信息物理融合系統是互聯網發展的新階段。信息物理融合系統也稱之為智能技術系統,它不是獨立設備的集合,也不是單純的互聯網,而是由具備物理輸入輸出功能且可相互作用的元件組成的網絡?;ヂ摼W原來只限于傳統意義上的計算機,現在則是具備萬維網接口的任意設備。信息物理融合系統的基礎是數字通信技術,主要包括傳感器、執行器以及網絡化的智能組件技術。智能工廠就是把若干信息物理融合系統整合起來,形成更大的系統。
物與服務聯網是物聯網發展的新階段。物與服務聯網,就是所有的產品和服務都配備一個IP地址,通過標準協議彼此聯網,同時也和人聯網。物與服務的聯網,實質是基于數字技術的智能化服務。
機器對機器通信是指終端設備之間的數據交換。機器與機器之間的通信在電纜和傳統電器中早就存在,在“工業4.0”中,主要是增加了由無線服務和標準協議所建立的網絡。
根據德國《“工業4.0”白皮書》,實現上述內容需要解決五個方面的問題:價值創造網的水平整合,全生命周期內工程學的一致性,垂直整合和網絡化的生產體系,新的工作基礎設施,跨領域技術。①
英國的“高值制造”。英國政府面向未來的戰略是“高值制造”。“高值”是從價值形態上說的,“高值制造”就是高附加值的制造。“高值制造”是一場制造業的革命,它的產業形態是按需制造、分布式制造和產品服務化,它的技術形態是新興技術群、數據網和智能基礎設施。根據英國政府科學辦公室前瞻水平掃描中心的定義:“這場革命由新技術、新方法和新材料驅動,同時伴之以基于三維打印技術的本地化定制生產,走向產品加服務的商業模式——‘產品服務化’。”②
“高值制造”戰略的主題是資源效率、制造工藝、材料集成、制造系統、企業模式。在主題之下,又分為若干新興技術群和產業領域。新技術、新工具、新方法、新材料使制造形態和商業模式發生變革。
數據網是第二次互聯網革命的主要內容。互聯網是第一步,數據網是第二步。數據網為數據和網絡文本添加結構和意義,基于通用互聯網協議實現各種數據、物體的互聯,同時把互聯網分成專屬的“網絡分區”,從而改變網絡的價值。
智能基礎設施與互聯網革命密切相關?;ヂ摼W是在現有的基礎設施特別是固定電話網絡的基礎上發展起來的,而互聯網的革命將深刻改變基礎設施,不僅是數據傳輸基礎設施,還包括數據處理、數據儲存和電力供應,主要是智能電網、傳感器網絡的推廣和應用,以及對現有基礎設施的“拆拼再利用”。
美國的“先進制造”。美國面向未來的戰略是高端制造。根據美國科技顧問委員會的定義,“先進制造系指一組活動,它們依賴于信息、自動化、計算、軟件、傳感和網絡等的采用與協調,并運用物理學和生物學開發的前沿材料和新興能力,例如納米技術、化學和生物學。它既包括以新穎方式來生產已經有的產品,也包括制造基于新興前沿技術的新產品”。③簡言之,“先進制造”是指采用信息技術和網絡技術,并利用新材料等新興技術生產新產品的系列活動。
“先進制造”與數字革命相聯系。美國工程院認為當前正在發生的數字革命有三個特征:計算能力的持續增長,通信和分析能力快速提高,機器人技術和控制系統的進步。數字革命使高速計算機、先進傳感技術和先進材料不斷進入生產過程,這必將變革價值創造方式和就業格局,極大地提高生產率。美國信息技術與創新基金會建議支持“數字驅動型創新”,包括數據收集、存儲、處理、分析、使用和傳播等技術研發。
據中國專家的實地調研,美國正在進入“新硬件”時代。“新硬件時代,是以美國強大的軟件技術、互聯網和大數據技術為基礎,由極客和創客為主要參與群體,以硬件為表現形式的一種新產業形態。這里說的新硬件,不是主板、顯示器、鍵盤這些計算機硬件,而是指一切物理上存在的,在過去的生產和生活中聞所未聞、見所未見的人造事物。”④
上述智能制造的三種版本,“工業4.0”最優。各個版本雖然表述、重點有所不同,但我們由此可以得出三點基本結論: