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感受“工业4.0”概念

未知 2019-07-18 10:53

  2014年汉诺威工业博览会的主题融合的工业下一步很好地契合了德国自2013年以来力推的创新概念工业4.0。除了相关的报告和论坛,今年的工博会甚至专门推出了一个包含15家参展企业的工业4.0之旅。

  2014年汉诺威工业博览会的主题融合的工业下一步很好地契合了德国自2013年以来力推的创新概念工业4.0。除了相关的报告和论坛,今年的工博会甚至专门推出了一个包含15家参展企业的工业4.0之旅。置身其中,人们可以明显感受到工业4.0的概念对于德国的意义,尽管这一进程目前来看仍然很缓慢。

  从业界倡议到国家战略

  德国业界提出的工业4.0概念源于2011年汉诺威工业博览会,最初的想法只是通过物联网等媒介来提高德国制造业水平。随后,德国成立了工业4.0工作组,并于2013年4月发布了报告《保障德国制造业的未来:关于实施工业4.0战略的建议》。与此同时,德国机械及制造商协会(VDMA)等合作设立了工业4.0平台。德国电气电子和信息技术协会则于2013年12月发表了德国首个工业4.0标准化路线图。

  在德国工程科学院等德国学术界和产业界的建议和推动下,德国联邦教研部与联邦经济技术部于2013年将工业4.0项目纳入了《高技术战略2020》的十大未来项目中。

  联邦政府资助2亿欧元,用来奠定德国在关键技术上的国际领先地位,夯实德国作为技术经济强国的核心竞争力。这其中的工业4.0项目分为两大主题,一是智能工厂,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现;二是智能生产,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

  在接受了业界的建议后,德国总理默克尔在不同的场合多次谈到了德国的工业4.0战略。4月6日,默克尔在汉诺威工业博览会开幕仪式上表示,对于德国来说,工业4.0是一个里程碑。德国希望能够在传统制造业仍然保持世界领先地位,并且在适当的时候将其与现代信息技术结合起来。如果不这样的话,就会在一些领域失去与世界接轨的机会。

  信息技术与机器的融合

  然而对于企业而言,到底什么是工业4.0,工博会上十几家积极参与这一概念推广的企业都有各自不同的理解。有的致力于与机器的互联互通,希望打造个性化的智能生产线;有的在宣传自己的工业解决方案,核心是工业软件的应用;还有的信誓旦旦要将大数据、云计算和物联网整合进工厂。然而这些进展仅仅只能算是工业4.0的基础。德国工程科学院院长孔翰宁博士在工博会的论坛中作关于工业4.0报告时说:现在已经有企业成功地提供工业4.0的基础,还有模型工厂,比如德国人工智能研究中心(DFKI)。

  在展会现场接受科技日报记者采访时,博世力士乐公司的赫尔兹利贝女士说:工业4.0意味着信息技术(IT)与工厂走到一起。IT企业与工厂能够相互理解并交换信息。任何时候都能够通过IT获取产品信息。它与之前的工业自动化的最大区别就在于与机器之间的对话。通过工程师的努力,现在我们首次真正实现了信息技术与机器的连接。

  赫尔兹利贝介绍了她们研发的面向工业4.0的装配生产线模型。这套结合射频识别标识(RFID)的设备能够读取单个零件的信息,然后执行独立的装配步骤,进而实现全自动装配单个产品。尽管整个系统包含很多的设备,赫尔兹利贝说:我们的产品最重要的部分是软件。

  费斯托公司则展示了他们研发的专门供大学和企业使用的试验和学习工厂,通过这个系统, 年轻人可以学习到工厂和自动化应用的入门技能。该公司的芭尔女士向科技日报记者介绍说:工业4.0能够实现更多的自动化,但这并不意味着就不需要人工。企业的生产准备仍然需要很多具备更高技能并且有创造性的员工。孔翰宁博士也持同样的观点。他说:智能工厂不会是无人的。它仍然有需要参与和决定的空间。减少的是生产环节的工人,但同时会创造更多的间接岗位,例如系统设计、研发和整合。

  迈向未来工厂的道路

  凯泽斯劳滕工业大学的德特勒夫齐尔克教授参与完成了德国人工智能研究中心建造的未来工厂模型。在他看来,2016年才会有首个智能工厂的大型组件在现实工业领域投入使用,而构建一个完整的工厂可能要到2023年之后。齐尔克教授认为,缺少为工业4.0做好充分准备的年轻科研人员,缺乏相关的标准,以及建立在相互渗透和交换基础上的系统的安全性问题是延缓智能工厂进入现实生活的三个主要原因。与此类似,德国电子技术和信息技术协会近期的一份调查显示,德国多数高校和企业认为,工业4.0将会实现,但不会早于2025年。

  由于工业4.0概念宽泛,仍然在世界上处于强势地位的德国制造业至少目前还没有马上升级的紧迫感。因此德国政府对其的支持似乎也有些雷声大雨点小。工业4.0项目虽然入选《高技术战略2020》的十大未来项目,但联邦政府在20122015年间向十大项目资助84亿欧元中,工业4.0项目仅获2亿欧元,连一个零头都不到。

  此外,随着制造业向智能化转型,德国将会面临信息和通讯技术领域的制约。德国总理默克尔敦促说,工业4.0意味着未来的智能工厂能够自行运转,零件与机器可以进行交流。为了实现这样的目标,信息通信业、机械制造业等行业需要增进合作,而不能把目光只是放在自身领域。德国联邦工业协会(BDI)主席乌尔里希格里洛则表示:欧洲企业占全球通信和信息技术市场份额不到10%。未来如果德国的工业和制造业不能弥补这一缺陷,实现制造业与信息互联技术的对接,德国工业的领先地位可能面临危机。

  面对工业4.0时代数据安全这一核心问题,孔翰宁博士说:非常清楚的一点是,数据安全是必要条件,必须保护所交换信息免于未经授权的访问、操纵或者滥用。孔翰宁博士还列举了实现工业4.0需要加强的关键技术,例如传感器和信息物理融合系统(CPS)、大数据和智能数据、语义技术、云计算、新的接口等。而其中处于核心地位的信息物理融合系统的概念最早是由美国国家基金委员会在2006年提出的。

  德国在积极推广工业4.0的概念,但严格说来这是基于德国高度自动化的制造业基础之上的转型。其他国家很难不顾成本投入和技术基础制约来简单套用工业4.0的概念。在提升制造业竞争力方面,德国也从未准备与别人合作。其在《关于实施工业4.0战略的建议》中甚至坦言,德国拥有强大的机械和装备制造业,德国制定工业4.0战略的目的,就是为了确保德国制造的未来。

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