2011年德國初步提出工業4.0的概念,2013年在漢諾威工業博覽會上正式推出,其目的是通過應用物聯網等新技術提高德國制造業水平,建立具有適應性、資源效率及人體工學的智能工廠,在商業流程及價值流程中整合客戶及商業伙伴。目前各國正積極推進新型制造業發展計劃,工業4.0的腳步漸行漸近。
一、工業4.0相關概述
1、工業4.0的概念
德國工業4.0:網絡、計算機技術、信息技術、軟件與自動化技術的深度交織產生新的價值模型,在制造領域,這種資源、信息、物品和人相互關聯的“虛擬網絡-實體物理系統(CPS)”。
工業4.0的本質是數據,包括產品數據、運營數據、產業鏈數據、外部數據等。工業4.0的核心就是工業智能化,相關行業包括:智能機床、工業自動化、工業互聯網、機器人、RFID、傳感器、3D打印。
2、工業4.0的主題
工業4.0的四大主題是智能工廠、智能生產、智能物流和智能服務。智能工廠重點研究智能化生產系統及過程,以及網絡化分布式生產設施的實現;智能生產主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與,力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者,同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者;智能物流主要通過互聯網、物聯網、物流網,整合物流資源,充分發揮現有物流資源供應方的效率,而需求方,則能夠快速獲得服務匹配,得到物流支持;智能服務是應用多方面信息技術,以客戶需求為目的跨平臺、多元化的集成服務。
二、工業4.0發展分析
1、工業4.0發展現狀
(1)德國
2013 年漢諾威工業博覽會上,“工業4.0”的理念和計劃由德國政府正式發布,描繪了制造業的未來愿景。目前,“工業4.0”計劃已經從“德國高技術2020戰略行動計劃”獲得2億歐元投資,啟動了包括“信息物理生產系統”(CPPS)在內的若干項目。此外,德國教育與研究部(BMDF)建立的“信息通信技術(ICT)2020——創新研究”計劃以及德國科學研究聯盟(FU)經濟與社會促進組(原通信促進組)發起的“智能服務——基于網絡的商業服務”也都在“德國高技術2020戰略”框架下開展,并且與“工業4.0”緊密相關,其中前者屬于“數字德國2015”ICT戰略,后者則成為 “未來計劃”之一,2015年3月提出了終版的戰略建議報告。
(2)美國
美國提出的“工業互聯網”,旨在將人、數據與智能設備銜接,以交換數據來驅動制造業智能轉型。相比德國,美國積極推進的“新工業戰略”更加注重“軟”的方面,例如大數據、軟件、互聯網等對于傳統工業的再工業化。在美國,工業4.0就是將虛擬網絡與實體連接,通過大數據分析等來重塑制造業,形成效率更高生產系統。美國的工業互聯網范疇更廣闊,它試圖將人、數據和機器連接起來,形成開放而化的工業網絡。目前,美國國內80多家ICT和互聯網巨頭公司如GE、IBM、思科等企業成立了IIC(工業互聯網聯盟),以期打破技術壁壘,為通過大數據來實現制造業的創新。美國憑借其在工業3.0的優勢以及互聯網和ICT先進巨頭公司的影響力正推動著工業4.0的發展。
(3)日本
在面對德國開啟了“智能制造”這一通向未來新工業革命的大門時,安倍政府也開始采取行動,制定和規劃了日本“工業4.0”的發展方向。2015年版的《日本制造業白皮書》正是日本力求贏得“產業價值鏈主導權”的關鍵舉措。在政界,日本經濟產業省把3D打印機列為優先政策扶持對象,投資45億日元,實施名為“以3D造型技術為核心的產品制造革命”的大規模研究開發項目;在業界,三菱電機、富士通、日產汽車和松下等日本電子、信息、機械和汽車行業的主要企業等組建名為“產業價值鏈主導權”的聯盟,共同探討工廠互聯的技術標準化,并爭取使其成為標準。
2、工業4.0戰略規劃
美國自2008年金融危機起遇到了產業空心化,鑒于在其GDP總量中服務業占比70%而制造業僅占12%的不平衡結構,美國提出“先進制造業伙伴計劃”,旨在振興“美國制造”;日本制造業產值占GDP 比重達20%,日本已從國家層面上開始高度重視科技附加值高的制造業;德國以精益制造,提出“工業4.0”企圖再次新一輪工業革命,鞏固其競爭地位;中國經濟增長放緩,經濟結構調整站在了制造業轉型升級的十字路口。未來制造業將回歸各國戰略重心,成為經濟穩定增長的重要引擎。