魯思沃教授談工業4.0及制造業的未來
http://m.sharifulalam.com 2014-07-15 10:51 來源：西門子工業領域首席執行官魯思沃教授
西門子股份公司管理委員會成員、工業領域首席執行官魯思沃教授，參與編寫《工業4.0》一書（該書中文版由機械工業出版社出版，并于本月10日在西門子工業論壇舉行首發式），以下是魯思沃教授在西門子工業論壇上的演講節選，他與大家分享了制造業的未來以及工業4.0愿景。
女士們、先生們，我是生產工程師出身的，很高興的是我們看到世界各地的制造業再次崛起，在一個國家的持久創新力方面、在經濟的可持續發展方面，以及在創造就業和繁榮方面，工業的角色再次被高度重視。在中國的“十二五”規劃當中非常重要的一個要素，就是工業的轉型升級以及兩化融合，同時也包括新能源、環保、新材料以及混合動力汽車、高端制造業方面的前沿創新。中國政府也把環境保護作為重中之重，在大力的支持節能、環保的制造的部署和推廣。隨著中國產業政策的升級中國也更加致力于工業化和信息化的兩化融合，就像剛才馮司長介紹的那樣。而其他國家也在加強他們的工業，以美國為例，美國正在向他們的工業生產效率和質量進行大幅度的投資，來確保社會和經濟的繁榮，他們把這樣的做法稱為美國制造業的復興。另外在地圖上有一個非常小的國家叫德國，德國政府在大力的推動制造業和工業的數字化，德國主導的技術理工大學也在共同的推動工業4.0。待會我介紹一下工業4.0有哪些技術細節。
世界各地的政策都表明各國政府又再次認識到制造業是各國經濟的支柱，推動就業、創新和社會繁榮。因此像西門子這樣的公司也面臨著根本的挑戰，而且我們也正在這樣做。過去工業界的結構是非常清晰的，各個公司可以通過規模效應來降低成本，并且可以在每一個生產流程去推動生產力的提高，但是這樣的時代已經一去不復返了。隨著全球化的進一步加速，資源變得更加稀缺，而國際價值鏈在不斷的被催生。而且競爭也進一步加劇，現在我們看到：一方面挑戰在增加，另外一方面機會也在增加，這是因為技術已經大步發展和前進了。
今天我們不光要強調員工的生產效率，同時整個企業在資源和能源上也要更加高效。我們今天不僅僅要提高生產速度，還要縮短產品上市的時間，當一個產品新的創意產生到消費者能夠用上產品，這個時間要不斷縮短，雖然產品本身在變得越來越復雜、產品的版本也越來越多。今天我們要滿足客戶更加復雜的需求，現在客戶可以在線對產品進行配置和定制，并且要一鍵點擊就能夠完成一站式的交付。這使得制造業面臨著前所未有的快速變化，在這樣新的世界當中過去的方法或秘訣不再能夠帶來持久的競爭優勢了。根據主要的分析機構像ARC、麥肯錫等等都指出了這樣的趨勢。我們在這兒可以看到有一個共同點，就是網絡化的生產和數字化的制造正在成為決定成敗的關鍵，對于離散工業而言和過程工業而言都是如此。如果不使用這些強大技術的話，就不能滿足對于工業的需求，這也意味著IT和軟件在越來越多的深入到工業當中，而且和各種各樣的工業技術去實現集成。
（列舉了一些制造業的實施案例）所有的這些例子希望能夠幫助大家理解，今天有哪些已經成為可能？我們在朝向未來的旅程上走到了哪一步？將來還有哪些可能性呢？企業如何進入這樣的未來呢？在這兒我們要講講面向未來的愿景——即將到來的工業4.0。
魯思沃先生出席《工業4.0》中文版首發式
在今年的漢諾威展會上西門子做了一次專門的演示，介紹在工業4.0當中生產系統能夠自動的對于目標功能變化做出調整。因為在生產當中你的這種目標功能是可變的，比方說為蘋果生產iPhone，在圣誕節之前一旦有新的機型要推出了，就會有一個極高產量的要求。然后半年以后這款產品要退出市場了，最重要的不是縮短上市時間，而是降低生產成本，也就是目標功能在不同階段是不一樣的，新品推出前和一款產品接近退市的時候要求是不一樣的。大家可以看到產品和機器之間可以相互的交互、通訊，能夠實現生產過程的柔性化，目標是要實現生產效率的總體提升。在這兒絕不僅僅是物聯網的概念，或者是互聯互通的概念。未來的語言再也不是再講物聯網了，而是在講生產過程當中的內容，這就是我們和美國的這種基于物聯網工業革命的概念不同，我們的概念重點是生產內容。這些機器相互交互彼此通訊的內容是什么，而不是僅僅具有了通訊的能力，生產的每一個步驟都是一個信息的階段，最后帶來了網絡化的生產設備，能夠實時的交換信息。而且網絡可以是在不同的生產線、不同的工廠，甚至是跨國的進行集成、對接。
對于很多專家來說，工業4.0應該是代表著第四次工業革命。有了19世紀的工業革命，然后接下來是大規模生產，然后是IT和自動化是從60年代開始的。就像大數據、云計算以及物聯網這些技術都會用到第四次工業革命當中，但是第四次工業革命的范圍又超過了這些技術本身。最終我們會看到下一代的下一代會有更多長足的進展，可能在接下來的十到二十年當中會進一步推動工業4.0的促成。
從西門子看來工業4.0有三個支柱，首先是MES將會起更加重要的作用。而自動化層和MES之間的對接會變得更加重要、更加的無縫化，而且會跨越企業來實現柔性的生產。所有的信息都要實時可用，為生產網絡化環節可用。
第二個環節的組成部分是虛擬與現實的結合，也就是產品設計以及工程當中的數字化世界和真實世界的融合，這就使我們能夠滿足生產效率越來越高、產品周期越來越短、產品變形越來越多方面帶來的挑戰。
第三個支柱是CPS信息物理融合系統。什么設備可以放到一個虛擬信息空間當中以及在物理世界當中，所以稱之為信息物理融合系統。這些生產體系可以體現實實在在的既有物理工廠的系統，也有在數字世界的仿真，最終是能夠實現生產過程的完全可控、可調，還要花一些時間才能達到這樣的狀態。
實現工業4.0有一系列的先決條件，這個先決條件很多，我們來看一下今天的現狀叫做工業3.X到工業4.0有什么樣的差距。并不是說所有的這些步驟都已經做到了。而且朝向工業4.0的過程是充滿動態的過程，我們朝工業4.0走的越近可能性越多。通過大量的合作，廠商和客戶彼此在了解，這樣能夠進一步挖掘出朝向工業4.0的潛力，同時人們做出了很大的努力實現更加柔性生產的優化。為了把本地控制網絡去進一步集成到跨工廠的網絡當中，我們也在進一步推動整個標準化指令系統的建設。數據的呈現和生產已經可以獲得了，而且可以實現全集成的仿真，可以代表整個生產的過程，包括技術方面和各個方面都可以呈現。而在工具方面，在傳統的技術方面是沒有辦法呈現的，但是當我們講到新的材料，或者是新生物技術材料的話，對于這些材料的仿真是我們整個仿真概念當中非常重要的一個。當然在這方面，我們還任重道遠，但是我們可以去確保數字化世界和數字化的仿真是可以期待非常準確的在真實世界的反應。
其實我們可以有機會在工業4.0當中來實現這些好的想法的，我們可以基于強大的制造運行管理系統來實現靈活的價值鏈。而且還可以實現完全的產品生產周期的管理。同時在公司的層面上，以及更深的層面上來實現這些管理。所有的這一切都會在整個的企業產生跨企業的系統實施。而且我們可以把整個像智能化的企業以及MES系統都能夠綜合在內。在生產過程當中要實現庫存非常低，而作為傳統的方式就是有人看到庫存低了就會拿起電話要求供應商進行補貨品。但是更為高級的過程，就是你的MES系統會不斷的跟蹤庫存量，一旦庫存達到了一定限值的時候，會從你這個ERP系統發電子信息給供應商，而在這中間沒有任何人為的干預。供應商是實體的供應商，你可以和他之間有非常好的供應商的條件，但是你可以通過EDI的方式，也就是電子數據互換的方式來實現所有的管理。我們的工業4.0當中就可以幫助來實現這一點，可以來幫助你讓所有的事務不需要人為的介入可以實現互相的交流和溝通。
而這里有對產品數字化的呈現，所以不僅僅是限制于商品，甚至于商品當中非常復雜的部件也都可以實現數字化的實現。ERP系統以及供應商可以去計算所有的成本，可以根據現有的機器運轉情況去確定供貨最大的量是多少，或者最優的價格是什么，所有的這些都不需要人去參與和干涉。這個時候你的ERP系統可以做出決策的建議，讓你實現最佳的與供應商之間的交流。在工業4.0時代，這個決定實際上是由管理層自己來做出決定，但是其中有一個區別，比如說在我所在的小鎮子里面，有的時候我知道在某個地方會有停車位，但是有時候去了之后卻沒有停車位了，有的時候要有相應的提示。我的GPS導航系統有時候不能給我非常準確的提示。但如果我的GPS系統能夠幫助我做出更加準確決策的話，我就會覺得更加舒服一些。我們在將來肯定會敢于依賴機器，因為機器上面會有芯片，而芯片上所攜帶的算法能夠幫助它做出更加正確的決定，這是工業4.0從愿景到現實的第一步。
第二步是虛擬與現實的融合，將基于共同的數字化企業平臺進行產品的設計和生產工程的集成，包括像剛才提到的所有的軟件PLM和Comos都已經用了很多年了，我們在幫助進行產品的設計和規劃。而且再提一點，我們現在和很多的研究機構、大學能夠以更佳的方式把軟件和解決方案更好的應用到現實當中。
第三步是信息物理融合系統，要實現柔性的制造和生產，能夠降低產品上市的時間。在現在已經在做了很多的工作，但是我們仍然需要更多的自動化集成。現在大家都在用即插即用的方式了，就像你買一個新的打印機，然后你把它插在筆記本電腦上就能用。我是一個老派的人，還在用我的筆記本電腦，一旦把新打印機接上筆記本之后，你發現它是即插即用的，可以馬上告訴筆記本有幾個打印機顏色以及什么格式，如果需要打印什么就用以下的格式發送打印質量，我們用鼠標去點擊確認就可以了。這個打印機已經攜帶了所有的能力進到了我的筆記本網絡當中，為什么不把這樣的概念也使用起來呢？就是當一個機器人進入到了生產網絡和系統當中，讓機器人也可以擁有即插即用的能力，我們能做到這一點嗎？是的，我們可以做到這一點。
為什么我們不以這樣的方式來做呢？像一個打印機插入筆記本那樣，讓一個機器人也進入到生產的系統當中。就像在數字化世界當中可以做到的，在真實世界當中也是一樣的。仿真已經幫助我們優化了整個的機器人的一些生產，幫助我們來減少了很多的成本和時間。同時我們可能會看到很多的生產方面的一些建議，我們用戶只需要說“好，你現在可以去修改”，我們可以信任整個系統的能力遵循給我們提出的建議做出決定。這已經成為了我們的現實了嗎？還沒有，因為現在機器人比我的筆記本電腦或者比打印機還是復雜的多，我們現在正在朝著這個方向去努力。
我們現在站在了一個非常正確的道路上，我們有了這種很好的軟件和管理系統，而且我們有數字化企業平臺，而且還有了即插即用的集成。我們所有的這一切聚合起來都會實現非常好的信息技術與生產和制造方面的結合，所以我們現在就在走向一條邁向制造業未來的歷程，就是工業4.0，我們要保證讓大家非常安全和放心的走入工業4.0的時代。
工業4.0，不僅僅意味著技術的轉變、意味著生產過程的轉變，同時也意味著整個管理和組織結構的調整。我們必須放棄這種孤島式的想法，而要為變革做好準備。就像我們所說，要在產品設計以及生產規劃方面都做好準備。我們認為任何一個公司或者一個任何國家單打獨斗都不可能改變全球的制造企業，這就需要我們大家要進行協作。在各個企業、各個學科、各個行業都要來進行合作。西門子會愿意和像庫卡機器人這樣的公司進行更多的合作，同時也愿意和機床企業進行合作，一起來推動這樣新的概念。我們要在全公司的企業范圍之內進行更多的研究工作，這也需要和更多的研究機構、大學進行合作。比如說西門子每年有40億左右的研發費用，其中有50%都是投入到了軟件當中的。我們有數以十萬計的工程師和研究人員在幫助做軟件方面的開發，所以西門子想把虛擬世界和現實世界實現完美的結合。
西門子在今年建立了一個全球的風險投資的基金，叫做未來工業基金，這是一個一億美金的基金。這個基金的目的就是要支持創業公司，其實講到合作的時候不僅僅是大公司，創業公司之間也要進行非常好的創作，是傳統與現代的一種合作。另外我們還要實現更多的有技能的人員，也就是說讓他們能夠更好的來使用這種全集成化的自動化系統。如果你只能看到庫存少了，然后拿起電話給供應商打電話，如果你只會這一點的話可能很快丟掉工作了。你必須不斷學習、去了解如何創造新的過程，當然在將來工廠并不會是沒有人的，因為人是非常有創造性的，能夠創造產品和創造整個生產的過程。但是如果你的貢獻就只是做一個算術的話，將來你的工作可能會受到來自于芯片的競爭，所以要加強員工的培訓，要不斷的對他們進行培訓、培訓、再培訓。而且要讓他們不斷的進行學習，這對于每一個人的職業生涯來說都是非常重要的。比如說你看這張膠片的時候，你看不出誰是學習者，誰是老師，誰是學生，也許白頭發的人就是一個學生呢，因為在未來技術的發展當中是要要求不斷來學習的，通過數字化這一切都會發生改變。而這個改變將會影響到所有的人，包括工廠的工人，也包括工廠的CEO。
我還想再次強調，沒有任何一個工廠是沒有人來運行的，人是非常重要的。要需要有人才能參與到各個過程當中，要讓人才來使用這些軟件，而且要讓人才教會機器來運轉。只有這樣的機器才會按照人的想法進行運轉，這樣的話制造才會更快、更加高效，才能夠使用到更好的資源，這是制造系統應該去遵循的原則。
這一切聽起來都非常具有挑戰性，但是在這里我想向大家做出一個承諾，作為我們的全球以及中國的客戶來說，在各位邁向工業4.0的路途之中，我們西門子會一如既往的和大家走在一起，我們支持中國所有的工廠實現自己制造設施的升級換代，能夠提高他們在全球范圍內的競爭力。
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