漫谈德国“工业4.0”

德国提出的“工业4.0”概念来源于2011年汉诺威工业博览会，最初的想法只是通过物联网等媒介来提高德国制造业水平。在德国工程科学院等学术界和产业界的建议和推动下，德国联邦教研部与联邦经济技术部于2013年将“工业4.0”项目纳入了《高技术战略2020》的十大未来项目中，以更好地促进该国制造业向更高层次发展。为了引进德国先进技术，增强国内生产总值，很多国家及企业也开始提出应用德国“工业4.0”来发展本国制造业。由于国家体制与制造企业的发展水平不尽相同，对德国“工业4.0”的理解也不尽相同。

到现在为止，能被详细定义为生产力的巨大变革只有三次，分别是：以蒸汽机为代表的第一次工业革命，其标志是从手工劳动转向机器化生产;以电气化为代表的二次工业革命，极大地提高了生产效率;以信息工程、生物工程为代表的第三次工业革命，实现自动化、信息化。德国“工业4.0”的提法出现后，一些专家的理解如下：

美国辛辛那提大学特聘讲座教授李杰认为，德国“工业4.0”的实质是“价值创造”。

他用“煎蛋模型”来阐述如何创造价值，就是把产品作为“蛋黄”，服务作为“蛋清”，而以后的市场应该去“蛋清”里挖掘。眼下我国制造企业的利润集中在“蛋黄”部分，很不完整，未来生产制造应该是“产品+服务”。

中国工程院周济院士认为，中国在没有完成工业化(电气化)的情况下，就进入了信息化时代，所以，德国“工业4.0”对中国的启示是，通过两化融合的手段促进制造业继续向更高水平发展。

笔者认为，对于德国“工业4.0”，专家及业内人士的认知大致一样，其内核要素是资源、环境、价值。它是在现有的技术条件下，三者通过相互促进、相互制约，以演化、融合形成新的工业体系，而这三个要素不能孤立存在。

实现智能化

其实，德国“工业4.0”是一种目标，就是全面实现智能化。任何产品，不管设计如何精准，在生产过程中也会出现各类问题。以零部件制造为例，设计、工艺都可以保证其精准，但刀具或者其他设备出现问题，则可导致零件加工偏差。而智能制造能提前检查出设备误差，并能在生产过程中实现实时监测、跟踪监测，自动修配及调整设备，使得后续与其配套的其他零部件与之相匹配，最终令装配出来的产品满足质量要求，以减少或杜绝浪费，这就是智能化的终极目标。

智能化的结果就是实时发现问题，实时对工艺、设备或产品进行修配及调整，其最核心的目标是减少浪费。比如3D打印，只要把设计好的3D模型输入，产品就能马上制造出来。由于是增材制造(过去的车铣刨磨是减材制造)，所以就节省了不少原材料，同时意味着降低了成本。

如李杰所言，飞机螺旋桨，在准备切割时就能预测切得准确与否，有无问题，并判断出问题在哪里。这就是实时监测带来的好处。

大多数情况下，在实时监测的生产环境中，设备生产产品的精准度达不到100%，所以需要相应的手段或工具以弥补它的不足。如3D打印，因为它不仅能出产品，还能修补漏洞，例如，某一设备金属被掏空一个小口，若不是主承力件，只是次承力件的话，完全可以利用3D打印把空缺的部分填补上，而且看不出一点痕迹，这能使很多产品得到重复再使用，降低成本，避免浪费。

随着机器人技术、数字化的设计方法、仿真方法的广泛应用，制造过程自动化程度越来越高，传统的人工介入方式将越来越少。

德国提出的“工业4.0”概念来源于2011年汉诺威工业博览会，最初的想法只是通过物联网等媒介来提高德国制造业水平。在德国工程科学院等学术界和产业界的建议和推动下，德国联邦教研部与联邦经济技术部于2013年将“工业4.0”项目纳入了《高技术战略2020》的十大未来项目中，以更好地促进该国制造业向更高层次发展。德国“工业4.0”最重要的一点是，以产品加服务为中心，而不是以制造为中心。以前，很多人买自行车、汽车、电冰箱、风扇、空调，当不需要时只能当废品处理，这很容易造成浪费。而如果以服务为中心的智能制造的话，用户可以购买汽车行驶小时数或里程数，此后所有的一切都无需用户操心。当用户不想用这部汽车时，汽车公司会进行回收。与当做废品处理掉相比，谁优谁劣一目了然。当汽车被汽车公司回收后，可利用3D打印进行返修，返修出来就可以循环重复使用。在伊拉克战争中，美军对M1A1坦克的维修就初步含有这种思想，只是当时3D打印技术尚未成熟。

空调、手机也可以全部返回原厂商。手机上很多贵重金属，完全可以统一回收起来再利用，这就是制造业的生态化、绿色化、环保化，全部依靠智能制造实现，也就是制造业的生态循环。

如此健全的产业链属于循环经济。循环经济就是把世界的资源叠盖在一起循环利用，最终形成闭环，成为现代制造业的生态环境，这就是智能制造的核心。Space X的执行长兼首席设计师、特斯拉汽车执行长兼产品架构师、以及SolarCity的主席马斯克一生只做三件事，分别是：龙飞船、特斯拉汽车、太阳能发电，这三件事跟资源环境紧密相关。