當談論工業4.0的時候，我們在談論什么

文 雷龍

當談論工業4.0的時候，我們在談論什么

文 雷龍

第四次工業革命與前三次的區別究竟在哪兒？從累積資本到不得不改革的舊模式，到需求至上，網絡智慧的新時代，本質上經歷的變化不僅僅是“數字化”這么簡單。

“工業4.0”這個概念自2013年4月在德國漢諾威工業博覽會上被正式提出之后，受到了越來越廣泛的關注和追捧，但我們試圖去理解什么是工業4.0的時候，卻發現如同陷入了一團云霧之中，一個概念導向更多的概念，物聯網、大數據、云計算、信息物理融合系統（CPS）讓聽者在恍惚之中覺得什么東西正在到來，而這件事物將引發我們所熟悉世界的巨變。在這個不乏奇跡的年代，或許應當自問，當我們在談論工業4.0的時候，我們在談論什么？

革命？蛻變？還是噱頭？

許多人把工業4.0直接理解為第四次工業革命，第一次工業革命是利用水力及蒸汽的力量作為動力源，第二次工業革命則使用電力為大量生產提供動力，第三次工業革命則是使用電子設備及信息技術來增進工業制造的自動化，而第四次工業革命，有些媒體以信息物理融合系統（下簡稱為CPS）作為它的主要特征。那CPS自身的特征是什么呢？

作為CPS的物理基礎，即插即用、無線通信、傳感器網絡等技術的普及和發展，使得數據傳輸更加便捷和不受局限，也使我們能從更多角度、更大范圍、更高數量級上挖掘數據；如此的數據富集包含了更多的相關性，我們得到的不再是零件或產品的單一屬性數據，而是一個可以更完整地描述零件、產品和制造過程的信息集合，這個集合將不僅僅反映其現有物理屬性，還能通過處理，反映人類所能直觀感受到的零件或產品健康狀態；我們將能脫離時間和空間局限，在虛擬空間里完成物理制造系統的高度復制和仿真，對制造系統進行分析、評估，對其性能作出預測。

對人類參與者而言，我們得到的不再是難以理解的原始數據。信息將通過更加合理地編排和整理，以圖表、模型和方針等形式呈現在生產參與者面前，以利于參與者的理解和決策，生產者可以更加直觀地了解生產狀態，制造系統也可以更加方便地得到人腦知識的協助；通過以上各環節的承接和協同，以CPS為基礎的制造系統將擁有之前制造系統所不具備的自我配置能力：針對彈性需求的自構造能力、針對生產變量的自適應能力、針對擾動的自優化能力。

如果從這個角度看，CPS所針對的依舊是電子設備和信息技術的提升，換句話說，與其稱之為第四次工業革命，不如說它是第三次工業革命的余波。作為參與提出工業4.0概念的寶馬集團，也贊同這一看法，對于它們而言，這并不是一次革命，而是“符合其邏輯的下一步”。

一個成熟的CPS，是用網絡將帶有物理輸入和輸出的各個元素連接起來，而這些元素，比起一臺臺獨立設備，這些元素之間可以相互影響和配合。我們討論的不再是單臺設備的推力、行程、重復精度、負載，而是整個系統的精準、協調、效率和執行力等等更加接近于人的概念。我們在討論各種各樣的工業發展方向，冠以工業4.0或者其他名號，然后宣稱這些愿景將在未來10年到20年變為現實。但實際發生的，是一場緩慢的蛻變，其目的是使整個制造系統更加適應人類的需求和思考方式。

生產活動的參與者將會面對怎樣一個制造系統？

在討論工業4.0和其他類似的概念的時候，我們用了太多的宏觀詞匯，來描述這個可能發生的行業變化和可能帶來的世界變化。那么對于生產活動的具體參與者而言，他們從主觀上會面對什么改變呢？

首先，機器、零件和產品都不再沉默。零件運輸設備、裝配工位和產品檢測都將擁有自己完善的傳感器和動作執行系統，操作者和智能工廠都可以通過網絡與之進行溝通，從而掌握所有生產環節的實時信息。

其次，參與者不再面對單一制造系統。除了實體制造系統之外，他將面對由實體制造系統衍生、復制出的虛擬“孿生設備”，通過“孿生設備”，參與者可以預先了解制造系統對于需求改變的響應，并對制造系統的改造和擴張有接近現實的規劃。

第三，參與者不必指導具體生產流程。通過制造系統的自我配置，它們可以進行一定程度上的自我決策，參與者無需了解到具體使用了什么樣的生產線路，無需了解具體的零件流向和產品源頭。

第四，參與者將更多精力用于輔助認知和診斷決策。數據將被及時地收集、分析并給出衍生預測，參與者將從繁重的數據處理中慢慢抽身，并能夠更直觀地進行認知和診斷。

此外，在提高工廠適應性所做的投資會變得更小。在高度模塊化和柔性化的系統組件推廣下，參與者可以根據需求方便地對整個制造系統進行更改或擴展。

最后，客戶需要直接決定了制造系統的下一步動作。所有的計劃環節將被縮減和壓縮，信息物理融合系統、參與者和智能工廠將通過網絡直接面向客戶，提供服務。

德國是最先提出工業4.0概念的，但它們也是在追求這個概念的人中最為冷靜和務實的

這些離我們有多遠?

在前面幾個問題中，我們作出了許多假設，那么工業4.0及其他類似概念所描繪的這些愿景，離我們究竟有多遠呢？我們無法作出預測，也無法給出定義來說明什么一種狀態才算是到達了工業4.0。對于已經作出的愿景，我們可以分析，我們為了追求這些目標，需要作出何種努力？

德國是最先提出工業4.0概念的，但他們也是在追求這個概念的人中最為冷靜和務實的，善于在實際生產中運用新技術，敢于在實際生產中實驗新技術，是奠定工業4.0戰略的基石；雖然之前所說，我們的努力方向是使制造系統更加適應人類的思考方式，但這并不意味著生產參與者作用的下降，隨著工業系統的升級，生產參與者正在從一個操作者、實施者向診斷者、建議者的方向轉變，生產參與者自身素質的提高和技能的積累將更加重要；如之前所說，我們的努力方向也是使制造系統更加適應人類的需求，那我們努力的方向便是通過信息技術的輔助來優化、壓縮、整合計劃環節，通過物聯網技術了解、分析、細化客戶的需求，將整個生產過程，從黑箱中取出，變得越來越透明，使之每一個動作都因客戶的需要而響應。

工業4.0及其他類似概念所預示的是一個高度靈活化的需求導向的生產模式，這意味著原有產業鏈的離析和重組，而不同規模的產業結構對于工業4.0的接受程度和執行程度也不可能完全相同，既得利益者也會抵觸這些改變。但這也是在從另一種角度去尋找和驗證工業生產向工業服務轉變的有效途徑，從而使其最終發展成一種改變世界人類生活方式的新服務形式。