■本報記者 劉錕

　　我國在推行多年的兩化融合基礎上，今年提出了《中國製造2025》，成為實施製造強國戰略的第一個十年行動綱領，也被外界解讀為中國版的工業4.0計劃。面對熱議的工業4.0，中國振興製造的實現路徑又在哪？在近日清華大學經管學院舉行的“工業4.0與智慧製造領域創新實踐”國際研討會上，工信部智慧製造綜合標準化工作組專家彭瑜認為，中國工業4.0的實現路徑應該是：工業2.0、3.0、4.0並行發展。

　　始於2008年那場由於過度金融創新導致的全球金融危機，不但打擊了虛擬經濟，也損害了實體經濟，影響至今難以消除。

　　也是這場危機，讓世界各國尤其是歐美等發達國家重新認識了實體經濟，尤其是製造業的重要性，“製造業再回歸”成為各國重振經濟的口號。德國提出工業4.0概念，美國亮出工業網際網路計劃。雖然側重不同，但指向卻高度一致——重振製造業。

　　我國在推行多年的兩化融合基礎上，今年提出了《中國製造2025》，成為實施製造強國戰略的第一個十年行動綱領，也被外界解讀為中國版的工業4.0計劃。面對熱議的工業4.0，中國振興製造的實現路徑又在哪？在近日清華大學經管學院舉行的“工業4.0與智慧製造領域創新實踐”國際研討會上，工信部智慧製造綜合標準化工作組專家彭瑜認為，中國工業4.0的實現路徑是：工業2.0、3.0、4.0並行發展。

　　工業4.0首先是一個資訊物理系統，智慧工廠是工業4.0核心

　　究竟何為工業4.0？業內公認的權威定義來自德國Dortmund技術大學。

　　工業4.0是一個為價值鏈組織使用的技術和概念的集合名詞。在工業4.0的智慧工廠的模組化架構中，CPS（Cyber Physical System，資訊物理系統）監控物理過程，建立物理世界的一種虛擬拷貝，並實施分佈式決策。通過物聯網，CPS之間、CPS與人之間進行實時通信和協調；通過服務網際網路，提供企業內部的和跨企業組織的服務，同時被價值鏈的參與者所利用。

　　簡而言之，工業4.0首先是一個資訊物理系統，然後有物聯網、服務網際網路，最後形成智慧工廠。當然，智慧工廠內需要有智慧能源、智慧材料，生産出的必須是智慧的産品。

　　什麼是CPS？這是工業4.0的一個基礎。CPS概念最早由美國國家基金委員會在2006年提出，被認為有望成為繼電腦、網際網路之後，世界資訊技術的第三次浪潮，其核心是3C（Computation、Communication、Control）的融合。

　　彭瑜認為，CPS實際上是環繞物理的過程，通過計算、控制、通訊三種能力對物理過程産生影響。CPS是一個控制系統，在反饋迴圈中是有人存在的，與以往自動化控制系統中人在系統之外有所區別；二是要求網路化或分佈式，由此會引入無線的傳感和執行；此外，具有自適應和預測功能，是一個實時的智慧化系統。值得注意的是，CPS不是把現有的系統扔掉，而是在現有基礎上增加新介面，把新老設備功能結合在一起。

　　從工業4.0的四個組成部分，可以導出六個設計原理：即互操作性、可視化、分佈化、實時能力和性能、服務指向以及模組化。六個原理在工業4.0的不同部分之間，發揮著相應作用。比如，要實現不同製造業CPS間的互聯互通的關鍵因素，就要首先實現語義互操作性的標準化，實現在不同行業和相應的行業技術之間沒有歧義的、明確的資訊傳遞和交換。

　　智慧工廠是工業4.0組成的核心。智慧工廠首先應該是數字化工廠，即在工程技術、生産製造以及生産供應和銷售等三個維度全面實現了數字化的基礎上，再進一步發展為實現了工程技術智慧化、生産製造智慧化以及生産供應和銷售智慧化的工廠模式。同時，智慧工廠需要智慧電網、智慧物流、智慧建築、智慧移動設備和智慧産品的支撐。實際上，生産結構的描述不是一個孤立的智慧工廠，某一個智慧工廠生産的産品為另一個工廠配套，智慧工廠之間靠雲資訊安全網路形成整個社會協同的製造流水線。

　　工業2.0要補課，工業3.0要加快普及，工業4.0先進行小規模示範

　　面對美國工業網際網路和德國工業4.0的發展戰略，中國最為積極的是主管工業的政府部門、研究院所，以及投資諮詢的各種公司。

　　但總的來説，中國企業行動的積極性似乎遠超德國的中小型企業，這很大程度上因為我國工業面臨的轉型和升級改造壓力更加嚴峻。

　　如今，大企業如華為、海爾等行動很快，已跨出策略層面上的研究規劃，正在試點實施。還有像中國科技自動化聯盟這樣的創新型行業組織也在賣力吆喝，集聚了一批以體制外的民營企業，以及一些外資企業在華機構，也希望通過抱團在産業升級重構中贏得未來。

　　不過，彭瑜認為，跟風和追求短期盈利，可能成為我國對待工業網際網路和工業4.0的隱患。

　　目前，工業網際網路、工業4.0和智慧製造在國內形成一種熱潮，各式各樣的投資機構和諮詢公司出於各自動機，熱炒這個題材。

　　彭瑜認為，中國的中小型企業更應積極應對和迎接世界産業的大變局，其迫切程度高於德國中小企業。可以説，當前中國製造企業不轉型就沒有出路。原因至少有三：一是人力成本不斷攀升；二是技術和業務模式都受制于創新能力不足的情況下，原先的成本優勢喪失；三是現代化工業生産要素的先天不足，比如品質意識薄弱、品質管理制度不健全，企業整體的生産管理的精益化、資訊化尚待培育，這些都提醒中國企業，路還很長。

　　中國製造業目前的發展狀況並不平衡，尚處在沒有總體完成工業2.0（大規模製造機械化）和工業3.0（工業自動化），就需要面對工業4.0（工業自動化和資訊化深度融合）的形勢。因此，彭瑜認為，中國工業製造的發展，不像西方發達國家走的是工業2.0、工業3.0，進而工業4.0的串列發展路線，而應該是工業2.0、工業3.0和工業4.0並行發展的道路。

　　具體來説，我國今後工業發展路徑應該是：工業2.0要補課，著重于通過工藝改善突破品質控制； 工業3.0要加快普及；工業4.0領域，則要先進行小規模示範。

　　同時，在發展智慧製造過程中還要遵循“三個不要”：不要在落後的工藝基礎上搞自動化，工業2.0要先解決採用保證批量生産品質的工藝；不要在落後的管理基礎上搞資訊化，工業3.0需建立在現代管理基礎上的資訊化；不要在不具備數字化網路化的基礎上搞智慧化。

　　理念和規劃是革命性的，實現形式是漸進的，即使在德國也需要起碼20年

　　根據德國羅蘭貝格諮詢公司的報告，工業4.0分為五個階段。第一階段，自動化改造；第二階段，數字化工廠建設；第三階段，充分自動化和資訊化融合；第四階段，打破企業集團內各個工廠之間的隔離，向産業鏈上下游延伸；企業和工廠的資訊系統可與供應商、客戶互通互聯；第五階段，在全球範圍內人、物、機器裝備和系統之間的互通互聯。

　　彭瑜認為，從可見的一個時期內，中國版工業4.0首先需要在前三個階段下功夫。

　　自動化改造階段要完成以下工作——

　　消除“資訊孤島”，將所有已實現單機自動化的裝備都能聯入工業通信網路。如果這些裝備來自不同的廠家，甚至是不同年代的産品，實現高效的通信和資訊交換難度較大；

　　製造裝備聯網的高級階段是實現設備層的互操作，目前基本處於信號互操作的層次，需要基本完成設備層軟硬體的橫向整合；

　　設計和建設從原材料到在制件，最後到成品入庫的全廠生産跟蹤系統，以及品質跟蹤和追溯系統；

　　設計規劃由設備層到各級管理層的總體整合架構和方案，初步建成垂直整合。

　　第二階段中，數字化工廠建設主要完成——

　　從生産製造維度，完善ERP-MES-PCS的軟硬體的垂直整合；

　　從産品設計PDM、製造工藝設計CAPP，以致産品全生命週期管理PLM的維度，要貫通整個流程；

　　從供應鏈 SCM、客戶關係管理CRM、訂貨和生産計劃ERP的維度，也需要貫通整個流程；

　　同時，有可能的話，最好能嘗試上述三個維度之間以MES為交集點實施實時資訊交換。

　　根據彭瑜介紹，充分自動化和資訊化融合階段，要在第二階段數字化工廠建設基礎上，實現各個業務端“端到端”的整合，即實現三個維度之間以MES為交集點的端到端的整合。

　　除了要重點抓好端對端的數據交換介面，便於暢通實施交換數據的通道外，更重要的是解決端對端之間的語義可互操作性，以及端對端之間數據交換的時間節拍問題。

　　彭瑜認為，工業自動化技術是第四次工業革命的主力技術，不過它必須迅速按IT技術所要求的那樣，進一步加速開放步伐。工業自動化技術應該將其研究的重點，從在各個分隔的研究領域，例如分佈式系統、工業通信技術等進行局部的和遞增式的改進，轉變到按構建智慧工廠所要求的科學技術和工程技術，例如：開放式系統，以表達物理設備和物理系統的智慧計算和智慧整合等。

　　“工業4.0的理念和規劃是革命性的，但工業4.0的實現形式必定是漸進的，即使在德國也需要起碼20年時間。”彭瑜説，儘管工業4.0的規劃是針對製造業和裝備製造業的，但它絕不是單獨的工業革命，它必將帶來更廣泛的社會變革。

　　可以説，這是一場系統性的變革。