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深度解析:“改变人类历史”的“工业4.0”

2015-08-18 10:43
九一隐士
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  德国的工业4.0,可谓是风靡全球。世界各国都抓住了这次科技变革的大好机会,筹备未来自己国家的详细发展规划。那么,或许很多读者只是听过工业4.0这个热词,并不清楚工业4.0的详细内容。今天,OFweek3D打印网小编带你一起重温“工业4.0”。

  其实,所谓的工业4.0,也就是在这个时代,生产方式和消费方式将发生根本改变,这带来了商业模式变革的机会。企业家可以利用开放战略,推进有利于自己的新工业价值生态的产生,为企业的发展找到新的竞争优势来源。这对于整体处于工业2.0时代的中国企业意义重大。

  按照德国对工业革命的阶段性描述,人类社会将逐步跨越工业3.0阶段,走向工业4.0时代。在工业4.0时代,除了生产力获得巨大提升,同时还会有商业模式的巨大变革。与时共进的企业家可以洞悉工业4.0新的价值创造方式,为自己找到新的竞争优势。

  虽然工业4.0时代具有诸多独特之处,但它仍然具有一定的经济及发展规律,企业家需深刻认识这些规律,及时调整自己的生产经营方式,为新时代的竞争做好准备,成为工业4.0时代的弄潮儿。

  工业4.0时代的基本特征

  人类社会发展的最大约束是技术的限制,虽然人们可以憧憬一些美好的生产或生活方式,但如果当时的技术不能支撑这些价值创造方式发生,这些美好的前景也只能存在于想象之中,并不能变为现实。工业4.0时代是人类社会发展的全新阶段,由于新技术的进步及应用,导致人类社会发展的约束条件发生了改变,从而为新的价值创造方式提供了基础。

  什么是第四次工业革命

  从德国工业4.0平台(Platform Industrie4.0,德国各协会及企业联合成立的负责工业4.0相关体系研究及推广的一个组织)提供的定义来看,人类社会目前经历了三次工业革命,并正在迈向第四次工业革命。对于250年前发生在英国的第一次工业革命,以及150年前开始的第二次工业革命,学界及产业界几乎没有任何异议。

  对于第三次工业革命,目前有两种说法:一种是美国一位能源专家写了一本名为《第三次工业革命》的书,把未来以能源互联网为基础的社会称为第三次工业革命;另外一种说法是,哈佛商业历史学家阿尔弗雷德·D·钱德勒在《信息改变美国:驱动国家转型的力量》一书中提出,“按照最初的构想,我们想把书名定为《第三次工业革命:信息技术在美国从殖民时代向当代变迁过程中所起的作用》”,可见德国借此明确提出以PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)为代表的工业3.0,是有一定的学术研究基础的。

对于工业4.0,德国工业4.0平台明确定义为第四次工业革命。从工业革命的定义来看,仅仅是生产力的提升,那还只是量变,不能称为工业革命,必须有生产关系(管理变革)的改变,我们才可以称为工业革命。

  在第一次工业革命发生的时候,主要的技术创新是机械化的应用,与此相伴的是工厂的出现,并形成了一个人类社会从未出现过的阶层——工人,这对于人类社会来讲是一个革命,因为它影响到了人类社会的发展。在第二次工业革命的时候,按照钱德勒的说法,由于工业化进程继续推进,电气化和自动化的广泛应用,大规模生产开始出现,这要求有专业的管理人员来对工厂进行管理,至此,人类开始利用专业管理人员来对工厂进行管理,这大大提高了工厂的管理效率。在第三次工业革命的时候,其主要的技术创新是信息化的应用,对于第三次工业革命的生产关系改变,目前没有看到专门的文献进行解释,工业4.0研究院根据大量资料研究认为,信息工作者的出现,可以作为第三次工业革命生产关系改变的代表。

  基于以上三次工业革命的认识,我们可以对第四次工业革命进行描述,第四次工业革命是第三次工业革命之后的一次新的工业革命,它主要以CPS(Cyber-PhysicalSystems,信息物理融合系统)为核心技术特征。笔者认为,第四次工业革命带来的管理变革,很可能是出现新型的工作者,这种工作者可能是社会的每一个人,这主要是由互联网在生产制造领域的应用所带来的。

  因此,对于德国工业4.0平台提出的工业4.0概念,应该以一个时代来认识,其中既有技术创新所带来的生产力提升和商业模式的改变,同时也有生产关系或管理变革发生。本文主要关注工业4.0时代模式变革的规律及应用。

  工业4.0的三个高度化

  基于工业4.0研究院的研究成果,工业4.0时代具有三个高度化技术特征,也就是高度自动化、高度信息化及高度网络化。一般来讲,自动化是工业2.0时代的特征,而信息化是工业3.0时代的特征,在工业4.0时代,自动化和信息化将继续深入发展,形成高度自动化和高度信息化,同时工业4.0时代还将由于各种设备和系统实现了联网,具有高度网络化的特征,这是工业4.0时代独有的技术特征。

  目前研究领域没有专家对工业4.0的技术特征进行清晰的描述,特别是针对中国的语言习惯(例如,信息化在西方语系中称为数字化),更是缺乏明确的说明。笔者结合中国对工业化和信息化等专有名词的描述,设计了三个高度化的判定标准,也就是说,我们可以利用三个高度化技术特征来对企业实践进行工业4.0判定。

首先,我们来看看高度自动化的判定标准。自动化是第二次工业革命主要的技术创新,通过电气化的应用,实现了大规模流水线作业,这大大释放了机器的力量,避免了人的体能等约束带来的限制,因此,其生产力大幅度上升。我们可以从福特汽车自动化流水线作业的案例看到,自动化流水线给生产制造领域的效率提升带来巨大改变,正因为这种大规模制造的出现,使得普通人也可以买得起汽车。

  在工业4.0时代,自动化还会继续发展和应用。从技术发展趋势来看,自动化将呈现智能化的特征,大量的智能机器人的应用,将导致自动化生产线更具有柔性,可以实现多种产品的生产,同时随着生产制造现场的自动化设备集成度增加,实现所谓高度自动化,大量的工作将主要由自动化设备来实现,这为无人化工厂的出现提供了可能。

  其次,对于高度信息化的判定标准,我们需要认识到,生产制造企业的信息化,一般可以通过经营管理系统和生产制造系统来实现,前者主要体现为ERP、CRM和HRM等系统,而后者主要体现为PLM(Product Life cycle Management,产品生命周期管理)、MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)及DNC(Distributed Numerical Control,分布式数控)等系统。具体来讲,经营管理信息化系统主要是为了实现涉及非生产现场的管理内容,而生产制造信息化系统主要是为了解决产品核心价值创造过程的管理,例如产品的研发设计、生产制造等。

  与自动化类似,信息化在工业4.0时代也将继续发展,它将主要以更加高度的集成为特征。一些提供智能工厂或数字化工厂解决方案的企业,把ERP、PLM、MES及SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition,数据采集与监视控制系统)等系统集成到一起,形成一个完整的解决方案,称为数字化工厂解决方案,的确是一个可行的方式。不过,高度信息化集成带来一个困难,针对具体的企业需求,供应商还需要进行一定的定制化开发和优化。

  最后,我们来看工业4.0时代的高度网络化特征,这是工业4.0时代独有的特征,是工业2.0和3.0都不具有的,同时也是互联网技术在生产制造领域应用的结果。需要指出的是,与传统主要服务于消费领域的TCP/IP协议组为核心的消费互联网技术不同,工业领域需要具有不同技术指标的工业级互联网,诸如实时性、安全性等特定的技术指标要求,是工业4.0时代的高度网络化所体现的一些不同。

  综上所述,工业4.0时代具有所有工业革命所具有的基本特征,那就是生产力和生产关系都会发生改变,同时工业4.0时代也具有三个高度化特征,其中高度网络化体现了互联网技术在生产制造领域的渗透,这也是工业4.0时代的最大技术特征,它带来的模式变革将是我们最应该关注的焦点。
 

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