工业4.0：无忧虑地制造 李杰 美国辛辛那提大学讲座教授

工业4.0的概念有三个支撑点：一是制造本身的价值化，不仅仅是做好一个产品，而且是把产品生产制造过程做到浪费最少，制造过程与设计者配合；二是制造过程中，根据加工产品的差异、加工状况的改变能自动做出调整，达到具有所谓的“自省”能力，也就是整个系统，包括设备机器本身，在设计制造过程中能根据变化的情况，及时做出调整；三是在整个制造过程中达到零故障、零忧虑、零意外、零污染，至少要低忧虑、低污染，使制造过程达到最小忧虑化，这就是制造业的最高境界。

以工业制造业的基础装备机床来说，以物理形态存在的机床大家早已熟悉，但是工业4.0时代的机床和我们原先对机床的理解是有很大差异的。譬如它工作时和停机时是不一样的，机床工作时其内置的传感仪器将机床的状态通过信号的形式发送出来并转换成信息，这些信息可以用于对机床状态的分析。

同样，4.0时代的螺杆，可以提前显示什么时候需要做润滑保养。机床性能减退，造成精度失准，这是制造业需要竭力避免的事情，但是过去人们只是凭经验推断，很多时候其实是不知道所谓的机器性能衰退时间的。从这个意义上来讲，工业4.0时代就是预测制造的时代，比如飞机的起落架，出厂前出厂后，我们会帮生产厂家做一个测试，然后就可以算出来，螺杆一旦处于使用状态就会自动反馈机械运行信息，这样企业就能实时了解这台设备的健康情况如何。

以此类推，4.0时代的轮胎，那些一直在接货送货的轮胎，哪个轮胎变化特别大，哪个轮胎的健康在衰退，什么时候应该翻胎，都是可以分析预知的。4.0时代的汽车，开到一个地方突然会接到提示说，前面50米处有一个坑，这是因为前面的车也有传感器，而它经过后产生了感应信息，把这个信息分享给了相近的车辆。诸如此类的案例我们有100多个。

工业4.0时代制造业追求的目标是实现“无忧虑地制造”。达到这一境界，有赖于运用自动化手段、使控制器的软件能预测装备、设备的衰退状况，并加以及时调整。譬如一条生产线上有很多传感器，但传感器本身如果衰退（这是经常会发生的）了，设备只能在出了问题后才去处理；而“自省功能”就能让员工知道哪个传感器不稳了，这样可提前更换，或是跳过这个传感器。这就是一种所谓的自省式的智能化，而非单纯的智能化，工业3.0时代的智能化就是控制系统、控制器加上计算机。而工业4.0是具有自省功能的智能化，是能根据生产环境和设备状况随之作出调整的预测制造系统。

中国制造现在还是以低端制造为主。德国、美国则相对来说，以高端制造为主。无论工业4.0，还是CPS，都是带动信息化和智能化，能够让社会运转得更好。中国直接从低端制造，跃迁到德国、美国所追求的目标，显然是有非常大的跨度的。所以我的看法是：中国要跳出现在的制造业模式，跳出现在的制造过程去思考如何将制造的价值提升；跳出之后再跳回来去改变制造的基础。

区别于过去的制造，现在我们谈的是基于数据分析的制造。通过分析数据，预测需求，预测制造，这就是我们希望倡导的工业4.0的思维。在数据方面的机会，中国比德国要好很多，因为高铁在这边，风力发电在这边，数据中国要比德国多很多。如果遵循传统的制造过程，而不是去发展大数据，发展基于数据的分析，中国的制造永远赶超不了。我们所有做的工业大数据，跟制造的重要关联，就是价值创造。中国去实现自己的基于数据分析的制造，分析的目的是什么？一定要是创造未来生活的价值。包括健康保障，国民的健康应该放置在制造业的一个重要目的上，包括可持续性，中国产品很多，制造很多，但浪费很多，如何不浪费、不出意外，而且环保，就是数据分析的目标所在。

所以，我对中国制造有这么几个建议。第一，更深入了解制造过程，知道别人如何设计制造。第二，了解装备，然后从装备的角度去做差异化，去寻求能够达到更大价值的方法。第三，思考如何去提高产品价值、发现新的价值。