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工业4.0是什么、有什么好处、如何实施落地?

2016-04-06 10:09:19

德国为什么要提出工业4.0,背后的推动力是什么?

工业4.0战略的首次提出是在2013年的德国汉诺威工业博览会。此后,工业4.0概念逐渐引人注目。

之所以被称为工业4.0,主要相对于前三次工业革命而言:工业1.0指的是18世纪开始的第一次工业革命,实现了机械生产代替手工劳动;第二次工业革命始于20世纪初,依靠生产线实现批量生产;工业3.0则为现代人所熟悉,指的是20世纪70年代后,依靠电子系统和信息技术实现生产自动化。

过去20年来,美国引领的互联网革命深深改变了人类的生活方式,其他国家纷纷仿效。有分析认为,为了与工业3.0时代的集大成者美国竞争,德国迫切希望阻止信息技术对制造业的支配,进而引领新一轮工业革命,成为新游戏规则的制定者。

德国有着和美国不一样的竞争优势:制造业。无论是质量还是技术,德国制造在全世界范围都是优秀的代名词。德国70%左右的制造业产品都用于出口到世界各地。也正是因为这一点,在最近几年的经济危机中,德国经济才能保持强劲的稳定性,和美国、欧洲其他国家形成了鲜明对比。

与美国相比,德国有一点不同,德国拥有强大的制造业,它从另一个基础开始起步。德国联邦外贸与投资署驻华代表韩佩德表示,德国现在的目标是把传统制造业转型成电子型制造业,并在制造业中加入新的服务,纯粹是靠制造业推动。我们的支柱产业,在我看来,就是制造业。他补充说。

在这一背景下,结合传统的制造业优势,德国最终在国家层面推出了工业4.0战略,并由总理默克尔出面背书。工业4.0概念的提出者、德国工程院院长孔翰宁(HenNIngKagermann)表示,工业4.0为德国提供了一个机会,进一步巩固其作为生产制造基地、生产设备供应商和IT业务解决方案供应商的地位。

从某种意义上说,工业4.0是德国针对自身特点推出的超越计划。他们不走美国互联网的路径,而是根据自身在制造研发领域的优势,力图实现弯道超车。

有着浓厚德国特色的工业4.0其实是个庞大工程。根据德国工业巨头西门子公司官网的介绍,工业4.0的核心是智能制造,通过嵌入式的处理器、存储器、传感器和通信模块,把设备、产品、原材料、软件联系在一起,使得产品和不同的生产设备能够互联互通并交换命令。

到底什么是德国工业4.0?

换句话说,未来工厂能够自行优化并控制生产过程。而根据业界进一步的设想,除了产品和机器的互联外,工业4.0还将在未来实现工厂、消费者、产品、信息数据的互联,最终实现万物互联,从而重构整个社会的生产方式。从德国的制造业基础来说,很多条件已经具备,缺得就是如何实现智慧联接。

工业4.0项目主要分为三大主题:

一是智能工厂,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;

二是智能生产,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与,力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者,同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者;

三是智能物流,主要通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方,则能够快速获得服务匹配,得到物流支持。

德国工业4.0可以概括为:

一个核心:互联网+制造业,将信息物理融合系统(CPS)广泛深入地应用于制造业,构建智能工厂、实现智能制造。

两个重点:领先的供应商策略,成为智能生产设备的主要供应者;主导的市场策略,设计并实施一套全面的知识和技术转化方案,引领市场发展。

三大集成:企业内部灵活且可重新组合的纵向集成,企业之间价值链的横向集成,全社会价值链的端到端工程数字化集成。

四个特征:生产可调节,可自我调节以应对不同形势;产品可识别,可以在任何时候把产品分辨出来;需求可变通,可以根据临时的需求变化而改变设计、构造、计划、生产和运作,并且仍有获利空间;四是过程可监测,可以实时针对商业模式全过程进行监测。六项措施:实现技术标准化和开放标准的参考体系;建立复杂模型管理系统;建立一套综合的工业宽带基础设施;建立安全保障机制和规章制度;创新工作组织和设计方式;加强培训和持续职业教育。

关于工业4.0的四个神话

1、数字化工厂

位于硅谷的思科公司是一家基础设施领先的公司,在它的总部,你可以在大屏幕上看见思科分布于全世界的工厂,点击一个工厂的图标,就可以看见工厂的具体情况,发现工厂遇到的问题;工厂里的工人佩戴增强现实眼镜,如果机器有问题,增强现实眼镜可以提示工人如何修理;远程仪表盘可让一切都视觉化。

未来的工厂里几乎看不到工人,都由机器手臂进行操作,两年前全球最大的机器人制造商之一的KUKA公司推出了一款只有24公斤重的轻型机器人LBR IIWA R 800,体重轻意味着灵活,可以随时移动,身体带有传感器,遇到障碍物时还可以停下来,不会对人类造成伤害。

2、数字化制造

增材制造就是一种数字化制造,更具体地说就是3D打油4D打印制造。3D打印有很多好处,它可以制造出很多传统工艺制造不出的复杂部件;相对于锻造,它的冷却效果更佳,因而可以提高效率,缩短投放市场的时间;内部的蜂窝结构,使得3D打印产品的重量更轻;还能减少组装元件的数量。

在Gartner曲线上,3D打印在B2B领域已经是比较可行的技术,但目前还比较小众,航天、奢侈品、医疗等高端制造业已经开始使用3D打樱

制造业最大的成本在于模具成本,汽车厂如果要生产一款新车,必须首先制作一批新的车身、引擎盖等模具,耗资不菲,需要卖出一定数量的车才能挣回模具成本,模具成本收回以后,汽车卖得越多,收益越多,这就是规模经济。3D打印对规模经济要求不高,它的主要成本在于工艺成本和材料成本,其材料成本大约是普通制造材料成本的4倍至100倍。如果生产量低于某个点,3D打印更合适;而如果产量远远高于某个点,传统制造业则更有效。

3、数字化配送

以前,在每年忙乱的圣诞季,亚马逊在商品配送方面总会出岔子,2012年,亚马逊收购了位于美国东海岸的Kiva系统公司,2014年,亚马逊将这种系统在其美国所有配送中心推广开来。

Kiva系统是一种外形像冰球的机器人,会扫描地上条码前进,能根据无线指令的订单将货物所在的货架从仓库搬运至员工处理区,这样工作人员每小时可挑拣、扫描300件商品,效率是之前的三倍,并且Kiva机器人准确率达到了99.99%。它有三大好处,首先,减少人力浪费,员工无需在仓库中四处走动;其次,用传送带取代传统的运输装置;第三,有助于更快扩展升级。

亚马逊正在做的一件事是无人机快递服务(Amazon Prime Air)。当仓库员工将商品装入一个类似午餐盒的黄色箱子后,便由传送带及机械手臂自动装载于无人机上,通过平板电脑即可控制无人机,无人机从仓库起飞,在客户家门口着陆后卸下货物。

4、数字化商业模式

纽约曼哈顿有一家名叫Shapeways的3D打印公司,采用的是一种全新的商业模式。如果你想给自己的朋友送一件礼品,例如袖扣或小茶几,你可以自行设计,然后把设计方案发送给该公司,Shapeways把设计打印出来,快递给你的朋友。当然,这样的礼品价格不菲,因此你可以把自己的设计上传到Shapeways的网站上,如果有人觉得好,就可以直接下单打印,利润由Shapeways和设计者分成。

对中国的启示:积极迎接智能经济新时代

到底什么是德国工业4.0?

《中国制造2025》颁布10个月后,工信部正在抓紧编制与其配套的11个规划,谋划未来三到五年的工作,将其作为构建产业新体系的核心抓手。这是工业和信息化部部长苗圩21日在中国发展高层论坛上透露的内容。同日,李克强会见德国总统高克表示,推进中国制造2025与德国工业4.0对接。发改委主任徐绍史接受采访时也表示,国际社会都在关注工业4.0,经济复苏寄希望于科技革命。

继3月20日-24日德国总统高克对中国进行国事访问之后,中国驻德国大使史明德接受媒体采访时表示,预计今年年中,默克尔总理将要来中国主持第四次中德政府磋商,9月份还要来中国参加G20峰会。而在华举行的第四轮中德政府磋商,重点将就德国工业4 .0和中国制造2025进行战略对接。

 

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