克里斯托夫•梅內(nèi)爾(教授，德國(guó)國(guó)家科學(xué)工程院院士)
談及制造業(yè)升級(jí)，“工業(yè)4.0”是時(shí)下的熱詞。作為傳統(tǒng)的制造業(yè)大國(guó)，德國(guó)是“工業(yè)4.0”這一概念的提出者，它寓意人類(lèi)將迎來(lái)以信息物理融合系統(tǒng)(CPS)為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命。
在上海社科院舉辦的新智庫(kù)論壇上，德國(guó)國(guó)家科學(xué)工程院院士克里斯托夫•梅內(nèi)爾表示，智能化工廠是未來(lái)制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，工業(yè)4.0通過(guò)將信息技術(shù)與生產(chǎn)整合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)全新的智能商業(yè)模式。
以下是記者對(duì)梅內(nèi)爾演講內(nèi)容的摘錄：
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
我們先來(lái)看看物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)比我年輕，25年前，它開(kāi)始為人們所知并改變我們的世界。物聯(lián)網(wǎng)不僅改變了我們溝通和互動(dòng)的方式，也改變了管理城市和企業(yè)的方式。應(yīng)該說(shuō)，我們現(xiàn)在還不能充分了解信息技術(shù)的發(fā)展會(huì)對(duì)我們未來(lái)的生活和社會(huì)組織產(chǎn)生什么影響，這些影響可能是超乎想象的。有了物聯(lián)網(wǎng)，我們可以做些什么?它可以讓我們暢想一個(gè)智慧城市——我們周遭的環(huán)境、家庭內(nèi)部、城市的交通、街道都可以實(shí)現(xiàn)智能化，同時(shí)，生產(chǎn)流程，利用能源的方式，保護(hù)環(huán)境的方式等等都會(huì)因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)而煥然一新。
數(shù)字世界帶來(lái)了什么?數(shù)字世界實(shí)際上和實(shí)體世界是相互聯(lián)系的。數(shù)字世界中有實(shí)體世界的影子，通過(guò)這些影子我們可以看到，有時(shí)他們是相互存在的，但有時(shí)只能從虛擬的數(shù)字世界中看到部分實(shí)體世界。將來(lái)，我們會(huì)看到一個(gè)更加豐富的數(shù)字世界，它能夠更加真實(shí)地反映出實(shí)體世界的變化。
我們知道，信息技術(shù)誕生之初是為了用于一些研究和發(fā)展項(xiàng)目，并不是用來(lái)改變我們的溝通方式，但是人們喜歡這項(xiàng)技術(shù)，所以后來(lái)它不僅用來(lái)連接機(jī)器，也應(yīng)用于商業(yè)和銀行體系中。當(dāng)然剛開(kāi)始會(huì)存在很多缺陷，后來(lái)電腦科學(xué)家發(fā)明了新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議——IPV6(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6)。不管是版本4還是版本6，這樣新的技術(shù)可以讓我們的電腦和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)智能電網(wǎng)，一切都可以通過(guò)這個(gè)電網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行互動(dòng)。
為了幫助大家進(jìn)一步理解，我來(lái)舉幾個(gè)例子。以“智能家居”為例，通過(guò)信息技術(shù)，我們?nèi)粘５募彝ド畹暮芏喾矫婵梢詫?shí)現(xiàn)智能化。例如供暖，目前供暖主要依靠機(jī)械裝置，你需要手動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)溫度，但是如果利用了信息技術(shù)和感應(yīng)器，供暖設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫。如果你不在家，溫度就會(huì)自動(dòng)降低，如果系統(tǒng)知道你快要回家了，供暖設(shè)備會(huì)重新啟動(dòng)。這只是一個(gè)方面，還有各種媒介的使用，比如電視，收音機(jī)等等，智能系統(tǒng)會(huì)記憶電視節(jié)目或是背景音樂(lè)并能自動(dòng)找到你喜愛(ài)的內(nèi)容。根據(jù)你的喜好，早上和晚上播放的音樂(lè)是不一樣的。另外，照明系統(tǒng)也可以進(jìn)行這樣的智能控制。
再來(lái)看“智能城市”，“智能家居”模式也可以在城市街道實(shí)現(xiàn)。比如交通系統(tǒng)，公交站點(diǎn)可以和公交公司總部連接起來(lái)，當(dāng)公交車(chē)站有很多人等候的時(shí)候，總部可以自動(dòng)派下一班車(chē)過(guò)去?，F(xiàn)在我們可能是每隔10分鐘或者20分鐘發(fā)一班車(chē)，未來(lái)可以完全按照人們的需要進(jìn)行發(fā)車(chē)。要實(shí)現(xiàn)這些，所需要做的就是將交通系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都連接起來(lái)，完全靠智能系統(tǒng)掌握乘客的需求。
還有“智能工業(yè)”，工廠的生產(chǎn)流程也可以高度智能化。智能化的工廠完全可以由物聯(lián)網(wǎng)來(lái)加以控制，也就是說(shuō)，生產(chǎn)流程完全由電腦來(lái)加以整合。實(shí)時(shí)的生產(chǎn)監(jiān)控程序知道需要怎樣的新材料，怎樣的工序來(lái)確保生產(chǎn)流程順利進(jìn)行。這個(gè)不是簡(jiǎn)單的生產(chǎn)自動(dòng)化的問(wèn)題，而是實(shí)現(xiàn)智能的控制，如果系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到生產(chǎn)流程中突然出現(xiàn)故障的話(huà)，機(jī)器會(huì)自動(dòng)暫停運(yùn)作，自我修復(fù)，而不是繼續(xù)運(yùn)行，不斷生產(chǎn)殘次品。所以通過(guò)信息技術(shù)，我們可以保證對(duì)能源最有效的利用，這些都是將來(lái)智能化工廠所應(yīng)具備的特點(diǎn)。
物聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)了一種全面的，整體性的發(fā)展觀念，這種全局的發(fā)展觀使我們生活的各個(gè)方面變得更有效，更高科技，更環(huán)保，同時(shí)在社會(huì)意義上也更包容。我們可以在許多方面實(shí)現(xiàn)智能化，包括智能化經(jīng)濟(jì)，智能化生產(chǎn)、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(yīng)鏈、智能化治理、智能化環(huán)境等等。
智能化工廠意味著什么呢?首先各種數(shù)據(jù)需要進(jìn)行整合。比方說(shuō)，一個(gè)小小的手機(jī)里很多感應(yīng)器，這些感應(yīng)器會(huì)產(chǎn)生出各種數(shù)據(jù)。過(guò)去，這類(lèi)數(shù)據(jù)都是要儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中并進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，但是現(xiàn)在我們可以看到，所有的數(shù)據(jù)都是自動(dòng)存儲(chǔ)在大數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，這個(gè)大數(shù)據(jù)庫(kù)是沒(méi)有加以結(jié)構(gòu)化的，沒(méi)有按照某種方式進(jìn)行分類(lèi)，這是大數(shù)據(jù)的一個(gè)方面，它和智能化技術(shù)密切相關(guān)。所以首先要整合生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這些數(shù)據(jù)分析能夠確保整個(gè)生產(chǎn)流程正確運(yùn)行，如果發(fā)生故障則自動(dòng)發(fā)出警告。
智能化工廠需要做的是，它的生產(chǎn)流程要基于信息技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作和控制，從而發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的需求。信息技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生的是數(shù)字化數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)能夠影響生產(chǎn)流程，這個(gè)過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)，反饋到信息技術(shù)系統(tǒng)。所以?xún)烧咧g不斷地進(jìn)行相互反饋，這使得整個(gè)生產(chǎn)流程變得極其高效。
信息技術(shù)系統(tǒng)也可以把不同的工廠連接起來(lái)。比如一家工廠在進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候，某種原料用完了，它的供應(yīng)商會(huì)自動(dòng)獲取信息，及時(shí)提供原料，因此整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)也不會(huì)因?yàn)樵喜蛔愣Ｖ惯\(yùn)作。這種將信息技術(shù)和生產(chǎn)結(jié)合的方式，可以催生出一些新型的、智能化的商業(yè)模式。
從德國(guó)汽車(chē)制造看工業(yè)4.0
我們?cè)?jīng)經(jīng)歷過(guò)工業(yè)1.0時(shí)代，那個(gè)時(shí)候人們借助蒸汽機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，這就是最初的工業(yè)化，近100年之后，到了1870年，原來(lái)零星的生產(chǎn)改變成為批量的生產(chǎn)。在1960年代，我們又看到了一個(gè)新的起點(diǎn)，人們利用早期的電腦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，現(xiàn)在我們看到的是一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)整合的系統(tǒng)，這就是工業(yè)4.0時(shí)代，這個(gè)時(shí)代才剛剛開(kāi)始，毫無(wú)疑問(wèn)它會(huì)將我們引向更輝煌的未來(lái)。
我們以德國(guó)的汽車(chē)制造業(yè)為例，來(lái)進(jìn)一步了解工業(yè)4.0。我們知道，一臺(tái)汽車(chē)有很多零部件，實(shí)際上在新的時(shí)代，每個(gè)零件都可以自動(dòng)生成很多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以告訴人們零部件是否在正常工作，汽車(chē)生產(chǎn)商可以通過(guò)監(jiān)測(cè)這些數(shù)據(jù)來(lái)了解零部件的工作情況，如果發(fā)現(xiàn)異常，則可以提前進(jìn)行替換，生廠商可會(huì)及時(shí)把相關(guān)的零部件送到某家汽修店。因?yàn)閺S商在實(shí)時(shí)捕捉數(shù)據(jù)，所以它知道汽車(chē)距離哪一家汽修廠最近。我想，毫無(wú)疑問(wèn)，這樣的汽車(chē)廠能夠讓我們看到在未來(lái)的4.0時(shí)代，虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合會(huì)怎樣改善我們的生活。
關(guān)于工業(yè)4.0，在這里兩個(gè)非常重要的方面，第一個(gè)方面我想很多社會(huì)科學(xué)研究者會(huì)很感興趣，那就是我們勞動(dòng)分工和專(zhuān)業(yè)化。這不僅是針對(duì)勞動(dòng)者而言，也針對(duì)企業(yè)。這也是德國(guó)汽車(chē)業(yè)成功的原因，因?yàn)樵谶@樣一個(gè)大環(huán)境中，各個(gè)工廠往往都是高度專(zhuān)業(yè)化某些零部件的生產(chǎn)者，他們以非常高效的方式互動(dòng)。
另一個(gè)方面就是數(shù)字化。數(shù)字化使得笨拙的機(jī)器利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能化工作，這就是未來(lái)存在的潛力。我們需要克服什么挑戰(zhàn)呢?首先，我們未來(lái)的水平整合將會(huì)進(jìn)一步深化，也就是說(shuō)在整個(gè)價(jià)值鏈上，生產(chǎn)商可以通過(guò)這種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)開(kāi)展更好的協(xié)作。另一方面，在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)，我們看到更多的垂直整合 (產(chǎn)業(yè)鏈整合)，為什么呢?因?yàn)槊恳粋€(gè)部分最后生成的數(shù)據(jù)，都可以使這些部分進(jìn)行深度整合。我們前面講到汽車(chē)零部件隨時(shí)生成數(shù)據(jù)、生成信號(hào)，這就使得產(chǎn)品一直處于一個(gè)不間斷的生命周期。以前，一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后幾乎不在生產(chǎn)商的控制范圍內(nèi)，以后，產(chǎn)品會(huì)永遠(yuǎn)在生產(chǎn)商的控制過(guò)程當(dāng)中，生產(chǎn)者可以隨時(shí)得到反饋，知道該怎樣進(jìn)行設(shè)置，這對(duì)改善服務(wù)是非常有利的。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
相關(guān)文章
熱門(mén)資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
