“如果說，工業(yè)4.0時代的到來還要20年，那么，西門子目前已經(jīng)到達了‘工業(yè)3.X’。”這是西門子股份公司管理委員會成員、工業(yè)業(yè)務領域首席執(zhí)行官魯思沃（Siegfried Russwurm）的自我打分。

        作為德國制造的“優(yōu)等生”，西門子167年的發(fā)展史幾乎可以被視為近現(xiàn)代工業(yè)進程的一個縮影。從一個小作坊發(fā)展至今，西門子所締造的超級工業(yè)帝國已成為“德國制造”當仁不讓的代名詞。

        從指針式電報機起家，到以信息技術為業(yè)務主動脈，西門子踩準了以電力、信息化為標志的前兩次工業(yè)革命的關鍵節(jié)點。基于信息物理融合系統(tǒng)的工業(yè)4.0概念誕生之初，西門子再度嗅到了新一輪工業(yè)革命的氣息。瞄準物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)以太網(wǎng)等技術，西門子集成了目前全球最先進的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以及生產(chǎn)過程軟件和硬件，如西門子制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）軟件Simatic IT、西門子產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件、工業(yè)工程設計軟件（Comos）、全集成自動化（TIA）、全集成驅(qū)動系統(tǒng)（IDS），等等。

        對于正從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”跨越的中國而言，或許能從西門子通往工業(yè)4.0的路線圖中解讀出更多線索。

身份代碼背后的“生產(chǎn)旅行”

        工業(yè)4.0的內(nèi)涵已遠遠超越機器的自動化，甚至數(shù)字制造本身。

        “制造業(yè)的發(fā)展趨勢在于，更加注重產(chǎn)品全生命周期的管理。過去推出一款新車，可能需要7、8年時間，現(xiàn)在2、3年就夠了。這就是未來的趨勢，核心在于，怎么加快產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、上市、服務時間，如何縮短整個過程耗費的時間。”西門子（中國）有限公司工業(yè)業(yè)務領域驅(qū)動技術集團總經(jīng)理林斌接受澎湃新聞（www.kxwhcb.com）專訪時說。

        在工業(yè)4.0時代，虛擬世界將與現(xiàn)實世界高度融合。通過計算、自主控制和聯(lián)網(wǎng)，人、機器和信息互相聯(lián)接，融為一體。現(xiàn)有的技術和創(chuàng)新將被全部整合到一個數(shù)字化企業(yè)平臺中。生產(chǎn)還未開始，產(chǎn)品開發(fā)流程和生產(chǎn)流程中的所有環(huán)節(jié)便可以并行模擬進行。

        林斌舉例說，“比如生產(chǎn)一支筆，傳統(tǒng)做法是先出一張圖紙，然后調(diào)整機床參數(shù)去開模做出樣品，圖紙返回研發(fā)部門經(jīng)過比對修改，才能進入生產(chǎn)線。但利用產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件，從研發(fā)到制造基于同一個數(shù)據(jù)平臺，在設計時就可以將這支筆的特點、長度、直徑等參數(shù)，直接與下游加工機器的數(shù)據(jù)同步，通過仿真就可以將設計定型，直接上線生產(chǎn)，完全不需要紙質(zhì)圖紙。傳統(tǒng)制造節(jié)奏改變了，費時費力費錢的工藝都可以省下來。”

        簡而言之，工業(yè)4.0的愿景就在于，讓設備和設備開啟對話，產(chǎn)品和生產(chǎn)設備之間相互溝通，建立虛擬世界與現(xiàn)實世界之間的對話窗口。

        正如德國工業(yè)4.0的路線圖——《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議》所描述的，在未來智能工廠中，人類、機器和資源能夠互相通信，就像社交網(wǎng)絡中一樣自然。智能產(chǎn)品“知道”它們?nèi)绾伪恢圃斐鰜淼募毠?jié)，也知道它們的用途。它們將主動地對制造流程，回答諸如“我什么時候被制造的”、“對我進行處理應該使用哪種參數(shù)”、“我應該被傳送到何處”等問題。

        類似的探索早已在西門子位于德國安貝格市的電子制造工廠上演。安貝格工廠有24年歷史，是全歐洲乃至全球最先進的數(shù)字化工廠，為西門子提供印刷電路板等電子產(chǎn)品，100萬次加工過程的出錯率只有12次。

        在安貝格工廠，真實工廠與虛擬工廠同步運行，真實工廠生產(chǎn)時的數(shù)據(jù)參數(shù)、生產(chǎn)環(huán)境等都會通過虛擬工廠反映出來，而人則通過虛擬工廠對真實工廠進行把控。

        為了準確收集數(shù)據(jù)，安貝格工廠超過3億個元器件都有自己的“身份證”。這些基礎識別信息包括：哪條生產(chǎn)線生產(chǎn)的、用什么材質(zhì)、當時用的扭矩是多少、用什么樣的螺絲釘?shù)鹊取．斠粋€元件進入烘箱時，機器會判斷該用什么溫度以及時間長短，并可以判斷下一個進入烘箱的元件是哪一種，適時調(diào)節(jié)生產(chǎn)參數(shù)。

        但這距離工業(yè)4.0所描繪的“數(shù)字和物理世界的無縫銜接”的場景，仍有很大差距。魯思沃認為，“這場變革將是一個漸進的過程，工業(yè)4.0的真正到來可能需要20年左右的時間。”他將這一“漸進的過程”稱作工業(yè)3.X。

        事實上，西門子已經(jīng)將“工業(yè)3.X”的范本帶到了中國。

        以寶馬集團全球最先進工廠之一的華晨寶馬鐵西工廠為例，有了西門子LIS超寬帶實時定位識別系統(tǒng)的輔助，該廠的總裝車間取消了原來專門用于掃描車輛條形碼的工位。車輛每到一個工位，根據(jù)車型、車輛識別碼、車輛的不同配置，需要裝配的各種零件等信息會自動顯示在工位前方的操作屏上，甚至會自動提供圖片及裝配輔助指令，直接引導工人完成相應工作。

        這一流程被視作定制式生產(chǎn)的基礎。現(xiàn)在，一款汽車需要上千人設計，設計人員設計3年、生產(chǎn)模具1年、建設工廠4年，至少需要8年的時間。而在未來工廠，制造高度靈活，一條生產(chǎn)線能同時生產(chǎn)多個車型；用戶根據(jù)個人喜好選擇的車型、車輛配置，甚至可以實現(xiàn)當月定制，下個月就生產(chǎn)出來。

        亞洲最大的紙漿和紙張制造商之一的亞洲紙漿紙業(yè)集團（APP）在浙江省寧波市的造紙廠是另一個范本——借助全集成驅(qū)動系統(tǒng)，能源消耗和二氧化碳排放量大減。由此，該造紙廠每條生產(chǎn)線年均節(jié)省數(shù)千萬元的開支，年均停機時間被保持在最低的12.5小時。

        此外，汽車生產(chǎn)設備制造商柯馬（上海）工程有限公司采用西門子的產(chǎn)品生命周期軟件，借助虛擬仿真技術發(fā)現(xiàn)設計中存在的缺陷及問題，在投產(chǎn)前就加以校正，使得設計與規(guī)劃實現(xiàn)“所見即所得”（生產(chǎn)線模擬的精準度為98%），把產(chǎn)品上市時間縮短了20%-30%。

        林斌說，從硬件專業(yè)提供商到系統(tǒng)解決方案的“大管家”，西門子在工業(yè)4.0道路上正在探索的，是一條軟硬件結(jié)合的道路。“值得注意的是，軟件有很大程度上能夠定義硬件的功能。我們談到工業(yè)4.0，肯定要往這個方向發(fā)展。但這條路還是很長的。有人說這是第四次工業(yè)革命，有人說不是革命，是一個漸進的過程，可能要7、8年，可能是十年甚至十幾年時間才能實現(xiàn)。那么，對于西門子來說，今天的軟件硬件已經(jīng)在這個方向上走了，未來我們會在軟件上投入更多。”

探訪中國版工業(yè)4.0

        在林斌看來，無論是中國制造業(yè)2025，還是德國工業(yè)4.0，甚至美國工業(yè)復興，本質(zhì)上都是趨同的。不管概念的具體闡述如何，這些大國都逐漸認識到，制造業(yè)仍然是經(jīng)濟可持續(xù)增長的發(fā)動機，將信息物理融合系統(tǒng)應用到制造業(yè)中，正在引爆第四次工業(yè)革命。

        中德兩國的國情不一，制造業(yè)發(fā)展階段也不同。但他山之石，可以攻玉。

        從西門子的發(fā)展路徑來看，其同樣經(jīng)歷了從模仿到創(chuàng)新的“學徒”之路。

        “拿西門子來說，我們過去買了很多軟件，比如說PLM、Comos，在過去的7、8年里面，工業(yè)部門花了幾十億歐元來買軟件。我覺得，這對于中國工業(yè)來說，這同樣值得思考。天下沒有免費的午餐，你要考慮投入。而且，這個投入是有風險的。當你說要提高研發(fā)費的時候，必須想清楚，你不是花一個億，可能是十幾個億，花好多時間。”

        羅馬非一日建成，西門子工業(yè)帝國的締造，同樣經(jīng)歷了漫長的積累過程。近年來，西門子工業(yè)自動化集團先后完成了多項收購，收購對象皆為工業(yè)軟件不同細分領域的佼佼者。林斌稱，“今天西門子擁有許多數(shù)字化水平很高的技術平臺，比如說在德國安貝格、在中國成都（編注：西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地是西門子在德國之外的首家數(shù)字化企業(yè)）。但其實，這是我們在過去的很多年里面花了很多的投入才做起來的。我覺得，對于很多中國企業(yè)家來說，一定要看得遠一點，有自己的戰(zhàn)略投入。”

        種種跡象表明，無論是中國高層還是企業(yè)層面，都已在借鑒德國經(jīng)驗，探訪中國版工業(yè)4.0的未來。

        去年10月，魯思沃造訪中國工程院，就制造業(yè)的未來及“工業(yè)4.0”話題做講座，與600多位院士、研究人員及企業(yè)代表交流。中國工程院正是中國制造業(yè)未來10年的頂層規(guī)劃和路線圖——“中國制造2025”——的主要設計者之一。

        今年5月29日，時任西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、工業(yè)業(yè)務領域總裁吳和樂應工業(yè)和信息化部邀請，就制造業(yè)的未來及“工業(yè)4.0”話題，與工信部9個司局代表進行研討，中國工程院、中國科學院等7所主要國家科研機構，中國機械工業(yè)聯(lián)合會、中國汽車工業(yè)協(xié)會等9個工業(yè)協(xié)會，以及中國移動、華為集團等20家企業(yè)代表參加了研討會。

        今年3月，西門子股份公司工業(yè)業(yè)務領域工業(yè)自動化集團CEO（首席執(zhí)行官）胡桉桐（Anton S. Huber）在西門子柏林燃氣輪機工廠，接待了工業(yè)和信息化部部長苗圩一行，并就制造業(yè)的未來及“工業(yè)4.0”話題分享了西門子技術藍圖和愿景。

        此外，天津市曾專門舉辦了工業(yè)4.0論壇，邀請西門子前往交流。

        “我們最近還有很多類似的邀請和需求。”林斌說，政府更多起到平臺的作用。

        與政府高層或地方政府所站角度不同，對于企業(yè)而言，顯然更關注西門子能否帶來哪些立竿見影的幫助。“來自企業(yè)的反饋都是很積極的。但工業(yè)4.0是一個發(fā)展方向，而企業(yè)更關心的是今天能做什么。他們會問西門子，今天我能從你這兒得到哪些實實在在的幫助？”

        這一問題的提出，牽扯出的便是一個更現(xiàn)實的阻路石——標準化。

        林斌介紹，西門子成都數(shù)字化工廠的參觀者絡繹不絕，在事后與西門子的交流中，企業(yè)經(jīng)常提出諸如“這個東西看上去很專業(yè)，但我現(xiàn)在技術很差，我該怎么做”之類的問題。“我們告訴他，比如在控制方面，首先統(tǒng)一你的軟件平臺，用我們的Profinet（基于工業(yè)以太網(wǎng)的實時以太網(wǎng)，可以無縫集成現(xiàn)場總線系統(tǒng)），你有沒有？”

        對于大多數(shù)擁有“雜牌軍”設備的企業(yè)而言，這顯然是不可逾越的障礙。“現(xiàn)在的品牌用得很雜，硬件和硬件之間需要用很多不同的語言來轉(zhuǎn)換，效率肯定低。很多企業(yè)說現(xiàn)在的成本很高，其實就是過去更側(cè)重于考慮采購成本造成的。但你回過頭來講，德國工人的成本比你更高，用的機器更好，但為什么做出來的東西能暢銷？這里可能要轉(zhuǎn)化一個概念，從考慮采購成本到考慮全生命周期的運營成本，這個是很重要的。”林斌稱。

        德國信息技術產(chǎn)業(yè)協(xié)會、德國機械制造商協(xié)會（VDMA）和德國電氣電子工業(yè)協(xié)會（ZVEI）共同開展的一項調(diào)查顯示，被調(diào)查的近300家德國企業(yè)中，有半數(shù)以上都認為數(shù)據(jù)的標準化是“工業(yè)4.0”所提出的最大挑戰(zhàn)，難度甚至超過了流程和工作組織。未來，工件可以告知對它進行加工的設備該如何對其進行加工。但實現(xiàn)這一愿景的先決條件是，不同制造商生產(chǎn)的設備能使用同一種語言進行通信。數(shù)據(jù)的標準化，要求相關軟件兼容所有聯(lián)網(wǎng)的元器件、機器、設備和工廠等。當前每家企業(yè)的IT系統(tǒng)都使用獨立的設置，要實現(xiàn)集成化發(fā)展，就需要所有企業(yè)都采用業(yè)內(nèi)認可的國際化標準生產(chǎn)體系。

        對于正在的制定“中國制造2025”而言，中國若想借此在2025年進入世界裝備制造強國第二方陣、用20年時間趕超德日，標準化同樣是有待攻克的難題。

        如何讓信息技術與制造技術深度融合的數(shù)字化、智能化制造成為今后中國工業(yè)發(fā)展的主線？正處于工業(yè)“三級跳”助跑階段的中國，左手攥握可資借鑒的德國范本，右手是“新常態(tài)”經(jīng)濟下的諸多現(xiàn)實命題。