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工业4.0——未来制造业的技术发展趋势

作者:索谷科技 添加时间:2014-10-10 9:09:19 浏览:

前三次工业革命分别伴随着机械化、电气化和计算机技术的产生,如今,物联网及其服务在制造业环境的介入正在引导我们进入第四次工业革命。在德国,这一发展被描述为“工业4.0”。将智能ICT部件、传感技术和驱动装置整合到产品和生产系统里,使得现存的互联网服务和已知的“物联网”同步成长。这会对生活的很多方面产生影响。

接下来的文章将会对这一话题进行一个全面的阐述。首先阐述了工业4.0对企业的重要性:他们应该如何应对这一趋势?他们将如何从工业4.0这一机会种收益。接着从终端客户和社会的普遍认知的角度来看待这一话题:我们能期待什么样的变化?最后,将会说明当前在德国和中国实现工业4.0的现状。

生产者的改变:如何为工业4.0做准备以及如何参与其中?

通过建立高度自动化和高效的智能工厂,工业4.0方法能够以大规模生产的成本生产个性化和客户化的产品。对生产企业来说,这尤其意味着他们能够克服产品开发、生产和产品使用之间主要存在的接口问题,因此可以根据客户需求来设计所有主要增加产品附加值过程。新的开发流程、例如集成的产品和生产系统研发、促进部门和公司之间的交流(例如工作关系和协作发展)。另外,通过以IT技术为基础的内部交流以及机器、产品、服务、设备和工具之间的相互作用,工业4.0还能够实现智能灵活的生产控制。机对机的通信和工作网络,跨越了部门之间的界限,促进公司以客户的需求为导向。

尽管工业4.0为企业带来了许多新的机遇,同时也带来了新的风险。生产设备工作网络的增长和机对机的通信的加强,伴随而来同样增加的网络犯罪,这使得IT安全变得越来越重要。

新的价值网络得以产生,它整合了产品、生产和服务,并且使劳动分工动态变化。公共通用的解决模型在设计、实施和运营系统将这些因素考虑到其中,并且新的合法解决方案被允许使用在新的契约模型中。

当前产能的透明度同样导致创新型的商业管理模型,它能够实现快速的价格调整。例如,工厂的高度化利用将会意料之中地导致所需产能价格的增加,反之亦然。这为生产者和创新型的商业管理模型产生一种创新型的市场机制。

接下来以洗衣技术制造商举例:这个例子将会展示工业4.0是如何影响企业商业模型,以及为了最优化实施,流程是如何得以调整的。洗衣技术制造商越来越倾向使用一个整体概念来出售他的洗衣理念和系统,而不是单个工业清洗产品。这为他的客户提供了更有效的途径来了解其整体全新的商业模型——例如,“即需获取工作服”。洗衣店不再清洗客户的衣服,而是根据用户需要租赁特殊的工作服。如果每件衣服都标识了RFID芯片,就可以使衣服在整个洗衣流程中得以追踪,尤其是,如果必要,洗涤和最终XX流程将回到每个顾客手中。在这里新技术的应用有了更高的价值。另外,通过IT流程,洗衣过程得以高效处理和分析。

工业4.0原理的介绍应该被视为一个有着无数增量步骤的演化过程。如“互联网服务”介绍的案例,在“物联网”的构建和应用中,建立新的标准是很有必要的。为达到一定的经济规模,在最初阶段为用户创建一个可以一起参与形成“临界规模系统”也是很有必要的。一旦达到这个“临界规模”,新的商业模型就会快速传播——这在“服务互联网”的发展中也是可见的。尤其是具有快速创新周期、能够更加迅速发展新的工业4.0原则的部门会从中受益。为了能够实现发展,这些公司需要将它们实际的产品创新环节和虚拟的信息通信技术相同步。

    企业必须将以下几个方面视为改变流程的一部分:

    *对竞争定位来说,一个清醒的、基于充分信息的决定是很必要的——必须提前考虑到变化和风险。

    *公司的基本改变需要对未来竞争环境有一个清晰的认识和市场定位。

    *“企业4.0”的发展是以整个组织网络化思考为先决条件的,包括从研发和售后服务。甚至所有员工和商业合伙人了解到的客户信息也会被自动地囊括在内。

    *为根本改变而做的组织准备工作必须被批判地质疑:文化、流程和系统必须适合改变流程,并且要足够灵活。

    *所选择技术的成熟度和能力必须得到评估,以达到生产需求和期望的利润率。

终端用户和社会的改变

对终端用户来说,工业4.0意味着在很短时间内获得为客户量身定制的产品是可能实现的。这是源于智能和技术系统几乎已经能够以规模化的生产效率来制造单个的产品。另外,将来产品会自动地为用户提供他们的功能。例如智能手机,每天很多文章都会通过可编程序、存储容量、通讯能力被转化为智能对象。从与客户的互动中我们也可以得出同样的结论,并找出进一步可定制的潜力。他们可以自行交换信息,不论是直接的还是通过互联网进行机对机交流,实施任务,互相控制并根据用户需要调整“外围系统”。

工业4.0也将根本性地改变全世界的工作:自我组织和自治的指导原则将会为以人为导向的工作组织创造更为广泛而多样的机会。员工的任务范围会很明显地扩大,资格培训和行动自由度将会加大。获取知识的途径将会得到改善。有指导性的工作材料和工作交流形式将会提高教和学的生产力。随着IT技能所占比重的增长,新的培训内容将会被制定出来。在这些前景下,工业4.0会为未来提供非常大的机遇。它还支持与年龄相关的工作计划。尤其是在人口统计发展的背景下,它会给工业创造大量的机遇。

在德国和中国的工业4.0

德国作为一个高度分工化的生产基地和领先的工厂供应商集中区,虚拟和实际生产网络的持续发展为德国提供了广阔的前景。信息技术在生产领域的应用不仅创造了新的智能产品和生产系统,而且创造了创新型的增值商业模型,例如个性化的混合产品/服务包。同样也为提供区域性的增值创造了机会,包括新兴市场。资源有效和高效的利用可以持续规划、落实、激活和各自优化。这些方面证明了工业4.0可以为德国的可持续发展做出巨大贡献。

工业4.0未来项目最初是由德国联邦教育及研究部和德国国家科学和工程研究院提出的,它支持到现代工业的转换,并积极推动使其成型。在这一背景下,“这是OWL”(智能技术系统——东威斯特法伦 - 利珀)精英群集项目是全德工业4.0范围内最大和最成形的项目。研究和经济的紧密连接是工业4.0以目标为导向的实施的关键。这一点可以在精英群集项目中看出:研究机构和企业在各种各样的项目和可持续战略里携手并进,这些领域包括自我优化的技术领域、人机交互、智能网络、能源效率和系统工程。

中国正努力提升自己的制造业水平。十二五规划制定的目标是减少对外国技术的依赖,并在七个包括高端装备制造业和新一代信息技术在内的“战略工业”里寻求全球技术领先地位。工业4.0作为一个来自德国的工业趋势,它为中国人绘制了一幅充满希望的未来工业发展画面,解决了一些中国当前面临的一些挑战,例如资源和能源效率、城市化生产和人口结构变化。作为重要的制造大国之一,中国既是德国企业未来的市场,也是竞争者,因此中国对德国企业非常重要。