陳悅

在萊茵河畔的沃爾特鎮(zhèn)郊區(qū)，坐落著戴姆勒-奔馳集團旗下的奔馳卡車沃爾特工廠，金頭發(fā)的薩托斯基一家三代都在這里工作。20多年前，薩托斯基經(jīng)歷了這個占地300萬平方米工廠的第一次自動化改造，機器人的加入讓沃爾特工廠的工人人數(shù)從1000人下降到了300人，但每天生產(chǎn)的車身數(shù)量卻從160個增加到了400多個。

而今，薩托斯基和他的家人共同見證了沃爾特工廠的第二次改造。模塊化生產(chǎn)、壓縮合并平臺，讓工廠的智能化程度有了空前提升——每天，有超過500輛卡車的原材料、來自1000多家供應商的11萬種零部件，都能夠在準確時間到達準確地點，并在輸入每輛車的訂單需求后，整個生產(chǎn)線自動調(diào)配。由感應引導傳輸系統(tǒng)和可供生產(chǎn)三種型號的車架生產(chǎn)線，按需生產(chǎn)出2400多種規(guī)格駕駛室中的任何一款。

這一切都是在長達1000多米的生產(chǎn)線上自動完成的，沃爾特工廠的工人，只是負責檢查產(chǎn)品工藝和質(zhì)量。對薩托斯基而言，他所參與的不僅僅是對工廠的改造，而是更加激動人心的事情——第四次工業(yè)革命。

早在19世紀80年代中期，戴姆勒和卡爾·本茨提出的輕內(nèi)燃發(fā)動機設計，就讓戴姆勒-奔馳集團在第二次工業(yè)革命中脫穎而出，成為工業(yè)技術金字塔尖的佼佼者。隨著德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的提出，一大批工業(yè)巨鱷又開始摩拳擦掌，進行新一輪的工業(yè)制高點競逐。

把利潤損失降到最低

戴姆勒-奔馳集團并不是唯一一家極力踐行工業(yè)4.0戰(zhàn)略的公司，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)行官魯思沃認為，“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’。”

魯思沃所說的“工業(yè)3.X”，意指西門子位于德國巴伐利亞州安貝格市的電子制造工廠。這座工廠雖然只有三座外觀簡樸的廠房，卻擁有歐洲最先進的數(shù)字化生產(chǎn)平臺。在這里，超過3億個元器件都有自己的“身份證”，這個“身份證”正是我們再熟悉不過的二維碼。通過二維碼上的信息，我們可知曉此元器件由哪條生產(chǎn)線生產(chǎn)、運用了何種材質(zhì)、生產(chǎn)時的扭矩是多少等詳細信息。根據(jù)這些信息，生產(chǎn)線可全程自動確定每道工序，并記錄下生產(chǎn)過程中的所有數(shù)據(jù)。

安貝格工廠的聯(lián)合董事長沃夫爾岡·瓦爾斯特說，這樣的智能工廠能讓產(chǎn)品完全實現(xiàn)自動化生產(chǎn)：裝配線上的半成品會告訴“機器需要什么服務”，然后機器按照這些信息自動組裝出成品。

這種產(chǎn)品和機器之間的交流——或者說物理信息系統(tǒng)，讓人對生產(chǎn)流程的控制變得更加高效。在安貝格工廠，人工處理的工作量不到1/4，而其產(chǎn)能卻較數(shù)字化前提高了8倍。同時，因為所有元器件的生產(chǎn)均實時監(jiān)測、實時處理，所以工廠能夠24小時為客戶供貨；實時的質(zhì)量數(shù)據(jù)分析，更讓安貝格工廠的質(zhì)量合格率達到99.9988%。這近乎滿分的合格率，讓工廠負責人卡爾·比特納十分驕傲，“全球沒有任何一家同類工廠可以實現(xiàn)如此低的次品率”。

更重要的是，與沃爾特工廠一樣，在這一生產(chǎn)流水線上，可以實現(xiàn)不同型號、不同規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)，這種合并生產(chǎn)平臺的模塊化生產(chǎn)方式，能夠大大降低生產(chǎn)成本。大眾汽車的MQB平臺也是基于模塊化生產(chǎn)的智能平臺，集團CEO馬丁·文德恩曾預計，MQB平臺可讓生產(chǎn)成本削減20%，同時還最多可減少30%的制造時間，到2019年，模塊化生產(chǎn)將為大眾集團帶來190億美元的收入和近10%的凈利潤。

在阿爾卑斯山腳小鎮(zhèn)布萊夏赫的博世門斯塔特工廠，其專門負責推進工業(yè)4.0戰(zhàn)略的阿德·寇萊克總結(jié)了博世的4.0戰(zhàn)略：智能化原材料輸送、國際生產(chǎn)網(wǎng)絡系統(tǒng)、流水線操作監(jiān)控和支持系統(tǒng)、遠程技術支持和高效設備管理系統(tǒng)。博世的4.0戰(zhàn)略內(nèi)容，基本上代表了德國先進制造企業(yè)的工業(yè)4.0發(fā)展策略?？苋R克說，“生產(chǎn)線每一秒的速度變化，都關乎幾百萬歐元的利潤。”智能化的生產(chǎn)流水線，將把可能導致利潤損失的因素降到最低。

一種新的工業(yè)態(tài)度

物理信息系統(tǒng)不僅僅被應用于生產(chǎn)制造端，更體現(xiàn)在產(chǎn)品的最終呈現(xiàn)上。戴姆勒股份公司商用車負責人沃爾夫?qū)げ鞴略诖饲敖邮堋兜谝回斀?jīng)日報》采訪時就說道，“未來卡車2025是戴姆勒實施工業(yè)4.0的代表之一?！边@種未來卡車，可以通過“HighwayPilot”自動駕駛系統(tǒng)，運用雷達、WIFI、車聯(lián)網(wǎng)等技術手段，實現(xiàn)卡車的自動駕駛。

對于享有盛譽的德國工程師們而言，工業(yè)4.0的推進，改變的不僅僅是利潤，更是一種新的工業(yè)態(tài)度與思想——他們要賦予機器以“生命”。 用寶馬集團負責生產(chǎn)的董事科魯格的話說，“先進的科技及其生產(chǎn)力，其核心仍然是人。工業(yè)4.0并不是一味地追求自動化，排斥人參與生產(chǎn)的全過程；相反，未來的智能科技將著眼于更高層次的人機交互領域，讓科技裝備為工作人員提供更好的支持?！?/p>

在寶馬集團蘭茨胡特的噴漆車間，科魯格的話得到了充分證明：基于攝像機圖像識別科技的手勢識別、記錄系統(tǒng)，已經(jīng)進入汽車生產(chǎn)制造領域。按照程序，該車間的保險杠噴漆工序完成后，檢驗員需要進行多項復雜的質(zhì)量檢測與評估，這些評估必須精確到每一個零件——這需要檢驗員十分細心，他們需要精確地記憶偏差產(chǎn)生的位置、數(shù)據(jù)描述等每一細節(jié)。

不過，將“體感游戲”技術引進生產(chǎn)過程中，檢驗員便可以在虛擬手勢識別系統(tǒng)的支持下，用一系列手勢進行檢驗和記錄，讓電腦代替人腦的記憶功能，大大提升工作效率和檢驗、定位精度。

這種高精度的人機交流，也是物理信息系統(tǒng)的一部分。在德國，如何從自己所在領域推動工業(yè)4.0的發(fā)展，已經(jīng)成為各大企業(yè)樂此不疲的事情。就連推出了SAP HANA“足球”神器、協(xié)助德國隊一舉奪得2014年世界杯冠軍的SAP公司，也開始試圖滲透制造業(yè)，希望通過自己在數(shù)據(jù)分析上的優(yōu)勢，幫助工廠實現(xiàn)更加精確的數(shù)據(jù)分析。

德國國家科學和工程院院長、工業(yè)4.0工作集團主席卡格曼說：“目前，那些為制造業(yè)生產(chǎn)設備的企業(yè)和技術，比如通快集團的激光技術、西門子生產(chǎn)的機械設備，以及那些使用這些設備、以工業(yè)4.0模式生產(chǎn)產(chǎn)品的企業(yè)和公司，還有那些為自動化生產(chǎn)企業(yè)提供感應技術和機器人及信息通信技術的企業(yè)，如德國電信，都從不同方面和角度，參與到推進工業(yè)4.0的進程中?！痹诳ǜ衤睦斫庵?，這些擁有良好基礎的公司，正在將他們擅長的所有知識融合起來，去創(chuàng)造最適合生產(chǎn)的環(huán)境。

重振制造業(yè)的契機

不止是德國，在制造業(yè)增加值位列全球第一的中國，和在金融危機后將發(fā)展先進制造業(yè)上升為國家戰(zhàn)略的美國，也將新一輪的工業(yè)革命視為重塑制造業(yè)的“風口”。

“中國制造2025”，被認為是比德國的工業(yè)4.0戰(zhàn)略更為復雜和艱巨的“并聯(lián)式”工業(yè)智能化發(fā)展藍圖，將成為中國實施制造強國戰(zhàn)略的第一個十年行動綱領。

在太平洋另一端的美國，則將此次工業(yè)革命命名為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。盡管稱謂有所差別，但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的理念和工業(yè)4.0的理念保持了一致，那就是將虛擬網(wǎng)絡與實體經(jīng)濟連接，形成更有效率的生產(chǎn)系統(tǒng)。

美國智庫威爾遜中心發(fā)布的《全球先進制造業(yè)趨勢報告》顯示，研發(fā)投資額位于世界首位的美國，將其3/4的研發(fā)資金都集中在了制造業(yè)。不過，與德國不太一樣的是，美國的這一輪工業(yè)革命，更加側(cè)重利用自身的“軟件”優(yōu)勢，希望憑借強大的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)資源，引導工業(yè)的發(fā)展方向。

早在2012年，美國通用電氣就提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”概念，并集結(jié)了IBM、思科、英特爾和AT&T等IT企業(yè)成立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC），這一聯(lián)盟將在成員之間展開設備之間的數(shù)據(jù)共享——只要你想加入，只需申請即可。

除了成立行業(yè)聯(lián)盟，通用電器還與日本軟銀公司簽署Predix軟件平臺許可協(xié)議。根據(jù)通用電氣發(fā)布的聲明，作為此次交易的一部分，軟銀公司將為通用電氣開發(fā)在航運和制造業(yè)各種基于物聯(lián)網(wǎng)的定制程序，同時通用電氣對日本市場開放自身的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。通用與軟銀聯(lián)手，標志著通用電氣的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”進程已進入跨國公司運作階段。

《時代》雜志認為，通用電氣“是希望通過放棄眼前利益，爭取通過自身的產(chǎn)品和標準，在全球范圍內(nèi)搭建更大的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”，并最終重新成為全球工業(yè)變革的“執(zhí)牛耳者”。

通用電氣的這一輪加速跑，也正是美國重振制造業(yè)的契機。據(jù)通用電氣預測，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠使美國的生產(chǎn)率每年提高1%-1.5%，未來20年將使美國人的平均收入比當前水平提高25%-40%。在此期間，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)會為全球GDP增加10萬億-15萬億美元，相當于再造一個美國經(jīng)濟。

讓城市更智能

工業(yè)4.0的影響力遠遠不限于工廠，它的觸角已經(jīng)伸向城市，并開始逐步改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

同樣致力于重振制造業(yè)的法國，如今將發(fā)展電動汽車作為這一輪浪潮中的王牌。在巴黎西南部的IssyGrid智能社區(qū)，屋頂?shù)奶柲馨l(fā)電裝置可以給每家每戶的電動汽車充電。而在西班牙的巴塞羅那，物理信息系統(tǒng)在城市的綠色環(huán)保上也作出了突出貢獻。

走在巴塞羅那街頭，隨處可見的垃圾回收箱，并沒有看起來那么不起眼。在它們的頂部和底部，都裝有一個容量傳感器和一個壓力傳感器，當桶內(nèi)的垃圾快要裝滿時，垃圾桶就會通過無線傳輸自動向垃圾處理控制中心反饋情況，這樣環(huán)衛(wèi)工人就能夠通過垃圾桶的反饋信息，來安排、分配垃圾運輸車的出行頻率和路線。這一裝置，極大地提升了城市的垃圾處理效率。

那些和垃圾桶毗鄰的街燈，也都配備了定時器和感應器，以減少能源浪費和對夜行生物的干擾；鋪設在地面的停車傳感器，能夠讓司機及時知曉空車位；草地里埋著的濕度傳感器，則能夠感知地面濕度，以確定何時給草地澆水。

根據(jù)工信部產(chǎn)業(yè)政策司、國務院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟研究部研究撰文中來自法國的數(shù)據(jù)，如應用信息技術用于能效管理，可節(jié)約城市 30%-70%的能源，減少20%的交通擁擠、15%的建筑運行成本和20%的水消耗。

統(tǒng)一標準是最大挑戰(zhàn)

來勢迅猛的工業(yè)4.0讓人心動，特別是在發(fā)展初期，尚未確定數(shù)據(jù)標準，使得工業(yè)4.0對于那些可能撥得頭籌的國家或公司具有特別的吸引力。

德國總理默克爾在2月21日發(fā)布的聯(lián)邦政府播客中說，數(shù)字化生產(chǎn)對德國的繁榮富裕至關重要，德國要成為“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。

不僅僅德國，美國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，也正在為設定新的數(shù)據(jù)標準緊鑼密鼓地工作著。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟所推崇的數(shù)據(jù)共享，正是以美國企業(yè)自身的工業(yè)數(shù)據(jù)作為籌碼，在世界范圍內(nèi)引導物理信息系統(tǒng)的建立，制定相關的通用標準，利用互聯(lián)網(wǎng)來主導傳統(tǒng)工業(yè)。

在德國信息技術產(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）共同開展的一項有關工業(yè)4.0的調(diào)查中，有半數(shù)以上企業(yè)認為，數(shù)據(jù)的標準化是“工業(yè)4.0”所面臨的最大挑戰(zhàn)，這個難度甚至超過了流程和工作組織。

根據(jù)工業(yè)4.0的構(gòu)想，雖然設備之間能夠互相溝通，并且自主決定應該如何展開這些工序，但前提條件是，這些設備之間沒有語言障礙。如果要實現(xiàn)全球工廠的集成化發(fā)展，那么就需要所有企業(yè)采用統(tǒng)一的標準，也就是國際認可的標準化生產(chǎn)體系。一旦這一標準得以建立，無論是硬件生產(chǎn)商還是軟件開發(fā)商，都能夠在既有的框架內(nèi)研發(fā)各個領域的物理信息系統(tǒng)產(chǎn)品，從而實現(xiàn)傳感器、網(wǎng)絡、計算機、云計算系統(tǒng)、大型企業(yè)、車輛和數(shù)以百計其他類型的實體得以全面整合，推動整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的效率全面提升。（支點雜志2015年6月刊）