当谈论工业4.0的时候，我们在谈论什么

文 雷龙

当谈论工业4.0的时候，我们在谈论什么

文 雷龙

第四次工业革命与前三次的区别究竟在哪儿？从累积资本到不得不改革的旧模式，到需求至上，网络智慧的新时代，本质上经历的变化不仅仅是“数字化”这么简单。

“工业4.0”这个概念自2013年4月在德国汉诺威工业博览会上被正式提出之后，受到了越来越广泛的关注和追捧，但我们试图去理解什么是工业4.0的时候，却发现如同陷入了一团云雾之中，一个概念导向更多的概念，物联网、大数据、云计算、信息物理融合系统（CPS）让听者在恍惚之中觉得什么东西正在到来，而这件事物将引发我们所熟悉世界的巨变。在这个不乏奇迹的年代，或许应当自问，当我们在谈论工业4.0的时候，我们在谈论什么？

革命？蜕变？还是噱头？

许多人把工业4.0直接理解为第四次工业革命，第一次工业革命是利用水力及蒸汽的力量作为动力源，第二次工业革命则使用电力为大量生产提供动力，第三次工业革命则是使用电子设备及信息技术来增进工业制造的自动化，而第四次工业革命，有些媒体以信息物理融合系统（下简称为CPS）作为它的主要特征。那CPS自身的特征是什么呢？

作为CPS的物理基础，即插即用、无线通信、传感器网络等技术的普及和发展，使得数据传输更加便捷和不受局限，也使我们能从更多角度、更大范围、更高数量级上挖掘数据；如此的数据富集包含了更多的相关性，我们得到的不再是零件或产品的单一属性数据，而是一个可以更完整地描述零件、产品和制造过程的信息集合，这个集合将不仅仅反映其现有物理属性，还能通过处理，反映人类所能直观感受到的零件或产品健康状态；我们将能脱离时间和空间局限，在虚拟空间里完成物理制造系统的高度复制和仿真，对制造系统进行分析、评估，对其性能作出预测。

对人类参与者而言，我们得到的不再是难以理解的原始数据。信息将通过更加合理地编排和整理，以图表、模型和方针等形式呈现在生产参与者面前，以利于参与者的理解和决策，生产者可以更加直观地了解生产状态，制造系统也可以更加方便地得到人脑知识的协助；通过以上各环节的承接和协同，以CPS为基础的制造系统将拥有之前制造系统所不具备的自我配置能力：针对弹性需求的自构造能力、针对生产变量的自适应能力、针对扰动的自优化能力。

如果从这个角度看，CPS所针对的依旧是电子设备和信息技术的提升，换句话说，与其称之为第四次工业革命，不如说它是第三次工业革命的余波。作为参与提出工业4.0概念的宝马集团，也赞同这一看法，对于它们而言，这并不是一次革命，而是“符合其逻辑的下一步”。

一个成熟的CPS，是用网络将带有物理输入和输出的各个元素连接起来，而这些元素，比起一台台独立设备，这些元素之间可以相互影响和配合。我们讨论的不再是单台设备的推力、行程、重复精度、负载，而是整个系统的精准、协调、效率和执行力等等更加接近于人的概念。我们在讨论各种各样的工业发展方向，冠以工业4.0或者其他名号，然后宣称这些愿景将在未来10年到20年变为现实。但实际发生的，是一场缓慢的蜕变，其目的是使整个制造系统更加适应人类的需求和思考方式。

生产活动的参与者将会面对怎样一个制造系统？

在讨论工业4.0和其他类似的概念的时候，我们用了太多的宏观词汇，来描述这个可能发生的行业变化和可能带来的世界变化。那么对于生产活动的具体参与者而言，他们从主观上会面对什么改变呢？

首先，机器、零件和产品都不再沉默。零件运输设备、装配工位和产品检测都将拥有自己完善的传感器和动作执行系统，操作者和智能工厂都可以通过网络与之进行沟通，从而掌握所有生产环节的实时信息。

其次，参与者不再面对单一制造系统。除了实体制造系统之外，他将面对由实体制造系统衍生、复制出的虚拟“孪生设备”，通过“孪生设备”，参与者可以预先了解制造系统对于需求改变的响应，并对制造系统的改造和扩张有接近现实的规划。

第三，参与者不必指导具体生产流程。通过制造系统的自我配置，它们可以进行一定程度上的自我决策，参与者无需了解到具体使用了什么样的生产线路，无需了解具体的零件流向和产品源头。

第四，参与者将更多精力用于辅助认知和诊断决策。数据将被及时地收集、分析并给出衍生预测，参与者将从繁重的数据处理中慢慢抽身，并能够更直观地进行认知和诊断。

此外，在提高工厂适应性所做的投资会变得更小。在高度模块化和柔性化的系统组件推广下，参与者可以根据需求方便地对整个制造系统进行更改或扩展。

最后，客户需要直接决定了制造系统的下一步动作。所有的计划环节将被缩减和压缩，信息物理融合系统、参与者和智能工厂将通过网络直接面向客户，提供服务。

德国是最先提出工业4.0概念的，但它们也是在追求这个概念的人中最为冷静和务实的

这些离我们有多远?

在前面几个问题中，我们作出了许多假设，那么工业4.0及其他类似概念所描绘的这些愿景，离我们究竟有多远呢？我们无法作出预测，也无法给出定义来说明什么一种状态才算是到达了工业4.0。对于已经作出的愿景，我们可以分析，我们为了追求这些目标，需要作出何种努力？

德国是最先提出工业4.0概念的，但他们也是在追求这个概念的人中最为冷静和务实的，善于在实际生产中运用新技术，敢于在实际生产中实验新技术，是奠定工业4.0战略的基石；虽然之前所说，我们的努力方向是使制造系统更加适应人类的思考方式，但这并不意味着生产参与者作用的下降，随着工业系统的升级，生产参与者正在从一个操作者、实施者向诊断者、建议者的方向转变，生产参与者自身素质的提高和技能的积累将更加重要；如之前所说，我们的努力方向也是使制造系统更加适应人类的需求，那我们努力的方向便是通过信息技术的辅助来优化、压缩、整合计划环节，通过物联网技术了解、分析、细化客户的需求，将整个生产过程，从黑箱中取出，变得越来越透明，使之每一个动作都因客户的需要而响应。

工业4.0及其他类似概念所预示的是一个高度灵活化的需求导向的生产模式，这意味着原有产业链的离析和重组，而不同规模的产业结构对于工业4.0的接受程度和执行程度也不可能完全相同，既得利益者也会抵触这些改变。但这也是在从另一种角度去寻找和验证工业生产向工业服务转变的有效途径，从而使其最终发展成一种改变世界人类生活方式的新服务形式。