李強 花放

以物聯網、大數據、機器學習、“數字化雙胞胎”、人工智能等技術為核心的工業(yè)4.0，如今已成為德國工業(yè)的最新名片。不僅西門子、博世等大企業(yè)傾力推動，不少科研實力并不雄厚的中小企業(yè)，也在各種支持下逐漸參與其中，以應對技術和市場的全新變革和挑戰(zhàn)。

智能示范工廠引領虛擬3D革命

“阿歷克塞，開始分揀程序?！彪S著弗拉特博士一聲令下，眼前的人機交互界面應了一聲“OK”，機器便開始運轉。一大把摻雜著黑色測試物的玉米掉落到傳送帶上。幾秒鐘內，黑色測試物被全部分揀，只有合格的玉米才能進入后續(xù)爆米花生產工序。

“玉米粒次品率等數據，會由玉米分揀系統自動提交給爆米花廠家，供其優(yōu)化生產流程。整個爆米花生產過程除了語音喚醒‘阿歷克塞，其他都由搭載了智能傳感器的機器來完成?！备ダ亟榻B。

弗拉特是弗勞恩霍夫工業(yè)自動化應用中心智能傳感系統項目的負責人，而這一玉米分揀系統正出自該中心。

這條玉米分揀系統是東威斯特法倫—利普智能工廠（簡稱OWL智能工廠）的10多條工業(yè)4.0示范線之一。OWL智能工廠目前不生產任何產品，而是一個展示工業(yè)4.0的示范平臺。

白色半弧形的廠房，周圍被大落地窗環(huán)繞，各式自動化機器整齊排列，一架黑色無人機掛在屋頂。弗拉特說，無人機可以在生產車間發(fā)揮“信使”功能，自動傳遞小型零件和檔案資料。在OWL智能工廠，工業(yè)4.0并非宏大敘事，而是一個個如玉米分揀系統一樣的具體案例，參觀者可以觀摩甚至可以親身體驗。

穿戴好增強現實設備，眼前浮現出一條虛擬3D裝配線。參觀者只需根據屏幕上的指示，從不同的盒中取出部件，按圖示步驟組裝好元器件，然后放在檢測儀中，系統便會自動檢測是否合格。

以上這一切并沒有真實發(fā)生，卻可以完全模擬生產線運行情況，并發(fā)現問題。在傳統工廠，無論設備調試還是樣品生產，都需要反復實操，花費大量時間和其他成本。如今，基于大數據以及軟件技術搭建的“數字化雙胞胎”，工廠在設備投產前就能預先發(fā)現和解決問題。

“有了這些應用，工廠就可以更好地了解生產情況和數據，及時分析并改正錯誤，提高效率和品控，節(jié)省人力成本?！备ダ卣f。

很多不起眼的行業(yè)，都引入了工業(yè)4.0

工業(yè)4.0不僅僅是自動化，還能對產品研發(fā)、生產、銷售、服務等整條價值鏈實時管理，并從終端使用者的多元需求出發(fā)，反推至前述各個環(huán)節(jié)，創(chuàng)造成本可接受的個性化產品。

以汽車為例，寶馬的電力輔助剎車系統部件由博世集團的6個工廠生產，然后在1個工廠組裝。借助工業(yè)4.0，寶馬可以隨時知道每一個零部件在供給鏈中所處的狀態(tài)，并根據消費端的數據調整庫存，提高交貨效率。

推動工業(yè)4.0，實現對傳統工業(yè)生產、銷售和服務等環(huán)節(jié)的數字化和智能化變革，對企業(yè)的技術應用、軟硬件設備和專業(yè)人員都提出了更高要求。這與前三次工業(yè)革命以及過往一二百年間的價值鏈邏輯完全不同。博世、寶馬這樣的大企業(yè)可以做得很好，但對占德國企業(yè)總數99%的中小企業(yè)來說并非易事。OWL智能工廠建立的初衷，即是在工業(yè)4.0的實施過程中為中小企業(yè)提供測試環(huán)境，降低它們的試錯成本。

OWL智能工廠只是“It's OWL”集群的一部分。這一集群由德國聯邦政府支持，北萊茵—威斯特法倫州政府牽頭，集合了東威斯特法倫—利普地區(qū)近200家制造企業(yè)、16個科研機構以及6所大學，是德國針對中小企業(yè)實施的最大的工業(yè)4.0計劃之一。

與大企業(yè)的成套方案不同，“It's OWL”針對中小企業(yè)的不同需求，將大企業(yè)的成套方案拆解，將其中有用的部分重新開發(fā)組合。

這些私人訂制方案非常具體，涉及的產業(yè)也五花八門。爆米花原料分揀和供給如何通過智能化實現加速？急救包安瓿瓶托架如何既防震又易拔??？如何收集印刷機膠輥磨損數據以便耗材數字化管理……很多不起眼的行業(yè)，都引入了工業(yè)4.0。從2012年至今，“It's OWL”已經完成47個研究計劃，向企業(yè)轉移項目171個，創(chuàng)造了7500個新增就業(yè)崗位。

這一過程并非無償提供，中小企業(yè)需要付費咨詢。但相比優(yōu)化之后節(jié)約的成本，許多企業(yè)認為付出是值得的。

“通過工業(yè)4.0技術幫助德國中小企業(yè)提高經濟效益，正是‘It's OWL的作用?！备ダ卣f。

“It's OWL”也僅僅是德國支持的數個工業(yè)4.0前沿集群中的一個。早在2013年，德國就將工業(yè)4.0納入《高技術戰(zhàn)略2020》，并形成由企業(yè)主導，政府、行業(yè)協會和研究機構共同參與，“產官學”相結合的工業(yè)4.0支持平臺。德國聯邦經濟部還在全德成立了25個工業(yè)4.0能力中心。德國在工業(yè)4.0領域的總投資，已從2013年的3.2億歐元上升到了2020年的26.2億歐元。

但德國工業(yè)4.0并非適合所有企業(yè)和行業(yè)。在成本支出、經營理念、數據安全、人才建設等方面，諸多問題有待解決，許多企業(yè)也因此仍在觀望。

“如今無論是供貨商還是顧客，都要求相關的數據支撐。許多公司其實是在數字化大潮中被動接受了工業(yè)4.0?！钡聡P凰接觸器公司負責企業(yè)宣傳的工作人員安德雷·科勒說，“我們目前最大的挑戰(zhàn)是缺少專業(yè)人才。”

根據德國聯邦外貿與投資署工業(yè)4.0領域專家夏爾瑪統計，約有30%的德國中小企業(yè)在工業(yè)4.0升級時感到力不從心，其經濟實力無法承擔未知的后果?！斑@些企業(yè)在前期必須進行非常慎重的考慮，比如通過咨詢機構，至少從理論上確認工業(yè)4.0升級的可操作性?！毕臓柆斦f。