- 第1節(jié) 物理信息系統(tǒng)
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德國是工業(yè)4.0概念的提出者,也是制造業(yè)的先行者。德國企圖憑借其強大的制造業(yè)實力來超越以美國為首的互聯(lián)網(wǎng)巨頭。盡管這一切看起來很困難,但是德國已經(jīng)在行動,并取得了一定成果。
2011年的德國漢諾威工業(yè)博覽會上,工業(yè)4.0概念首次被提及。2013年4月,德國政府正式推出《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略》,一個全球性的話題瞬間被引爆。各國紛紛行動起來,躍躍欲試,因為這對世界強國來說,這是一次彎道超車的機會。
第一次工業(yè)革命發(fā)生在英國,英國世界說語權得到了空前的增強。第二次工業(yè)革命發(fā)生在美國和德國,然而由于兩次世界大戰(zhàn),美國作為戰(zhàn)勝國,從戰(zhàn)爭中獲得巨大的經(jīng)濟利益,而德國正好相反。第三次科技革命由美國主導,使其穩(wěn)坐世界第一的寶座。所以第四次工業(yè)革命,對德國來說是個引領世界的機會,對其它國家也是如此。
美國在第三次革命中,獲利頗豐。世界各國所使用的CPU、操作系統(tǒng)、軟件以及云計算等網(wǎng)絡平臺幾乎全部由美國掌控。尤其是美國互聯(lián)網(wǎng)巨頭正在從最頂端的“信息”領域加速向下端的“物理”領域滲透。如,Google進軍機器人領域、研發(fā)自動駕駛汽車;Amazon進軍手機終端業(yè)務,開始實施無人駕駛飛機配送商品等。
對于德國制造業(yè)來說,那是能對德國制造業(yè)的支配地位造成重大打擊。所以德國采取
“物理信息系統(tǒng)”竭力阻止信息技術的侵入。德國希望借先進的制造業(yè)之力打通占領頂端的信息和數(shù)據(jù)系統(tǒng),從而打造出自己的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。
德國不斷的升級“物理信息系統(tǒng)”所控制的“智能工廠”,以促使它成為具備像人一樣的“獨立思考能力”。如果這一想法最終得以實現(xiàn),那么美國的信息技術只不過一個隨時可以被替換的環(huán)節(jié)。
其實,這是一項龐大的工程,德國工業(yè)巨頭西門子公司這樣表述工業(yè)4.0:工業(yè)4.0的核心是智能制造,通過處理器、存儲器、傳感器和通信模塊,把設備、產(chǎn)品、原材料聯(lián)系起來,使得不同的產(chǎn)品與生產(chǎn)設備能夠互聯(lián)互通并交換命令。盡管西門子公司的表述如此短,但其包括了物理、信息這兩項關鍵字,一個連接現(xiàn)實世界,一個連接虛擬世界。
在此背景下,德國的工業(yè)4.0上升級國家級層面,總理默克爾親自出面為其助威。德國工業(yè)產(chǎn)值占國內生產(chǎn)總值的20%,德國希望在世界上繼續(xù)保持工業(yè)強國地位。對于工業(yè)4.0,德國總理默克爾說,數(shù)字化生產(chǎn)對德國的發(fā)展至關重要,德國有可能成為“工業(yè)4.0”標準的推動者,并在歐洲甚至全球推行這些標準。對于這次革命,默克爾信心滿滿,她希望德國能成為工業(yè)4.0標準的制定者,立足歐洲,輻射全球。
在一次博覽會上,德國博世力士樂公司展出了一套工業(yè)4.0應用場景下的設備,這臺設備可以實現(xiàn)現(xiàn)實設備同虛擬設備的連接,進而節(jié)省設計時間及安裝調試時間。而德國軟件公司SAP則展示了一套工業(yè)4.0場景下的模板。當一個產(chǎn)品模板被放到生產(chǎn)線上的時候,產(chǎn)品模板就被放置了一個小型芯片,芯片記錄著用戶具體的需求信息。通過芯片和生產(chǎn)設備之間的數(shù)字化交流,最終產(chǎn)品通過一道道工序后被生產(chǎn)成用戶訂制的個性化產(chǎn)品。
德國為什么不遺余力地推行工業(yè)4.0呢?因為工業(yè)4.0帶來的利益可能前所未有。我們歸納出四大核心要點,內容如圖3-1所示:
1.滿足用戶個性化需求
工業(yè)4.0時代,可以根據(jù)不同的客戶特殊需求,在設計、配置、訂購、規(guī)劃、制造和運作等環(huán)節(jié)進行滿足。同時還可以在實現(xiàn)小批量甚至一件生產(chǎn)的情況下,獲得盈利。
2.靈活性、動態(tài)性
工業(yè)4.0時代,根據(jù)質量、時間、風險、價格和生態(tài)友好性等,進行動態(tài)配置,從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的“微調”。這使得生產(chǎn)具備了一定的靈活性,因為如果出現(xiàn)原材料短缺等問題,在這里很快就能夠得以動態(tài)解決。
3.快速獲得最優(yōu)解
工業(yè)4.0時代,也是速度制勝的時代。如果希望在全球巿場上搶占一定的市場,在短時間內做出正確決策顯得十分重要。工業(yè)4.0時代,可以實現(xiàn)實時透明的驗證,并且對障礙做出更為靈活的反應,最終實現(xiàn)全局優(yōu)化。
4.資源生產(chǎn)率和利用效率
在資源有限的情況下,如何在數(shù)量和質量上的雙重輸出決定的資源利用效率。任何企業(yè)去企圖比競爭對手成本低一半,而利潤比對多一半,在這里完全可以實現(xiàn)。
在不久的將來,如果想購買一輛汽車。只需拿出手機,打開APP應用,輸入你的定制化要求,然后你就在家等著收貨就成。因為“智能工廠”自動為你安排生產(chǎn)、組裝、配送等各個環(huán)節(jié)。如果你家里的冰箱牛奶很少,冰箱會自動向“智能工廠”發(fā)送送奶信息,“智能工廠”則針對你的喜好定制生產(chǎn)牛奶。這就是德國“智能工廠”需要實現(xiàn)的最簡單的工作,當然高難度的案例會在下文中陸續(xù)出現(xiàn)。
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