2008年的金融海啸让欧美发达国家深刻地意识到虚拟经济的脆弱性。由于制造业长期以来向发展中国家转移(俗称“去工业化”),发达国家都出现了不同程度的“产业空心化”问题。这是欧洲经济持续低迷的一个重要原因。而德国凭借在制造业上的领先优势,成为欧洲经济危机中的一枝独秀。德国政府把工业4.0列入《高技术战略2020》大纲的十大未来发展项目之一,正是为了在第四次工业革命浪潮到来之际,再次占据时代的先机。
德国专家认为,工业4.0的梦想可能在20年内成为现实。由于科技的飞速发展,物理世界与数字世界逐渐融合成了一张无所不包的物联网。这意味着未来的工业生产方式将变得高度灵活,产品与服务的个性化定制能力空前增强,不同企业能在业务上实现无缝合作,制造业从生存型制造转型为服务型制造,从而研发出所谓的混合型产品。
除了提出“工业4.0”概念的德国外,美国也在积极迎接第四次工业革命的到来,提出了“制造业复兴”计划。
美国专家指出,智能制造领导联盟(SMLC)正在改变着美国制造业的明天。SMLC联盟是一个非营利性组织。其成员包括制造工厂、供应商、高科技公司所组成的生产联合体,以及高等院校、政府机关、科学实验室。SMLC联盟致力于将制造产业链上所有的利益相关者整合到一起,共同研发新技术,实施新的工业标准,开放平台并共享基础设施。总而言之,一切变革都围绕制造业智能化转型。
无论是德国人还是美国人,都把打造智能工厂定为工业4.0战略的重要愿景。
据美国《华尔街日报》报道,德国化工强企巴斯夫公司已经使用智能化生产车间来制造高度“定制化”的日用品。
巴斯夫的生产线不同于传统的工业生产线——其每件产品的标签上都安装了智能芯片(这些智能芯片记录了不同的数据)。而该产品的“大脑”可以向流水生产线发出相应的指令——需要向每个瓶内灌装什么颜色与化学成分的液体肥皂。生产线通过读取芯片,可以自动调配比例并选择个性化的包装方式。整个生产过程都是智能化的,只需员工在中央控制系统中监控。
尽管是在同一条流水线上,但“智能工厂”可以生产出千变万化的个性化定制产品。
传统工业是通过大规模标准化生产来降低产品成本、满足消费者需求的。但这种生产模式最大的缺点就是缺乏灵活性,只能提供单一标准的产品,无法满足人们多样化的实际需求。随着互联网经济的发展,业界又出现了个性化定制这一生产模式。个性化定制虽然能最大限度地满足消费者特有的要求,但这种模式难以形成规模效应,从而导致成本居高不下。
可以说,在工业3.0时代,无法让个性化定制产生规模效应,使企业难以进一步拓展市场,提高用户的体验感与满意度。而工业4.0时代的智能工厂,则让人们再也不必为这个矛盾而感到头痛了。虽然生产流水线依然是沿用了标准化的生产程序,但贴在每个产品的标签上的智能芯片却可以轻松地解决个性化定制问题。工人将不同的个性化需求数据输入到每个芯片当中,再由流水线上的机器设备来读取相关数据,并根据事先设定好的智能程序自动调整设备的工序。
这个巧妙的创新,出色地解决了大规模生产与个性化定制的矛盾。它不仅能让产品的研发更能适应复杂多变的市场,还能大大降低个性化定制的成本,同时也改变了传统制造业依赖大量熟练技术工人的局面,让整个生产流程实现自动化与智能化。可以说,没有这种“智能生产线”,就不可能建立起真正的智能工厂。
德国把建设智能工厂视为工业4.0战略的重中之重。智能工厂的特点是市场适应性极强,资源利用效率十分高,符合人体工程学要求,而且企业还能通过业务流程与价值链来整合所有的合作伙伴与用户。这不仅能带来可观的经济效益与社会效益,还可以继续发扬德国在制造业与工业技术上的传统优势。
智能工厂的技术基础是智能制造与CPS,物联智能工厂是通过无线互联网来连接工人与机器,让机器明白要生产什么及怎样生产的。就目前而言,包括德国在内的发达国家,都还处于工业4.0时代的初期阶段。
老牌科技巨头西门子公司已经与一些工厂签订了发展工业4.0的计划。计划的主要内容是生产“智能生产线”等设备。拜耳、戴姆勒、宝马汽车等德国制造业的知名企业,都是西门子公司的服务对象。连前面提到的巴斯夫智能工厂,使用的也是西门子公司制造的“智能生产线”。
迄今为止,西门子已经耗费25年的光阴来研究数字化生产。西门子在德国某市的一个工厂,有75%的流水线实现了自动化生产。整个生产过程是由1150名员工操纵计算机来控制的。
西门子的一位董事会成员指出:“如果要设计一个全程自动化,并且依靠互联网的智能生产线,还需要大概十年的努力。如果说智能工厂是万丈高楼,那么我们现在已经有了砖头。”
在这场新工业革命中,制造业转型的最大的阻力,或许恰恰来自高度依赖信息技术的互联网巨头。
作为第三次工业革命的标志性成果,互联网席卷了包括农业在内的几乎所有传统产业。就算是制造业也处于互联网的覆盖之下。在信息社会中,企业与客户之间的主要交易渠道就是互联网。据统计,德国有95%的网页搜索流量来自搜索引擎巨头——谷歌公司。也就是说,传统制造业要想用互联网完成转型升级,不得不与互联网巨头进行合作。
作为工业4.0计划的推动者,美国国家工程院专家提醒德国同行道:谷歌与亚马逊等互联网巨头垄断了消费者与企业之间的沟通桥梁,德国工业界对此应当高度关注。
如今,互联网巨头不再满足于做IT软件,纷纷利用自身的垄断优势来推广产品与服务,而不仅仅是做电子邮箱等软件。就连可穿戴设备、自动驾驶汽车等智能化产品,也成为谷歌公司的发展目标。而亚马逊也不仅仅止步于赚网上商城的暴利,无人机物流与实体超市都成为亚马逊帝国进军的新方向。
换句话说,工业制造业在推进工业4.0发展时,跨国互联网巨头也在以自己的方式吞并实体经济,特别是正在迈向工业4.0时代的制造业。对于制造业而言,数字化经济是一块诱人的蛋糕,但光有工业技术优势,还不足以赢得先机。
工业4.0时代的数字化经济,不光是需要智能化的工业生产线,还需要用大数据技术来优化企业及客户的一切信息。谁能掌握客户及行业的大数据,谁就能赢得更多的市场份额,谁就可以将智能工厂的技术优势转化为实实在在的经济地位。问题是,掌握必要的大数据的是谷歌、亚马逊等美国互联网巨头,而不是西门子等以智能技术见长的德国科技制造业大佬。
尽管德国政府对此表示忧虑,但学术界与企业界并不十分担忧。西门子公司的高层人士表示:谷歌在互联网领域的垄断地位,并不会对西门子的智能化生产带来多少威胁。因为第四次工业革命不是光有大数据就能完成的。西门子与谷歌在未来说不定会发展成合作伙伴的关系,利用各自的优势互补,共同推动工业4.0建设。