德國(guó)工業(yè)4.0的著眼點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)是什么？工業(yè)4.0要解決的重點(diǎn)問(wèn)題是什么？它突破方向最有可能在哪里？目前來(lái)看，它已經(jīng)解決了哪些問(wèn)題？一段時(shí)間以來(lái)，德國(guó)工業(yè)4.0與智能制造在全國(guó)制造業(yè)界引起巨大反響。據(jù)聞，在相當(dāng)一些德國(guó)企業(yè)尚未清楚工業(yè)4.0的情形下，國(guó)內(nèi)輿論宣傳與國(guó)外相比，甚至更加普遍，聲音更加響亮。那么到底什么是工業(yè)4.0？它將帶給現(xiàn)代中國(guó)裝備制造業(yè)界什么樣的影響？在這樣的情形下，當(dāng)前的中國(guó)業(yè)界如何看待這些問(wèn)題？應(yīng)該做些什么？
作為中國(guó)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域老資格的領(lǐng)導(dǎo)者之一，原機(jī)械工業(yè)部副部長(zhǎng)沈烈初以其數(shù)十年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，特別是扎實(shí)深厚的專(zhuān)業(yè)功底，以及求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)，對(duì)德國(guó)工業(yè)4.0以及未來(lái)中國(guó)智能制造的發(fā)展提出了非常有見(jiàn)地的意見(jiàn)及建議。
與之交流過(guò)的一些企業(yè)界人士評(píng)價(jià)，這是一個(gè)自工業(yè)4.0概念提出以來(lái)，國(guó)內(nèi)有關(guān)對(duì)其詮釋與理解十分到位的一篇文章。只有經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考、踏實(shí)調(diào)研、有深厚專(zhuān)業(yè)背景以及對(duì)行業(yè)深刻理解和洞察之人，才能產(chǎn)生如此有針對(duì)性、有見(jiàn)地的意見(jiàn)。
智能制造是一項(xiàng)長(zhǎng)期系統(tǒng)的過(guò)程，不能一蹴而就；要在考慮企業(yè)效益（指質(zhì)量、成本、交貨期）的前提下，用投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)學(xué)理論審視實(shí)施智能制造。
中國(guó)裝備工業(yè)現(xiàn)階段還在于加強(qiáng)科學(xué)化、信息化管理，距離智能化尚有很長(zhǎng)一段過(guò)程；智能制造發(fā)展需要全方位人才。
沈烈初先生根據(jù)學(xué)習(xí)與調(diào)查實(shí)踐，歸納德國(guó)工業(yè)4.0的主要內(nèi)容：即1.0為機(jī)械化;2.0為電氣化、半自動(dòng)化；3.0為信息化，即高度自動(dòng)化、少人化；而4.0就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化了，即虛擬實(shí)體系統(tǒng)CPS（Cyber Physical System),也有人翻譯為信息物理系統(tǒng)。
沈烈初認(rèn)為，首先要認(rèn)識(shí)我國(guó)國(guó)情。我國(guó)制造業(yè)水平不同于德國(guó)，推進(jìn)我國(guó)智能制造發(fā)展，工業(yè)4.0可作為參考而不能簡(jiǎn)單復(fù)制，必須通過(guò)實(shí)踐和總結(jié)找到屬于我們自己的成功之路。
智能化首先需要高度信息化
沈烈初說(shuō)，工業(yè)3.0是信息化、高度自動(dòng)化、少人化，而工業(yè)4.0應(yīng)該是高度信息化（即數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化） 智能化，構(gòu)成CPS系統(tǒng)。“三化”發(fā)展呈序列順序進(jìn)步，高度信息化向智能化過(guò)渡，這一過(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間完成。
他非常形象地描述到，數(shù)字化是將物體特征或工藝過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)字描述或數(shù)學(xué)模型。網(wǎng)絡(luò)可以看作為信息高速公路，沈烈初說(shuō)，沒(méi)有信息的網(wǎng)絡(luò)，類(lèi)似沒(méi)有汽車(chē)的高速公路。
沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，信息就無(wú)法高速傳遞，互聯(lián)互通。信息化即是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的融合，包括信息獲取、信息傳遞、信息處理、信息再生和信息利用。所謂物聯(lián)網(wǎng)，就是人或物這樣的實(shí)體用數(shù)字描述，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行物與物、物與人、人與物、人與人四維互聯(lián)互通。
辨別信息化（數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化）與智能化最簡(jiǎn)便的辦法是：前者是管理的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，后者是管理的閉環(huán)系統(tǒng)。
智能化是在信息化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自組織、自記憶、自診斷、自決策、自適應(yīng)，使系統(tǒng)在更佳或最優(yōu)情況下運(yùn)行，因而需要建立大量的數(shù)據(jù)庫(kù)，建立各類(lèi)數(shù)學(xué)模型或?qū)＜蚁到y(tǒng)，而且信息必須是實(shí)時(shí)采集、加工、通信和處理。
由此可以看到，智能化的發(fā)展是一個(gè)漫長(zhǎng)、不斷改進(jìn)與完善，進(jìn)而發(fā)展的過(guò)程，不是一蹴而就的，更不是通過(guò)實(shí)施一兩個(gè)專(zhuān)項(xiàng)就可以變身為智能制造了。
“中國(guó)制造2025”中的十大高端裝備都要求定位在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化之上，這就要求同時(shí)也要使其生產(chǎn)、制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)“三化”管理。
在沈烈初看來(lái)，智能制造的“三化”即數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化；而制造過(guò)程的“三化”，實(shí)際上應(yīng)該是兩個(gè)領(lǐng)域，提供產(chǎn)品制造的裝備和制造過(guò)程。
首先是裝備的“三化”，其次是制造過(guò)程的“三化”，這兩個(gè)概念有很大不同，既有聯(lián)系又有區(qū)別。
智能制造即產(chǎn)品制造過(guò)程的“三化”，是建立在提供裝備的“三化”基礎(chǔ)上，有這樣的“智能體”作為前提，才能實(shí)現(xiàn)智能制造。
裝備的“三化”水平，在較大程度上決定了各行業(yè)“三化”的水平以及實(shí)現(xiàn)的難易程度。
沈烈初同時(shí)強(qiáng)調(diào)，單機(jī)制造構(gòu)成不了生產(chǎn)力，只有成套才能真正發(fā)揮生產(chǎn)力的作用，因而裝備單機(jī)實(shí)行“三化”過(guò)程中，要注意通訊接口，可與上下游設(shè)備互聯(lián)互通、信息交換及時(shí)、共享。對(duì)于成套設(shè)備來(lái)源于不同企業(yè)的，如何“三化”更加重要。
辯證看待實(shí)體制造和虛擬制造
沈烈初說(shuō)，我用一生獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是，就技術(shù)論技術(shù)，很難真正推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造是一種手段，是為實(shí)體設(shè)計(jì)、實(shí)體制造服務(wù)的。
信息技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，有可能用計(jì)算機(jī)推演千百種方案進(jìn)行比較，取得最佳方案后，再變?yōu)閷?shí)體設(shè)計(jì)與實(shí)體制造，開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，再驗(yàn)證修正完善。這就可以大大縮短研發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)資金。新產(chǎn)品定型后，再用計(jì)算機(jī)推演得出最佳制造過(guò)程，從而安排實(shí)體制造的工藝及生產(chǎn)。
盡管這樣，也有一個(gè)不斷完善的過(guò)程，因?yàn)檠邪l(fā)與制造過(guò)程受多種內(nèi)外因素的干擾，在這里仍然需要有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師、工程師、制造工藝師決策和干預(yù)，這樣才能做出好的產(chǎn)品，才能保質(zhì)量、降成本、縮短生產(chǎn)周期。
計(jì)算機(jī)運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)，其基礎(chǔ)采集必須來(lái)源于實(shí)踐和實(shí)體，所謂大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)，都是將海量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析，提取有用的信息，為實(shí)體制造與實(shí)體設(shè)計(jì)服務(wù)的。
只有實(shí)體制造才能生產(chǎn)出產(chǎn)品，滿足人們衣食住行用各方面需要。
不同階段的智能化需要不同的頂層設(shè)計(jì)與實(shí)施步驟
目前國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)大多處于工業(yè)1.0、2.0時(shí)代（只有少數(shù)企業(yè)處于3.0或3.0初期），因行業(yè)、地區(qū)、企業(yè)大小，所有制、創(chuàng)新能力、發(fā)展階段等有很大差異，因此必須分類(lèi)指導(dǎo)推進(jìn)智能化。
沈烈初認(rèn)為，參考模型對(duì)于企業(yè)實(shí)踐來(lái)說(shuō)，僅起引導(dǎo)作用，智能制造是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。很多企業(yè)的智能化管理還處于起步時(shí)期，尚處于規(guī)劃階段，遠(yuǎn)未達(dá)到高度信息化水平。要清楚地了解，智能化的前提是高度信息化（數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化）；而信息化的前提是科學(xué)化管理，如精益化生產(chǎn)LP、準(zhǔn)時(shí)化管理JIT等。
沈烈初告誡，如生產(chǎn)管理中形成數(shù)據(jù)不規(guī)范，或不全面，則不可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的信息化管理。他參觀調(diào)研的企業(yè)中，大部分生成數(shù)據(jù)不真實(shí)，不能實(shí)時(shí)提供，據(jù)此進(jìn)行的信息化管理又有什么意義呢？
在現(xiàn)階段，企業(yè)管理不排斥在庫(kù)存、財(cái)務(wù)、工資等局部小系統(tǒng)不斷地引進(jìn)應(yīng)用CAD、CAM、CAPP、CAE、SCM、CRM等，以此來(lái)培養(yǎng)員工，不斷使生產(chǎn)過(guò)程科學(xué)化，遇有機(jī)會(huì)便可把各個(gè)獨(dú)立的信息孤島互聯(lián)互通。這就要求企業(yè)必須有一個(gè)頂層設(shè)計(jì)，分步實(shí)施，局部操作，積累經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)人員，最終實(shí)現(xiàn)高度信息化管理。要注意系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，各信息孤島之間保留可鏈接的端口，以實(shí)現(xiàn)信息交換兼容。
標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)
信息化管理與產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)、模式等有極大關(guān)系。德國(guó)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一直采取模塊化，零部件尺寸要素標(biāo)準(zhǔn)化，這是為適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化制造的需要，其技術(shù)模式可追溯到第二次世界大戰(zhàn)之前。
沈烈初用自己在德國(guó)學(xué)習(xí)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，工業(yè)結(jié)構(gòu)為社會(huì)化、專(zhuān)業(yè)化大生產(chǎn)方式，可以節(jié)約資源、降低成本，并可迅速轉(zhuǎn)型升級(jí)，有利于縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。由于產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)，企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)組織要相應(yīng)地變化。
沈烈初介紹，德國(guó)在上世紀(jì)80年代已普遍采用制造島（productioncell）模式：結(jié)構(gòu)相似、工藝相近的零部件在一個(gè)“制造島”生產(chǎn)，這是成組加工（GT）的進(jìn)一步發(fā)展。如今德國(guó)的一些企業(yè)仍然采用“制造島”生產(chǎn)模式，由于采用信息化管理又有了新的內(nèi)涵。“制造島”現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，就構(gòu)成了所謂的二級(jí)管理“智能體”。
我國(guó)制造業(yè)管理模式存在著不同的形式，水平亦不同于德國(guó)。以機(jī)床行業(yè)為例，上世紀(jì)60年代即進(jìn)行了兩種不同模式的生產(chǎn)管理，一種以零件為對(duì)象的專(zhuān)業(yè)化車(chē)間，一種以產(chǎn)品為對(duì)象的封閉式車(chē)間。
如今，這兩種不同的生產(chǎn)組織模式仍在機(jī)床企業(yè)存在。可以想見(jiàn)，在此基礎(chǔ)上實(shí)行的信息化管理模式也會(huì)有很大差別。
在沈烈初看來(lái)，實(shí)現(xiàn)定制化、專(zhuān)業(yè)化、端對(duì)端、縱向集成、橫向集成、硬件與軟件結(jié)合的工業(yè)4.0的現(xiàn)代化大生產(chǎn)模式，必須從設(shè)計(jì)上改革，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，盡量減少非標(biāo)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。
他說(shuō)，在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，不論研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售的信息化管理都已面向全球，要真正做到利用國(guó)內(nèi)外兩種資源（包括人力、物力、信息）、兩種市場(chǎng)、兩種資金，“以我為主，師洋而不崇洋”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)之夢(mèng)。
自主可控工業(yè)軟件與系統(tǒng)集成急需解決
眾所周知，信息化與智能化的發(fā)展靠硬件，更要靠軟件。國(guó)內(nèi)工業(yè)軟件研發(fā)與應(yīng)用存在的短板必須徹底解決，實(shí)現(xiàn)自主可控的工業(yè)軟件研發(fā)和應(yīng)用體系，智能制造才能持續(xù)發(fā)展。
對(duì)此，沈烈初提出建議，大型企業(yè)或集成商要有自己的軟件開(kāi)發(fā)人員，通用性軟件如CAD、CAPP、CAM、CAE、ERP等可以買(mǎi)到，但結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝與生產(chǎn)需要的應(yīng)用軟件要靠自己開(kāi)發(fā)。
相關(guān)工作人員要懂得信息化、智能化技術(shù)，更要懂得工作對(duì)象的產(chǎn)品與工藝，否則兩化不可能真正融合。在他看來(lái)，凡信息化管理成功的企業(yè)，應(yīng)用軟件都是自行開(kāi)發(fā)的。很多企業(yè)的實(shí)踐表明，自主研發(fā)的應(yīng)用軟件既經(jīng)濟(jì)適用，又便于商業(yè)保密。
沈烈初繼續(xù)以關(guān)鍵部件傳感器為例說(shuō)明，長(zhǎng)期以來(lái)傳感器仍受制于發(fā)達(dá)國(guó)家，因其重要作用，甚至有時(shí)引起政治與商業(yè)上的麻煩。在過(guò)去和今天的裝備工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中都將傳感器作為核心技術(shù)來(lái)攻關(guān)，目前來(lái)看，雖得到高度重視，但收效不明顯。
沈烈初直言，無(wú)論虛擬制造與實(shí)體制造，亦或信息與物理系統(tǒng)的橋梁，都是傳感器。沒(méi)有傳感器就沒(méi)有智能制造，沒(méi)有裝備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，就沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)，也就發(fā)揮不了互聯(lián)網(wǎng)的作用。
沈烈初認(rèn)為，信息化管理推進(jìn)中，還有一個(gè)重點(diǎn)要素即集成商，連結(jié)需求千變?nèi)f化的企業(yè)和提供軟硬件供應(yīng)商。目前國(guó)際廠商很多都與中國(guó)的大企業(yè)、大集團(tuán)簽訂了合作協(xié)議，出售他們的軟硬件及應(yīng)用系統(tǒng)的同時(shí)，了解并掌控了中國(guó)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。
在這里，沈烈初注意到了信息安全問(wèn)題。他認(rèn)為，中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的安全問(wèn)題需要一大批推動(dòng)智能制造的集成商，建議一些有實(shí)力的企業(yè)成立信息化公司，不僅服務(wù)企業(yè)內(nèi)部，也可對(duì)外承接企業(yè)信息化管理的系統(tǒng)解決方案與實(shí)施。
智能制造的深層次描述
沈烈初認(rèn)為，我國(guó)裝備工業(yè)總體目前尚處于信息化階段，沒(méi)有進(jìn)入智能化時(shí)代。
他建議在推進(jìn)智能制造過(guò)程中應(yīng)結(jié)合自身實(shí)際，參照德國(guó)工業(yè)4.0八個(gè)優(yōu)先行動(dòng)計(jì)劃，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、安全、培訓(xùn)、監(jiān)管、資源效率等相關(guān)內(nèi)容作出系統(tǒng)考慮。
比如人才方面不僅要充分重視高端科技人才、管理人才，更要發(fā)揮身懷絕技、具有長(zhǎng)期制造經(jīng)驗(yàn)積累的能工巧匠的作用，發(fā)揚(yáng)“工匠精神”。特別是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造的過(guò)程中，如何更好地在法律法規(guī)環(huán)境下保護(hù)商業(yè)機(jī)密和知識(shí)產(chǎn)權(quán)、加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督，以及針對(duì)不同的制造模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和價(jià)值鏈的變化，財(cái)政稅收制度的改革支撐，完善監(jiān)管體系和配套的法律法規(guī)文件的任務(wù)十分重要。
最后，沈烈初特別提示，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)下行壓力下，企業(yè)效益連續(xù)下降，產(chǎn)品質(zhì)量尚未得到解決，要把“能用不太可靠”轉(zhuǎn)為“好用而可靠”十分困難。因此，在新產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)步履維艱的情況下，更要因地制宜，因企制宜，因產(chǎn)品與生產(chǎn)方式制宜。
統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，先易后難，要在考慮企業(yè)效益（指質(zhì)量、成本、交貨期）的前提下，用投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)學(xué)理論來(lái)審視實(shí)施，不要為智能制造而智能制造。裝備工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)階段還在于科學(xué)化、信息化管理，不求其名，但求其效果。
來(lái)源：智慧工廠、e制造
