Ⅰ 大学生如何迎接工业4.0的机遇
这个我也关注了一段时间，首先要知道这个东西不是一个很具象的东西，连德国都在阐述及完善相关产业链，至于如何迎接它，你必须有设计能力，无论是工业还是制造业以及软件，打个比方，我生产的产品需要设计，那就是产品设计，我的产品上市了，要平面设计及网页设计，成形了，要包装设计，每一个环节都离不开设计，所以我觉得设计师最关键的一环，看下面吧，你能了解的更多。亲临德国工厂，体验神奇的“工业4.0”
前段时间大家一直在探讨德国的“工业4.0”，其实这个问题可以上升到很高的高度，它关系到未来世界的主导者的问题，德国、美国、中国，分布遇到了什么机遇和挑战？谁最有可能掌控世界，完全可以从这里开始说起。
先说说德国，“工业4.0”确实已上升为德国的国家级战略，但就连德国业界都有300多种对于“工业4.0”的不同阐述，这说明崭新的事物不是随随便便就能被定义，更何况我们这些局外人？所以耳闻为虚，眼见为实，要想在工业4.0方面有发言权，必须亲自去德国的一线工厂深度学习、一窥尊容，下面我们就跟随一名德国的《环球》杂志记者的亲身经历一边学习一边探讨！
一、未来工厂——“机器”有了灵魂，它能读懂“产品”
位于巴伐利亚州东北小镇上的西门子安贝格电子制造厂，虽然只有三座外观简朴的厂房，却被誉为德国“工业4.0”模范工厂，它是未来德国工业的一个缩影。
安贝格拥有欧洲最先进的数字化生产平台。工厂主要生产PLC和其他工业自动化产品，在整个生产过程中，无论元件、半成品还是待交付的产品，均有各自编码，在电路板安装上生产线之后，可全程自动确定每道工序；生产的每个流程，包括焊接、装配或物流包装等，一切过程数据也都记录在案可供追溯；
更重要的是：在一条流水线上，可通过预先设置控制程序，自动装配不同元件，流水生产出各具特性的产品。
由于“产品”与“机器”实现了“沟通”，整个生产过程都为实现IT控制进行了优化，生产效率因此大大提高：只有不到四分之一的工作量需要人工处理，主要是数据检测和记录；工厂每年生产元件30亿个，每秒钟可生产出一个产品，产能较数字化前提高了8倍，而由于对所有元件及工序进行实时监测和处理，工厂可做到24小时内为客户供货。
此外，由于实时监测并挖掘分析质量数据，次品率大大降低。工厂负责人卡尔·比特纳说，该厂质量合格率高达99.9988%，“全球没有任何一家同类工厂可以实现如此低的次品率”。
二、自动化中心——机器也会自我更新
离开安贝格，我记者来到德国北部的雷蒙哥，这里是德国弗劳恩霍夫研究院工业自动化应用中心，专门为企业研发并生产推动“工业4.0”所需的设备和解决方案。
“传统工业时代下，如果更换一台流水机器的设备往往需要数天。但是现在我们只需要几分钟。中心负责人尤尔根·雅思博奈特说。这是因为在传统设备的安装过程中，技术人员需要先把新的部件手动连接到工作环境，然后再去调整生产线上的控制装置。就像几十年前使用电脑工作时一样。“那时，每个新部件都需要一张带有驱动程序的软盘，安装之后经常与计算机上的其他部件发生冲突，以至于用户不得不手工进行调整。”
而现在USB的出现让一切变得简单和轻松。我们只需把新装置插到计算机上即可。“即插即用”成为这一技术进步的生动描述。现在，工业4.0的专家们用“即插即生产”来指设备和系统的顺畅配置，就像雷蒙哥公司的场景一样。就像电脑一样，未来的部件会自发地与工作环境相连接，自己把自己集成到现有控制系统当中。
三、机器人会取代工人吗？
据德国一家独立市场调研机构的统计，截至2014年8月，德国70%的工业中小企业都已经开始“工业4.0”的革新，主要包括引入自动化、智能化的设备进行生产。这昭示着一种怎样的未来呢？
首先，工业重心发生了转变。工业4.0之前，所有的革新都是为了通过规模效应以及员工生产率来降低成本。而未来工业制胜的秘诀在于，如何在提高生产率的同时，还能缩短产品从“设计”到“上市”的周期，以及如何满足更复杂、个性化的产品需求。水木然点评：当然这一点其实也是为了满足当今人们对于多元化、个体化产品的追求！的确，这是一种世界潮流。
其次，虚拟与实际的界限似被消除。譬如，安贝格工厂中所有生产程序均可提前在计算机中仿真模拟，在虚拟世界中就可完成生产的分析与优化。
这样一看，人工似乎将被机器智能取代。德国《明镜》周刊曾刊文，忧心数字化将夺走现有大部分工作岗位，但前景也并非这么悲观。德国弗劳恩霍夫就业经济研究院院长威廉·鲍尔认为，新的工业系统虽然取消了很多需要“人”参与的生产关节，但是也会带来新问题与创造空间，未来人力将集中于创新与决策的领域
四：谁掌握了大数据，谁就掌握了未来！
正是因为机器的自我完善系统，“工业4.0”将产生大量数据。根据记者描述：安贝格工厂为例，其生产线上的在线监测节点超过1000个，每天采集数据逾5000万个。
那么问题来了！新的工业生产方式将产生海量的数据，这些数据终究是归属于工厂、软件制造商、工厂的客户抑或是终端用户？而利用这些数据又可创造什么崭新的商业模式？这将是决定未来工业竞争的关键问题。
德国VS美国; 戴姆勒VS谷歌
这个问题说白了，其实就是“德国制造业”与“美国科技业”的竞争，也意味着两种工业前景的竞争。一个非常微妙又戏剧性的动作就是：谷歌、苹果、亚马逊以及众多美国互联网企业“正在袭击德国工业”、正以新的产业思维与游戏规则进入德国传统工业强项，后者甚至可能沦为其供应商和附属者。
这一论调并非危言耸听，仅以谷歌为例，近年来，它收购了一家智能供暖设备商，摇身变为博世的竞争者；在糖尿病患者的隐形眼镜中加入测量眼泪中血糖含量并将其结果传导至智能手机的技术，就进入到西门子所擅长的医疗领域；现在，谷歌还在捣鼓无人驾驶汽车，与戴姆勒和宝马成了同行。
（上图）戴姆勒联手宝马推出双座电动车
“工业4.0”能帮助德国工业抵抗住这样的“侵袭”吗？德国软件公司SAP前首席执行官孔翰宁说，大部分德国中小企业主没有意识到一个关键问题，仅生产智能产品是不够的，重要的是提供智能化服务的能力，否则，德国当前市场领先的生产商将来可能仅是服务商一个可替换的产品供应者。
点评：“工业4.0”发源于德国，发扬于美国！
两个实例正好能说明这一点：戴姆勒公司在硅谷专门设置了研发中心，以开发车载智能娱乐系统，但这一系统最终要靠苹果的Siri语音系统来控制；德国能源巨头REWE和E.on近来发现要面临一个仅有5年历史的初创企业的竞争，这个小企业将并不属于它的1500多个天然气、太阳能和风能发电设备通过网络连接起来，可按需对设备进行开关调整，形成了虚拟的发电厂。
可见，不论是汽车内的某个娱乐装置，还是某块太阳能电板，谁能掌握附着在这些智能化了的产品上的数据与信息，谁也就掌握着提供智能化服务的能力。
点评：你是生产商、是服务商，还是用户，这三者的从属秩序决定了未来世界的格局！“工业4.0”其实就是“信息2.0”（传统互联网是信息1.0）。我们再来展望一下历史，如果说人类社会历史进程就是一条指数曲线，今天就是人类社会发展的临界点！大数据、云计算、物联网等新技术将带来一系列奇迹性的变化！未来的颠覆是如此可怕，又让人如此期待！
当戴姆勒遇上谷歌，不仅是德国与美国优势行业之间的竞争，更意味着在移动互联网的推动下，谁能代表最先进的生产力，谁就能赢得未来！
最后，我又不禁想到了一个问题：中国在哪里？
水木然整理 材料来自《环球》杂志记者
Ⅱ 工业4.0工厂需要考虑哪些要素
刚刚过去的2014年，在我国制造业面临转型升级的背景下，业界对于工业4.0的讨论不绝于耳，再加上西门子、SAP等德国工业4.0的重要参与者推波助澜，一时间仿佛中国的工业4.0时代马上就要到来。然而，相比工业4.0示范工厂生产线上只有屈指可数的几个工人，我国很多工厂却还在采用半自动化的生产方式。那么，我们到底要用怎样的心态来对待工业4.0?
在2014年10月第三轮中德政府磋商后发表的《中德合作行动纲要：共塑创新》中，工业4.0是其中一个合作内容。这一纲要的发布，进一步引发了国内业界对于工业4.0新一轮的热议。
工业发展的选择
工业4.0是德国政府提出的愿景，以保持德国制造业的全球领先地位。工业4.0描绘了制造业的未来愿景，提出继蒸汽机应用、规模化生产和电子信息技术应用等三次工业革命后，人类将迎来以信息物理系统(CPS)为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。
工业4.0之所以在我国引起广泛关注，是因为在人工成本上升、原材料价格波动、信息技术对产业影响不断深入等的背景下，我国制造业正面临转型。而且工业4.0的很多理念，与我国提出的“两化”融合战略不谋而合。
“工业4.0是行业大趋势，可能也是工业发展的惟一选择。”SAP全球高级副总裁、全球研发网络和快速增长战略市场总裁柯曼认为，“中国不仅是工业4.0或物联网发展的受益者，更是重要的推动者。”这一方面是因为中国本身是个工业大国，正处在工业转型升级的关键时刻，而工业4.0有助于中国工业提高效率、降低生产成本、提高生产的灵活性以满足消费者的个性化需求;另一方面，是因为中国拥有大量高科技公司，以及潜力巨大的移动互联网和电子商务产业，为工业4.0的落地提供了技术基础。
SAP大中华区总裁纪秉盟认为，仅仅解放生产力还远远不够，工业4.0要解决中国制造业面临的更深层次的问题。中国制造企业的角色将逐渐向服务提供商转变，不仅出售设备，还需提供包括维保在内的全套服务。因此，服务创新将是制造企业的下一个战略高地。而工业4.0并不局限于生产线，它还与物联网技术紧密联系，为中国制造企业攀登战略高地创造全新机遇。
据了解，为了推动工业4.0从概念走向工程实践，同济大学中德工程学院与德国企业菲尼克斯电气于去年10月共同建成了国内首个工业4.0实验室。
不仅是智能工厂
德国费斯托(Festo)工厂哈雷摩托车生产中心借助SAP智慧工厂解决方案实现了混线生产，使得个性化定制的摩托车生产周期从21天缩减到6个小时。如果客户白天下单，晚上就能收到个性十足的哈雷摩托车了。
这是工业4.0的一个典型案例，也是工业4.0的核心——智能工厂的一个体现。所谓智能工厂，是指工厂在整个生产过程中所需的每个部件都可以通过传感器与生产设备互联，这就使得同一条生产线可以同时生产完全不一样的产品。而在以往，通常同一条生产线只能生产一个型号的产品。
纪秉盟认为，小批量、多批次、差异化生产将是未来制造业的趋势。SAP位于波茨坦的创新中心的开放式集成工厂对这样的生产模式进行了充分展示：通过融合世界一流的制造技术与IT系统，车间的同一生产线能够生产任意订单、任意数量的不同产品，不仅摆脱了对于生产线控制员的依赖，同时还能灵活处理订单更改、产品组合和流程调整等工作。
业界很多人认为，智能工厂就是工业4.0。这种看法有点偏颇。作为德国工业4.0的重要参与者，SAP和西门子都不那么认为。如果我们观察一下工业产业的变化就可以理解这一点。
近日，京东商城创始人、董事局主席兼首席执行官刘强东公开表示，冰箱应该完全免费，而通过背后的数据和服务赚钱。比如用户的冰箱里没有饮料了，冰箱会在屏幕上推送京东的购买信息，一键购买。京东还为此成立了专门的智能硬件公司。
如此可见，制造业已经不再是以往的制造业，工业也不再是以往的工业。工业4.0时代，我们要采用与以往完全不同的心态，以及生产和运营模式。预测性维护、智能化物流也被认为是工业4.0的重要特征。
和以往要基于设备、产品的运行时间定期维护不一样的是，在工业4.0时代，维护人员根据传感器回传的设备运行信息，并对这些信息进行分析后，预先掌握设备性能状态，从而更加灵活、高效地对设备、产品进行有针对性的维护、保养。据悉，SAP已经在欧洲帮助风力发电企业降低维护、保养成本，节省资源，提高风力发电机组的性能和工作绩效。纪秉盟认为，通过采用能够报告自身性能的智能设备，制造商可以收集海量数据，然后利用诸如SAPHANA这样的分析工具来分析这些数据，建立一个预测性维护服务平台。从长远来看，制造商的角色将逐渐向服务提供商转变，不仅出售机器，还提供全套服务和使用模式。这样，客户就只管使用产品，而无需担心产品维护。
柯曼认为物流智能化可以分对内物流和对外物流两类来看。对内物流举例来说，物流公司可以根据货轮运载的集装箱上安装的传感器传送的地理位置等信息预测货轮到港时间，合理安排货车进港时间，从而减少货车等待时间，缓解码头的拥堵状态。吞吐能力达到1.4万吨、可容纳5500辆卡车的德国汉堡港已经做了示范。此前，为了合理安排每天进出港口的5500辆货车，汉堡港要做很多协调、调度工作。现在汉堡港通过与轮船进行信息交互，根据货船的到港时间或者货轮上装载的货物特性来为货车进出港的时间排序。这样，货车平均在港口停留30分钟即可完成作业，大大缓解了港口交通拥堵的状态。汉堡港口未来还希望连通所有运输领域，从水路到公路一直到铁路。对外物流举例来说，整车生产厂家可以预测整车生产还需要多长时间，从而合理安排货运，减少货车的等待时间。
夯实信息化基础
国家新材料产业发展战略咨询委员会副主任邵立勤近日在一次公开的会议发表言论称，欧美已经开始工业4.0革命，而中国还在为淘宝买卖廉价次品而沾沾自喜，这样即将到来的工业革命很可能会把中国抛弃掉。这一言论引起了业界的热议。
工业4.0看起来很美，但是确实似乎离我们有点远。记者在近年的采访过程中走访不少工厂发现，尽管我国不乏非常先进的工业企业，但是很多工厂的自动化程度都比较低，信息化应用水平还比较低。甚至可以说，有些工业企业可能还处于工业2.0时代。
中国工程院院士、中国互联网协会理事长邬贺铨在2014年举办的中国国际工业博览会上坦言，我国的工厂差别很大，在落实工业4.0过程中的关键难点是在于，目前有些工厂实现内部数据共享都很难，更别说要在企业之间打通信息孤岛了。
现在说拥抱工业4.0是否为时过早?
事实并非如此。现实正在驱动中国工业转型变革。波士顿咨询集团(BostonConsultingGroup)最近进行的一项研究发现，过去十年中国劳动力的工资涨幅超过4倍，再加上人民币升值，使得中国的制造成本直逼美国。低廉的劳动力成本不能再作为中国制造在全球市场上的优势标签，中国制造企业要最大化利用资源，将生产变得更加高效;要尽可能地缩短产品上市时间，对市场的响应更加快速，从而快速满足不断变化的客户需求;还要快速实现各环节的灵活变动，将生产变得更加柔性。
拥抱被普遍认为是工业发展方向的工业4.0无疑是一条可行之路。拷贝了德国工业4.0示范工厂——德国安贝格电子工厂的西门子成都工厂为未来中国制造的变革方向提供了一个良好的参考。数据显示，通过数字化的工厂规划，可以减少产品上市时间至少30%;通过优化规划质量，可以降低制造成本13%。
来自西门子的资料称，数字化企业平台是实现数字制造的载体，它可以实现从产品设计、生产规划、生产工程，到生产执行和服务的全生命周期的高效运行。西门子成都工厂所应用的数字化企业平台涵盖五个层面：第一层企业层，主要指由PLM软件和ERP系统构建的企业顶层结构，用于提供统一的生产数据、工艺路线、设计清单等;第二层管理层，主要包括MES(制造执行系统)等生产管理软件，用于对重要的数据流和生产管理进行控制;第三层操作层，主要包含西门子集散数据系统(DCS)数据采集与监视控制(SCADA)系统设备状态管理系统，用于监控生产过程、设备状态;第四层现场控制层，主要包含西门子可编程逻辑控制器(PLC);第五层，设备控制层。第四层和第五层为上层的MES等系统提供各种数据并进行交换。
但是，对于多数传统制造企业来说，信息化水平要达到西门子成都工厂那样的水平并不容易。SAP中国研究院院长李瑞成近日撰文称，实现工业4.0并不是短期内可以一蹴而就的，这是一个长期、渐进的过程。在此过程中，软件是重中之重。目前，基本的技术和现有制造体系的核心价值等均需要调整才能适应工业4.0的具体要求。
如此可见，对于我国生产制造来说，当前向智能制造、工业4.0迈进的很重要的一点，就是在信息化方面参考西门子成都工厂的五层架构查缺补漏，最终建成一个完善的数字化企业平台。
中国电子信息产业发展研究院院长罗文在《工业4.0中国启示录》一文中指出，德国工业4.0战略与我国提出的“两化”深度融合有很多相通之处，我国应该把“两化”深度融合作为主要着力点。
从某种角度来看，工业4.0是由新技术驱动的，因此在迈向工业4.0的过程中，新技术的引入至关重要。
注重标准和平台建设
工业4.0强调由集中式控制向分散式增强型控制模式的转变，从而建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式，这需要大量的新技术作为支撑。柯曼认为，大数据、云计算和移动互联等将技术在工业4.0中大有作为：在海量终端实现互联后，需要大数据技术对海量结构化数据进行存储和分析处理;而云计算则是将不同利益相关者通过同一套数据进行互联的最好途径;移动互联技术可以将具有可预见特性的维修信息推送到终端，还可以帮助用户通过移动终端实时了解工厂的运行情况，而不一定在工厂的控制中心。
柯曼补充说，工业4.0要获得成功，需要满足以下7个因素：解决网络安全问题，制定相关安全政策;在数据传输等方面制定国际统一标准;要为社交所带来的影响做好准备，并积累相关技能和人才;应对好复杂性带来的挑战;完善工业领域带宽基础架构;法律框架与监管体制调整;以开放的心态面对信息交流和互动。
李瑞成比喻，未来的制造业将和服务行业一样，建立在互联网这一“共同的底盘”之上，人与人、人与机器、机器与机器之间将对话协同，工厂生产由高度自动化转向智能生产。
“共同的底盘”使得横向和纵向的数据集成变得更加重要。如何才能真正实现集成?被广泛认可和采用的规则和标准就显得尤为重要。
事实上，为了保障工业4.0的顺利实现，德国把标准化排在工业4.0八项行动中的首位，同时建议在工业4.0平台下成立一个工作小组，专门处理标准化和参考架构的问题。2013年12月，德国电气电子和信息技术协会发表了德国首个工业4.0标准化路线图。
《中德合作行动纲要：共塑创新》指出，工业4.0在世界范围内的成功取决于国际通行的规则与标准。中德两国将在标准问题上紧密合作，并将工业4.0议题纳入中德标准化合作委员会。双方将继续加强中德标准化合作委员会框架下的现有合作，致力于开展更具系统性和战略性的合作。
为此，罗文建议，我国在推进“两化”深度融合的具体实践中，也应高度重视发挥标准化工作在产业发展中的引领作用，及时制定、出台“两化”深度融合标准化路线图，引导企业推进信息化建设。同时，还要着力实现标准的国际化，使得中国制定的标准得到国际上的广泛采用，以夺取未来产业竞争的制高点和话语权。
柯曼透露，已经全方位参与中国工业4.0建设的SAP非常重视这一点，SAP中国研究院作为中国物联网协会的主要成员将参与中国相关的行业标准的制定工作。
从国家层面来看，罗文还建议要超前部署、建设国家信息物理系统网络平台。信息物理系统将改变人类与物理世界的交互方式，物质生产力、信息生产力，实现能源、材料和信息三种资源高度融合，将使未来产业发生真正革命性的变革，对未来世界产生深远影响。他指出，美、德等世界工业强国都高度重视信息物理空间构建，加强战略前瞻部署，并取得积极研究进展。中国要决胜未来的竞争，必须在构建信息物理系统网络平台上先行一步：一方面，在国家新的信息化发展战略中加强对CPS的总体布局，研究制定CPS建设的战略目标、重点任务、发展路径和政策举措。同时，在制造业发展、智慧城市建设、国家网络和信息安全等工作中加强前瞻部署和应用推广。另一方面，可借鉴美国组建“国家制造创新网络中心”的做法，组建一批国家信息物理系统网络平台，负责承担基础理论研究，组织力量研发突破CPS软件、传感器、移动终端设备等工具和装备，推动重点行业企业的开发应用。
事实上，业界还有一个说法，就是我国相比其他国家更容易将工业4.0落地。这是因为我国政府的推动力比其他国家更大。
Ⅲ 工业4.0是什么意思
“工业4.0”已经成为制造业的一个流行概念。这个词起源于几年前的德国汉诺威工业博览会（Hannover Messe），它被定义为制造业的电子计算机化，包括更高层次的互联性、更智能的设备和机器与设备之间的通信。
第一次工业革命是水和蒸汽动力带来的机械化。第二次工业革命是电力的使用使大规模生产成为可能。第三次工业革命是电子工程和IT技术的采用，以及它们带来的生产自动化。
工业4.0是第四次工业革命。相对来说，这一次变革仍然处于起步阶段。依靠高级的软件和能够通信的机器设备，工业4.0将使工业生产进一步优化。
工业4.0的关键是智能工厂。智能工厂是一种高能效的工厂，它基于高科技的、适应性强的、符合人体工程学的生产线。智能工厂的目标是整合客户和业务合作伙伴，同时也能够制造和组装定制产品。
而且，未来的智能工厂将很可能在生产效率和安全性方面具有更大的自主决策能力。工业4.0更多的是依靠机器进行工作并解释数据，而不是依靠人类的智慧。当然，人的因素仍然制造工艺是核心，但人更多地是起到控制、编程和维护的作用，而不是在车间进行作业。
位于德国安贝格（Amberg）的 西门子 电子工厂（Siemens Electronic Works）是新一代智能工厂的一个很好例子。这个高科技电子工厂面积为10.8万平方英尺，其内部是一组智能机器，它们能够协调从生产线到产品配送等一切要素。
西门子电子工厂拥有超过16亿个机器组件，其产品种类多达950种。这意味着该工厂的生产系统所处理的数据真正是海量的。尽管如此，Gartner在2010年进行的一项产业研究发现，西门子电子工厂的可靠率超过99％，每百万件产品中只有15件缺陷产品。
在工业4.0时代，机器设备具有强大数据处理能力，它们提供的信息、统计数据和动态分析能够使生产变得更精益、更节能。
如果你在食品制造行业工作，你可能知道现在的许多生产线的能效低于60％，这意味着它们还有相当大的提升空间。节约水电对现代工厂管理来说也是一个重要因素，智能工厂能够帮助企业实现环保目标。
制造业的转变
德国和美国政府已经拨出专项资金，用于战略研究和工业4.0的实现。德国拨款2.22亿美元用于德国联邦教育与研究部（BMBF）的RES-COM等项目。同样，美国已经推出了Smart Manufacturing Leadership Coalition等研究项目。
包括英国在内的其他国家也对工业4.0表现出很大的的热情。GAMBICA和CLPA等制造商和贸易机构已经对此表示支持。虽然这些国家还未宣布推出重大举措，但它们肯定已经对工业4.0作出了有力支持。
令人高兴的是，与工业4.0相关的许多技术已经出现。但是，要采用这些技术，企业需要花费巨额资金，尤其是那些希望抢先采用这些技术的公司。
对于大多数公司来说，向工业4.0的转变将是一个渐进的演变，而非一种迅速的革命。未来几年，旧系统对制造业来说仍然是必要的。
将来会是怎样？
工业4.0最终将成为制造业和工业的一个显着变化。从长远来看，工厂设备对高级软件的使用可以帮助计算机进行自动调节并作出更多的自主决策。这同时也意味着，在工厂中，目前由一个中心主机执行的任务将交由系统组件来执行。
今后几年，随着智能工厂在世界各地的出现，工厂之间的 地理 边界和数据隔离可能成为过去。