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给第四次工业革命插上翅膀 |
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未来的工厂是什么样子？同一条生产线上可以生产很多种不同的产品，客户可根据自己喜好定制不同款型、不同配置的汽车，工厂接到订单后，不再需要人工转换程序，只需零部件通过自己身上的标示，“告诉”机器采取不同的操作就可以实现，工厂里所有的物理环节都拥有一个“数字双胞胎”，通过网络彼此进行智能的连接、沟通和协调，出现问题也能够第一时间发现并自行解决。在一些国家的工厂中，这些已经成为现实。未来，第四次工业革命将使这一趋势延伸得更加深远和广泛，个性化的产品、高效绿色的生产模式、“万物互联”的互动平台等，都将深入我们生活的方方面面。
第四次工业革命浪潮已起
工业4.0最初是2013年汉诺威工业博览会上德国一些工业组织提出的概念，之后受到全球重视。通过物联网和大数据技术将生产、销售和消费各环节联系起来，实现生产、监测自动化的智能工厂是未来趋势。
工业4.0概念在欧洲叫得很响，在美国则有另一种提法，叫做工业互联网。工业互联网的含义，就是将智能设备、人和数据连接起来，并以智能方式利用这些交换的数据。在现实世界中，机器、设备和网络能在更深层次与信息世界的大数据和分析连接在一起，带动工业革命和网络革命两大革命性转变。业内专家认为，与德国的工业4.0相比，美国的工业互联网范畴更广阔。它试图将人、数据和机器连接起来，形成开放而全球化的工业网络。
工业互联网拥有三大要素，即智能设备、智能系统、智能决策，当这三大要素同机器、设施、组织和网络融合到一起时，工业互联网的全部潜能就体现出来。生产率提高、成本降低和节能减排所带来的效益将带动整个制造业的转型升级。
各国积极制定国家策略
2015年4月，由德国联邦经济与能源部和联邦教育科研部牵头，一个横跨政治、经济、科学和工会各界的“工业4.0共同平台”正式启动，也标志着工业4.0成为德国国家战略。德国成立了5个工作组分别研究标准、工作、安全、法律和科研五大方向，并提出政策或科学建议。
德国联邦政府在其数字化战略中确定了工业4.0主要扶持的领域，包括自动化技术、3D打印、大数据、云计算、微电子等。“工业4.0共同平台”则于去年底发布了德国工业4.0实施战略，为相关科技设定了5个核心主题：一是价值链的水平整合。侧重供应商、中小企业、制造行业等不同企业间的协同合作。二是整个产品周期的端对端工程设计。在产品的生命链条上，每个环节都要实现集成。三是垂直整合与网络化生产。实施关键是可适应性和生产安全，这需要对零部件和软件系统进一步开发，比如建立传感器网络和进行预测式分析等。四是建立与工业4.0相应的社会网络。创造积极向上的工作氛围，除了改善培训和继续学习，还要引入人机系统和辅助系统等。五是跨界技术的继续研发，包括网络通讯、宽带网、云计算、数据分析、互联网安全、安全终端和机机对话方案等。实施战略强调，工业4.0涉及行业和部门众多，难以进行准确定义。因此，工业4.0将是一个渐进的制造智能化过程。
2012年2月，美国正式发布了《先进制造业国家战略计划》，从此踏上了新一轮工业革命的道路。2012年，美国通用电气公司率先提出工业互联网概念，随后有美国电报电话公司、思科、IBM等加盟，组建了工业互联网联盟（IIC）。
作为工业3.0时代的优等生，日本希望追上工业4.0的快车，再现“日本制造”的荣光。日本政府推出的《日本再兴战略》将工业4.0视为创造新商业模式的重要契机，重点发展物联网、人工智能和大数据技术，加快人才培养、教育、研究开发、工作方式等领域的配套改革，实现产业结构转型。日本还希望借助机器人等新技术解决少子老龄化等社会问题。
日本经济产业省决定在2016年内开展物联网和人工智能技术的实证试验，通过机器人和人类的协调合作，建立在生产流水线上发现不合格产品即时报警体系，并通过统一不同企业间数据标准，掌握国际标准的制定。日本2016年度财政预算列出13.4亿日元（约合7700万元人民币）用于物联网的实证试验，其中5亿日元用于智能工厂的建设。
作为世界第二大经济体，中国于2015年5月推出中国版工业4.0纲领性政策文件《中国制造2025》，主动应对新一轮科技革命和产业变革的重大战略选择，其核心是加快推进制造业创新发展，提质增效，实现从制造大国向制造强国转变。
企业争相践行先进理念
从社会实践来看，全部满足工业互联网要求的实体工厂目前在美国还未出现，但具体某一方面的技术或产品却在不断涌现。以通用电气推出的软件平台Predix为例，这就是一个工业互联网的代表性产品。该平台负责将各种工业生产设备和供应商相互连接并接入云端，同时提供设备性能管理（APM）和运营优化服务。目前通用电气的APM系统每天能够监控和分析大约价值1万亿美元设备上的1000万个传感器发回的5000万条数据。其终极目标是帮助客户实现生产系统100%的无故障运行。Predix目前主要用于能源、水处理、国防以及通讯等领域。这一产品是一个传感器阵列+物联网+大数据+云计算+并行计算+分布计算+智能制造控制系统的操作系统，目前已经在风机阵列监控和铁路网络的调度系统中使用。Predix有望成为世界工业互联网标准。
目前德国已建成200多个工业4.0示范或试验项目，如西门子的智能工厂、华为研发的5G通信、博世的智能电动工具、汉堡的智能港口等等。本报记者不久前参观了帮宝适在法兰克福附近的研发中心，那里的纸尿裤采用3D打印技术生产。20台实时同步照相机和灯光设备组成一套3D扫描仪系统，在1.5毫秒内能够捕捉到婴幼儿整个身体的表面。研究人员介绍，“我们可以在不打扰宝宝正常状态的情况下，快速便捷地对宝宝的运动行为进行研究，研发更加合身的纸尿裤。”
日本知名工程机械生产商小松建设去年6月发布了“连通计划”，将遍布全世界的20多家工厂的所有生产设备通过无线通信连接起来。通过远程控制系统，即时掌握出厂机械产品的运转情况，为客户提供有效的使用建议，提醒更换零部件。通过连接在机械设备上的传感器，小松发现因为传统测量技术的限制，推土机在建筑工地的作业平均有30%的返工率。而利用远程控制系统的三维技术，可以更精准地掌握施工现场的情况，提高工作效率。小松建设还成立了由160家供应商参加的“小松绿之会”，向关联中小企业开放远程控制系统技术，以实现整个生产链的智能化生产。
中国企业也纷纷加紧投入，期待抓住在新产业革命背景下实现转型的机遇。据百度总裁张亚勤介绍，随着人工智能的应用逐渐成为主流，企业在相应领域大大增加了研发力度，包括无人驾驶汽车、金融和健康等领域，不断推出新产品。
融合发展提供无限可能
国际金融危机的影响仍未消除，信息技术与制造业的融合所带来的产业变革正在给整个行业带来深远的影响。无论是发展中国家还是发达国家，都希望借助工业4.0提振经济，找到新的经济增长点，提高在全球市场中的竞争力。
据统计，德国共有1500万个工作岗位直接或间接与制造业有关。德国政府认为，实现工业4.0后，制造业生产力可提高30%，中小企业尤其获益。
微软创始人比尔·盖茨在今年达沃斯世界经济论坛年会期间表示，第四次工业革命在许多领域带来了快速和颠覆性变化。许多科技领域的创新正快速推进，数字领域的创新可能继续领跑。电脑认知能力、机器人智能化、物联网以及大数据分析模式，可成为众多行业发展的基础工具。
日本一桥大学教授米仓诚一郎认为，与工业3.0时代重视硬件相比，工业4.0更注重通过软件提高效率。在日益开放和协作的环境下，如何有效保护企业的知识产权成为课题。
斯坦福大学讲师艾米·威尔金森认为，在很多方面，中国一些企业已经走在世界前沿，“如果你仔细研究微信，就会发现它远比美国的同类应用先进得多。”威尔金森还注意到，在“互联网+”时代，中国企业越来越重视知识产权保护。
对于目前中国企业的比较优势，红杉资本全球执行合伙人沈南鹏认为，中国所处的环境对于具有创业精神的管理团队来说有着巨大吸引力。“首先，我们有资本；第二，我们有很好的市场。除了这两个条件外，我们还有一个软因素，就是我们有人才储备。我们要去管理它们，去整合它们。”类似智能手机以及相关零部件的生产，中国已经做得十分出色，之前这些产品的生产工厂都在欧洲、日本，现在则以中国公司为主流。类似智能手机的产品10年前都还没出现，现在却已经快速发展为最重要的沟通工具。中国无人机飞行器市场的快速发展是又一个典型例子。在类似产业中，中国公司做到了弯道超车。
《中国制造2025》把促进大中小企业协调发展作为深入推进制造业结构调整的工作重点，把进一步完善中小企业政策作为战略支撑和保障。中国工商银行董事长姜建清在今年的达沃斯世界经济论坛上表示，要避免中等收入陷阱，中国必须进行全面深刻改革。中国要更重视经济增长的质量，而不是数量。经济增长的驱动力不再像过去简单依靠投资和要素的驱动，而要依靠创新。其中关注中小企业的成长对中国来说尤为重要，因为在解决就业方面，中小企业充满巨大增长潜力和活力。他表示，去年工行资产负债表上有1.8万亿元人民币用于支持中小企业。
《中国制造2025》将创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本作为总体要求。盖茨表示，中国人力资源丰富，人才辈出。中国还为技术创新营造了良好创业氛围，在全球第四次工业革命中中国必将占据重要席位。
清华大学中国与世界经济研究中心主任李稻葵向本报记者表示，许多中国产品的竞争力已非常强，中国企业的技术能力在许多领域正不断升级，而且中国有着全世界最大的人才储备，每年大量理工科专业人才为中国在新一轮工业革命中占据优势提供了保障。阿里巴巴董事局执行主席马云在今年的达沃斯世界经济论坛晚宴演讲中表示，互联网革命将为中国年轻人创造更多的工作机会。
不论各国的叫法如何，第四次工业革命说到底都是让工业革命插上互联网革命的翅膀，从而大大提高生产率，促进人类文明的进一步发展。工业4.0 |
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