說,生產流程完全由電腦來加以整合。實時的生產監控程序知道需要怎樣的新材料,怎樣的工序來確保生產流程順利進行。這個不是簡單的生產自動化的問題,而是實現智能的控制,如果系統監測到生產流程中突然出現故障的話,機器會自動暫停運作,自我修復,而不是繼續運行,不斷生產殘次品。所以通過信息技術,我們可以保證對能源最有效的利用,這些都是將來智能化工廠所應具備的特點。

              物聯網體現了一種全面的,整體性的發展觀念,這種全局的發展觀使我們生活的各個方面變得更有效,更高科技,更環保,同時在社會意義上也更包容。我們可以在許多方面實現智能化,包括智能化經濟,智能化生產、智能化工廠、智能化生活、智能化家居、智能化的交通、智能化物流、智能化供應鏈、智能化治理、智能化環境等等。
              智能化工廠意味著什么呢?首先各種數據需要進行整合。比方說,一個小小的手機里很多感應器,這些感應器會產生出各種數據。過去,這類數據都是要儲存到數據庫中并進行結構化處理,但是現在我們可以看到,所有的數據都是自動存儲在大數據庫當中,這個大數據庫是沒有加以結構化的,沒有按照某種方式進行分類,這是大數據的一個方面,它和智能化技術密切相關。所以首先要整合生產過程中產生的所有數據,然后對這些數據進行分析,這些數據分析能夠確保整個生產流程正確運行,如果發生故障則自動發出警告。
            智能化工廠需要做的是,它的生產流程要基于信息技術系統進行運作和控制,從而發現生產過程中的需求。信息技術系統產生的是數字化數據,但這些數據能夠影響生產流程,這個過程中又會產生新的數據,反饋到信息技術系統。所以兩者之間不斷地進行相互反饋,這使得整個生產流程變得極其高效。
              信息技術系統也可以把不同的工廠連接起來。比如一家工廠在進行生產的時候,某種原料用完了,它的供應商會自動獲取信息,及時提供原料,因此整個生產系統也不會因為原料不足而停止運作。這種將信息技術和生產結合的方式,可以催生出一些新型的、智能化的商業模式。
              從德國汽車制造看工業4.0
              我們曾經經歷過工業1.0時代,那個時候人們借助蒸汽機進行生產,這就是最初的工業化,近100年之后,到了1870年,原來零星的生產改變成為批量的生產。在1960年代,我們又看到了一個新的起點,人們利用早期的電腦實現自動化,現在我們看到的是一個虛擬網絡和物理網絡整合的系統,這就是工業4.0時代,這個時代才剛剛開始,毫無疑問它會將我們引向更輝煌的未來。

              我們以德國的汽車制造業為例,來進一步了解工業4.0。我們知道,一臺汽車有很多零部件,實際上在新的時代,每個零件都可以自動生成很多數據,這些數據可以告訴人們零部件是否在正常工作,汽車生產商可以通過監測這些數據來了解零部件的工作情況,如果發現異常,則可以提前進行替換,生廠商可會及時把相關的零部件送到某家汽修店。因為廠商在實時捕捉數據,所以它知道汽車距離哪一家汽修廠最近。我想,毫無疑問,這樣的汽車廠能夠讓我們看到在未來的4.0時代,虛擬網絡和物理網絡的結合會怎樣改善我們的生活。
              關于工業4.0,在這里兩個非常重要的方面,第一個方面我想很多社會科學研究者會很感興趣,那就是我們勞動分工和專業化。這不僅是針對勞動者而言,也針對企業。這也是德國汽車業成功的原因,因為在這樣一個大環境中,各個工廠往往都是高度專業化某些零部件的生產者,他們以非常高效的方式互動。
             另一個方面就是數字化。數字化使得笨拙的機器利用計算機進行智能化工作,這就是未來存在的潛力。我們需要克服什么挑戰呢?首先,我們未來的水平整合將會進一步深化,也就是說在整個價值鏈上,生產商可以通過這種基于互聯網技術的系統開展更好的協作。另一方面,在生產系統內,我們看到更多的垂直整合(產業鏈整合),為什么呢?因為每一個部分最后生成的數據,都可以使這些部分進行深度整合。我們前面講到汽車零部件隨時生成數據、生成信號,這就使得產品一直處于一個不間斷的生命周期。以前,一個產品進入市場后幾乎不在生產商的控制范圍內,以后,產品會永遠在生產商的控制過程當中,生產者可以隨時得到反饋,知道該怎樣進行設置,這對改善服務是非常有利的。
              德國怎樣發展工業4.0
              為什么德國對這樣的信息技術和實體生產結合感興趣呢?德國有非常發達的制造業,整個制造業的產值是非常大的,這是德國和其他經濟體不同的地方,有一些國家更多依靠金融行業,他們整個生產的穩定性或者整個經濟的穩定性不如我們。而且我們走的是一個制造業大國的道路,現在中國和我們還是比較像的,也是高度重視制造業,很多經濟的增值部分都是在制造業部門。我們的制造業不能一成不變,我們需要提升制造業的效率,讓成本更加低廉,所以需要對其進行信息化改造,這就是我們為什么重視工業4.0的原因。

              德國的制造商和一些研發機構、大學的團隊正在開展合作,我們專門建立了一個研究聯合會,各方在這個平臺進行分工,進行相關實驗,模塊制造,產品加工等。比如戴姆勒公司就和一些大學在這個平臺上開展合作。聯合會還會關注環境,研究有關環境保護的方案。聯合會還有一個小組專門研究新的技術、新的生產方式的改變會怎樣影響人類的工作。這一點非常重要,在德國,政府和學者非常謹慎,一開始就強調一定要讓工會參與其中,為什么呢?工業4.0用了很多信息科技技術,這毫無疑問會重塑整個生產流程,工人們就會受到影響。大家都知道,在工業1.0時代發生過工人搗毀機械的事件,為什么呢?因為他們覺得這些機械奪走了他們的飯碗,F在的情況是類似的,信息技術可能會讓員工丟掉工作,所以在這種擔心下,他們會不配合甚至進行破壞。我們需要和他們討論,告訴他們未來整個工作環境是怎么組織的,希望他們來參與進去,最終讓科技來改善他們的生活,而不是讓他們的處境變得更糟。
              對話梅內爾
              記者:最近,工業4.0概念在中國也非常熱,李克強總理將其視為中國德技術合作的核心。作為發展水平存在差距的兩個國家,中德在工業4.0方面的合作應該在哪些領域展開?
              梅內爾:我認為現在最重要是考慮朝著什么方向發展。工業4.0代表了這樣一種愿景:如果把生產流程中的不同實體聯系起來,這些不同的實體會提高效率和產品質量,并且更容易設計出個性化的產品。但實現這一愿景還有很長的路要走。在德國,我們從試點項目開始,一些公司與世界各地的研究人員展開合作。中國的公司也可以從試點項目開始,這些項目應該得到政府和科研機構的支持。
              德國大概在10年前就開始討論工業4.0這個概念了,我們知道未來的發展方向就是讓工業企業與研究部門合作,從而實現這一目標。所以中國可以選擇一些有志于創新的企業與大學進行合作。我知道中國很多高校正在參與智慧城市的研究。其實智慧城市從某種程度上說與工業4.0類似,所以如果政府愿意提供支持,我認為中國發展工業4.0大有機會。
            記者:德國的信息技術與美國相比有什么優勢和劣勢?
              梅內爾:美國的硅谷在信息技術方面非常強大。許多知名信息技術公司都在硅谷創立。硅谷是一個強大的數字世界。德國在這方面并不是很強。我們有SAP這樣的世界軟件巨頭,但并沒有美國那么多。但是德國的制造業很強,比如我們的汽車工業,所以德國有很多機器制造商。我們會學習硅谷的信息技術,但同時我們會專注于我們的強項——制造業,致力于研究如何把我們的制造業帶向未來。這就需要將制造業與信息技術融合。德國在嵌入式系統領域比美國有優勢。它的原理就是將電子芯片植入機器,汽車等等各種裝置中,這是工業4.0發展的第一步。
              記者:人與機器是一種怎樣的關系?機器會不會脫離人,甚至反過來控制人?
              梅內爾:那些從事單一重復勞動的人會被機器代替,你的工作越復雜,你被機器代替的可能性就越小。我可以肯定的是,人們所要做的工作正在發生變化。比如歐洲老齡化問題很嚴重,照顧老人的工作不可能讓機器來完成,所以也許未來越來越多從事工業生產的人會從事社會服務方面的工作。
              附加:德國工業4.0戰略的愿景:
             。1)它的最大特點是制造業中所有參與者及資源的高度社會技術互動;又饕獓@制造資源網絡(制造機械、機器人、輸送機和倉儲系統及生產設施)進行,這些網絡獨立自主,在不同情況下能自我管理,自我配置,還裝備了傳感器,分散安裝,并融入了相關規劃及管理系統。作為這一愿景的關鍵組成部分,智能工廠將被納入公司內部價值網絡,它的特點是包括制造過程和制造產品的端對端工程,實現數字和物理世界的無縫銜接。智能工廠將使不斷復雜的制造流程便于管理,并能同時確保生產過程的吸引力、生產效益以及工廠在市區環境的可持續性發展。
             。2)德國工業4.0戰略中的智能產品可明確識別,并有可能隨處可見。即使還在生產環節,其自身制造流程的所有細節均可被控。這意味著,在某些領域,智能產品可以控制各生產階段,進行半自主生產。此外,這還能確保成品了解自身發揮最優性能的參數,并辨別生命周期中發生磨損和毀壞的標記。這些數據可集合使用,以便優化智能工廠的物流、布局、維護以及與業務管理應用程序的整合。
             。3)德國工業4.0戰略實施后,將有可能把個人客戶和產品的獨特特性融入到設計、配置、訂購、計劃、生產、運營和回收階段。它甚至可以在制造和運營之前最后一分鐘或進行中提出改變的請求,這將使生產一件定制產品和小批量產品也能產生利潤。
             。4)德國工業4.0戰略的實施,將使員工能根據具體情況進行控制、監管和配置智能制造資源網絡和制造步驟。員工再也無需完成例行任務,他們可以更多地關注創新和具有附加值的活動。因此,他們在確保產品質量方面將起到關鍵作用。同時,靈活的工作條件也將他們的工作和個人需求更好地結合起來。
             。5)德國工業4.0戰略的實施,需要進一步擴展相關的網絡基礎設施,并通過服務水平協議進一步規范網絡服務質量。這將有望滿足大流量數據應用程序和服務供應商的高帶寬需求,以保證關鍵應用程序的運行時間。

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