【觀(guān)點(diǎn)】鋼鐵如何迎接工業(yè)4.0？
2014-11-28 《中國冶金報》 冶金傳媒
陳淵源 吳勇毅
工業(yè)4.0，這個(gè)新鮮的名詞最近儼然成為工業(yè)和IT業(yè)最熱的名詞，掀起了“智造”革命的熱潮。
工業(yè)4.0是指以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或指革命性的生產(chǎn)方法。該戰略旨在通過(guò)充分利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )空間虛擬系統———信息物理系統（CPS)，將制造業(yè)向智能化轉型。具體而言，工業(yè)4.0是指將信息物理系統全面嵌入到制造、工程、材料使用和供應鏈管理中，建造可以全球定位聯(lián)動(dòng)的智能工廠(chǎng)。工業(yè)4.0要求企業(yè)的信息化從車(chē)間延伸到整個(gè)工廠(chǎng)，甚至整條供應鏈中，將物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)全面引入制造業(yè)，實(shí)現智能制造、智能經(jīng)營(yíng)。
在我國鋼鐵企業(yè)中，今年7月底，寶鋼股份已經(jīng)就如何抓住技術(shù)上趕超發(fā)展、結構上加快升級的工業(yè)4.0重大機遇，積極打造智能工廠(chǎng)，實(shí)現智能化生產(chǎn)，舉行了經(jīng)營(yíng)者研修，聚焦工業(yè)4.0時(shí)代的機遇與挑戰，展開(kāi)了專(zhuān)題學(xué)習和深入研究。寶鋼股份總經(jīng)理戴志浩在研修班上指出，要深入思考、積極探索信息化技術(shù)提升傳統制造業(yè)競爭力的有效實(shí)踐，不斷增強企業(yè)“軟實(shí)力”與可持續發(fā)展能力。
工業(yè)4.0的智能工業(yè)藍圖
工業(yè)4.0將展現一幅全新的工業(yè)藍圖：在一個(gè)智能、網(wǎng)絡(luò )化的世界里，信息物理系統將滲透到所有的關(guān)鍵領(lǐng)域，涵蓋鋼鐵、自動(dòng)化、生產(chǎn)技術(shù)、汽車(chē)、機械工程、能源、運輸和遠程醫療等眾多工業(yè)部門(mén)和應用領(lǐng)域，工業(yè)創(chuàng )造新價(jià)值的過(guò)程逐步發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將重組，并會(huì )產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式，最終實(shí)現全面靈活的智能制造。
工業(yè)4.0對工業(yè)的變革將體現在：一是使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程更加靈活；二是發(fā)展出全新的商業(yè)模式和合作模式，工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò )化制造、自我組織適應性強的物流和集成客戶(hù)的制造工程等特征，使得新的商業(yè)模式率先滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò )而非單個(gè)公司；三是帶來(lái)工作方式和環(huán)境的全新變化；四是促進(jìn)形成全新的信息物理系統平臺。全新的信息物理系統平臺能夠聯(lián)系到所有參與的人員、物質(zhì)和系統，將提供全面、快捷、安全、可靠的服務(wù)和應用業(yè)務(wù)流程，支持移動(dòng)終端設備和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )中的協(xié)同制造、服務(wù)、分析和預測流程等。
借鑒德國的工業(yè)4.0戰略
工業(yè)4.0是德國率先舉國實(shí)施的全球市場(chǎng)戰略，其戰略的要點(diǎn)可以概括為建設一個(gè)網(wǎng)絡(luò )、研究?jì)纱笾黝}、實(shí)現三項集成、實(shí)施八項計劃。建設一個(gè)信息物理系統網(wǎng)絡(luò )：信息物理系統就是將物理設備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)調和自治等五大功能，從而實(shí)現虛擬網(wǎng)絡(luò )世界與現實(shí)物理世界的融合。研究智能工廠(chǎng)和智能生產(chǎn)兩大主題：智能工廠(chǎng)是未來(lái)智能基礎設施的關(guān)鍵組成部分，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統、過(guò)程和網(wǎng)絡(luò )化分布生產(chǎn)設施的實(shí)現。智能生產(chǎn)的側重點(diǎn)在于將人機互動(dòng)、智能物流管理、3D打印等先進(jìn)技術(shù)應用于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，從而形成高度靈活、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò )化的產(chǎn)業(yè)鏈。生產(chǎn)流程智能化是實(shí)現工業(yè)4.0的關(guān)鍵。實(shí)現橫向集成、縱向集成和端對端集成三項集成：橫向集成是企業(yè)之間通過(guò)價(jià)值鏈和信息網(wǎng)絡(luò )實(shí)現資源整合；縱向集成是基于未來(lái)智能工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )化的制造體系，實(shí)現個(gè)性化定制生產(chǎn)；端對端集成是指貫穿整個(gè)價(jià)值鏈的工程化數字集成，是在所有終端數字化的前提下，實(shí)現基于價(jià)值鏈的不同公司之間的一種整合。工業(yè)4.0還要實(shí)施標準化和參考架構、管理復雜系統、綜合的工業(yè)寬帶基礎設施、安全和保障、工作的組織和設計、培訓和持續的職業(yè)發(fā)展、監管框架、資源利用效率八項計劃。
構建以CPS為基礎的網(wǎng)絡(luò )平臺
在物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)等信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域相對落后的中國，要決勝未來(lái)的競爭，必須在構建信息物理系統網(wǎng)絡(luò )平臺上先行一步。
超前部署，建設國家信息物理系統網(wǎng)絡(luò )平臺。一方面，政府應加強對CPS的總體布局，研究制定CPS建設的戰略目標、重點(diǎn)任務(wù)、發(fā)展路徑和政策舉措。同時(shí)，在制造業(yè)發(fā)展、智慧城市建設、國家網(wǎng)絡(luò )和信息安全等工作中加強前瞻部署和應用推廣。另一方面，可借鑒美國組建國家制造創(chuàng )新網(wǎng)絡(luò )中心的做法，組建一批國家信息物理系統網(wǎng)絡(luò )平臺，負責基礎理論研究，組織力量研發(fā)突破CPS軟件、傳感器、移動(dòng)終端設備等工具和裝備，推動(dòng)重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)的開(kāi)發(fā)應用。
啟動(dòng)國家智能制造重大專(zhuān)項工程?？傮w看，我國制造業(yè)通過(guò)智能產(chǎn)品、技術(shù)、裝備和理念改造提升傳統制造業(yè)的任務(wù)艱巨而迫切。建議從國家層面啟動(dòng)實(shí)施智能制造專(zhuān)項工程，加強技術(shù)攻關(guān)，開(kāi)展應用示范，推動(dòng)制造業(yè)向智能化發(fā)展轉型。一是重點(diǎn)突破智能機器人的研發(fā)。開(kāi)展智能機器人及智能裝備系統集成、設計、制造、試驗檢測等核心技術(shù)研究，攻克精密減速器、伺服驅動(dòng)器、傳感器等關(guān)鍵零部件。二是開(kāi)展數字工廠(chǎng)應用示范。在全國范圍內分行業(yè)、分區域選取試點(diǎn)示范企業(yè)，給予扶持，建設數字制造的示范工廠(chǎng)，發(fā)揮其“種子”作用。三是推動(dòng)制造業(yè)大數據的應用。以行業(yè)龍頭企業(yè)為先導，鼓勵其應用大數據技術(shù)提高生產(chǎn)制造、供應鏈管理、產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)及服務(wù)等環(huán)節的智能決策水平和經(jīng)營(yíng)效率。
用標準化引領(lǐng)信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與工業(yè)融合。工業(yè)4.0戰略的關(guān)鍵是建立一個(gè)人、機器、資源互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò )化社會(huì )，各種終端設備、應用軟件之間的數據信息交換、識別、處理、維護等必須基于一套標準化體系。德國把標準化排在八項行動(dòng)中的第一位，并在工業(yè)4.0平臺下成立了一個(gè)工作小組，專(zhuān)門(mén)處理標準化和參考架構的問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，標準先行是工業(yè)4.0戰略的突出特點(diǎn)。為此，在推進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與工業(yè)企業(yè)深度融合的具體實(shí)踐中，也應高度重視發(fā)揮標準化工作在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的引領(lǐng)作用，及時(shí)制定出臺兩化深度融合標準化路線(xiàn)圖，引導企業(yè)推進(jìn)信息化建設。同時(shí)，還要著(zhù)力實(shí)現標準的國際化，使中國制定的標準得到國際上的廣泛采用，以?shī)Z取未來(lái)產(chǎn)業(yè)競爭的制高點(diǎn)和話(huà)語(yǔ)權。
構建有利于工業(yè)轉型升級的制度保障體系。一方面，工業(yè)4.0增加了管控的復雜性，技術(shù)標準的制定須要符合相應的法律法規；另一方面，也須要制定相應的規章制度促進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新。要采取一系列措施加強制度保障，例如設立處理各類(lèi)問(wèn)題的專(zhuān)職工作組，制定和實(shí)施安全性支撐行動(dòng)；要建立和完善有利于工業(yè)轉型升級的長(cháng)效機制，例如知識產(chǎn)權保護制度，節能環(huán)保、質(zhì)量安全等重點(diǎn)領(lǐng)域的法律法規，人才培養和激勵機制等，從而形成推動(dòng)工業(yè)轉型升級的制度保障。
產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合推動(dòng)制造業(yè)創(chuàng )新發(fā)展。我國應充分吸收和借鑒發(fā)達國家產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合模式，一方面，針對不同類(lèi)型、自發(fā)的產(chǎn)學(xué)研合作網(wǎng)絡(luò )或產(chǎn)業(yè)研發(fā)聯(lián)盟，政府要通過(guò)引導和支持的方式促進(jìn)其發(fā)展；另一方面，選擇幾個(gè)重點(diǎn)行業(yè)和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行試點(diǎn)，以行業(yè)骨干企業(yè)為龍頭，聯(lián)合科研實(shí)力雄厚的大學(xué)和科研機構，組建多種形式的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，充分調動(dòng)各方資源和力量，共同推進(jìn)工業(yè)4.0的技術(shù)研發(fā)和應用推廣。
