工業(yè)4.0是興起于德國(guó)、風(fēng)靡全球的一次新技術(shù)革命。德國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為工業(yè)4.0概念是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，旨在通過(guò)充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)等手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
雖然工業(yè)4.0愿景遠(yuǎn)大，技術(shù)尖端，涵蓋的內(nèi)容廣泛，但對(duì)其主要概念理解起來(lái)也并不復(fù)雜，可簡(jiǎn)單歸納為“123”，即1個(gè)核心——CPS賽博物理系統(tǒng)，2個(gè)主題(智能工廠與智能生產(chǎn))，3項(xiàng)集成(縱向集成、端對(duì)端集成、橫向集成)，再外加“雙領(lǐng)先的策略”。如果能正確理解這些概念，就能很好理解德國(guó)工業(yè)4.0的實(shí)質(zhì)，可以很好地指導(dǎo)企業(yè)戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)的制定及實(shí)施。
下面我們就一起梳理一下6個(gè)常見(jiàn)的認(rèn)知誤區(qū)，促進(jìn)大家對(duì)工業(yè)4.0的進(jìn)一步理解。
一、CPS核心概念認(rèn)識(shí)有偏差：Cyber非信息
CPS是賽博物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems)的縮寫(xiě)，是工業(yè)4.0的核心。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)界很多人將CPS翻譯成信息物理系統(tǒng)，有些人將CPS理解成了信息化與工業(yè)化的結(jié)合，從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，這是不準(zhǔn)確的。
CPS是一個(gè)包含計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理實(shí)體的復(fù)雜系統(tǒng)，通過(guò)3C(Computing、Communication、Control)技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，通過(guò)人機(jī)交互接口實(shí)現(xiàn)和物理進(jìn)程的交互，使賽博空間以遠(yuǎn)程、可靠、實(shí)時(shí)、安全、智能化、協(xié)作的方式操控一個(gè)物理實(shí)體。在制造業(yè)中，通過(guò)CPS系統(tǒng)，將智能機(jī)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施融入到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，并使人、機(jī)、料等能夠相互獨(dú)立地自動(dòng)交換信息、觸發(fā)動(dòng)作和自主控制，實(shí)現(xiàn)一種智能的、高效的、個(gè)性化的、自組織的生產(chǎn)方式，推動(dòng)制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
Cyber是Cybernetics的字根，來(lái)源于希臘語(yǔ)，原意為掌舵術(shù)，包含了調(diào)節(jié)、操縱、管理、指揮、監(jiān)督等多方面的涵義。這個(gè)詞最早用于科學(xué)術(shù)語(yǔ)是美國(guó)數(shù)學(xué)家、控制論創(chuàng)始人維納在1948年出版的《控制論(Cybernetics)》。1954年，中國(guó)航天之父——錢(qián)學(xué)森先生在其名著《工程控制論(Engineering Cybernetics)》又再次使用了這個(gè)詞。在錢(qián)學(xué)森的《工程控制論》英文版中，將“Cybernetics”明確定義為“機(jī)械和電機(jī)系統(tǒng)的控制和導(dǎo)航科學(xué)”。
工業(yè)4.0北京研究會(huì)的研究人員經(jīng)考察后發(fā)現(xiàn)，該詞在社會(huì)學(xué)上得到了更早的應(yīng)用。1834 年，著名的法國(guó)物理學(xué)家安培在對(duì)科學(xué)進(jìn)行分類(lèi)時(shí)、，就把管理國(guó)家的科學(xué)稱(chēng)為“控制論”(Cybernetique)。
從以上的應(yīng)用案例來(lái)看，Cyber的含義與“信息”二字無(wú)關(guān)，更接近于“控制”。至于這個(gè)單詞如何翻譯，既然美國(guó)人都沒(méi)有合適的語(yǔ)言，尚且借助于希臘文，我們建議直接用音譯“賽博”可能更好些，能較好地避免歧義。
對(duì)于CPS，我們不能簡(jiǎn)單地理解為信息化系統(tǒng)與工業(yè)設(shè)備的簡(jiǎn)單相加。CPS系統(tǒng)是一個(gè)包含無(wú)處不在的環(huán)境感知、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等科學(xué)在內(nèi)的系統(tǒng)工程，它具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治等功能，是智能制造的核心與基礎(chǔ)。
二、智能工廠：解釋有疏漏
“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為兩大主題(也有人加上了智能物流、智能服務(wù)等，本文以2個(gè)主題為例進(jìn)行闡述)：
一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn);
二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。
在這里，有些人對(duì)“智能工廠”的理解不全面。
前面一句“智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程”，是說(shuō)除了包括智能化的機(jī)床、機(jī)器人等生產(chǎn)設(shè)施以外，還包括對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的智能化管控系統(tǒng)，如果換成信息化術(shù)語(yǔ)，在車(chē)間層面就是智能化的MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。而后面一句：“以及網(wǎng)絡(luò)分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)”，是指將生產(chǎn)所用的生產(chǎn)設(shè)施(如機(jī)床、熱處理設(shè)備、機(jī)器人、AGV、測(cè)量測(cè)試等各種數(shù)字化設(shè)備)，進(jìn)行互聯(lián)互通、智能化的管理，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與物理設(shè)施的深度融合，這是CPS系統(tǒng)在制造企業(yè)中的具體應(yīng)用，是整個(gè)智能工廠的基礎(chǔ)。
從工業(yè)4.0白皮書(shū)的對(duì)“工業(yè)4.0參考架構(gòu)”定義中，也可以看出，設(shè)備的互聯(lián)互通及智能化管理，是工業(yè)4.0的重要組成部分。
然而，在書(shū)籍或文章中，對(duì)智能工廠后半句進(jìn)行闡述的很少。
三、縱向集成：理解不全面
有些人把縱向集成理解成了ERP、MES等信息系統(tǒng)之間的集成，這是不全面的。
我們先從德國(guó)的定義上看?？v向集成的全稱(chēng)為“縱向集成和網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)”，其實(shí)質(zhì)是“將各種不同層面的IT系統(tǒng)集成在一起(例如，執(zhí)行器與傳感器、控制、生產(chǎn)管理、制造和執(zhí)行及企業(yè)計(jì)劃等不同層面)”(摘自德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略計(jì)劃實(shí)施建議)，也就是說(shuō)將企業(yè)內(nèi)不同的IT系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)施(以數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備為主)進(jìn)行全面的集成，目的是建立一個(gè)高度集成化的系統(tǒng)，為將來(lái)智能工廠中數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、個(gè)性化制造提供支撐，其范圍遠(yuǎn)超過(guò)信息化系統(tǒng)之間的集成。
我們?cè)購(gòu)牡聡?guó)人的圖上看：
該圖可理解為由三部分組成：
左上角，在云叢之中有三個(gè)服務(wù)器，表示信息化系統(tǒng)以及信息化系統(tǒng)之間的集成關(guān)系，并說(shuō)明將來(lái)這些系統(tǒng)有可能部署在云端，這點(diǎn)大家都能看出來(lái)。
但在這個(gè)圖的中央，用更大的篇幅展現(xiàn)了各種生產(chǎn)設(shè)備，并且用顯眼的WIFI符號(hào)標(biāo)明了這些設(shè)備是具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的數(shù)字化設(shè)備。
在圖的右側(cè)是一個(gè)計(jì)算機(jī)，表明這是信息化系統(tǒng)，而計(jì)算機(jī)內(nèi)的設(shè)備之間用虛線連接起來(lái)，明顯地告訴我們，這些設(shè)備之間具有通訊，甚至是采集、分析、決策、執(zhí)行等功能，是一種網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)。
因此，縱向集成可理解為三個(gè)層面：
1、企業(yè)內(nèi)部ERP/MES/DNC/MDC等信息化系統(tǒng)之間的深度集成;
2、通過(guò)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，將各種數(shù)字化設(shè)備建成網(wǎng)絡(luò)化、集中管控的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng);
3、信息化系統(tǒng)與設(shè)備層之間，具有指令下發(fā)、狀態(tài)反饋、動(dòng)態(tài)調(diào)整等功能，體現(xiàn)信息技術(shù)與物理設(shè)備之間的深度集成。
從以上分析看，縱向集成不能只從信息化系統(tǒng)方面進(jìn)行解讀。
四、三項(xiàng)集成：順序不對(duì)
經(jīng)?？吹接行┪恼轮姓f(shuō)，工業(yè)4.0有三項(xiàng)集成：縱向、橫向和端對(duì)端，說(shuō)起來(lái)朗朗上口，但實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)了順序不對(duì)的問(wèn)題。“縱向、端對(duì)端、橫向”的順序不能錯(cuò)，正反兩個(gè)方向說(shuō)都可以，德國(guó)人傾向用“橫向、端對(duì)端、縱向”，由大到小的順序，這可能與工業(yè)4.0白皮書(shū)是個(gè)規(guī)劃性的文件有關(guān)。中國(guó)人喜歡說(shuō)成“縱向、端對(duì)端、橫向”，是由小到大，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序，符合我們循序漸進(jìn)的傳統(tǒng)思想。但，如果將“端對(duì)端”放到最前或者最后，從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)都是有問(wèn)題的。
簡(jiǎn)單地講，縱向集成是一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的集成，包括企業(yè)內(nèi)部信息化系統(tǒng)之間、信息化系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備之間的集成，是點(diǎn)的概念，是其他兩個(gè)集成的基礎(chǔ);端對(duì)端是圍繞產(chǎn)品生命周期企業(yè)間的集成，是產(chǎn)品價(jià)值鏈的集成，是線(或叫鏈)的概念;橫向集成是以供應(yīng)鏈為主線，企業(yè)間之間的集成，是社會(huì)化合作的重要基礎(chǔ)，是生態(tài)圈、是網(wǎng)的概念，也是難度最大的集成。
德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略中，希望通過(guò)以上三個(gè)集成，全面打通企業(yè)內(nèi)部(信息化系統(tǒng)及生產(chǎn)設(shè)備)、企業(yè)之間、社會(huì)化的集成、協(xié)同，實(shí)現(xiàn)靈活、個(gè)性化、高效、社會(huì)化、智能化的生產(chǎn)。
五、對(duì)工業(yè)4.0的認(rèn)知：重硬輕軟
與一些學(xué)者和企業(yè)交流時(shí)發(fā)現(xiàn)他們普遍存在重硬件輕軟件，重硬實(shí)力輕軟實(shí)力的特點(diǎn)。很多人不遠(yuǎn)萬(wàn)里去德國(guó)機(jī)床展或者先進(jìn)企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，回來(lái)后談?wù)撟疃嗟氖堑聡?guó)的生產(chǎn)設(shè)備多么先進(jìn)，機(jī)器人多么普及，而很少關(guān)注人家用的什么軟件系統(tǒng)，信息技術(shù)和物理設(shè)備是如何深度融合的，幾乎無(wú)人談及那些企業(yè)在員工培訓(xùn)、人才培養(yǎng)、工作組織、企業(yè)管理、人文關(guān)懷等軟實(shí)力方面的建設(shè)。
一說(shuō)到“2.0補(bǔ)課、3.0普及、4.0示范”，大家都認(rèn)同，但仔細(xì)聽(tīng)聽(tīng)，更多地是聚焦在自動(dòng)化設(shè)備的補(bǔ)課與普及，最典型的就是“機(jī)器換人”行動(dòng)，而很少談及如何“補(bǔ)上、普及2.0、3.0的軟實(shí)力”。
我們必須深刻地認(rèn)識(shí)到，德美等發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家已經(jīng)走完了工業(yè)2.0、3.0的歷程，他們200多年工業(yè)文明所沉淀下來(lái)的軟實(shí)力，如嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、敬業(yè)的精神、團(tuán)隊(duì)合作、科學(xué)的企業(yè)管理、成熟的社會(huì)化協(xié)作等等，是我們所不具備的，是我們必須要“補(bǔ)上”、也必須要“普及”的。機(jī)床、機(jī)器人等硬件設(shè)施，只要有資金就可以快速補(bǔ)上，而這些無(wú)形的軟實(shí)力，恰恰是我們轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中繞不過(guò)去的關(guān)鍵，是一個(gè)需要長(zhǎng)期積累的過(guò)程，也是企業(yè)甚至國(guó)家最核心的競(jìng)爭(zhēng)力。
基于以上思考與研究，“CPPS人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略”就是呼吁大家要重視“人”在本次革命中的重要意義。CPPS是Cyber-Person-Physical System的縮寫(xiě)，Person指的是勞動(dòng)者及其技能、素養(yǎng)、精神、組織、管理等。CPPS體現(xiàn)了以人為本，人與賽博、物理虛實(shí)兩世界的融合、迭代發(fā)展，構(gòu)建以賽博智能為目的的人機(jī)網(wǎng)三元戰(zhàn)略。
企業(yè)在制訂工業(yè)4.0落地戰(zhàn)略時(shí)，不僅要在先進(jìn)技術(shù)、智能設(shè)備上有所突破，更應(yīng)該發(fā)揮人力資源相對(duì)充沛的優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮人的潛力，在人才培養(yǎng)、企業(yè)管理、創(chuàng)新能力等軟實(shí)力方面快速提升，才能確保工業(yè)4.0在企業(yè)的成功落地，才能有勝出德美列強(qiáng)的機(jī)會(huì)!
六、對(duì)工業(yè)4.0戰(zhàn)略及兩個(gè)領(lǐng)先的策略：認(rèn)知不到位
在交流過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)很多人不了解德國(guó)的“雙領(lǐng)先策略”，只簡(jiǎn)單地認(rèn)為工業(yè)4.0是一次工業(yè)革命，是德國(guó)為了提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的一種戰(zhàn)略，從技術(shù)方面了解的多些。實(shí)際上，工業(yè)4.0戰(zhàn)略的根本目標(biāo)是“確保德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)”，為實(shí)現(xiàn)這一根本目標(biāo)，德國(guó)人還制訂了“雙領(lǐng)先策略”。
第一個(gè)是“領(lǐng)先的供應(yīng)商策略”。在工業(yè)4.0白皮書(shū)中，德國(guó)人說(shuō)的很清楚：“領(lǐng)先的供應(yīng)商策略是從設(shè)備供應(yīng)商行業(yè)的視角專(zhuān)注于工業(yè)4.0 。德國(guó)的設(shè)備供應(yīng)商為制造業(yè)提供世界領(lǐng)先的技術(shù)解決方案，并藉此成為工業(yè)4.0產(chǎn)品全球領(lǐng)先的開(kāi)發(fā)商、生產(chǎn)商和市場(chǎng)先導(dǎo)”。通過(guò)此策略，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0軟硬件及“系統(tǒng)的系統(tǒng)”的解決方案，形成事實(shí)上的全球標(biāo)準(zhǔn)，將中國(guó)等國(guó)家由競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手變?yōu)榉桨竷A銷(xiāo)市場(chǎng)，兵不血刃地占領(lǐng)，這也就是為什么德國(guó)西門(mén)子、SAP等方案供應(yīng)商成為工業(yè)4.0的最大推手，也是為什么默克爾總理等政要不遺余力推廣工業(yè)4.0的重要原因。
第二個(gè)是“領(lǐng)先的市場(chǎng)策略”，強(qiáng)調(diào)將德國(guó)國(guó)內(nèi)制造業(yè)作為主導(dǎo)市場(chǎng)加以培育，率先在德國(guó)國(guó)內(nèi)制造企業(yè)加快推行“工業(yè)4.0”與實(shí)施CPS賽博物理系統(tǒng)，進(jìn)一步壯大德國(guó)制造業(yè)。也就是說(shuō)，用工業(yè)4.0的理念、技術(shù)手段等將德國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)武裝起來(lái)，提升其生產(chǎn)效率與競(jìng)爭(zhēng)力，確保在全球競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)地位。在這個(gè)策略上，大家都可以理解。
因此，我們?cè)谘芯?、學(xué)習(xí)工業(yè)4.0的時(shí)候，要有清醒的認(rèn)識(shí)，工業(yè)4.0既是指導(dǎo)我們前行的指明燈，同時(shí)，也存在著一定的陷阱。我們不要感覺(jué)到德國(guó)的生產(chǎn)管理模式好，就不顧企業(yè)的實(shí)際情況，在短時(shí)間內(nèi)購(gòu)買(mǎi)大量的機(jī)器人等高端設(shè)備，中了德國(guó)人“領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略”的“圈套”;還要記住，德國(guó)工業(yè)4.0是”確保德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)”，并非適用于所有國(guó)家與所有企業(yè)，我們一定要將工業(yè)4.0的“確保德國(guó)制造業(yè)未來(lái)”戰(zhàn)略目標(biāo)，轉(zhuǎn)化成“確保自己企業(yè)的未來(lái)”。著眼未來(lái)、立足當(dāng)下，既要汲取德國(guó)工業(yè)4.0的精華，又不要死搬教條、盲目跟風(fēng)，要以“中國(guó)制造2025”為宗旨，以“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量引導(dǎo)、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、以人為本”為方針，揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，制定適合自己企業(yè)的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)，確保自己企業(yè)的未來(lái)!
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