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工業(yè)4.0

工業(yè)4.0提出者詳解工業(yè)4.0

2025China.cn   2015年12月07日

  謝謝剛才主席對(duì)我的介紹,我之前是SAP的董事長(zhǎng)和CEO,2009年成為德國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程學(xué)院的院長(zhǎng),我們這個(gè)機(jī)構(gòu)有400名研究人員,同時(shí)也有來(lái)自不同企業(yè)的客座研究員。

  我對(duì)自己能夠來(lái)到今天的會(huì)議就德國(guó)工業(yè)4.0演講很高興,大家知道工業(yè)4.0是一個(gè)德國(guó)詞,我想借此機(jī)會(huì)講一講德國(guó)在擁抱數(shù)字化的過(guò)程中所走過(guò)的歷程。

  工業(yè)4.0是怎么來(lái)的

  德國(guó)總理默克爾非常重視德國(guó)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型,所以她給了我一個(gè)任務(wù),就是要對(duì)德國(guó)的數(shù)字化進(jìn)程進(jìn)行研究。2006年,我們引入了一個(gè)IT峰會(huì)機(jī)制,開(kāi)始是SAP來(lái)組織的,每年我們都會(huì)組織會(huì)議,其他公司也來(lái)相互交流經(jīng)驗(yàn)、討論觀點(diǎn)。

  我為什么要提這個(gè)IT峰會(huì)呢?因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目使我們直接涉及到了今天討論的話題,也就是工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)。2009年,我們被要求,特別是德國(guó)科學(xué)技術(shù)聯(lián)盟和德國(guó)政府要求我們拿出新的想法,事關(guān)德國(guó)未來(lái)的戰(zhàn)略性想法。

  我們有若干工作組,其中一個(gè)工作組是溝通聯(lián)系工作組,我也是其中一員。我們開(kāi)始是聚焦德國(guó)在生產(chǎn)方面的創(chuàng)新,后來(lái)我們感到互聯(lián)網(wǎng)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)在不斷融合。也就是說(shuō)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界在不斷融合。當(dāng)時(shí)我們科學(xué)與工程學(xué)院也推出了一體化的研究項(xiàng)目,我們把重點(diǎn)放在生產(chǎn)上,當(dāng)時(shí)我們起了一個(gè)名字,叫做工業(yè)4.0,因?yàn)樗妥詣?dòng)化有關(guān)系,我們覺(jué)得這就是下次工業(yè)革命的話題。在德國(guó),工業(yè)主要是指制造業(yè)。

  很快,我們又推出了一個(gè)項(xiàng)目,重點(diǎn)放在了智能服務(wù)上,這方面并不是德國(guó)擅長(zhǎng)的,但我們必須把其他的行業(yè)聯(lián)系起來(lái)做研究。智能服務(wù)項(xiàng)目不僅是數(shù)據(jù)推動(dòng)的創(chuàng)新,同時(shí)還會(huì)有社會(huì)推動(dòng)創(chuàng)新的因素,最終它將給企業(yè)帶來(lái)益處,也會(huì)給社會(huì)帶來(lái)益處,這就是為什么工業(yè)4.0項(xiàng)目這么受關(guān)注的原因。

  總結(jié)一下,2011年我們正式推出工業(yè)4.0,有50個(gè)機(jī)構(gòu),包括科研部門和企業(yè),和我們一起向政府提出了工業(yè)4.0的建議,2013年我們又做了一個(gè)第二版的報(bào)告, 2014年德國(guó)政府再抬高一個(gè)工作層級(jí),讓更多的部門、企業(yè)和行業(yè)協(xié)會(huì)參與進(jìn)來(lái),今年三月份我們做了最新版的工業(yè)4.0報(bào)告。但是整個(gè)的進(jìn)展還是比較慢,在最新報(bào)告中我們希望工業(yè)4.0能夠在商業(yè)上有更強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,能夠更好地服務(wù)于企業(yè),從而以更快的速度推進(jìn)。而德國(guó)科學(xué)和工程學(xué)院是作為背后的支持力量,推動(dòng)整個(gè)工作的進(jìn)展。

  展望工業(yè)4.0世界

  新工業(yè)革命的推動(dòng)力主要有三個(gè),一個(gè)是技術(shù),尤其是數(shù)字技術(shù);第二個(gè)是無(wú)處不在的連接,特別是物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入工廠;第三個(gè)是自動(dòng)化程度越來(lái)越高的工業(yè)系統(tǒng)。這三個(gè)因素疊加起來(lái)就形成了一種趨勢(shì),自動(dòng)化之后的重點(diǎn)就是系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的感知,通過(guò)感知形成工業(yè)大數(shù)據(jù),現(xiàn)在很多數(shù)據(jù)都不是免費(fèi)的,將來(lái)數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越廉價(jià)甚至免費(fèi);然后會(huì)有人工智能,機(jī)器擁有學(xué)習(xí)能力;然后是新的分析工具,用來(lái)分析數(shù)據(jù)并指導(dǎo)行動(dòng)。

  自動(dòng)化系統(tǒng)、虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界的融合,涉及到不同的技術(shù),有很多技術(shù)參數(shù),同時(shí)有很多不同的應(yīng)用,3D打印講的就是其中一種。這些都需要用一個(gè)軟件架構(gòu)來(lái)界定,很多標(biāo)準(zhǔn)都需要統(tǒng)一,如果我們能夠來(lái)共同推進(jìn),就容易產(chǎn)生大的突破。

  從制造行業(yè)來(lái)講,制造本身與客戶服務(wù)、行業(yè)服務(wù)也在慢慢的融合,今后你可能分不清楚制造與服務(wù)這兩者的區(qū)別。未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展方向,是數(shù)據(jù)推動(dòng)的商業(yè)模式的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型。

  什么是工業(yè)4.0?首先是高度靈活又高效能的生產(chǎn),做到價(jià)值創(chuàng)造流程的按需優(yōu)化和實(shí)時(shí)優(yōu)化?,F(xiàn)在德國(guó)各個(gè)不同制造行業(yè)的靈活度都達(dá)到了40%左右,可以隨時(shí)消化吸收40%的訂單下降,照樣順暢向前發(fā)展,就是說(shuō)我們可以經(jīng)受30%-40%的收縮打擊。做到這一點(diǎn)離不開(kāi)基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí),自動(dòng)化程度、數(shù)字化程度等等。

  工業(yè)4.0還意味著環(huán)境友好的發(fā)展模式。你可以把工廠遷回城市,照樣不會(huì)對(duì)環(huán)境造成很多影響,如果你采用環(huán)境友好的生產(chǎn)方式的話。

  第三就是社會(huì)形態(tài)的改變。商業(yè)環(huán)境和社會(huì)環(huán)境將會(huì)越來(lái)越復(fù)雜,要掌握這個(gè)復(fù)雜的環(huán)境,我們必須擁有權(quán)力下放的和更加分散化的自我組織形式,也就是說(shuō)企業(yè)職能從中央控制系統(tǒng)變成自組織平臺(tái)。企業(yè)員工會(huì)更加朝著自我組織,自我約束來(lái)發(fā)展。我們最終將有一個(gè)更加靈活的生態(tài)系統(tǒng),非常有動(dòng)態(tài)性,這樣它才能隨時(shí)響應(yīng)合客戶需求,實(shí)時(shí)的適應(yīng)市場(chǎng)變化,現(xiàn)在這還做不到,但已經(jīng)有這樣的想法。

  智能生產(chǎn)的含義

  以上是宏觀的視角,如果我們從微觀視角來(lái)看工業(yè)4.0,具體到一家企業(yè),變化會(huì)在哪里?

  第一個(gè)維度,橫向的一體化要做的更好,內(nèi)部流程的打通和數(shù)字化,這意味著我們要不斷改進(jìn)現(xiàn)在所做的工作,比如說(shuō)軟件、解決方案,3D打印的生產(chǎn)方式。

  第二個(gè)維度,改進(jìn)縱向一體化,這個(gè)問(wèn)題十到十五年前我們就在討論了,上下游的供應(yīng)商合作伙伴怎么打通?,F(xiàn)在我們必須要實(shí)現(xiàn)橫向、縱向一體化的無(wú)縫對(duì)接。

  第三個(gè)維度就是全生命周期的產(chǎn)品管理,從工程設(shè)計(jì)到產(chǎn)品生產(chǎn)和售后服務(wù)的生命周期,我們都必須統(tǒng)一管理。這方面過(guò)去已經(jīng)有很多管理軟件,但這些工具之間沒(méi)有什么聯(lián)系,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不一樣,需要打通和升級(jí)。

  制造業(yè)的核心是工廠,工廠的智能化管理非常重要,工廠并非自己獨(dú)立工作,而是要跟智能電網(wǎng),智能物流,智能樓宇建筑連接起來(lái),根據(jù)訂單、能源、物流等條件的變化實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)。這意味著工廠越來(lái)越聰明,知道怎么樣進(jìn)行生產(chǎn),機(jī)器也變得更加智能化,可以相互交流,來(lái)控制產(chǎn)量。

  所有這些都需要更加聰明的人來(lái)完成,我們稱之為智能操作員,各種不同的智能設(shè)備、數(shù)字設(shè)備來(lái)幫助他們操作,以往分散的各個(gè)項(xiàng)目要連起來(lái),基本原則是更加自動(dòng)化。

  這只是故事的小一部分,還有很重要的一部分,就是智能產(chǎn)品。產(chǎn)品離開(kāi)工廠到達(dá)客戶之后,應(yīng)該不斷的收集用戶數(shù)據(jù),變成一個(gè)小的平臺(tái),所有產(chǎn)品的數(shù)據(jù)集中起來(lái)之后,就變成了大數(shù)據(jù)系統(tǒng),實(shí)時(shí)分析這些大數(shù)據(jù),就可以進(jìn)一步優(yōu)化我們的流程和業(yè)務(wù)模式,為客戶提供更多的服務(wù)。這方面的創(chuàng)新速度非???,客戶也在不斷的受益。

  舉個(gè)例子,阿迪達(dá)斯。阿迪達(dá)斯今年推出了3D打印制鞋技術(shù),成本并沒(méi)有增長(zhǎng)很多,但可以縮短外包線路,甚至把生產(chǎn)轉(zhuǎn)回國(guó)內(nèi)。阿迪達(dá)斯還給跑鞋裝上了傳感器,你就可以對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和衡量,這雙鞋怎么穿的,怎么用的,然后基于這些數(shù)據(jù)可以對(duì)產(chǎn)品和流程進(jìn)一步優(yōu)化,再按優(yōu)化后的版本生產(chǎn)和銷售。比如個(gè)性化設(shè)計(jì),按照客戶的特殊的要求來(lái)生產(chǎn)鞋子。

  基于智能平臺(tái)的“一切皆服務(wù)”

  接下來(lái)就是智能服務(wù),這方面的重點(diǎn)不是產(chǎn)品,而是新商業(yè)模式下的新服務(wù)項(xiàng)目。前提是數(shù)據(jù)化、知道用戶的偏好和習(xí)慣,以此來(lái)啟動(dòng)商業(yè)模式和服務(wù)的優(yōu)化。

  道理非常簡(jiǎn)單,數(shù)據(jù)變成了一種產(chǎn)品,它本身蘊(yùn)含著價(jià)值。如果你的商業(yè)模式是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的,那么所有的一切都可以成為服務(wù),這一點(diǎn)并不神秘,絕大部分公司都可以做到。

  具體怎么做呢?沒(méi)有任何一個(gè)公司能夠做到所有的數(shù)據(jù)收集、分析工作都自己做,因?yàn)楣ぷ髁刻嫶罅?。你需要有一個(gè)強(qiáng)勁的生態(tài)系統(tǒng),來(lái)幫助你來(lái)做連接,幫助你把不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)收集、回傳、分析。這涉及到互可操作性,你需要在一個(gè)平臺(tái)上對(duì)這樣的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行管理。

  實(shí)際上它關(guān)系到工業(yè)4.0的最終結(jié)果,就是要實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備工具機(jī)器之間的互聯(lián)。

  用汽車行業(yè)做一個(gè)例子,未來(lái)可能在所有的展覽上你都可以看到互聯(lián)汽車,或者叫自動(dòng)駕駛汽車。它需要有智能架構(gòu)來(lái)支撐,一輛汽車自動(dòng)行駛,它必須實(shí)時(shí)了解周圍的環(huán)境,數(shù)據(jù)傳輸速度要非??欤院撩雭?lái)計(jì)算,這意味著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和底層技術(shù)架構(gòu)必須得升級(jí)。

  現(xiàn)在是怎么做的呢?比如說(shuō)谷歌,它有幾百上千輛汽車在路上收集數(shù)據(jù)做地圖、做測(cè)量。以后不會(huì)是這樣的了。因?yàn)橐院笏械钠嚩紩?huì)都有數(shù)據(jù)采集設(shè)備,比如在德國(guó),所有新車上都已經(jīng)安裝了傳感器。

  從公司層面,軟件的虛擬化非常非常的關(guān)鍵。比如說(shuō)在一個(gè)組裝線上,來(lái)自于不同廠商的機(jī)器設(shè)備必須互相匹配和協(xié)調(diào),怎么才能知道是否匹配協(xié)調(diào)呢?如果你有一個(gè)數(shù)字模型來(lái)控制所有機(jī)器,這樣你把設(shè)備賣給客戶之前,他們可以模擬使用這些設(shè)備的情景,這是就是我所說(shuō)的軟件的虛擬化,在這個(gè)基礎(chǔ)上,我們才能實(shí)現(xiàn)所有機(jī)器設(shè)備的互聯(lián),智能的互聯(lián),這是一個(gè)軟件定義的架構(gòu)。

  說(shuō)到通過(guò)軟件平臺(tái)管理生態(tài)系統(tǒng),現(xiàn)在有一些爭(zhēng)論,就是平臺(tái)中立化問(wèn)題。有人擔(dān)心平臺(tái)被用來(lái)打擊競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,或者說(shuō)平臺(tái)上的公司被平臺(tái)控制。這是一個(gè)問(wèn)題,因此我們需要一個(gè)開(kāi)放的的數(shù)字平臺(tái),讓客戶能夠即插即用,同時(shí)又有能夠支付得起的服務(wù)價(jià)格,還需要有值得信賴的云,不管是公有云還是私有云,你要保證系統(tǒng)的安全性,確保能夠把世界上所有的設(shè)備和機(jī)器安全地聯(lián)系起來(lái),這是一個(gè)終極的目標(biāo)。

  在商業(yè)模式上,平臺(tái)要保證所有人都可以參與進(jìn)來(lái),平臺(tái)上面任何類型的服務(wù)都可以實(shí)施,不同的市場(chǎng)、不同類型的服務(wù)、不同類型的社區(qū),想做什么都可以。所以我猜這樣一種平臺(tái),應(yīng)該由具有高度專業(yè)知識(shí)的重要公司來(lái)提供,這樣才能保證底層很復(fù)雜、很堅(jiān)固,但頂層有很大的靈活性,而且簡(jiǎn)單易用。

  在商業(yè)模式的創(chuàng)新上,現(xiàn)在我們已經(jīng)可以根據(jù)用量來(lái)進(jìn)行收費(fèi),但對(duì)于平臺(tái)即服務(wù)的模式,平臺(tái)必須是雙向的,在一個(gè)連接了大量設(shè)備和終端的平臺(tái)上,一方面你有很多供應(yīng)商,另一方面你又有很多客戶,這天然就是一個(gè)雙向市場(chǎng)。

  如果認(rèn)同這一點(diǎn)的話,問(wèn)題的下一步就是,這對(duì)于工人來(lái)說(shuō)意味著什么呢?在過(guò)去我們優(yōu)化的是流程,以后我們優(yōu)化的是工作場(chǎng)所,是工作本身,這會(huì)導(dǎo)致工作崗位變少嗎?

  這在德國(guó)的確是一個(gè)關(guān)注焦點(diǎn)。工會(huì)作為員工代表,比較擔(dān)心工人以后會(huì)不會(huì)沒(méi)有工作了,因?yàn)樗械氖虑槎伎梢宰詣?dòng)化、用機(jī)器人做了。確實(shí)會(huì)存在這么一種情況,低附加值的工作可能會(huì)消失,但是新的工作崗位也會(huì)被大量創(chuàng)造。過(guò)去十年,德國(guó)對(duì)機(jī)械工程師的需求增加了9.5萬(wàn)個(gè),而自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)增加了1.5萬(wàn)個(gè)工作崗位。

  關(guān)鍵是對(duì)新能力的要求,比如說(shuō)一個(gè)機(jī)器操作員,工廠變得更加自動(dòng)化,意味著控制機(jī)器的人要更加靈活,要有更強(qiáng)的自我組織的能力和多元化技能。對(duì)企業(yè)或政府而言,必須要有相應(yīng)的教育和培訓(xùn),提升工人的技能水平。但是這種培訓(xùn)可能不是大規(guī)模地坐在一起聽(tīng)課,而是通過(guò)各種靈活的學(xué)習(xí)方式,這在現(xiàn)在的技術(shù)水平下完全能做到。

  四大挑戰(zhàn)

  我最后要講的就是挑戰(zhàn)是什么?首先我們要建立一個(gè)數(shù)字平臺(tái),這個(gè)本身就是挑戰(zhàn),尤其是有著統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放數(shù)字平臺(tái),是非常困難的。這也是為什么我反復(fù)說(shuō)我們需要有一些領(lǐng)軍型的公司,核心的公司,先動(dòng)起來(lái),然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同化,開(kāi)放式協(xié)同,然后再讓中小型企業(yè)參與進(jìn)來(lái)共同發(fā)展。

  其次就是基礎(chǔ)架構(gòu)(framework)方面的挑戰(zhàn),比如說(shuō)在法律上,我們對(duì)于數(shù)據(jù)的使用怎么樣來(lái)進(jìn)行管控,相應(yīng)的法律框架怎么搭建,我們還需要有一個(gè)統(tǒng)一的歐洲數(shù)字市場(chǎng)。從政府的角度,數(shù)據(jù)政策就變成了一種經(jīng)濟(jì)政策,誰(shuí)擁有數(shù)據(jù),誰(shuí)來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù),誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)這個(gè)分享數(shù),這些都是新課題。

  第三個(gè)挑戰(zhàn)是公司的組織結(jié)構(gòu)和工作方式的變革。變革的同時(shí),我們需要找到合適的方法來(lái)滿足公司所有者和公司雇員雙方的要求,比如說(shuō)在德國(guó)就要考慮到工會(huì)的一些要求。

  最后,從社會(huì)層面來(lái)說(shuō),焦點(diǎn)之一就是數(shù)據(jù)保護(hù),隱私的保護(hù),那么多的個(gè)人信息都在云平臺(tái)上,怎樣防止數(shù)據(jù)泄密,泄露客戶隱私等等,這是一個(gè)很大的關(guān)注。再就是我前面提到的人機(jī)交互,機(jī)器人和人一起工作,要讓機(jī)器人能夠不僅僅了解人的語(yǔ)言或者是肢體動(dòng)作,甚至能了解人的情緒,在人和機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)類似人和人之間的無(wú)縫溝通。我們還在做這方面的研究,還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能夠做到這一點(diǎn)。

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