開啟新一輪世界競技賽

陳悅

在萊茵河畔的沃爾特鎮郊區，坐落著戴姆勒-奔馳集團旗下的奔馳卡車沃爾特工廠，金頭發的薩托斯基一家三代都在這里工作。20多年前，薩托斯基經歷了這個占地300萬平方米工廠的第一次自動化改造，機器人的加入讓沃爾特工廠的工人人數從1000人下降到了300人，但每天生產的車身數量卻從160個增加到了400多個。

而今，薩托斯基和他的家人共同見證了沃爾特工廠的第二次改造。模塊化生產、壓縮合并平臺，讓工廠的智能化程度有了空前提升——每天，有超過500輛卡車的原材料、來自1000多家供應商的11萬種零部件，都能夠在準確時間到達準確地點，并在輸入每輛車的訂單需求后，整個生產線自動調配。由感應引導傳輸系統和可供生產三種型號的車架生產線，按需生產出2400多種規格駕駛室中的任何一款。

這一切都是在長達1000多米的生產線上自動完成的，沃爾特工廠的工人，只是負責檢查產品工藝和質量。對薩托斯基而言，他所參與的不僅僅是對工廠的改造，而是更加激動人心的事情——第四次工業革命。

早在19世紀80年代中期，戴姆勒和卡爾·本茨提出的輕內燃發動機設計，就讓戴姆勒-奔馳集團在第二次工業革命中脫穎而出，成為工業技術金字塔尖的佼佼者。隨著德國工業4.0戰略的提出，一大批工業巨鱷又開始摩拳擦掌，進行新一輪的工業制高點競逐。

把利潤損失降到最低

戴姆勒-奔馳集團并不是唯一一家極力踐行工業4.0戰略的公司，西門子股份公司管理委員會成員、工業業務領域首席執行官魯思沃認為，“如果說工業4.0時代的到來還要20年，那么，西門子目前已經到達了‘工業3.X’。”

魯思沃所說的“工業3.X”，意指西門子位于德國巴伐利亞州安貝格市的電子制造工廠。這座工廠雖然只有三座外觀簡樸的廠房，卻擁有歐洲最先進的數字化生產平臺。在這里，超過3億個元器件都有自己的“身份證”，這個“身份證”正是我們再熟悉不過的二維碼。通過二維碼上的信息，我們可知曉此元器件由哪條生產線生產、運用了何種材質、生產時的扭矩是多少等詳細信息。根據這些信息，生產線可全程自動確定每道工序，并記錄下生產過程中的所有數據。

安貝格工廠的聯合董事長沃夫爾岡·瓦爾斯特說，這樣的智能工廠能讓產品完全實現自動化生產：裝配線上的半成品會告訴“機器需要什么服務”，然后機器按照這些信息自動組裝出成品。

這種產品和機器之間的交流——或者說物理信息系統，讓人對生產流程的控制變得更加高效。在安貝格工廠，人工處理的工作量不到1/4，而其產能卻較數字化前提高了8倍。同時，因為所有元器件的生產均實時監測、實時處理，所以工廠能夠24小時為客戶供貨；實時的質量數據分析，更讓安貝格工廠的質量合格率達到99.9988%。這近乎滿分的合格率，讓工廠負責人卡爾·比特納十分驕傲，“全球沒有任何一家同類工廠可以實現如此低的次品率”。

更重要的是，與沃爾特工廠一樣，在這一生產流水線上，可以實現不同型號、不同規格產品的生產，這種合并生產平臺的模塊化生產方式，能夠大大降低生產成本。大眾汽車的MQB平臺也是基于模塊化生產的智能平臺，集團CEO馬丁·文德恩曾預計，MQB平臺可讓生產成本削減20%，同時還最多可減少30%的制造時間，到2019年，模塊化生產將為大眾集團帶來190億美元的收入和近10%的凈利潤。

在阿爾卑斯山腳小鎮布萊夏赫的博世門斯塔特工廠，其專門負責推進工業4.0戰略的阿德·寇萊克總結了博世的4.0戰略：智能化原材料輸送、國際生產網絡系統、流水線操作監控和支持系統、遠程技術支持和高效設備管理系統。博世的4.0戰略內容，基本上代表了德國先進制造企業的工業4.0發展策略。寇萊克說，“生產線每一秒的速度變化，都關乎幾百萬歐元的利潤。”智能化的生產流水線，將把可能導致利潤損失的因素降到最低。

一種新的工業態度

物理信息系統不僅僅被應用于生產制造端，更體現在產品的最終呈現上。戴姆勒股份公司商用車負責人沃爾夫岡·伯恩哈德在此前接受《第一財經日報》采訪時就說道，“未來卡車2025是戴姆勒實施工業4.0的代表之一。”這種未來卡車，可以通過“HighwayPilot”自動駕駛系統，運用雷達、WIFI、車聯網等技術手段，實現卡車的自動駕駛。

對于享有盛譽的德國工程師們而言，工業4.0的推進，改變的不僅僅是利潤，更是一種新的工業態度與思想——他們要賦予機器以“生命”。 用寶馬集團負責生產的董事科魯格的話說，“先進的科技及其生產力，其核心仍然是人。工業4.0并不是一味地追求自動化，排斥人參與生產的全過程；相反，未來的智能科技將著眼于更高層次的人機交互領域，讓科技裝備為工作人員提供更好的支持。”

在寶馬集團蘭茨胡特的噴漆車間，科魯格的話得到了充分證明：基于攝像機圖像識別科技的手勢識別、記錄系統，已經進入汽車生產制造領域。按照程序，該車間的保險杠噴漆工序完成后，檢驗員需要進行多項復雜的質量檢測與評估，這些評估必須精確到每一個零件——這需要檢驗員十分細心，他們需要精確地記憶偏差產生的位置、數據描述等每一細節。

不過，將“體感游戲”技術引進生產過程中，檢驗員便可以在虛擬手勢識別系統的支持下，用一系列手勢進行檢驗和記錄，讓電腦代替人腦的記憶功能，大大提升工作效率和檢驗、定位精度。

這種高精度的人機交流，也是物理信息系統的一部分。在德國，如何從自己所在領域推動工業4.0的發展，已經成為各大企業樂此不疲的事情。就連推出了SAP HANA“足球”神器、協助德國隊一舉奪得2014年世界杯冠軍的SAP公司，也開始試圖滲透制造業，希望通過自己在數據分析上的優勢，幫助工廠實現更加精確的數據分析。

德國國家科學和工程院院長、工業4.0工作集團主席卡格曼說：“目前，那些為制造業生產設備的企業和技術，比如通快集團的激光技術、西門子生產的機械設備，以及那些使用這些設備、以工業4.0模式生產產品的企業和公司，還有那些為自動化生產企業提供感應技術和機器人及信息通信技術的企業，如德國電信，都從不同方面和角度，參與到推進工業4.0的進程中。”在卡格曼的理解中，這些擁有良好基礎的公司，正在將他們擅長的所有知識融合起來，去創造最適合生產的環境。

重振制造業的契機

不止是德國，在制造業增加值位列全球第一的中國，和在金融危機后將發展先進制造業上升為國家戰略的美國，也將新一輪的工業革命視為重塑制造業的“風口”。

“中國制造2025”，被認為是比德國的工業4.0戰略更為復雜和艱巨的“并聯式”工業智能化發展藍圖，將成為中國實施制造強國戰略的第一個十年行動綱領。

在太平洋另一端的美國，則將此次工業革命命名為“工業互聯網”。盡管稱謂有所差別，但是工業互聯網的理念和工業4.0的理念保持了一致，那就是將虛擬網絡與實體經濟連接，形成更有效率的生產系統。

美國智庫威爾遜中心發布的《全球先進制造業趨勢報告》顯示，研發投資額位于世界首位的美國，將其3/4的研發資金都集中在了制造業。不過，與德國不太一樣的是，美國的這一輪工業革命，更加側重利用自身的“軟件”優勢，希望憑借強大的互聯網行業資源，引導工業的發展方向。

早在2012年，美國通用電氣就提出了“工業互聯網”概念，并集結了IBM、思科、英特爾和AT&T等IT企業成立了工業互聯網聯盟（IIC），這一聯盟將在成員之間展開設備之間的數據共享——只要你想加入，只需申請即可。

除了成立行業聯盟，通用電器還與日本軟銀公司簽署Predix軟件平臺許可協議。根據通用電氣發布的聲明，作為此次交易的一部分，軟銀公司將為通用電氣開發在航運和制造業各種基于物聯網的定制程序，同時通用電氣對日本市場開放自身的生產數據。通用與軟銀聯手，標志著通用電氣的“工業互聯網”進程已進入跨國公司運作階段。

《時代》雜志認為，通用電氣“是希望通過放棄眼前利益，爭取通過自身的產品和標準，在全球范圍內搭建更大的工業互聯網平臺”，并最終重新成為全球工業變革的“執牛耳者”。

通用電氣的這一輪加速跑，也正是美國重振制造業的契機。據通用電氣預測，工業互聯網能夠使美國的生產率每年提高1%-1.5%，未來20年將使美國人的平均收入比當前水平提高25%-40%。在此期間，工業互聯網會為全球GDP增加10萬億-15萬億美元，相當于再造一個美國經濟。

讓城市更智能

工業4.0的影響力遠遠不限于工廠，它的觸角已經伸向城市，并開始逐步改變人們的生活。

同樣致力于重振制造業的法國，如今將發展電動汽車作為這一輪浪潮中的王牌。在巴黎西南部的IssyGrid智能社區，屋頂的太陽能發電裝置可以給每家每戶的電動汽車充電。而在西班牙的巴塞羅那，物理信息系統在城市的綠色環保上也作出了突出貢獻。

走在巴塞羅那街頭，隨處可見的垃圾回收箱，并沒有看起來那么不起眼。在它們的頂部和底部，都裝有一個容量傳感器和一個壓力傳感器，當桶內的垃圾快要裝滿時，垃圾桶就會通過無線傳輸自動向垃圾處理控制中心反饋情況，這樣環衛工人就能夠通過垃圾桶的反饋信息，來安排、分配垃圾運輸車的出行頻率和路線。這一裝置，極大地提升了城市的垃圾處理效率。

那些和垃圾桶毗鄰的街燈，也都配備了定時器和感應器，以減少能源浪費和對夜行生物的干擾；鋪設在地面的停車傳感器，能夠讓司機及時知曉空車位；草地里埋著的濕度傳感器，則能夠感知地面濕度，以確定何時給草地澆水。

根據工信部產業政策司、國務院發展研究中心產業經濟研究部研究撰文中來自法國的數據，如應用信息技術用于能效管理，可節約城市 30%-70%的能源，減少20%的交通擁擠、15%的建筑運行成本和20%的水消耗。

統一標準是最大挑戰

來勢迅猛的工業4.0讓人心動，特別是在發展初期，尚未確定數據標準，使得工業4.0對于那些可能撥得頭籌的國家或公司具有特別的吸引力。

德國總理默克爾在2月21日發布的聯邦政府播客中說，數字化生產對德國的繁榮富裕至關重要，德國要成為“工業4.0”標準的推動者，并在歐洲甚至全球推行這些標準。

不僅僅德國，美國的工業互聯網聯盟，也正在為設定新的數據標準緊鑼密鼓地工作著。工業互聯網聯盟所推崇的數據共享，正是以美國企業自身的工業數據作為籌碼，在世界范圍內引導物理信息系統的建立，制定相關的通用標準，利用互聯網來主導傳統工業。

在德國信息技術產業協會、德國機械制造商協會（VDMA）和德國電氣電子工業協會（ZVEI）共同開展的一項有關工業4.0的調查中，有半數以上企業認為，數據的標準化是“工業4.0”所面臨的最大挑戰，這個難度甚至超過了流程和工作組織。

根據工業4.0的構想，雖然設備之間能夠互相溝通，并且自主決定應該如何展開這些工序，但前提條件是，這些設備之間沒有語言障礙。如果要實現全球工廠的集成化發展，那么就需要所有企業采用統一的標準，也就是國際認可的標準化生產體系。一旦這一標準得以建立，無論是硬件生產商還是軟件開發商，都能夠在既有的框架內研發各個領域的物理信息系統產品，從而實現傳感器、網絡、計算機、云計算系統、大型企業、車輛和數以百計其他類型的實體得以全面整合，推動整個工業產業鏈的效率全面提升。（支點雜志2015年6月刊）