2015 年——第四次工业革命元年

作者：工业和信息化部国际经济技术合作中心  王喜文

     2014 年的热门词汇“工业 4.0”，是一个引起全世界关注的概念，掀起了新一轮工业革命的浪潮。2015 年，随着新一轮工业革命的到来，传统制造业的发展方式将出现颠覆性、革命性的转变。

     谁能执掌未来制造业的霸权？

     冲在最前面的是德国。 2013 年德国政府推出定义为“第四次工业革命”的《工业4.0 战略》 ， 2014 年工业 4.0 概念受到世界各国高度关注。 2015 年日本率先响应，1 月 23 日推出《机器人新战略》。我国 2015 年也将出台《中国制造 2025》这项十年战略规划。

     可以说，全球正出现以工业互联网、智能制造为代表的新一轮技术创新浪潮，2015 年将成为第四次工业革命元年。而新一轮工业革命将对工业经济乃至大众生活带来深刻的影响。

第四次工业革命的起源

     工业 4.0 在德国被认为是“第四次工业革命”。第一次工业革命发生在 18 世纪至 19 世纪，以蒸汽机的使用为标志，实现生产过程机械化;第二次发生于 19 世纪后半期的电力应用;第三次发生于 20 世纪后半期，以“可编程逻辑控制器(PLC)”为代表，实现生产工程的自动化。工业 4.0 被认为是机械化(第一次)、电气化(第二次)、自动化(第三次)后的第四次工业革命。

     未来十年，第四次工业革命将步入“分散化”生产的新时代。工业 4.0 通过决定生产制造过程等的网络技术，实现智能制造，进行实时管理。智能制造中的生产设备具有感知、分析、决策、控制等功能，是先进制造技术、信息技术的集成和深度融合。智能生产过程中，传感器、智能诊断和管理系统通过网络互联，由程序控制上升到智能控制，从而制造工艺能够根据制造环境和制造过程的变化，进行实时优化，提升产品的质量和生产效率。

工业 4.0 本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂”

     工业 4.0 将在前三次工业革命的基础上进一步进化，基于信息物理系统(Cyber Physical System)实现新的制造方式。信息物理系统是指通过传感网紧密连接现实世界，将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中。从而，在生产制造过程中，与设计、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。

     工业 4.0 中，各个环节都将应用互联网技术，将数字信息与物理现实社会之间的联系可视化，将生产工艺与管理流程全面融合。由此实现智能工厂，生产出智能产品。相对于传统制造工业，以智能工厂为代表的未来智能制造业是一种理想状态下的生产系统，能够智能判断产品属性、生产成本、生产时间、物流管理、安全性、信赖性和可持续性等要素，从而为每个顾客进行最优化的产品定制制造。

工业 4.0 的关键是信息技术应用

     工业 4.0 的关键技术是信息技术。具体而言，包括生产设备联网实现自律协调作业的 M2M，通过网络获取大数据的应用，开发、销售、ERP、PLM、SCM 等业务管理系统与实际生产过程之间的协同。

     第三次工业革命的自动化，仅是将生产工程作为对象，对其进行信息技术的应用。工业 4.0 将信息技术的应用对象大幅扩大。由此，工厂将不断进化升级，工作组的最终报告中称之为由物联网与服务互联网构成的“智能工厂”。

     以往，通过信息技术实现的“智能化”可在智能手机、智能电表、智慧城市、智能电网等物品和服务中见到。工业 4.0 则是要实现工厂本身的智能化。除了工业 4.0 之外，美国通用电气公司(GE)也提出过类似的概念“工业互联网”。

工业 4.0 需要解决四大难题

     工业 4.0 是由大规模批量生产向大规模定制生产转变，是由集中生产向网络化异地协同生产转变，是由传统制造企业向跨界融合企业转变。德国工业 4.0 工作组的最终报告指出，实现工业 4.0 尚存在标准化、复杂的系统管理、通信基础设施建设、网络安全保障等四大难题。

     (1)标准化：工厂要对内外的各种物品与服务进行联网，那么，通信方式、数据格式等许多内容都需要标准化。

     (2)复杂的系统管理：实际生产过程与各种业务管理系统协同之后，系统整体更加复杂化，对其进行管理将更困难。

     (3)通信基础设施建设：主要是指适用于工业的、具有高可靠性的通信基础设施建设。

     (4)网络安全保障：工厂与外界实现联网之后，恶意软件的入侵、受到网络攻击的危险性将进一步提升，需要制定保障网络安全的对策与解决方案。

     未来，我国制造业将面临同样的难题。因此，加强与德国在工业 4.0 方面的合作，或将有助于前瞻性地解决这些难题，为未来制造业发展铺平道路。

第四次工业革命将是最后一次工业革命?

     未来制造领域，信息技术将得到史无前例的深度应用。互联网技术发展正在对传统制造业的发展方式带来颠覆性、革命性的影响。信息技术的广泛应用，可以实时感知、采集、监控生产过程中产生的大量数据，促进生产过程的无缝衔接和企业间的协同制造，实现生产系统的智能分析和决策优化，使智能制造、网络制造、柔性制造成为生产方式变革的方向。从某种程度上讲，制造业互联网化或者工业互联网正成为一种大趋势。

     就产品而言，随着信息技术在制造业领域的广泛渗透，互联网技术、人工智能、数字化技术嵌入传统产品设计，使产品逐步成为互联网化的智能终<