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如果有人說“工廠會(huì)解決當(dāng)前全球面臨的問題”，您可能會(huì)覺得這是在說大話。但現(xiàn)在真有一個(gè)國家正在努力實(shí)現(xiàn)這一宏偉概念，這個(gè)國家就是德國�，F(xiàn)在，德國政府提出了高技術(shù)戰(zhàn)略“工業(yè)4.0”（Industry 4.0），并開始推進(jìn)這個(gè)產(chǎn)官學(xué)一體項(xiàng)目。

如果用一個(gè)詞來概括這個(gè)概念，那就是“互聯(lián)工廠”。就是通過互聯(lián)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)將工廠與工廠內(nèi)外的事物和服務(wù)連接起來，創(chuàng)造前所未有的價(jià)值、構(gòu)建新的商業(yè)模式，甚至還能解決很多社會(huì)問題。

工業(yè)4.0的大體概念是在2011年于德國舉行的工業(yè)設(shè)備展會(huì)“Hannover Messe 2011”上提出的。在2年后的“Hannover Messe 2013”上，由產(chǎn)官學(xué)專家組成的工作小組（WG）發(fā)表了最終報(bào)告（有德語版和英文版）＊。下面，筆者就根據(jù)該最終報(bào)告來解讀一下工業(yè)4.0。

＊工業(yè)4.0工作組內(nèi)不僅有能夠代表德國的企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)，還從政府機(jī)構(gòu)聘請了觀察員。主要企業(yè)有ABB、巴斯夫、寶馬、博世、戴姆勒、英飛凌、思愛普（SAP）、西門子、蒂森克虜伯（ThyssenKrupp）及通快（TRUMPF）等。

關(guān)鍵是靈活運(yùn)用ICT

“工業(yè)4.0”這一名稱的含義是人類歷史上的第四次工業(yè)革命（圖1）。第一次工業(yè)革命是18世紀(jì)60年代至19世紀(jì)中期掀起的通過水力和蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)的工廠機(jī)械化；第二次工業(yè)革命是19世紀(jì)后半期至20世紀(jì)初的電力廣泛應(yīng)用；第三次工業(yè)革命是20世紀(jì)后半期出現(xiàn)的、基于可編程邏輯控制器（PLC）的生產(chǎn)工藝自動(dòng)化。工業(yè)4.0的定位是可與這些工業(yè)革命比肩的技術(shù)革新。

圖1：工業(yè)4.0的定位 定位于繼機(jī)械化（第一次工業(yè)革命）、電氣化（第二次工業(yè)革命）、自動(dòng)化（第三次工業(yè)革命）之后的第四次工業(yè)革命。 本文圖表均摘自《Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0》

其中的關(guān)鍵技術(shù)是信息通信技術(shù)（ICT），具體包括聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間自動(dòng)協(xié)調(diào)工作的M2M（Machine to Machine）、通過網(wǎng)絡(luò)獲得的大數(shù)據(jù)的運(yùn)用、與生產(chǎn)系統(tǒng)以外的開發(fā)/銷售/ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）/PLM（產(chǎn)品生命周期管理）/SCM（供應(yīng)鏈管理）等業(yè)務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，等等。

第三次工業(yè)革命的自動(dòng)化只是在生產(chǎn)工藝中運(yùn)用ICT，而工業(yè)4.0將大幅擴(kuò)大應(yīng)用對象。最終報(bào)告將這種升級后的工廠稱做“智能工廠”（圖2）�；�于ICT的“智能化”本來就是在智能手機(jī)、智能儀表、智慧城市、智能電網(wǎng)等所有事物和服務(wù)中出現(xiàn)的動(dòng)向。要實(shí)現(xiàn)工廠智能化的工業(yè)4.0也可以說是一個(gè)必然趨勢。除工業(yè)4.0以外，通用電氣也提出了與之基本相同的概念——“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”（Industrial Internet）。日本的各企業(yè)也在推進(jìn)M2M和大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

圖2：“智能工廠”構(gòu)想 智能工廠的定位是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)（IoS）的一個(gè)要素。

可解決能源消耗和工作生活平衡問題

通過推進(jìn)工廠智能化，不僅能夠創(chuàng)造前所未有的產(chǎn)品、大幅提高生產(chǎn)效率，還能夠解決當(dāng)前社會(huì)面臨的許多問題。比如能源消耗問題�，F(xiàn)在，工廠在不開工時(shí)也要保持立刻就能重新開工的狀態(tài)，這會(huì)消耗很多能源。而如果能夠根據(jù)工廠的開工情況實(shí)時(shí)調(diào)整能源供應(yīng)，就能大幅削減總體的能源消耗量（圖3）。

圖3：通過工廠智能化削減能源消耗量 通過根據(jù)開工情況調(diào)整能源供應(yīng)，能夠削減能源消耗量。

另外，工作組的最終報(bào)告還指出，工廠智能化能解決工作生活平衡問題�，F(xiàn)在，在工廠工人的工作模式是到工廠上班，現(xiàn)場操作機(jī)械設(shè)備等，到了下班時(shí)間下班回家。但是，如果能通過ICT實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，就不需要在工廠和家之間奔波，可以在安全的場所舒服地工作。工廠智能化還有利于提高工人的生活質(zhì)量。

四大課題

雖然工業(yè)4.0展現(xiàn)了美好的未來，但實(shí)現(xiàn)這一概念卻面臨著四大課題，分別是標(biāo)準(zhǔn)化、復(fù)雜系統(tǒng)的管理、通信基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、安全和保密。

標(biāo)準(zhǔn)化方面，隨著工廠與工廠內(nèi)外的很多事物和服務(wù)連接起來，通信手段及數(shù)據(jù)格式等很多事物必須制定標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的管理，隨著生產(chǎn)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)連接起來，整個(gè)系統(tǒng)變得復(fù)雜，管理變得越來越困難。通信基礎(chǔ)設(shè)施問題指的是可用于工業(yè)用途的、可靠性（SLA：服務(wù)水平協(xié)議）高的通信基礎(chǔ)設(shè)施。安全和保密方面，隨著工廠與外部網(wǎng)絡(luò)連接起來，遭到惡意軟件入侵等網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)也越來越大，因此急需采取安全和保密措施。（作者：高野 敦，日經(jīng)技術(shù)在線！供稿）