□ 文/王文
王文野村綜研(上海)咨詢有限公司 主任咨詢顧問
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他山之石:制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)之核聚變
□ 文/王文
王文
野村綜研(上海)咨詢有限公司 主任咨詢顧問
德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”、美國(guó)提出的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,引領(lǐng)了第四次工業(yè)革命浪潮開始席卷全球。其后,日本等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體也紛紛加入了推動(dòng)工業(yè)化和信息化高度融合從而實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)役之中。這些革命性變化告訴我們,中國(guó)制造只有和“互聯(lián)網(wǎng)+”深度融合才有前景,才會(huì)實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。這一次,我們和發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跽驹谕黄鹋芫€上,務(wù)必要抓住機(jī)遇,決不能再次錯(cuò)失。
工業(yè)4.0概念最早起源于德國(guó),2011年,在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)開幕式中被首次提出。2013年,德國(guó)聯(lián)盟教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部將其列為《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》十大未來(lái)項(xiàng)目之一。工業(yè)4.0是指利用信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System,簡(jiǎn)稱CPS)將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售等信息數(shù)據(jù)化、智慧化,最后達(dá)到快速、有效、個(gè)人化的產(chǎn)品供應(yīng)。工業(yè)4.0可以真正首次實(shí)現(xiàn)資源、信息、物體和人的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合。
自下而上,重“硬”環(huán)節(jié)
德國(guó)制造業(yè)是世界最具競(jìng)爭(zhēng)力的制造業(yè)之一,尤其是裝備制造業(yè)在全球處于領(lǐng)先地位。但德國(guó)工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及其相對(duì)弱項(xiàng)也十分明顯。
首先,機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域的全球競(jìng)爭(zhēng)正日趨激烈。不僅美國(guó)在全球金融危機(jī)后大力推進(jìn)“再工業(yè)化”戰(zhàn)略與措施,亞洲的機(jī)械設(shè)備制造商也正奮起直追,威脅德國(guó)制造商。其次,軟件與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是德國(guó)工業(yè)的相對(duì)弱項(xiàng)。因此,從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上看,德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”偏重生產(chǎn)制造的“硬”環(huán)節(jié),立足于“智能工廠”、“智能生產(chǎn)”兩大主題,偏重于生產(chǎn)與制造過程,旨在推進(jìn)生產(chǎn)或服務(wù)模式由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化生產(chǎn)或服務(wù)。
德國(guó)工業(yè)4.0的核心是信息物理系統(tǒng)(CPS),希望通過這套系統(tǒng)由下游的“物理端”(生產(chǎn)制造環(huán)節(jié))來(lái)占領(lǐng)上游的“信息端”。具體手段是通過傳感網(wǎng)緊密連接外界現(xiàn)實(shí)世界,將網(wǎng)絡(luò)的高級(jí)計(jì)算能力有效運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)世界中,希望將設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)等所有流程的數(shù)據(jù)通過傳感器采集并進(jìn)行分析,形成可自律操作的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。德國(guó)正在不斷升級(jí)信息物理系統(tǒng)(CPS),使它成為具備“獨(dú)立思考能力”的“智能工廠”,讓生產(chǎn)設(shè)備因CPS而獲得智能,屆時(shí),云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)就不過是制造業(yè)中一個(gè)被利用的對(duì)象,德國(guó)最強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、在信息技術(shù)領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭的美國(guó)就可能會(huì)被邊緣化。
政府主導(dǎo),全社會(huì)協(xié)同
2013年4月,德國(guó)機(jī)械及制造商協(xié)會(huì)(VDMA)、德國(guó)電氣電子(ZWEI)和信息技術(shù)協(xié)會(huì)(BITKOM)設(shè)立“工業(yè)4.0平臺(tái)”,并確定規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)、安全、研究與創(chuàng)新三大主題。2015年3月,德國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源部、德國(guó)教育和研究部共同啟動(dòng)“升級(jí)版工業(yè)4.0平臺(tái)”建設(shè),接管由上述三大協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)的工業(yè)4.0平臺(tái)。
“升級(jí)版工業(yè)4.0平臺(tái)”的管理層由德國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源部、德國(guó)教育和研究部及經(jīng)濟(jì)、工會(huì)、科技界代表提供決策支撐,下設(shè)指導(dǎo)委員會(huì)、六大工作組負(fù)責(zé)技術(shù)實(shí)踐能力及決策,戰(zhàn)略委員會(huì)、科技顧問委員會(huì)負(fù)責(zé)政策監(jiān)管、社會(huì)及多部門協(xié)作,市場(chǎng)活動(dòng)由產(chǎn)業(yè)財(cái)團(tuán)負(fù)責(zé)應(yīng)用成果轉(zhuǎn)化、由德國(guó)電氣電工信息技術(shù)委員會(huì)(DKE)等標(biāo)準(zhǔn)化組織負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化推廣。其中,由企業(yè)、工作組管理者和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部和教研部代表組成的指導(dǎo)委員會(huì)作為產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略制定、技術(shù)協(xié)調(diào)、決策和執(zhí)行機(jī)構(gòu);六大工作組分別涉及參考架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,研究與創(chuàng)新,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全性,法律框架,就業(yè)、職業(yè)教育與培訓(xùn)等主題;戰(zhàn)略委員會(huì)由政府(總理府、內(nèi)政部)、協(xié)會(huì)(機(jī)械及制造商協(xié)會(huì)、電氣電子行業(yè)協(xié)會(huì)、信息技術(shù)協(xié)會(huì)、聯(lián)邦工業(yè)協(xié)會(huì)、汽車協(xié)會(huì)、能源與水利協(xié)會(huì))、工會(huì)(金屬產(chǎn)業(yè)工會(huì))、科技界(弗勞恩霍夫研究所)和指導(dǎo)委員會(huì)代表組成。
“升級(jí)版工業(yè)4.0平臺(tái)”的推出,表明所有來(lái)自工業(yè)、科學(xué)、工會(huì)和政府的有關(guān)人員都聚集到德國(guó)的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略中,使得德國(guó)的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略具有更廣泛的政治和社會(huì)基礎(chǔ)。
表 德國(guó)、美國(guó)、日本的制造業(yè)與“互聯(lián)網(wǎng)+”融合三種模式對(duì)比
在美國(guó),工業(yè)4.0被稱為“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,這一概念最早是2011年由美國(guó)GE(通用電氣公司)提出。2012年,美國(guó)發(fā)布了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略”。2013年6月,GE 第一次將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念推向中國(guó)。GE總裁伊梅爾特在中國(guó)高調(diào)推出他的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念:工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級(jí)計(jì)算、分析傳感技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)的高度融合。它通過智能機(jī)器間的連接并最終將人機(jī)連接,結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析,重構(gòu)全球工業(yè),激發(fā)生產(chǎn)率,讓世界更快捷、更安全、更清潔、更經(jīng)濟(jì)。
自上而下,重“軟”服務(wù)
在工業(yè)3.0即信息化時(shí)代,美國(guó)是遙遙領(lǐng)先于全球他國(guó)的領(lǐng)軍者,擁有Google、英特爾、IBM等IT巨頭和無(wú)數(shù)的IT企業(yè),這也為美國(guó)在工業(yè)4.0時(shí)代的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略奠定了基礎(chǔ)。
相比德國(guó)的工業(yè)4.0,美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”更加注重從CPU、系統(tǒng)、軟件、互聯(lián)網(wǎng)等上游的“信息端”出發(fā),通過大數(shù)據(jù)分析等工具“自上而下”的向下游的“物理端”滲透,重塑制造業(yè),用“軟”服務(wù)占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的最頂端,保持制造業(yè)的長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力。例如,制造業(yè)巨頭GE公司已經(jīng)變得越來(lái)越“軟”。近年來(lái)GE在硅谷大肆招募軟件、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才和大數(shù)據(jù)科學(xué)家,目前已經(jīng)有1萬(wàn)多人在從事相關(guān)工作,加緊打造自己的“軟實(shí)力”。
在提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念后的幾年中,GE已經(jīng)在多個(gè)行業(yè)推出了數(shù)以百計(jì)的行業(yè)解決方案。不過GE的雄心還不僅僅只是做一家軟硬結(jié)合的解決方案公司,它還試圖通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),將自己打造成平臺(tái)型公司。2015年,GE向第三方用戶和軟件商開放了Predix工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新軟件平臺(tái),該平臺(tái)可容納包括從飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)到醫(yī)療核磁共振設(shè)備在內(nèi)的任何系統(tǒng)和機(jī)器的數(shù)據(jù),可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理,并與客戶現(xiàn)有軟件和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)合,這個(gè)平臺(tái)將幫助各行各業(yè)的企業(yè)真正參與到“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的創(chuàng)新熱潮之中。
企業(yè)聯(lián)盟,打通壁壘
2014年3月,在提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的概念之后,GE聯(lián)合AT&T、思科、IBM和英特爾五大龍頭企業(yè)成立了美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC。IIC采用開放成員制,致力于發(fā)展一個(gè)“通用藍(lán)圖”,使各個(gè)廠商設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。該藍(lán)圖的標(biāo)準(zhǔn)不僅涉及Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,還包括諸如IT系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量、互連和非互連設(shè)備的功率大小、數(shù)據(jù)流量控制等指標(biāo)。IIC成立的目的在于通過制定通用標(biāo)準(zhǔn),打破技術(shù)壁壘,利用互聯(lián)網(wǎng)激活傳統(tǒng)工業(yè)過程,更好地促進(jìn)物理世界和數(shù)字世界的融合。美國(guó)IIC已經(jīng)成為推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的重要平臺(tái),它主導(dǎo)建立并完善參考架構(gòu),通過企業(yè)自主設(shè)立的應(yīng)用案例開展垂直領(lǐng)域應(yīng)用探索,支持建立測(cè)試床推進(jìn)檢驗(yàn)驗(yàn)證。此外,IIC還積極推進(jìn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的協(xié)作,目前已梳理了20多個(gè)關(guān)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化組織并逐步建立聯(lián)系。后續(xù)IIC將直接向這些組織反饋標(biāo)準(zhǔn)化需求,以加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研制和全球標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)作。
美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”注重從CPU、系統(tǒng)、軟件、互聯(lián)網(wǎng)等上游“信息端”出發(fā),通過大數(shù)據(jù)分析等工具“自上而下”的向下游的“物理端”滲透。
在美德兩國(guó)火拼之時(shí),日本制造業(yè)也奮起直追。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省公布的《2015年版制造白皮書》聲稱:日本的下一代制造業(yè)要積極發(fā)揮IT、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的作用。不過,日本制造業(yè)多年的發(fā)展基礎(chǔ)和文化傳承,使得日本的工業(yè)4.0將更類似德國(guó)模式?!栋灼窂?qiáng)調(diào)IT、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等是作為應(yīng)用手段,將日本的工業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品發(fā)揮到極致,而不是將IT、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等作為工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn),在這些領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)。
從2009年日本政府發(fā)布的《2010年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)》明確建立“日本式的低碳社會(huì),以及穩(wěn)定、健康長(zhǎng)壽的社會(huì)”,再到歷年《日本制造業(yè)白皮書》列出的重點(diǎn)領(lǐng)域,近期日本產(chǎn)業(yè)政策支持的重心一直處在微調(diào)中。通過不斷調(diào)整和聚焦,日本應(yīng)對(duì)工業(yè)4.0的戰(zhàn)略方向趨于明晰,以“機(jī)器人革命”作為突破口,在戰(zhàn)略上緊盯德國(guó)、美國(guó),又另辟蹊徑,立足自身優(yōu)勢(shì)、特色化發(fā)展。
日本機(jī)器人革命是指隨著傳感器、人工智能等技術(shù)進(jìn)步,以往并未被定義成機(jī)器人的物體也將機(jī)器人化。
日本機(jī)器人的實(shí)力,最開始是在工業(yè)領(lǐng)域普及而受到全球認(rèn)可。目前,日本仍然保持工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量、安裝數(shù)量(存量)世界第一的地位。伴隨工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái),日本政府于2015年1月公布了《機(jī)器人新戰(zhàn)略》,從國(guó)家戰(zhàn)略高度引導(dǎo)日本機(jī)器人革命的開始。日本機(jī)器人革命是指隨著傳感器、人工智能等技術(shù)進(jìn)步,以往并未定義成機(jī)器人的物體也將機(jī)器人化(例如汽車、家電、手機(jī)、住宅也將成為機(jī)器人之一)。同時(shí)從制造業(yè)工廠到大眾日常生活等各個(gè)領(lǐng)域,都要廣泛應(yīng)用機(jī)器人,并通過機(jī)器人的普及應(yīng)用解決社會(huì)問題,強(qiáng)化制造業(yè)與服務(wù)業(yè)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,產(chǎn)生新附加值,帶動(dòng)社會(huì)進(jìn)步,讓生活更加便利,人民更加幸福。
日本機(jī)器人革命主要有三大目標(biāo):一是世界機(jī)器人創(chuàng)新基地,鞏固機(jī)器人產(chǎn)業(yè)培育能力。通過產(chǎn)、學(xué)、官合作,增加用戶與廠商的對(duì)接機(jī)會(huì)等措施,激發(fā)創(chuàng)新,同時(shí)推進(jìn)人才培養(yǎng)、下一代技術(shù)研發(fā)、開展國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化等工作;二是世界第一的機(jī)器人應(yīng)用國(guó)家,使機(jī)器人在制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、醫(yī)療護(hù)理、公共建設(shè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用,同時(shí)不斷完善應(yīng)用環(huán)境與體制建設(shè);三是邁向世界領(lǐng)先的機(jī)器人新時(shí)代,在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來(lái)之際,制定機(jī)器人互聯(lián)、自律性、采集數(shù)據(jù)等功能的管理制度與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
為實(shí)現(xiàn)三大目標(biāo),日本為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定了五年計(jì)劃。一是完成八項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù),成立機(jī)器人革命促進(jìn)會(huì)、發(fā)展面向下一代技術(shù)、實(shí)施全球標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略、機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境建設(shè)、加強(qiáng)人才儲(chǔ)備、推進(jìn)制度改革、加大扶持力度和考慮舉辦機(jī)器人奧運(yùn)會(huì);二是制定制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、醫(yī)療護(hù)理業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、自然災(zāi)害應(yīng)對(duì)、工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和食品工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域未來(lái)5年的發(fā)展重點(diǎn)和預(yù)期目標(biāo)。
自工業(yè)4.0概念提出之后,在全球范圍內(nèi)掀起了智能制造、機(jī)器人革命等制造業(yè)數(shù)字化革命大潮,引發(fā)了一系列新技術(shù)、新業(yè)態(tài)的發(fā)展,并會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)集聚模式、商業(yè)模式產(chǎn)生變革性影響。
新技術(shù):自動(dòng)化設(shè)備、以太網(wǎng)、傳感器和工業(yè)軟件是支撐智能生產(chǎn)必不可少的四大功能板塊。以自動(dòng)化設(shè)備為例,可以預(yù)見數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、3D打印這類高端設(shè)備將成為全球競(jìng)逐的主要領(lǐng)域。完美的智能生產(chǎn)愿景包含的不僅僅是企業(yè)層面的智能,還包括單個(gè)機(jī)器的智能、產(chǎn)品的智能、系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)能力以及萬(wàn)物互聯(lián)互通的自發(fā)式交流??偟膩?lái)說,智能化程度越高的生產(chǎn)方式,相應(yīng)的這四大功能板塊的集成復(fù)雜度也越高。
圖 產(chǎn)業(yè)集聚模式的變遷設(shè)想
新業(yè)態(tài):目前來(lái)看,工業(yè)云服務(wù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都有可能成為或者催生出一些新的產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。制造業(yè)與“互聯(lián)網(wǎng)+”融合,使全生命周期管理、眾包式設(shè)計(jì)與制造、互聯(lián)網(wǎng)金融等新業(yè)態(tài)崛起??傮w而言,制造業(yè)的服務(wù)化和服務(wù)業(yè)的制造化趨勢(shì)將越來(lái)越凸顯。
產(chǎn)業(yè)集聚模式:制造業(yè)與“互聯(lián)網(wǎng)+”融合,使諸多行業(yè)之間的邊界正在由清晰趨向模糊,產(chǎn)業(yè)融合成為大勢(shì)所趨?,F(xiàn)代服務(wù)業(yè)和高端制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)集聚模式將突破以龍頭大企業(yè)為核心的縱向和橫向一體化“產(chǎn)業(yè)集群”,將會(huì)向以“人”為本的“產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈”發(fā)展。
商業(yè)模式:工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)效率高、成本低、響應(yīng)快,其本質(zhì)是要滿足復(fù)雜的個(gè)性化需求。因此,制造業(yè)與“互聯(lián)網(wǎng)+”融合,使得技術(shù)、市場(chǎng)出現(xiàn)了快速的變化,要求分工不斷細(xì)化和深化,因此企業(yè)靠單打獨(dú)斗越來(lái)越難以應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。過去,企業(yè)通過封閉的內(nèi)部創(chuàng)新活動(dòng)追求產(chǎn)業(yè)鏈“占位”,現(xiàn)在演變?yōu)橹鲃?dòng)進(jìn)行開放式合作,通過合作伙伴之間的協(xié)同與互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)發(fā)展。為此,越來(lái)越多的跨界企業(yè)會(huì)組成一個(gè)相互依賴的網(wǎng)絡(luò),共享相關(guān)的產(chǎn)品、服務(wù)和技術(shù)等,實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。
新一輪工業(yè)革命將對(duì)各國(guó)的比較優(yōu)勢(shì)、生產(chǎn)組織方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、國(guó)際貿(mào)易、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)要素等諸多方面產(chǎn)生重大影響,從而賦予國(guó)際產(chǎn)業(yè)分工和競(jìng)爭(zhēng)以新的內(nèi)涵。發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體利用雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)、人才優(yōu)勢(shì)、強(qiáng)大的研究開發(fā)能力和良好的市場(chǎng)機(jī)制,將有可能率先在新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面取得突破,為其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)注入新的活力,助推其結(jié)構(gòu)調(diào)整和增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變,進(jìn)一步強(qiáng)化與新興工業(yè)化國(guó)家錯(cuò)位發(fā)展,在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占領(lǐng)制高點(diǎn)。而推動(dòng)“中國(guó)制造2025”與“互聯(lián)網(wǎng)+”融合發(fā)展,就是把中國(guó)制造的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐結(jié)合在一起,掌控“第四次工業(yè)革命”。而如何把多方力量結(jié)合在一起,對(duì)中國(guó)來(lái)說是非常重要的命題。這一次,我們和發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跽驹谕黄鹋芫€上,務(wù)必要抓住機(jī)遇,決不能再次錯(cuò)失。
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