工業4.0：即將來襲的第四次工業革命

《工業4.0：即將來襲的第四次工業革命》一書，由德國多位資深業界人士合著，對技術問題進行了較為深入的探討，有較高的權威性和參考價值，但該書的概括性很強，技術涉及較淺，導致了很多爭議。要理解這本書，就要了解更多的背景。

工業4.0的特征，是將信息物理系統（CPS：CyberPhysicalSystem，又譯賽博物理系統）用于生產、營銷、研發、服務等各個方面，全面深入地推進智能化。CPS是由信息系統和物理系統深度融合而成的，可智能化地應對系統內外部狀態與環境的變化。在工業4.0時代，典型的常規生產將無人值守，設備自主協調運轉，生產定制化的產品。這樣，工人就能從一線的生產勞動中解脫出來，轉而從事維護、創新、優化、服務等技術含量高的工作并創造更高的價值，那時他們不僅收入更高，也會更自由。所以，工業4.0不僅會帶來技術進步，也為人類社會勾勒出更加美好的未來。

互聯網是推動工業4.0的東風

在技術革命的過程中，技術進步不是孤立事件：某個關鍵技術的出現，就像倒下一塊多米諾骨牌，會引發一系列的創新和變革。關鍵技術之所以重要，是因為它能為其他技術的誕生創造條件、提供平臺，直接或間接地促進其他技術的發展。所以，認識技術革命，不僅要重視關鍵技術本身，更要理解技術間的關聯，才能看到技術發展的全貌和邏輯。在這樣的視野下，我們可以看看前三次工業革命的歷程。

第一次工業革命是蒸汽機催生的。它解決了機械動力問題，為紡織、運輸、冶金等行業的機器化生產奠定了基礎；機器的廣泛使用又進一步帶動了機械制造、材料技術的發展，進而引發了內燃機、電動機的產生，為第二次技術革命鋪平道路。

在第二次工業革命中，電氣設備得到了廣泛的應用。在這場革命中，流水線起到了關鍵的作用。流水線的建設思路，是將復雜的生產過程分解為簡單、標準的動作。由于這些動作恰好適合機器完成，就為電氣設備的廣泛應用搭建了平臺、開拓了空間，并為控制技術的發展以及自動化產線的誕生奠定了基礎。

第三次工業革命是信息技術推動的。PLC、DSC等控制設備的應用，提升了生產效率和加工精度，還帶動了機器人、自動化生產線等工具的產生。在數控機床內部和自動化的流水線上，機器幾乎代替了所有的體力勞動，把操作工變成了“控制單元”：通過電話、按鈕、計算機來收集、處理和發送信息。這時，就來到了工業4.0的門檻上。

推進工業4.0，只關注技術邏輯是不夠的。無人工廠是工業4.0的終極目標之一。但是，最初的無人工廠早在1984年就誕生了，但卻沒有被企業界采納。為了避免重蹈覆轍，還要理解背后的原因。先進技術能否被企業采用，本質上取決于經濟因素。例如，國內機器人的使用量很少，因為勞動力成本低，采用機器人不合算。過去建無人工廠，經濟上往往不合算。要實現自動化，要把生產過程拆分成適合機器自動完成的簡單動作；生產越復雜，拆出的環節就越多、投資就越大、經濟性就越差。同時，這種產線往往缺乏柔性，只能生產相對固定的產品，難以適應市場的變化。可喜的是，隨著工業機器人、數控機床、PLC等智能設備的發展，現在建設全自動產線的復雜度和成本逐漸降低，無人工廠逐漸逼近經濟可行的門檻。

在生產過剩的年代，經濟增長要依靠更好的服務，工業4.0推崇個性化定制就是這個原因。但要實現個性化定制，僅改變工廠是不夠的,如何得知用戶需求？設計成本和效率如何？如何獲得后續服務？部件質量和交貨期能否保證、采購成本如何？應對這些空前的挑戰，必須依靠互聯網，將用戶、研發、服務、銷售、供應商聯系在一起，形成全新的價值網絡，就可更經濟地解決這些問題。

所以，推動工業4.0的“東風”其實是互聯網。如果把CPS比喻成火車頭，互聯網就是鐵路：有了互聯網，CPS的作用才能發揮出來；用“火車”運送“服務”就具有了經濟性。事實上，人類在幾十年前就開始使用CPS，重視服務也不是最近的觀念。但只有在互聯網高度發達的今天，“服務”才能更好地落地，CPS的開發和應用才變成“木桶的短邊”，成為第四次工業革命的關鍵技術。

中國與工業4.0

工業4.0將是個漫長的演進過程。要保持冷靜的頭腦，防止拔苗助長。

把握規律，就要遵循技術發展的邏輯。例如，4.0是從3.0進化來的；體力勞動由機器完成、操作工成為“控制單元”時，無人工廠建設就比較容易；反之，就要進行改造。

推進工業4.0，要學會算經濟賬。要估算勞動力成本、設備和軟件成本；要分析維護費用和能耗是否變化、研發和制造效率能否提高等。推進工業4.0需要結合行業特征：規模大、附加值高、產品結構穩定、自動化水平高的行業的經濟性往往更好，容易成為突破口。

要提高經濟性，就要充分利用互聯網，加強與用戶的聯系，用服務來放大產品的價值；要推進數字化研發和服務，還要重視組織和商業模式的創新。

我國重視工業4.0，不僅是為了追上國際趨勢，還有深刻的社會原因：在2022年開始的10年中，我國勞動力總人口要減少一億左右。這是嚴峻的挑戰，但也為企業轉型發展提供了驅動力。

在全球化的時代，設備、軟件都能買到，成功的關鍵在人。智能工廠的設計和運作，需要高素質的管理和技術人才、認真敬業的態度和科學的方法。