相對於劉春長的精簡總結,工業和信息化部電子信息司副司長、中國信息化百人會成員安筱鵬則從互聯、數據、創新等多個維度來闡述他對工業4.0的理解。
工業4.0是互聯
工業4.0的核心是連接,要把設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶緊密地連接在一起。工業4.0適應了萬物互聯的發展趨勢,將無處不在的傳感器、嵌入式終端係統、智能控製係統、通信設施通過信息物理係統(CPS)形成一個智能網絡,使得產品與生產設備之間、不同的生產設備之間以及數字世界和物理世界之間能夠互聯,使得機器、工作部件、係統以及人類會通過網絡持續地保持數字信息的交流。
具體來說,又包括生產設備之間的互聯、設備和產品的互聯、虛擬和現實的互聯、萬物互聯網。
首先是生產和設備之間的互聯。從工業2.0到工業3.0時代的重要標誌是,單機智能設備的廣泛普及。工業4.0工作組把1969年第一台可編程邏輯控製器Modicon084的使用作為工業3.0的起點,其核心是各種數控機床、工業機器人自動化設備在生產環節的推廣,我們可以把它理解為單機設備智能化水平不斷提升並廣泛普及推廣。
工業4.0的核心是單機智能設備的互聯,不同類型和功能的智能單機設備的互聯組成智能生產線,不同的智能生產線間的互聯組成智能車間,智能車間的互聯組成智能工廠,不同地域、行業、企業的智能工廠的互聯組成一個製造能力無所不在的智能製造係統,這些單機智能設備、智能生產線、智能車間及智能工廠可以自由地、動態地組合,以滿足不斷變化的製造需求,這是工業4.0區別於工業3.0的重要特征。
其次是設備和產品的互聯。正如德國總理默克爾在2014年漢諾威工博會上所講的,工業4.0的意味著智能工廠能夠自行運轉,零件與機器可以進行交流。由於產品和生產設備之間能夠通信,使得產品能理解製造的細節以及自己將被如何使用。同時,它們能協助生產過程,回答諸如“我是什麼時候被製造的”“哪組參數應該被用來處理我”“我應該被傳送到哪”等問題。
再次是虛擬和現實的互聯。信息物理係統(CPS)是工業4.0的核心,它通過將物理設備連接到互聯網上,讓物理設備具有計算、通信、控製、遠程協調和自治五大功能,從而實現虛擬網絡世界與現實物理世界的融合。信息物理係統(CPS)可以將資源、信息、物體以及人緊密聯係在一起,從而創造物聯網及相關服務,並將生產工廠轉變為一個智能環境,是實現設備、產品、人協調互動的基礎。智能製造的核心在於實現機器智能和人類智能協,實現生產過程的自感知、自適應、自診斷、自決策、自修複。
最後是萬物互聯。信息技術發展的終極目標是實現無所不在的連接,所有產品都將成為一個網絡終端。萬物互聯就是人、物、數據和程序通過互聯網連接在一起,實現人類社會所有人和人、人和物以及物和物之間的互聯,重構整個社會的生產工具、生產方式和生活場景。人們能夠以多種方式通過社交網絡連接到互聯網,基於感知、傳輸、處理的各類人造物將成為網絡的終端,人、物、數據在網絡環境下進行流程再造,基於物理世界感知和人群交互的在線化、實時化的數據與智能處理改變著我們對外部世界的響應模式。
工業4.0是數據
德國機械設備製造業協會及SAP的專家在交流時都提出,工業4.0的核心就是數據。SAP高級副總裁柯曼說,企業數據分析就像汽車的後視鏡,開車沒有後視鏡就沒有安全感,但更重要的是車的前擋風玻璃——對實時數據的精準分析。
從工業1.0、2.0、3.0演進的角度來看,這一認識不無道理,數據是區別於傳統工業生產體係的本質特征。在工業4.0時代,製造企業的數據將會呈現爆炸式增長態勢。
隨著信息物理係統(CPS)的推廣、智能裝備和終端的普及以及各種各樣傳感器的使用,將會帶來無所不在的感知和無所不在的連接,所有的生產裝備、感知設備、聯網終端,包括生產者本身都在源源不斷地產生數據,這些數據將會滲透到企業運營、價值鏈乃至產品的整個生命周期,是工業4.0和製造革命的基石。
具體說來,數據又可分為產品數據、運營數據、價值鏈數據和外部數據。
首先是產品數據。包括設計、建模、工藝、加工、測試、維護、產品結構、零部件配置關係、變更記錄等數據。產品的各種數據被記錄、傳輸、處理和加工,使得產品全生命周期管理成為可能,也為滿足個性化的產品需求提供了條件。(1)外部設備將不再是記錄產品數據的主要手段,內嵌在產品中的傳感器將會獲取更多的、實時的產品數據,使得產品管理能夠貫穿需求、設計、生產、銷售、售後到淘汰報廢的全部生命曆程。(2)企業與消費者之間的交互和交易行為也將產生大量數據,挖掘和分析這些數據,能夠幫助消費者參與到產品的需求分析和產品設計、柔性加工等創新活動中。
其次是運營數據。包括組織結構、業務管理、生產設備、市場營銷、質量控製、生產、采購、庫存、目標計劃、電子商務等數據。工業生產過程的無所不在的傳感、連接,帶來了無所不在的數據,這些數據會創新企業的研發、生產、運營、營銷和管理方式。生產線、生產設備的數據可以用於對設備本身進行實時監控,同時生產所產生的數據反饋至生產過程中,使得工業控製和管理最優化。
通過對采購、倉儲、銷售、配送等供應鏈環節上的數據采集和分析,將帶來效率的大幅提升和成本的大幅下降,並將極大地減少庫存,改進和優化供應鏈。利用銷售數據、供應商數據的變化,可以動態調整優化生產、庫存的節奏和規模。此外,基於實時感知的能源管理係統,能夠在生產過程中不斷實時優化能源效率。