【寫在前面】

        上周，澎湃新聞（www.kxwhcb.com）推出“中國制造2025”系列報道。作為中國制造業(yè)未來10年的頂層規(guī)劃和路線圖，“中國制造2025”的基本思路是，借助兩個IT的結合（Industry Technology & Information Technology，工業(yè)技術和信息技術），改變中國制造業(yè)現(xiàn)狀，令中國到2025年躋身現(xiàn)代工業(yè)強國之列。

        其中，借鑒德國版工業(yè)4.0計劃，也是“中國制造2025”的既定方略。追根溯源，澎湃新聞遍訪德國工業(yè)界，本周推出“德國工業(yè)4.0”系列報道。

        以下是本組稿件的第三篇，一起尋找通往工業(yè)4.0之路。

        為什么制造技術的大幅轉型，在現(xiàn)在這個時間點得到高度重視？答案只有一個——數字化。

        計算能力、通信帶寬和數據存儲能力一直遵循摩爾定律，呈指數級增長，過去的限制因素不再是限制因素——今天，智能手機的計算能力相當于世紀之交時一臺大型機的計算能力。現(xiàn)在，設備和機器當中有越來越多的傳感器和通訊界面，機器之間的交互能力越來越強，物聯(lián)網不是未來，而是已經成為了現(xiàn)實。

        過去，生產過程都是線性的，而現(xiàn)在，復雜網絡化的新型生產方式已經出現(xiàn)。產品的種類和型號越來越多，使用了大量數據。以最數字化的工業(yè)之一——汽車工業(yè)為例，汽車的產品部類和型號在大增，而且人們都用數字化方式打造夢想之車，每個人都有自己喜歡的車輪、發(fā)動機、內飾、外飾等等配置。以新大眾高爾夫為例，可以產生數萬億種組合。客戶希望點一下鼠標，汽車就能夠交付上門。

        在這樣的競爭環(huán)境下，必須要實現(xiàn)更加靈活的制造和生產。不僅僅要有數字化、軟件驅動的數據，還要把“現(xiàn)實制造”和“虛擬呈現(xiàn)”融合在一起。這里就不得不提一下產品生命周期軟件，其可以優(yōu)化整個產品生命周期，從最初的產品設計、生產規(guī)劃，一直到生產實施和服務于最終用戶。

        在產品設計時使用PLM（Product Lifecycle Management，產品生命周期管理）軟件，可以給生產者提供三維模型，還可以在虛擬工廠中分析和優(yōu)化自動化的設計。這樣不僅節(jié)約原材料和資源，還可以節(jié)省大量的時間成本。

        在生產規(guī)劃的時候，同樣需要仿真。PLM軟件可以讓你虛擬開發(fā)每個機床的生產過程，甚至還可以實現(xiàn)整套設備的仿真，這將創(chuàng)建一種全新的視角，幫助你進行創(chuàng)造。不管是什么樣的原樣機，如果不滿意，可以通過虛擬方式對它進行優(yōu)化。這樣一來，無需再制造一個原樣機，把舊的和新的進行對比和改進。

        接下來，我舉例說明這些想法在實際當中的應用。

        比如柯馬上海工程有限公司，他們是從事各種汽車車身焊接工作的，也在使用西門子PLM軟件。借此，柯馬可以實現(xiàn)整個生產線的可視化，節(jié)省大量工程時間。另外，柯馬的用戶也可以在虛擬世界中，了解相應的車身焊接生產線的情況。

        德國的Index公司同樣使用西門子的仿真軟件來生產。現(xiàn)實世界中，通常要花幾天時間才可以看到機床是否能正常使用，但是在仿真情況下，可以節(jié)省機床調試的時間。使用虛擬的機床，不僅可以用來幫助人員培訓、保護核心資產，還把運轉、操作的生產率提升了10%。

        如果你是計算機游戲愛好者的話，這是一個相當令人感覺到振奮的消息。因為，PLM軟件可以幫助流程工業(yè)（比如在煉油廠或化工廠）實現(xiàn)三維可視化，使得培訓工作更加輕松。使用這個軟件，就像是玩電腦游戲一樣，可以把工廠以三維方式呈現(xiàn)出來，還可以修改這個工廠的數字化呈現(xiàn)，通過三維控制觀察工廠。

        軟件、硬件的結合，還有另一個例子，就是華晨寶馬的沈陽鐵西工廠。這是全球最先進的寶馬工廠之一，采用了全集成自動化（TIA）。華晨寶馬的多款產品可以在一條生產線上生產。比如說，同一車的不同車型可以在一條線上來生產，而且各種改型也可以在一條線上生產。

        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。一系列圖像化的指示將指導工人完成所有的操作，而不再是像過去那樣手上拿著紙質工作單或手冊。這樣，設備可用性達到了99%以上。

        這樣一套節(jié)能增效的數字化工程，在安貝格能夠做到，在中國也可以。成都的西門子工業(yè)自動化生產研發(fā)基地，也是數字化企業(yè)的典范，和西門子在德國的安貝格電子制造工廠幾乎是雙胞胎，質量的一次通過率高達99.6%。PLM軟件能實現(xiàn)產品開發(fā)和生產領域的無縫對接，并且能進行虛擬仿真，把所有的信息同研發(fā)階段對接到生產線當中，實時對接，實時交互。

        所有的這些例子是希望能夠幫助大家理解，今天有哪些已經成為可能？在朝向未來的旅程上走到了哪一步？將來還有哪些可能性？企業(yè)如何進入這樣的未來？在這兒，要講講面向未來的愿景——即將到來的工業(yè)4.0。

        對于很多專家來說，工業(yè)4.0應該是代表著第四次工業(yè)革命，大數據、云計算以及物聯(lián)網都會用到第四次工業(yè)革命當中。但是，第四次工業(yè)革命的范圍又超過了這些技術本身。

        在西門子看來，工業(yè)4.0有三個支柱。

        首先，MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）將會起到更加重要的作用。自動化層和MES之間的對接會變得更加重要、更加無縫化，而且能跨越企業(yè)實現(xiàn)柔性生產。所有的信息都要實時可用，為生產網絡化環(huán)節(jié)所用。

        第二個環(huán)節(jié)的組成部分是虛擬與現(xiàn)實的結合，也就是產品設計以及工程當中的數字化世界和真實世界的融合。這得為了應對生產效率越來越高、產品周期越來越短、產品變形越來越多等方面的挑戰(zhàn)。

        第三個支柱是信息物理融合系統(tǒng)。什么設備可以放到一個虛擬信息空間當中以及物理世界當中，稱之為信息物理融合系統(tǒng)。這些生產體系可以體現(xiàn)實實在在的既有物理工廠系統(tǒng)，也有在數字世界的仿真，最終能夠實現(xiàn)生產過程的完全可控、可調。

        但要達到這樣的狀態(tài)，還要花一些時間。工業(yè)4.0有一系列先決條件。比如說，新材料或者新生物技術材料的仿真，廠商和客戶的彼此了解，標準化指令系統(tǒng)的建設（詳見澎湃新聞9月17日《德國工業(yè)4.0｜探訪工業(yè)4.0時代：西門子的“工業(yè)3.X”》）。這一切還任重道遠。

        作為傳統(tǒng)的方式，有人看到庫存低了，就會拿起電話要求供應商補貨。但未來，你的MES系統(tǒng)會不斷跟蹤庫存量，一旦庫存達到了一定限值，會從你的ERP（企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)發(fā)電子信息給供應商，中間沒有任何人為的干預。供應商是實體的供應商，你和他之間可以有非常好的供應條件，你可以通過EDI（Electronic Data Interchange，電子數據交換）的方式來實現(xiàn)所有管理。

        對產品數字化的呈現(xiàn)，不僅限于商品，甚至商品當中非常復雜的部件也可以實現(xiàn)數字化呈現(xiàn)。ERP系統(tǒng)以及供應商可以計算所有成本，根據現(xiàn)有機器運轉情況去確定供貨最大量是多少，或者最優(yōu)價格是什么，所有的這些都不需要你去參與和干涉。這個時候，你的ERP系統(tǒng)可以做出決策建議，讓你實現(xiàn)與供應商之間的最佳交流。將來，我們肯定會更加依賴機器，因為機器上面有芯片，而芯片上所攜帶的算法能夠幫助它做出更加正確的決定。這是工業(yè)4.0從愿景到現(xiàn)實的第一步。

        第二步是虛擬與現(xiàn)實的融合，基于共同的數字化企業(yè)平臺進行產品的設計和生產工程的集成，包括剛才提到的所有設計和規(guī)劃等軟件。

        第三步是信息物理融合系統(tǒng)，要實現(xiàn)柔性的制造和生產，縮短產品上市的時間。現(xiàn)在大家都在用即插即用的方式了，就像你買一個新的打印機，把它插在筆記本電腦上就能用。當一個機器人進入到了生產網絡和系統(tǒng)，也可以擁有即插即用的能力，我們能做到這一點嗎？還沒有。現(xiàn)在，機器人比筆記本電腦或者打印機還是復雜得多，我們正在朝著這個方向努力。

        工業(yè)4.0，不僅意味著技術的轉變、生產過程的轉變，同時也意味著整個管理和組織結構的調整。必須放棄孤島式的想法，為變革做好準備，要在產品設計以及生產規(guī)劃方面都做好準備。任何一個公司或者任何一個國家單打獨斗都不可能改變全球制造業(yè)，這就需要大家進行協(xié)作。各個企業(yè)、各個學科、各個行業(yè)都要來進行合作。

        將來，如果你只能看到庫存少了，然后拿起電話給供應商打電話，那你可能很快會丟掉工作。你必須不斷學習，去了解如何創(chuàng)造新的過程。將來，工廠并不會沒有人，因為人是非常有創(chuàng)造性的，能夠創(chuàng)造產品和整個生產的過程。但是，如果你的貢獻只是做一道算術題的話，將來你的工作可能會受到來自于芯片的挑戰(zhàn)。

        我還想再次強調，沒有任何一個工廠是不需要人運行的，人是非常重要的。需要有人，才能參與到各個過程當中，要讓人來使用這些軟件，要讓人教會機器來運轉。只有這樣，機器才會按照人的想法進行運轉，制造才會更快、更高效，這是制造系統(tǒng)應該去遵循的原則。

        （魯思沃是西門子股份公司管理委員會成員、西門子工業(yè)業(yè)務領域首席執(zhí)行官，曾參與編寫《工業(yè)4.0》一書，并被工業(yè)和信息化部、中國工程院等奉為座上賓，受邀解讀未來制造業(yè)和工業(yè)4.0。本文是魯思沃在2014年7月10日于北京舉行的“2014西門子工業(yè)論壇”上的講話。講話原文較長，澎湃新聞記者楊漾對其進行了刪減整理。）