導讀：德國工業4.0的著眼點、關鍵點是什么？工業4.0要解決的重點問題是什么？它突破方向最有可能在哪里？目前來看，它已經解決了哪些問題？一段時間以來，德國工業4.0與智能制造在全國制造業界引起巨大反響。據聞，在相當一些德國企業尚未清楚工業4.0的情形下，國內輿論宣傳與國外相比，甚至更加普遍，聲音更加響亮。那么到底什么是工業4.0？它將帶給現代中國裝備制造業界什么樣的影響？在這樣的情形下，當前的中國業界如何看待這些問題？應該做些什么？
近日召開的第二屆中國（沈陽）國際機器人展上，工業機器人所占比例超過了70%。
（中國工業報記者 李淑梅 攝）
作為中國機械工業領域老資格的領導者之一，原機械工業部副部長沈烈初以其數十年的從業經驗，特別是扎實深厚的專業功底，以及求真務實的工作作風，對德國工業4.0以及未來中國智能制造的發展提出了非常有見地的意見及建議。與之交流過的一些企業界人士評價，這是一個自工業4.0概念提出以來，國內有關對其詮釋與理解十分到位的一篇文章。只有經過認真思考、踏實調研、有深厚專業背景以及對行業深刻理解和洞察之人，才能產生如此有針對性、有見地的意見。
“智能制造是一項長期系統的過程，不能一蹴而就；要在考慮企業效益（指質量、成本、交貨期）的前提下，用投入產出經濟學理論審視實施智能制造。
中國裝備工業現階段還在于加強科學化、信息化管理，距離智能化尚有很長一段過程；智能制造發展需要全方位人才。
沈烈初先生根據學習與調查實踐，歸納德國工業4.0的主要內容：即1.0為機械化;2.0為電氣化、半自動化；3.0為信息化，即高度自動化、少人化；而4.0就是數字化、網絡化及智能化了，即虛擬實體系統CPS（cyberphysicalSystem),也有人翻譯為信息物理系統。
沈烈初認為，首先要認識我國國情。我國制造業水平不同于德國，推進我國智能制造發展，工業4.0可作為參考而不能簡單復制，必須通過實踐和總結找到屬于我們自己的成功之路。
智能化首先需要高度信息化
沈烈初說，工業3.0是信息化、高度自動化、少人化，而工業4.0應該是高度信息化（即數字化、網絡化）+智能化，構成CPS系統。“三化”發展呈序列順序進步，高度信息化向智能化過渡，這一過程需要很長時間完成。
他非常形象地描述到，數字化是將物體特征或工藝過程轉化為數字描述或數學模型。網絡可以看作為信息高速公路，沈烈初說，沒有信息的網絡，類似沒有汽車的高速公路。沒有網絡，信息就無法高速傳遞，互聯互通。信息化即是數字化和網絡化的融合，包括信息獲取、信息傳遞、信息處理、信息再生和信息利用。所謂物聯網，就是人或物這樣的實體用數字描述，通過互聯網進行物與物、物與人、人與物、人與人四維互聯互通。
辨別信息化（數字化、網絡化）與智能化最簡便的辦法是：前者是管理的開環系統，后者是管理的閉環系統。智能化是在信息化基礎上實現系統的自組織、自記憶、自診斷、自決策、自適應，使系統在更佳或最優情況下運行，因而需要建立大量的數據庫，建立各類數學模型或專家系統，而且信息必須是實時采集、加工、通信和處理。由此可以看到，智能化的發展是一個漫長、不斷改進與完善，進而發展的過程，不是一蹴而就的，更不是通過實施一兩個專項就可以變身為智能制造了。
“中國制造2025”中的十大高端裝備都要求定位在數字化、網絡化及智能化之上，這就要求同時也要使其生產、制造過程實現“三化”管理。
在沈烈初看來，智能制造的“三化”即數字化、網絡化、智能化；而制造過程的“三化”，實際上應該是兩個領域，提供產品制造的裝備和制造過程。首先是裝備的“三化”，其次是制造過程的“三化”，這兩個概念有很大不同，既有聯系又有區別。智能制造即產品制造過程的“三化”，是建立在提供裝備的“三化”基礎上，有這樣的“智能體”作為前提，才能實現智能制造。裝備的“三化”水平，在較大程度上決定了各行業“三化”的水平以及實現的難易程度。
沈烈初同時強調，單機制造構成不了生產力，只有成套才能真正發揮生產力的作用，因而裝備單機實行“三化”過程中，要注意通訊接口，可與上下游設備互聯互通、信息交換及時、共享。對于成套設備來源于不同企業的，如何“三化”更加重要。
辯證看待實體制造和虛擬制造
沈烈初說，我用一生獲得的經驗教訓是，就技術論技術，很難真正推進技術進步與發展。虛擬設計、虛擬制造是一種手段，是為實體設計、實體制造服務的。信息技術發展到現在，有可能用計算機推演千百種方案進行比較，取得最佳方案后，再變為實體設計與實體制造，開發出新產品，再驗證修正完善。這就可以大大縮短研發周期，節約研發資金。新產品定型后，再用計算機推演得出最佳制造過程，從而安排實體制造的工藝及生產。盡管這樣，也有一個不斷完善的過程，因為研發與制造過程受多種內外因素的干擾，在這里仍然需要有經驗的設計師、工程師、制造工藝師決策和干預，這樣才能做出好的產品，才能保質量、降成本、縮短生產周期。
計算機運行的海量數據，其基礎采集必須來源于實踐和實體，所謂大數據、云平臺，都是將海量數據經過分析，提取有用的信息，為實體制造與實體設計服務的。
只有實體制造才能生產出產品，滿足人們衣食住行用各方面需要。
不同階段的智能化需要不同的頂層設計與實施步驟
目前國內裝備制造業大多處于工業1.0、2.0時代（只有少數企業處于3.0或3.0初期），因行業、地區、企業大小，所有制、創新能力、發展階段等有很大差異，因此必須分類指導推進智能化。
沈烈初認為，參考模型對于企業實踐來說，僅起引導作用，智能制造是一個長期的過程。很多企業的智能化管理還處于起步時期，尚處于規劃階段，遠未達到高度信息化水平。要清楚地了解，智能化的前提是高度信息化（數字化、網絡化）；而信息化的前提是科學化管理，如精益化生產LP、準時化管理JIT等。
沈烈初告誡，如生產管理中形成數據不規范，或不全面，則不可能實現實時的信息化管理。他參觀調研的企業中，大部分生成數據不真實，不能實時提供，據此進行的信息化管理又有什么意義呢？在現階段，企業管理不排斥在庫存、財務、工資等局部小系統不斷地引進應用CAD、CAM、CAPP、CAE、SCM、CRM等，以此來培養員工，不斷使生產過程科學化，遇有機會便可把各個獨立的信息孤島互聯互通。這就要求企業必須有一個頂層設計，分步實施，局部操作，積累經驗，培養人員，最終實現高度信息化管理。要注意系統設計時，各信息孤島之間保留可鏈接的端口，以實現信息交換兼容。
標準化和模塊化是實現智能制造的基礎
信息化管理與產品的模塊化設計、生產組織結構、模式等有極大關系。德國產品設計結構一直采取模塊化，零部件尺寸要素標準化，這是為適應大規模工業化制造的需要，其技術模式可追溯到第二次世界大戰之前。沈烈初用自己在德國學習時的經驗說明，工業結構為社會化、專業化大生產方式，可以節約資源、降低成本，并可迅速轉型升級，有利于縮短新產品開發周期。由于產品的模塊化設計，企業內生產組織要相應地變化。
沈烈初介紹，德國在上世紀80年代已普遍采用制造島（productioncell）模式：結構相似、工藝相近的零部件在一個“制造島”生產，這是成組加工（GT）的進一步發展。如今德國的一些企業仍然采用“制造島”生產模式，由于采用信息化管理又有了新的內涵。“制造島”現場設備之間的互聯互通，就構成了所謂的二級管理“智能體”。
我國制造業管理模式存在著不同的形式，水平亦不同于德國。以機床行業為例，上世紀60年代即進行了兩種不同模式的生產管理，一種以零件為對象的專業化車間，一種以產品為對象的封閉式車間。如今，這兩種不同的生產組織模式仍在機床企業存在。可以想見，在此基礎上實行的信息化管理模式也會有很大差別。
在沈烈初看來，實現定制化、專業化、端對端、縱向集成、橫向集成、硬件與軟件結合的工業4.0的現代化大生產模式，必須從設計上改革，采用標準化、模塊化設計，盡量減少非標設計與生產。他說，在經濟全球化的今天，不論研發設計、生產與銷售的信息化管理都已面向全球，要真正做到利用國內外兩種資源（包括人力、物力、信息）、兩種市場、兩種資金，“以我為主，師洋而不崇洋”，進而實現強國之夢。
自主可控工業軟件與系統集成急需解決
眾所周知，信息化與智能化的發展靠硬件，更要靠軟件。國內工業軟件研發與應用存在的短板必須徹底解決，實現自主可控的工業軟件研發和應用體系，智能制造才能持續發展。
對此，沈烈初提出建議，大型企業或集成商要有自己的軟件開發人員，通用性軟件如CAD、CAPP、CAM、CAE、ERP等可以買到，但結合現場工藝與生產需要的應用軟件要靠自己開發。相關工作人員要懂得信息化、智能化技術，更要懂得工作對象的產品與工藝，否則兩化不可能真正融合。在他看來，凡信息化管理成功的企業，應用軟件都是自行開發的。很多企業的實踐表明，自主研發的應用軟件既經濟適用，又便于商業保密。
沈烈初繼續以關鍵部件傳感器為例說明，長期以來傳感器仍受制于發達國家，因其重要作用，甚至有時引起政治與商業上的麻煩。在過去和今天的裝備工業發展戰略規劃中都將傳感器作為核心技術來攻關，目前來看，雖得到高度重視，但收效不明顯。沈烈初直言，無論虛擬制造與實體制造，亦或信息與物理系統的橋梁，都是傳感器。沒有傳感器就沒有智能制造，沒有裝備的數字化、網絡化、智能化，就沒有物聯網，也就發揮不了互聯網的作用。
沈烈初認為，信息化管理推進中，還有一個重點要素即集成商，連結需求千變萬化的企業和提供軟硬件供應商。目前國際廠商很多都與中國的大企業、大集團簽訂了合作協議，出售他們的軟硬件及應用系統的同時，了解并掌控了中國企業的運營數據。在這里，沈烈初注意到了信息安全問題。他認為，中國國民經濟的安全問題需要一大批推動智能制造的集成商，建議一些有實力的企業成立信息化公司，不僅服務企業內部，也可對外承接企業信息化管理的系統解決方案與實施。
智能制造的深層次描述
沈烈初認為，我國裝備工業總體目前尚處于信息化階段，沒有進入智能化時代。
他建議在推進智能制造過程中應結合自身實際，參照德國工業4.0八個優先行動計劃，對標準、安全、培訓、監管、資源效率等相關內容作出系統考慮。
比如人才方面不僅要充分重視高端科技人才、管理人才，更要發揮身懷絕技、具有長期制造經驗積累的能工巧匠的作用，發揚“工匠精神”。特別是實現網絡化制造的過程中，如何更好地在法律法規環境下保護商業機密和知識產權、加強產品質量監督，以及針對不同的制造模式、產業形態和價值鏈的變化，財政稅收制度的改革支撐，完善監管體系和配套的法律法規文件的任務十分重要。
最后，沈烈初特別提示，在當前經濟下行壓力下，企業效益連續下降，產品質量尚未得到解決，要把“能用不太可靠”轉為“好用而可靠”十分困難。因此，在新產品轉型升級步履維艱的情況下，更要因地制宜，因企制宜，因產品與生產方式制宜。統一規劃，分步實施，先易后難，要在考慮企業效益（指質量、成本、交貨期）的前提下，用投入產出經濟學理論來審視實施，不要為智能制造而智能制造。裝備工業發展的現階段還在于科學化、信息化管理，不求其名，但求其效果。
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