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工业4.0 从概念到现实

未知 2019-07-05 11:40

  工业4.0,从概念到现实

  菲尼克斯电气亚太研发中心总经理、中国公司副总裁杜品圣博士,分享了他对于工业4.0的理解以及工业4.0战略给我们带来的启示和思考,演讲受到了广大观众的好评。在此编者专门整理了杜博士的演讲实录,以飨读者。

  各位领导,各位国内外的专家们,大家下午好。我非常高兴能有这样一个机会,与各位相聚这里,刚才聆听了这个行业世界级领军人物,自动化大咖们的发言,让我受益匪浅。我对于未来制造从不知道开始有些了解,对于未来制造的蓝图也有了更多认识。可能是由于我多年来主要从事技术工作,包括技术研发、技术开发、技术管理等,所以养成了一个职业病,就是什么事情都要打破砂锅问到底。对于一个新的事物产生的时候,一定要问三个问题:为什么要提这个概念?这个概念是什么?当我们利用这个概念的时候会对社会发展,技术发展,行业发展或企业发展有何益处?

  当我开始看到这个论坛主题的时候,理解不是很深切,是制造为了未来?还是未来为了制造?但是从刚才几位的发言我逐渐理解了未来制造应该是什么样子。而最近很热的一个概念就是工业4.0,工业4.0精准描述了一个蓝图或前景,解决了未来制造是什么样子这个问题。所以才有了我的这个标题乘工业4.0强劲之风,行未来制造转型之道---众概念到现实。这个强劲之风不是东风,而是从西边刮过来的;行未来制造转型之道,指的是面向未来制造强调的是一个转变的过程,没有转型的话,不可能从现在制造走向未来制造,也不能从众概念到现实。

  看到工业4.0的概念的时候我们总是会思考

  1、工业4.0的概念到底意味着什么?

  2、为什么世界上只有德国和中国会推动工业4.0概念?

  3、如何利用工业4.0的战略推动中国制造产业的改革和转型?

  这三个问题也是大家关心的问题,如果解决了这三个问题,我们就能按照自己的实际情况,企业的现状和发展途径来制定自己的战略,这样才是真的学以致用。基于这样的思考,我提出了三个问题:

  第一、为什么德国要推动工业战略4.0?是主动的还是不得已而为之?影响德国做出行动的深层原因在哪里?

  第二、什么是德国工业战略4.0?ABB、西门子、海立的演讲用不同的语言,不同的方法,从不同的层面描述了工业4.0战略,并提及了很多概念,如智能制造,智能生产,智能工厂,数字制造,侧重点也不同,强调系统,或是从机器人的进展来阐述等等。而我们需要的是一个能将这些内容都包罗的概念。

  第三、德国工业战略4.0给我们带来哪些启示和思考?

  首先说,为什么德国要推动工业战略4.0。可能源于三个方面:互联网的发展,生产制造的瓶颈,德国工业战略的定位。现在Internet技术无处不在,毫不夸张的说人们现在离开互联网就不能生存,在场的各位谁能坚持几分钟不看手机呢,确实很难。互联网影响无处不在,而且构成了全球的网络化,例如现在的智能电网、智能家居、智能城市、智能汽车,所谓智能就是指的与互联网相连。我们已经进入互联网时代,工业如果不和互联网相连的话就会被时代所淘汰。随着技术发展,趋势的发展,迫使工业领域不得不思考如何让工业与互联网相结合。

  第二点也很重要,互联网带来的优势就是快、快、快,这个特点对于产品的生产带来很多问题,今后产品生产不是大批量,而是小批量、多品种,产品生命周期的缩短。就像过去的手机更换频率是3-5年,而现在基本是一年甚至更短就会更换一部,产品生命周期的缩短对传统制造业提出了最大的挑战,并由此带来下一个问题就是价格下降和成本压力。国内企业发展的思路是由小做大,最后成为上市公司,实现资本运作,而由资本控制的公司更需要快速的实现投资回报,这对传统的制造业机会是不可能完成的任务。而最后,更主要的还有资源的优化及能源效率。面临当前的挑战,制造业如果还按照传统的思维、传统的控制思路,必败无疑。

  第三,德国为什么那么重视工业4.0?上个月德国总理默克尔在企业家协会上说:如果德国生产制造业不及时进行革命的话,总有一天google,微软,苹果将会成为生产制造领域的新巨头。过去我们已经看到这个趋势,谷歌在收购机器人公司,进入生产制造领域的意图非常明显。德国是当前的制造强国,而这种强国地位5年、10年之后是否还能保持,是个很大的问题。而中国是制造大国,多年来我们就提出从制造大国向制造强国转变,德国更是希望从制造强国变为制造业超级大国,两者的共同之处都是变。大和强的区别是什么?是质量和创新。从大到强,第一步不是IT,互联网,而是确保质量,提升创新意识。质量如何保证,答案就是自动化。德国的自动化已经非常强大,而从制造强国变为制造业超级大国,关键的就在于互联网。事物的发展要具备充分条件和必要条件,必要条件就是自动化,充分条件是信息化,只有这两个条件同时满足的时候才能搞好工业4.0,二者缺一不可。生产管理系统如ERP,MES ,SAP ,EPLM,移动互联网,物联网技术与生产制造系统结合,这就是德国的出发点。

  什么是工业4.0?我认为工业4.0是对于未来制造业的一种描述,2012年德国发布了一本白皮书,里面描述了德国的未来发展路径,新能源,第4次工业革命、我们面临的是什么?我们需要是什么?

  这本书中有4张非常著名的画,总结四次工业革命的变革:18世纪中叶的第一次工业革命是小作坊的生产制造模式,以蒸汽机的诞生为标志;20世纪前期的第二次工业革命是人工流水线的生产制造模式的变化;20世纪后期的第三次工业革命是自动化流水线的生产制造模式;21世纪开始的第四次工业革命是互联网自动化的生产制造模式。我们知道,产业革命,科技革命,工业革命是有内在联系的。蒸汽机是一个科技革命,怎么能代表工业革命呢?因为工业革命就是生产制造模式的革命,所以工业4.0也是一种模式的革命,不是系统或元器件的革命或变革。过去很多哲学家和经济学家已经梳理了这样的关系:生产力推动了社会的发展,生产制造方法的改革提高了生产力。

  所以德国发展第4次工业革命,落脚点不是在IT、网络或通讯,而是在制造领域的革命,工业战略4.0标志着工业生产进入了互联网时代:网络物理生产系统(CPPS,cyber-physical production systems)将形成第四次工业革命的基础。大家都知道,美国推出了CPS,而到德国的时候没有用CPS的概念,而是用CPPS的概念。生产制造系统采用联网的嵌入式系统,以及物联网和基于WEB的服务,将带来我们走上第四次工业革命的道路,所以在工业4.0的战略中,各个公司要找准自己的地位,而不是人云亦云。

  工业战略4.0的目标是什么?智能自适应化,机电控制模块化,过去大家都强调机电一体化,但机电一体化是个被动的执行机构,这个执行机构必须和控制系统结合在一起,成为一个自动化的模体,叫机电控制一体化,第三个叫互联移动实用化,PLM管理一体化

  那么工业战略4.0到底应用哪些技术?我认为数字工、厂工业自动化控制系统、无缝一致的通信技术、Web 2.0、云计算和大数据、机器与机器之间的通信(M2M )、软件技术、参与人的角色、物联网、网络物理系统、嵌入式控制技术、机械制造设计技术等等都是包含其中的。

  在工业战略4.0之下,那么工厂的结构就不是金字塔的结构,如现场层,控制层,管理层,以及后面的ERP层,而成为一个平面的结构,所以传统的控制体统要改革,改成什么样的呢?产生了一个三维度的控制系统的框架,这个系统将协同生命周期链,管理链,和产业链有机结合起来,所以现在的PLM应该叫企业的生命周期管理EPLM。

  过去的系统设计都是预知系统的设计,而工业4.0控制的关键在于系统能自行配置和智能生产系统流程网络化的设计,这是根本的区别。所以互联网自动化是实现工业4.0 战略的关键,这个方向上有很多的课题可以做,等待着年轻人去实现。德国为了推动工业4.0的发展,成立由IT,电子,电气及设备装置生产厂商,研究单位,大专院校组成工业智能制造战略平台,制定中国工业制造发展纲要,所以工业4.0不是一两个企业完成的而是成百上千企业共同努力实现的。菲尼克斯电气也是这个联盟的一个重要成员,参与一个研究群中的项目开发工作。

  最后,德国工业战略4.0给我们带来的启示?从德国的发展路径可以看出,要搞工业4.0首先要完成工业3.0 ,IT行业的专家与自动化专家必须一起合作,长期的规划,跨行业,跨专业的整合协调作战。

  而实现中国工业4.0也不是一蹴而就的,需要四部曲:生产制造自动化、流程管理数字化、企业信息网络化、智能制造云端化。通过这四化,我们会沿着自己的路径,一步步实现我们的理想。

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