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工业4.0擂台争霸 各国亮出杀手锏

2016年04月06日 11:01中国机床商务网点击:5007

  【中国机床商务网 国内新闻】那么,如果把第四次工业革命看成是一场追逐游戏,第一梯队的各玩家都有什么样的杀手锏?他们的出招模式有何不同?对于中国工业的发展有何借鉴?让我们先从这场游戏的规则制定者开始一探究竟。
  
  一、规则制定者:德国
  
  杀手锏:工厂智能化
  
  路径:自下而上,传统工业的智能改造
  
  要理解德国工业4.0路径,可以追溯到这个概念提出的背景。在工业2.0及之前的世界工业变革中,德国一直是世界工业化领导者、行业游戏规则制定者。然而,从以信息技术为主导的工业3.0以来,德国曾经一度落后。由于整个欧洲的互联网底子极为薄弱,作为以实体经济为主导的国家,德国天生缺乏信息技术的革命土壤。
  

 
  面对美国等发达国家的“再工业化”带来的刺激,以及以中国为首的新兴国家制造业的“底层翻身”,德国只能从自己的优势领域开始革命,先发制人提出工业4.0战略。
  
  基于德国工业的优势与弱势,其4.0战略路径必定是传统工业向信息技术化发展的“自下而上”路径。简单说来就是传统工业制造的智能革命,借助信息产业将其原有的工业模式智能化和虚拟化,定义智能工厂和智慧生产,抢先建立“游戏规则”。
  
  在智能工厂的生产流水线上,每一个原材料的盒子上都贴有射频码。
  
  智能工厂什么样?我们可以从一个刹车部件生产车间里看到它样貌。
  
  在流水线上,每一个装有原材料的盒子上都贴有射频码,也就是这盒零部件的“身份证”。这张身份证可以在不同场景下进行不同的“对话”:与机器对话,在流水线生产中,告诉机器下一步应该做什么;与仓库对话,盒中的零部件用完后,在特定环节通过盒子上的射频码识别进入网络系统,自动向供应商提出新的订货要求……这种高自动化原材料输送系统,是庞大的智能工厂中的一小部分,它可以实现生产流程可视化监管,从而减少库存,降低消耗,提高效率。
  
  二、玩家二:美国
  
  杀手锏:IoT(InternetofThings,物联网)
  
  路径:自上而下,通过信息产业带动工业发展
  
  同样以汽车制造业为例,我们可以发现,美国路径与德国路径最大的不同,在于工业革命的驱动力。“工业4.0”的美国版称为“工业互联网”,顾名思义,美国希望在各种工业环境下建立互联性,充分利用它强大的互联网能力,带动工业的发展。
  
  举特斯拉的例子,它的安全极速可达每小时297.7公里,百公里加速只需3.2秒,续航480公里。然而这样一款酷炫的车型其实是“拼凑”出来的,它的材料和零部件分别来自14个国家的不同供应商。
  
  不同于德国努力打造智能工厂,优化制造流程,美国却把自己的制造业外包出去,它通过“互联网”建立中枢系统,支配其他国家为其供给“血液”和“营养”。这就需要一个IT技术极为成熟的国际网络生产管理系统来支持全球化的生产,通过大量的数据收集和分析,保证所有生产线持续不断的标准化生产。
  


工业机器人在汽车生产车间工作
  
  举个简单的模型为例,如果要做到甲厂生产的螺丝恰好可以被乙厂的螺丝刀拧进丙厂生产的螺母,那么每一颗螺丝的尺寸就都需要完全符合标准。特斯拉的动力系统中7000多块电压完全一致的圆柱型小型锂电池的生产正是根据这个模型。生产线上大量的传感器和软件,以及大数据分析,可以实时测试每个电池组的电压,然后自动的调节电流,以确保电压完全一致。
  
  这一工业资源的智能整合,其内涵大大超过了制造过程本身,是美国工业互联网的一大特色。
  
  三、玩家三:日本
  
  杀手锏:能源与效率
  
  路径:延续德国模式,加大社会创新力度
  
  在美德两国火拼下,日本制造业也不再低调。
  
  实际上,日本的产业竞争力一直居于世界前列,甚至一度赶超德国和美国。联合国工业发展组织发布的《2012-2013年世界制造业竞争力指数》报告表明,日本以0.5409的工业竞争力指数排第一,德国和美国分别排第二和第三。这和上世纪六、七十年代日本在发展的转折点选择重点发展工业制造,而非重点发展IT产业的决定有关。
  


第17届中国国际工业博览会日立展位
  
  面对工业4.0的压力,日本重新将IT、物联网、大数据在制造业中的作用写进了《日本2015版制造业白皮书》。由此看来,日本工业的发展路径与德国类似,但它更走出了自己的优势。
  
  日立(中国)有限公司总经理水本真治先生在接受采访时说到,“日本工业的发展趋势总体看来和美德等国都是一样的,而日本的特色是利用工业4.0手段进行的社会创新,从改善社会基础设施切入,通过完整的工业解决方案,最大程度地提高人们的生活水平与生活效率。”
  
  在日前开幕的第17届中国国际工业博览会上,记者了解到日立为了推进智能物流业务,开发了智能物流模拟系统Cyber-PoC。在现场展示的该系统在苏州的模拟事例中可以清晰地看到,利用循环取货和共同配送的核心功能,可以提高供应链效率,降低城市能耗。通过Cyber-PoC智能演示道具,可在事前设定不同条件进行模拟,让效果直观呈现。
  
  首先,日立智能物流系统Cyber-PoC会根据多家客户每天不同的供应链需求,定制一张原材料供应商的最优取货路线图,以及当天卡车的装载方案。然后,对应的卡车会到第一个供应商处装上准备发运的原材料,按事先设计好的路线到第二家、第三家,以此类推,直到装完所有材料再运送到各客户工厂处。
  
  在高度共享与连贯的网络中,如果制造商的生产计划有变,将会实时反馈至系统,确保卡车可以迅速调整取货方案。并且,系统会实时显示配送路况,卡车可以灵活调整取货路线,避开拥堵。
  


日立工作人员在工博会展台向记者讲解智能物流系统的工作模式
  
  这种高度集成的智能物流系统,实现了“高频少量”的运输模式,进而减少了供货不及时的风险,降低配送延迟率;同时,大幅减少了车辆数、驾驶员数,并且避免了单线模式的空载返回的情况,降低了总体成本,减少尾气排放。在日立集团公司的智能物流试行中,以循环集货为前提,智能物流可以令运输配送路程削减42%,配送成本削减10%-20%。
  
  不仅在工业制造领域需要物流,在一个供应链日趋全球化的时代中,每天都有成千上万的生活物资在流通、交换,因此智能物流系统是社会创新的基础与保障。而如何通过工业4.0触及更广泛的民生问题则体现了一个国家的社会创新是否可以达到新的深度。在这点上,日立在民生领域的发展版图也成为了日本工业的缩影。
  
  在医药领域,医药品生产管理系统“HITPHAMS”可记录从原药生产到之际制造工序的完整信息,提高实现优质、可靠的以药品制造;食品工业领域,数字综合监控系统“HIDIC-AZ”可为食品加工企业提供智能型的监控解决方案;在智能硬件制造领域,日立糖尿病康复伴侣系统可为使用者提供个性化服务(饮食、运动指导等),提供与医生以随时沟通的管理平台……
  
  从日立的发展我们可以看到日本制造业社会化发展的决心。我们可以大胆地猜测在未来生活的每一秒钟,各种需求都可能被积聚起来进行有效整合,从而实现最有效的生产供给。
  
  无论路径如何,德国、美国、日本这些工业第一梯队上的玩家都看到了实体经济的重要性。反观中国的工业化发展,那个在世界印象中只会生产衬衣袜子的时代已经远去。从中共十六大第一次提出“两化融合”的雏形,再到2015年国务院公布《中国制造2025》,
  
  中国制造业的水平已经有了质的飞跃。
  
  但在今天我们仍然可以看到它所存在的诸多基础问题:制造业大而不强,自主创新能力弱、产品档次不高……而不同于美德等国从工业3.0到工业4.0的渐进式发展,我们需要实现从工业2.0到4.0的跨越式发展。这一过程难免痛苦,有些问题只能“边跑边调整”,并不断从美、德、日等工业强国的发展路径中获得一些借鉴。
(来源:数控编程教学)

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