2015年

王喜文

摘 要：未来十年，第四次工业革命将步入“分散化”生产的新时代。工业4.0通过决定生产制造过程等的网络技术，实现智能制造，进行实时管理。智能制造中的生产设备具有感知、分析、决策、控制等功能，是先进制造技术、信息技术的集成和深度融合。

关键词：工业革命；信息化；智能化；制造业

2014年的热门词汇“工业4.0”，是一个引起全世界关注的概念，掀起了新一轮工业革命的浪潮。2015年，随着新一轮工业革命的到来，传统制造业的发展方式将出现颠覆性、革命性的转变。

1 谁能执掌未来制造业的霸权？

冲在最前面的是德国。2013年德国政府推出定义为“第四次工业革命”的《工业4.0战略》，2014年工业4.0概念受到世界各国高度关注。2015年日本率先响应，1月23日推出《机器人新战略》。我国2015年也将出台《中国制造2025》这项十年战略规划。

可以说全球正出现以工业互联网、智能制造为代表的新一轮技术创新浪潮，2015年将成为第四次工业革命元年。而新一轮工业革命将对工业经济乃至大众生活带来深刻的影响。

2 第四次工业革命的起源

工业4.0在德国被认为是“第四次工业革命”。第一次工业革命发生在18世纪至19世纪，以蒸汽机的使用为标志，实现生产过程机械化；第二次发生于19世纪后半期的电力应用；第三次发生于20世纪后半期，以“可编程逻辑控制器（PLC）”为代表，实现生产工程的自动化。工业4.0被认为是机械化（第一次）、电气化（第二次）、自动化（第三次）后的第四次工业革命。

未来十年，第四次工业革命将步入“分散化”生产的新时代。工业4.0通过决定生产制造过程等的网络技术，实现智能制造，进行实时管理。智能制造中的生产设备具有感知、分析、决策、控制等功能，是先进制造技术、信息技术的集成和深度融合。智能生产过程中，传感器、智能诊断和管理系统通过网络互联，由程序控制上升到智能控制，从而制造工艺能够根据制造环境和制造过程的变化，进行实时优化，提升产品的质量和生产效率。

3 工业4.0本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”

工业4.0将在前三次工业革命的基础上进一步进化，基于信息物理系统（Cyber Physical System）实现新的制造方式。信息物理系统是指通过传感网紧密连接现实世界，将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中。从而，在生产制造过程中，与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析，形成可自律操作的智能生产系统。

工业4.0中，各个环节都将应用互联网技术，将数字信息与物理现实社会之间的联系可视化，将生产工艺与管理流程全面融合。由此实现智能工厂，生产出智能产品。相对于传统制造工业，以智能工厂为代表的未来智能制造业是一种理想状态下的生产系统，能够智能判断产品属性、生产成本、生产时间、物流管理、安全性、信赖性和可持续性等要素，从而为每个顾客进行最优化的产品定制制造。

4 工业4.0的关键是信息技术应用

工业4.0的关键技术是信息技术。具体而言，包括生产设备联网实现自律协调作业的M2M，通过网络获取大数据的应用，开发、销售、ERP、PLM、SCM等业务管理系统与实际生产过程之间的协同。

第三次工业革命的自动化，仅是将生产工程作为对象，对其进行信息技术的应用。工业4.0将信息技术的应用对象大幅扩大。由此，工厂将不断进化升级，工作组的最终报告中称之为由物联网与服务互联网构成的“智能工厂”。

以往，通过信息技术实现的“智能化”可在智能手机、智能电表、智慧城市、智能电网等物品和服务中见到。工业4.0则是要实现工厂本身的智能化。除了工业4.0之外，美国通用电气公司（GE）也提出过类似的概念“工业互联网”。

5 工业4.0需要解决四大难题

工业4.0是由大规模批量生产向大规模定制生产转变，是由集中生产向网络化异地协同生产转变，是由传统制造企业向跨界融合企业转变。德国工业4.0工作组的最终报告指出，实现工业4.0尚存在标准化、复杂的系统管理、通信基础设施建设、网络安全保障等四大难题。

（1）标准化：工厂要对内外的各种物品与服务进行联网，那么，通信方式、数据格式等许多内容都需要标准化。

（2）复杂的系统管理：实际生产过程与各种业务管理系统协同之后，系统整体更加复杂化，对其进行管理将更困难。

（3）通信基础设施建设：主要是指适用于工业的、具有高可靠性的通信基础设施建设。

（4）网络安全保障：工厂与外界实现联网之后，恶意软件的入侵、受到网络攻击的危险性将进一步提升，需要制定保障网络安全的对策与解决方案。

未来，我国制造业将面临同样的难题。因此，加强与德国在工业4.0方面的合作，或将有助于前瞻性地解决这些难题，为未来制造业发展铺平道路。

6 第四次工业革命将是最后一次工业革命？

未来制造领域，信息技术将得到史无前例的深度应用。互联网技术发展正在对传统制造业的发展方式带来颠覆性、革命性的影响。信息技术的广泛应用，可以实时感知、采集、监控生产过程中产生的大量数据，促进生产过程的无缝衔接和企业间的协同制造，实现生产系统的智能分析和决策优化，使智能制造、网络制造、柔性制造成为生产方式变革的方向。从某种程度上讲，制造业互联网化或者工业互联网正成为一种大趋势。

就产品而言，随着信息技术在制造业领域的广泛渗透，互联网技术、人工智能、数字化技术嵌入传统产品设计，使产品逐步成为互联网化的智能终端。汽车将不仅仅是一个电子产品，未来更将是一个网络产品，或者叫大型可移动的智能终端，具有全新的人机交互方式，通过互联网终端把汽车做成一个包含硬件、软件、内容和服务的体验工具。

从制造模式而言，工厂的集中生产将向网络协同生产转变。信息技术使不同环节的企业间实现信息共享，能够在全球范围内迅速发现和动态调整合作对象，整合企业间的优势资源，在研发、制造、物流等各产业链环节实现全球分散化生产。这也使得传统信息技术企业有机会更多地参与到制造业之中，而传统制造企业则向跨界融合企业转变。企业生产从以传统的产品制造为核心转向提供具有丰富内涵的产品和服务，直至为顾客提供整体解决方案，互联网企业与制造企业、生产企业与服务企业之间的边界日益模糊。

既然无论从制造模式角度来看，还是从产品角度来看，物质产品和服务都将被电脑存储和处理的信息所取代。那么，制造业本身将不复存在，抑或制造业继自动化、智能化之后不再有突破。

种种迹象显示，“工业4.0”将是最后一次工业革命。