首页 > 工业物联网

德国制造业信息物理网络 与美争夺新一轮工业革命

www.cechina.cn2017.04.19

  德国推出“工业4.0”战略,其目的就是充分发挥德国的制造业基础及传统优势,大力推动物联网和服务互联网技术在制造业领域的应用,形成信息物理网络(CPS),以便在向未来制造业迈进的过程中先发制人,与美国争夺新一轮工业革命的话语权。
  美国是利用互联网优势,向未来制造业进化。德国是基于制造业基础,向未来互联网融合。所以说,德国总理默克尔亲自不予余力地推动“工业4.0”,其实还有其背后的用意——德国政府在未来的科技战略中之所以最重视“工业4.0”是因为与美国的竞争。


  从某种意义上说,“工业4.0”是德国希望阻止信息技术不断融入制造业之后带来的支配地位。一旦制造业各个环节都被云计算接管,那么制造业还是制造业吗?所以,“工业4.0”希望用“信息物理系统”升级“智能工厂”中的“生产设备”,使生产设备因信息物理系统而获得智能,使工厂成为一个实现自律分散型系统的“智能工厂”。那时,云计算不过是制造业中的一个使用对象,不会成为掌控生产制造的中枢所在。
  所以说,德国的技术领先主要体现于“在制造业中部署信息物理系统”,升级现有的电子信息技术,使生产过程透明化管理,满足未来制造业的特殊需求。通过强化制造技术物联网的融合,依靠信息物理系统,开创新的制造方式,通过传感器物联网紧密连接物理现实世界,将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中,从而实现“智能工厂”,使得在生产制造过程中,设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成可自律操作的智能生产系统,实现生产制造过程的创新突破,增强生产的灵活性。并通过全面融入互联网,实时响应众多消费者的需求,实现规模经济和效用,在全球市场中开拓新的市场机遇(图1)。


  图1 工业4.0的技术领先


  其次,德国制造的技术领先还将体现于价值网络的整合。对不同价值创造阶段、生命周期产品、产品范围和相应制造系统进行网络协同式的整合。尤其是,将中小企业整合到新的价值网络中,增强中小企业的活力,带动产业结构整体上的调整。
  那么,会涉及哪些技术的领先呢?德国信息产业、电信和新媒体协会(BITKOM)与弗劳恩霍夫应用研究促进学会(Fraunhofer)的研究报告中的一幅图描绘了德国“工业4.0”所涉及的技术(图2)。


  图2 工业4.0的创新方程式
  出处:德国信息产业、电信和新媒体协会(BITKOM)


  从中也可以看出,“工业4.0”战略中的智能制造处处与信息技术相关联。“工业4.0”本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”。在生产设备层面,通过嵌入不同的传感器进行实时感知。通过宽带网络,通过数据对整个过程进行精确控制;在生产管理层面,通过互联网技术、云计算、大数据、宽带网络、工业软件、管理软件等一系列技术构成服务互联网,实现物理设备的信息感知、网络通信、精确控制和远程协作。
  德国“工业4.0”希望通过技术领先,从三个方面强化竞争力。首先是,提高生产率。生产效率是制造企业首先会考虑的问题。在具体生产流程方面,“工业4.0”对企业的意义在于,它能够将各种生产资源,包括生产设备、工厂工人、业务管理系统和生产设施形成一个闭环网络,进而通过物联网和系统服务应用,实现贯穿整个智能产品和系统的价值链网络的横向、纵向的链接和端对端的数字化集成,从而提高生产效率, 最终实现智能工厂。
  其次是,缩短产品上市时间。通过智能工厂制造系统在分散价值网络上的横向连接,就可以在产品开发、生产、销售、物流、服务的过程中,借助软件和网络的监测、交流沟通,根据最新情况,灵活、实时地调整生产工艺,而不再是完全遵照几个月或者几年前的计划。
  从而,实现灵活性的提升。“工业4.0”通过CPS系统将不同设备通过数据交互连接到一起,让工厂内部、外部构成一个整体。而这种“一体化”其实是为了实现生产制造的“分散化”。“工业4.0”中,生产模式将从“由集中式中央控制向分散式增强控制”转变,“分散化”后的生产将变得比流水线的自动化方式更加灵活(图3)。


  图3 工业4.0的创新方程式
  出处:《工业4.0(图解版):通向未来工业的德国制造2025》