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“工业4.0”:助推第四次工业革命


 

西门子、戴姆勒和博世等德国代表性企业欲联手从根本上改变制造业。其目的是实现节能和生产效率的大幅提高,将奋力追赶的新兴经济体甩在身后,巩固其作为生产基地的优势。制造业大国德国赌上尊严的“第4次工业革命”有望产生超过11万亿日元的经济效果。

西门子展示的新一代汽车生产线(4月7日,汉诺威)

4月上旬,在德国北部城市汉诺威举办的全球最大的工业展会“汉诺威工业博览会(Hannover Messe)”上,重型电机巨头西门子展示的新一代汽车生产线吸引了很多人。

从表面来看只是机器人对生产线上的车体进行组装。任何一个汽车工厂都有这样的组装线。不过,制造的思路却完全不同。在该生产线上,车体与机器人一边“对话”一边进行组装。

其工作原理为在车体内嵌入IC标签,记录汽车型号、必要零部件以及组装顺序等信息。车体接近机器人时会发出“需要5扇门”等指示。机器人会按照指示进行作业。

传统工厂则是人让机器人记住作业顺序。由于机器人只会按照其记住的流程进行作业,由于操作不当而在生产线上放错了车体时,有可能出现作业失误。不过,如果机器人与车体进行“对话”则无需担心。因为机器人可以对照数据,准确无误地进行作业。

通常认为要同时实现高品质和低成本,必须实施大规模量产。不过,如果该系统走向实用化,有望以量产的成本生产少量多样的产品。

物与物联系起来进行“对话”——西门子展示的生产系统正是德国举全国之力推进的“工业4.0”的具体表现,其目标是实现制造业的高度化。

知名企业均参加了“第四次工业革命”

将来的目标是极富野心的

计划给德国每一个生产设备、产品、零部件以及原材料都分配一个ID,通过互联网将其连接起来,将德国国内作为“一个虚拟工厂”,力争实现资源的最优化配置。可以说这就是通过网络优化控制电力供需平衡的“智能电网(SmartGrid)”的工厂版。

如果“智能工厂“的构想得以实现,满负荷生产的工厂将能够利用其他开工率较低的工厂。另外某种零部件在某个工厂已经库存堆积成山,而其他不知情的工厂却继续增产的事情也不会再发生。不仅仅是1家企业,这将提高全社会的生产效率,减少能源消费量。

劳动者将出现什么变化呢?

随着自动化的进一步推进,预计工厂的单纯劳动和控制工序的工作将减少。另一方面,将需要更多能够从事可产生附加价值的创造性工作的人才,例如构筑运用IT技术的复杂生产系统等。

西门子也将从设备制造向IT转变。鲁思沃(Siegfried Russwurm)董事表示“我们将变成软件公司”。

博世的产业设备子公司博世力士乐(BoschRexroth)提出了通过互联网将工厂与工厂外部连接起来的新一代工厂自动化(FA)。总裁KarlTragl表示“市场将向世界扩大”,显示出还打算对外出口。

全球最大的企业资源计划系统(EPR)公司SAP将“工业4.0”诞生的庞大的数据处理和安全对策需求视为商机。产业设备部门负责人Georg Kube兴奋地表示“全球最有活力的尖端工厂的发展趋势已在德国出现”。

据德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会(Fraunhofer-Gesellschaft )等机构推算,2025年之前在德国国内至少将产生787.7万亿欧元的经济效果。

不过也面临着课题

有必要实现通信规格和生产规格的标准化。由于工厂与外部互联网联系起来,工厂受到网络攻击的风险也将增加。要实现普及还需要长期的努力,不过德国企业正坚定地向目标迈进。

  ▲4月7日,在德国汉诺威,德国总理默克尔在伙伴国荷兰展区接受机器人送上的鲜花。

 

  新华社德国汉诺威4月7日专电(记者胡小兵)2014年汉诺威工业博览会7日正式对公众开放,本届展会主题定为“融合的工业——下一步”。这一主题反映出展会对生产集成化及其对行业未来影响的重视,展会将深入探讨建设智能工厂的未来趋势,彰显汉诺威工业博览会在助推第四次工业革命中的引领地位。

传统工业生产与现代信息技术相结合

  荷兰是今年汉诺威工博会的伙伴国,其首相马克·吕特在开幕式上讲话时,称赞2014年汉诺威工博会将“第四次工业革命”置于中心地位。他说:“这场革命将传统的工业生产和销售方式与贯穿在整个生产过程中的服务和网络思维更紧密地结合在一起。”

  德国早在2011年汉诺威工博会上就已提出“工业4.0”的概念。2013年,德国信息通讯新媒体协会、机械设备制造协会和电气电子行业协会建立了“工业4.0”研讨平台。德国政府对此高度重视,将它作为面向未来的一项高科技战略工程,意在将传统工业生产与现代信息技术相结合,最终实现工厂智能化,提高资源利用率、生产灵活性及增强客户与商业伙伴紧密度,并提升工业生产的商业价值。

德国“工业4.0”被认为是先行者

  自蒸汽机诞生以来,工业发展历经变化,德国“工业4.0”被认为是第四次工业革命的先行者。“工业4.0”的前提是在工业自动化基础上,实现从机器传感器到因特网通讯的无缝对接。生产自动化技术应通过自我诊断、自我修正和功能最大化程序达到更加智能,以更好地辅助工人完成生产。

  主办方德国汉诺威展览公司董事局成员约亨·柯克勒日前表示:“要保持竞争力,工业企业需要最大限度地提高自己的资源利用效率。企业需要对市场变化做出快速反应,同时还要满足日益增长的产品个性化和定制需求。应对这些挑战,我们需要进行产业集成,确保生产流程具有最大灵活性。近些年来,行业内已经为实施产业集成开发了很多新技术。接下来,我们要做的就是将这些技术整合到工业生产中,形成一种同步、协调并且完全网络化的系统。这正是2014年汉诺威工业博览会的核心,即实现智能工厂向产业集成式4.0工厂的飞跃。”

  产业集成的目标是让生产系统能对全球需求和特定客户要求中的变化做出快速反应。在这一智能系统中,包括工件、机器到运输系统在内的所有成分都会通过网络进行互联,实现彼此之间的自动通讯。人们不必再通过固定的生产线一个站点接着一个站点地传递工件。在新的系统中,工件可以独立地启动相应的模块化处理中心,然后自主地进行相关的处理操作。这样,不同规模的工业生产流程都能实现最大的灵活性和效率。

主题:“融合的工业——下一步”

  柯克勒表示:“灵活性和效率是企业在竞争激烈的国际市场中得以生存的关键。所以当前任务是采取正确措施,实现智能灵活型工厂的愿景。而在这一过程中,2014年汉诺威工博会将发挥关键作用”。

  要实现这一愿景,行业内部需要进行广泛的信息共享、讨论和协调。据德国《经济周刊》公布的一项调查显示,目前德国实现“工业4.0”所面临的最大障碍,主要包括信息技术的安全漏洞、缺少标准化和专业人才、基础设施不足以及相关费用过高等。

  在汉诺威工业博览会的参展商中,有大约四分之一直接或间接从事能源的生产、传输、分配或存储。对他们而言,“融合的工业——下一步”这一主题正是当前能源系统转型过程中的前进方向。

  柯克勒指出:“未来的能源不仅是绿色能源,也是智能能源。今后,传输能量的智能电网和消耗能量的终端装置将相互协调,最大限度地节约能量。要实现这一愿景需要多个行业的协调与合作。汉诺威工业博览会一直提倡产业集成,它将继续为行业提供理想的沟通平台,以便企业能够研发出先进技术,并制定具体的解决方案,进而实现从传统的、灵活度低的能源系统到现代智能能源网络的转变。”

不会早于2025年

  德国电子技术和信息技术协会的一份调查显示,目前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。

  本届工博会共吸引来自全球65个国家和地区的约5000家展商参展,中国以近600家参展商成为东道主德国以外的最大参展国。展会共分为7个主题展:工业自动化、能源、移动技术、数字化工厂、工业供应、工业绿色技术以及科研与技术。

 

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