（智造專題）德國工業4.0專家訪談：什麼是真正的「智能工廠」？

第四次工業革命將要來臨。至少，這是德國許多企業與政府領導人的觀點，他們用工業4.0的概念開闢製造業的新道路。在第三次工業革命中，信息技術是關鍵推動力。未來的趨勢是互聯網將與製造業緊密聯合，21世紀無處不在的互聯網平台與其他先進計算機科技都將推動製造業的發展，帶來我們常說的「智能工廠」。

一個智能工廠具有什麼樣的特徵才稱得上「智能」？至少有四點：

人機一體化，虛擬現實，具有自組織和超融性的能力，具有自學習和自我維護能力，有自律的能力。那麼如何實現設計製造一體化、管控一體化呢？

1、首先設備或者儀錶等感測器要能夠自組織、自學習、自維護的感知能力，理解環境信息和自身信息，並進行分析和判斷來規劃自身的行為和能力。能夠跟隨環境的變化自己做出決策來調整行動，有較強有力的支持度和記憶支持的模型為基礎。

2、工業互聯網實現互聯互通、實時控制，進而實現安全、節能將是智能工廠的核心技術。具體而言通過網路獲取大數據的應用，開發、銷售、ERP、PLM、SCM等業務管理系統與實際生產過程之間的協同等。通過設備間的互聯，提高設備間的相互協同能力，從而使生產模塊間的搭配方式更靈活、更自由；

3、利用機器視覺，人工智慧等技術，使機器人與設備具備更加智能化的功能；通過信息化技術與自動化技術的結合，構建深度整合的數字化工廠；

智能工廠中不僅僅是智能系統、智能模型這麼簡單，而是把傳統的工廠附加上形象思維，讓他獨立承擔起分析、判斷、決策的任務，在智能機器的配合下能夠更好的發揮出人的潛力，使人機之間表現出一種平等共事、互相理解、互相協作的關係。因此，在智能製造系統當中，高素質、高智能的人將發揮更好的作用。

人工智慧則承擔起了能夠幫助廠區分析、判斷、決策的任務，機器智能和人的智能能真正的集成在一起，相互配合、相得益彰。

4、實現虛擬現實技術也是實現高水平的人機一體化的關鍵技術之一，虛擬現實技術是以計算機為基礎，融合信號處理、動畫技術、智能推理、預測、模擬多媒體技術為一體，藉助多種音像和感測器，虛擬展示現實生活當中各種過程、部件，因而能夠模擬製造過程和未來的產品。從感官和視覺上給人獲得完全如真實的感受，它的特點是可以按照人的意志、意念來變化，這種人機結合的新一代的智能界面是智能製造的顯著特徵。

總結現代智能工廠有四大關鍵點：

一是要連接所有網路以拿到數據。

二是要有智能感測器。

三是大數據，將所有設備、所有人連接後，所有數據都大批量傳送到智能終端上。

四是分析，得到數據後從中抓取出應用趨勢來，提高設備狀態的檢測和預測水平。要形成高速傳輸、大數據，保證實時性、安全性和節能就變得十分關鍵。

因此工業互聯網是承載人工智慧的技術平台、大數據則成為人工智慧的生產要素。

IT科技與製造業的匯合就是工業4.0的目標，德國政府推動了許多項目來發展這項計算化生產概念。德國統一後，蘇醒成為一股強大的工業力量。工程學博士Thomas Bauernhansl教授即將在德國法蘭克福召開的ISC高性能會議上，講闡述工業4.0的話題。Bauernhansl教授在德國Fraunhofer應用研究促進協會以及斯圖加特大學工業製造與管理中心擔任總監，他在德國汽車與機械工程行業有八年工作經驗，並參與了一系列頂尖製造技術的研發。以下是他自己對於第四次工業革命的個人觀點。

自動化對於工廠來說並不陌生，已經存在了幾十年。「智能工廠」的概念有何不同之處?

智能工廠之所以新，不只是因為數字化，還有將智能生產系統實時互聯的可能性。只有通過大數據分析，這才有可能實現。

同時，智能工廠也是實現去中心化的重要一步。實體的物理數據將通過感測器的方式獲得。智能工廠也將使用全球都可以獲得的數據，這必須經過分析和儲存。聯網將通過數字化通信技術實現，而實體世界中的運營將由人類或者機器人來實現。

智能工廠的目標是根據終端客戶，以特定方式來提供定製化服務。只有通過階層性較弱的網路來互相配合，才能讓這種服務在經濟上取得成功。

在不久的將來，利用數據和專業技術來創造價值，將成為所有商業模型的核心。我們的挑戰是如何從收集到的大量數據中，自動生成出可用的信息和知識，並且非常經濟地管理大量數據。

物聯網(IoT)平台是許多新商業模型的支柱，提供了幾乎實時的溝通，以及交易的高透明度。

所謂的「網路-物理生產系統」(CPPS)將是智能工廠的關鍵。相應的層面有三種：在應用層面，信息從生產控制和運營中獲取。平台層面是負責各種IT服務的整合。最後，元器件層面提供了感測器、促動器、機器、訂單、員工和產品。將這些所有層面結合在一起，就有了數字化製造，用高級科技能力整合社會經濟需求。

製造商們必須更加靈活和多元。他們必須放棄控制。類似這樣的複雜系統沒法完全控制，因為智能機器、訂單和工具基於動態數據來進行決策。有時候，人們沒法理解其內在的決策原因。人們必須得認識到這一點，知道如何控制結果。

企業與競爭者之間必須互相配合——這也是新的。之所以必須，是因為個體化、個人化的生產會通過多方使用的生產平台進行組織：客戶、供應商、服務商等等。這種新的商業生態將整個生產過程相互關聯起來。

企業的產品會成為一種傳遞信息與專業技術的媒介。產品和用戶之間的關係會變得透明，這帶來了新的機遇。為了利用這樣的機遇，企業必須理解這種新的商業邏輯，建立合作式的商業模型，即便是競爭依舊存在。這能帶來巨大的潛在經濟節省。

此外，客戶、供應商和合作夥伴之間的高度配合非常重要，遠遠超越了純粹的買賣關係。在理想的情景下，消費者也包括在了生產過程中，會帶來額外的價值。作為結果，消費者也負責承擔複雜度所帶來的部分成本。在過程中，消費者會帶來重要的數據，企業可以以此為基礎打造附加服務，從而直接或間接地開展業務。

19世紀的工業效率先鋒弗里德里克·泰勒(編者註：弗里德里克·泰勒(1856-1915)是美國「科學管理之父」，擔任美國機械工程師協會主席和哈佛大學教授，提倡科學化、標準化管理，其思想在美國和歐洲影響深遠。)所設立的一些原則，如今必然會走到盡頭了。固定周期的生產和組裝線將會被模塊化的移動工作台取代。舉個例子，對於汽車製造來說，這意味著車身將通過一個自動化指導設備移動到一台智能機器，機器可以通過WIFI或者互聯網進行實時溝通。機器「告訴」車身部件，自己準備好進行生產了。這樣，汽車工業將再一次被改變。

許多人將工業4.0描述為第四次工業革命。這也與汽車行業的新要求有關。對於許多新類型的設備來說，需求都在上升，尤其是個人化的需求。雖然在前面的三次工業革命中，更高的生產力永遠都是目標，不過現在，靈活生產、滿足定製要求的優先順序更高。

人依舊會是生產製造的中心。在某些領域的員工可能會更少，例如營銷、訂單處理和管理。但是工廠永遠都會需要工人。工人會從沉悶的任務中解放出來，如果說製造過程是一曲交響樂，那麼工人就會是指揮家。有了智能IT工具的幫助，他們會專註於決策和控制生產。工人必須在IT和其他領域獲取新的技能。

我們必須花更多功夫來整合目前已有的IT技術，靈活、無縫地連接進入智能工廠基礎設施，工廠基礎設施是以工人為中心、以數據為驅動的。另外，我們還會越來越多地應用多模式人機交互界面。

在智能工廠中，新的工具會為車間中的工人帶來力量。通過利用靈活的工廠基礎設施來整合多個建設模塊，人們可以專註在工人的需要、期望和要求上，獲得組織層面策略與變革管理的支持，從而實現進步。

在第四次工業革命中，強大的機器人會給工人提供支持。這些機器人只要幾分鐘就可以執行新的日常流程，並告訴員工需要實施哪些步驟。機器人可以持續不停地工作，對於工廠來說，無論是哪天工作、什麼時間段工作，耗費的成本都是一樣的。

最重要的挑戰是無處不在的快速互聯網基礎設施，以及網路-物理系統的標準界面。對於製造平台的大數據應用，我們需要安全與保護，這樣，行業內的人們才會信任這種與工業互聯網連接的新型聯網技術——工業4.0。

可持續經濟發展的潛能已經在我們的面前。這已經能夠說服行業去開拓新領地，利用恰當的投資和靈活性，隨著第四次工業革命前進。這是國家可以保持國際競爭力和持續發展的唯一辦法。

（轉自：信息化破問團　公眾號）

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