[導讀] 整潔、光亮的未來工廠在靜悄悄地高效運轉，智能機器彼此協作，并與一支技術嫻熟的全球工作團隊相配合，他們不僅可以與工業生產鏈上下游的每一個環節智能互聯，還能與客戶直接溝通，滿足各種多元化、個性化的產品需求.

“工業正在前進，這絕不是什么遙遠的未來” —

工業4.0：智能工廠的黎明 實體物理和虛擬網絡世界融合是未來的大趨勢

本報記者 劉曉瑩

整潔、光亮的未來工廠在靜悄悄地高效運轉，智能機器彼此協作，并與一支技術嫻熟的全球工作團隊相配合，他們不僅可以與工業生產鏈上下游的每一個環節智能互聯，還能與客戶直接溝通，滿足各種多元化、個性化的產品需求；如果需要，所有生產過程中的數據都將被搜集，情報分析系統和各種動態系統也將完美結合，信息與生產的互聯網絡在這里實現真正的價值。

“這個夢想盡管令人驚奇，但與現實的距離卻比我們想象得要近得多。”關注國外科技戰略的中國科學信息技術研究所戰略研究中心副研究員劉潤生說。據他介紹，位于德國安貝格的西門子電子制造廠恰似這個夢境，深刻地展現數字化的魔力：這座完美的高技術工廠占地1萬多平方米，以數字方式高效奇妙地運轉。其照單生產的定制生產過程涉及16億個零部件，每年生產5萬多種型號的產品。西門子公司向250家供應商采購大約1萬種材料，在這家工廠生產出950種不同產品。

“事實上早在2011年，以西門子為代表的德國先進制造廠商便聯合德國工程院、弗勞恩霍夫協會等學界倡導了‘工業4.0’（Industry 4.0）概念。”劉潤生告訴科技日報記者，“他們認為，18世紀引入機械制造設備的工業是1.0時代，20世紀初的電氣化大規模生產是2.0時代，20世紀70年代開始的信息化是3.0時代，現在正在進入工業4.0時代，即以信息物理融合系統為基礎的智能化、網絡化的工業時代。”

“這個概念描述了由集中式控制向分布式增強型控制的基本范式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化產品與服務的生產模式。”劉潤生說。

接下來的一段時間里，來自產業界和學界的聲音愈加強烈，直至2012年，德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯合將“工業4.0”列入《高技術戰略2020》的十大未來項目之一，以支持工業技術領域新一代關鍵技術的研發與創新。他們堅信，創造新價值的過程會由此發生改變，產業鏈分工將被重組。

為推動“工業4.0”的實現，德國機械及制造商協會、德國信息技術、通訊與新媒體協會、德國電子電氣制造商協會合作設立了“工業4.0平臺”。2013年4月，德國工程院向德國政府提交了工業4.0工作組的最終報告——《保障德國制造業的未來——關于實施工業4.0戰略的建議》。“這份報告明確提出了德國向工業4.0轉變需要采取雙重策略，即德國要成為智能制造技術的主要供應商和CPS技術及產品的領先市場。”劉潤生說。

“所謂CPS，是Cyber-Physical Systems的縮寫，意為信息物理融合系統，也是實現工業4.0最核心的技術，它是把計算與通信深深地嵌入實物過程、與實物過程密切互動，從而給實物系統添加新的能力。”劉潤生說，“基于這項技術，生產和服務方式將得到進一步‘進化’，通過傳感網，虛擬空間的高級計算能力將與現實世界緊密相連，從而在生產制造過程中，采集并分析與設計、開發、生產有關的所有數據，形成可自律操作的智能生產系統——這就是工業4.0時代下的智能工廠。”

不過，CPS技術并非只受到德國人的青睞，據劉潤生介紹，美國早在2006年2月發布的《美國競爭力計劃》就將CPS列為重要的研究項目，而近年來CPS一直是美國政府先進制造領域和信息技術領域的研發重點。“企業方面，美國工業巨頭通用電氣公司力推其所謂的‘工業互聯網’，其實質也是注重數字網絡世界與機器世界的深度融合。該公司于2012年還發布報告《工業互聯網：突破智慧和機器的界限》，大舉開展概念和品牌營銷攻勢。”劉潤生說，“而今年3月，AT&T、思科、通用電氣、IBM和英特爾五家業界巨頭還創建了工業互聯網聯盟，目前其成員已經發展到了90個。”

“生產率增長的時代遠未過去。”通用電氣公司首席執行官杰夫·伊梅爾特（Jeff Immelt）如是評價日益升溫的智能生產時代，“所有工業公司都不再等同于‘大鐵箱’，嶄新的制造方式將緊緊圍繞著我們的產品，數據和軟件相連，實時做出分析與判斷。工業正在前進，這絕不是什么遙遠的未來，這已經是今日的現實。”

數字世界與現實世界的融合真的可以使經濟發展進入新的階段？這聽上去足以讓工業4.0值得期待。劉潤生說：“它不僅為制造業提供了巨大機遇，還為工業流程和工業服務創造了新機遇；而工業4.0的概念從傳統的制造強國——德國起步，某種意義上來說也進一步強化了‘德國制造’這個品牌。”

“不過，工業4.0最深層的內涵依然在于對未來制造領域的深遠影響，我們必須深刻地理解和抓牢信息技術對工業轉型的巨大變革力量，實體物理世界和虛擬網絡世界的廣泛深度融合無疑是未來不可逆轉的大趨勢。”劉潤生說。

（科技日報北京12月9日電）