工業4.0帶來機器人的進化

2009～2012年歐洲深陷債務危機，德國經濟卻一枝獨秀，依然堅挺。德國經濟增長的動力來自其基礎產業——制造業所維持的國際競爭力。對于德國而言，制造業是傳統的經濟增長動力，制造業的發展是德國工業增長不可或缺的因素，基于這一共識，德國政府傾力推動進一步的技術創新，其關鍵詞是“工業4.0”。

工業4.0的誕生背景。新一代信息通信技術的發展，催生了移動互聯網、大數據、云計算、工業可編程控制器等的創新和應用，推動了制造業生產方式和發展模式的深刻變革。在這一過程中，盡管德國擁有世界一流的機器設備和裝備制造業，尤其在嵌入式系統和自動化工程領域更是處于領軍地位，但德國工業面臨的挑戰及其相對弱項也顯而易見。一方面，機械設備領域的全球競爭日趨激烈，不僅美國積極重振制造業，亞洲的機械設備制造商也正在奮起直追，威脅著德國制造商在全球市場的地位。另一方面，互聯網技術是德國工業的相對弱項。為了保持作為全球領先的裝備制造供應商以及在嵌入式系統領域的優勢，面對新一輪技術革命的挑戰，德國推出“工業4.0”戰略，其目的就是充分發揮德國的制造業基礎及傳統優勢，大力推動物聯網和服務互聯網技術在制造業領域的應用，形成信息物理系統（Cyber-Physical System，CPS），以便在向未來制造業邁進的過程中先發制人，與美國爭奪新一輪工業革命的話語權。

實施“工業4.0”戰略是積極應對新一輪工業革命，爭奪國際競爭力和話語權的重要舉措。為此，德國的“工業4.0”戰略詳盡描繪了信息物理系統（CPS）概念。希望利用CPS系統，開創新的制造方式，通過傳感器物聯網緊密連接物理現實世界，將網絡空間的高級計算能力有效運用于現實世界中，從而實現“智能工廠”，使得在生產制造過程中，與設計、開發、生產有關的所有數據將通過傳感器采集并進行分析，形成可自律操作的智能生產系統。

從某種意義上說，“工業4.0”是德國希望改變信息技術不斷融入制造業所造成的支配地位。一旦制造業各個環節都被云計算接管，那么制造業還是制造業嗎？所以，“工業4.0”希望用“信息物理系統”升級“智能工廠”中的“生產設備”，使生產設備因信息物理系統而獲得智能，使工廠成為一個實現自律分散型系統的“智能工廠”。那時，云計算不過是制造業中的一個使用對象，不會成為掌控生產制造的中樞所在。

在德國，“工業4.0”概念被認為是以智能制造為主導的第四次工業革命，旨在通過深度應用信息技術和網絡物理系統等技術手段，將制造業向智能化轉型。與美國的第三次工業革命說法不同，德國“工業4.0”認為，在制造業領域，將各種資源、信息、物品和人融合在一起，相互聯網的眾多CPS系統組成了“工業4.0”。CPS包括智能設備、數據存儲系統和生產制造業務流程管理，從生產原材料采購到產品出廠，整個生產制造和物流管理過程，都基于信息技術實現數字化、可視化的智能制造。

制造業內植入互聯網，是深度應用互聯網的無界限、全民化、信息化、傳播速度快等特性，創新制造模式、整合生產資源、提升生產效率，從而促進制造業的轉型升級。德國“工業4.0”是制造業互聯網化的一個體現。具體而言，就是在“智能工廠”以“智能生產”方式制造“智能產品”，整個過程貫穿以“網絡協同”。

“工業3.0”與“工業4.0”的差別。“工業4.0”時代的智能化，是在“工業3.0”時代的自動化技術和架構的基礎上，實現從集中式中央控制向分散式增強控制的生產模式的轉變，利用傳感器和互聯網讓生產設備互聯，從而形成一個可以柔性生產的、滿足個性化需求的大批量生產模式。

20世紀70年代后期，自動控制系統開始用于生產制造之中。此后，許多工廠都在不斷探索如何提高生產效率，如何提高生產質量以及生產的靈活性。一些工廠從機械制造的角度提出了機電一體化、管控一體化。機電一體化實現了流水線工藝，按順序操作，為大批量生產提供了技術保障，提高了生產效率；管控一體化基于中央控制能夠實現集中管理，一定程度上節約了生產制造的成本，提高了生產質量。但是，兩者都無法解決生產制造的靈活性問題。

如今，隨著信息技術、計算機和通信技術的飛躍發展，人們對產品需求的變化，使得靈活性進一步成為生產制造領域面臨的最大挑戰。具體而言，由于技術的迅猛發展，產品更新換代頻繁，產品的生命周期越來越短。對于制造業工廠來說，既要考慮對產品更新換代的快速響應能力，又要考慮因生命周期縮短而減少產品批量。隨之而來的，是成本提升和價格壓力問題。

“工業4.0”則讓生產靈活性的挑戰成為新的機遇，將現有的自動化技術通過與迅速發展的互聯網、物聯網等信息技術相融合來解決柔性化生產問題。“個性化”是有針對性的、量身定制的代名詞；“規模化”意味著大批量、重復生產。“工業4.0”時代的智能制造就是讓“個性化”和“規模化”這兩個在工業生產中相互矛盾的概念相互融合的生產方式，通過互聯網技術手段讓供應鏈上的各個環節更加緊密聯系、高效協作，使得個性化產品能夠以高效率的批量化方式生產，即大規模定制生產。

通過比較，可以看出，大規模定制既保留了大規模生產的低成本和高速度，又具有定制生產的靈活性，將工業化和個性化比較完美地結合在了一起。大規模定制生產也是企業參與競爭的新方法，是制造業企業獲得成功的一種新的思維模式。大規模定制以顧客愿意支付的價位和能獲得一定利潤的成本，來高效率地進行產品定制，滿足顧客的個性化需要。

定制產品由于更接近互聯網時代的個性化需求，所以比標準化產品有更大的價值空間。此外，大規模定制生產通過互聯網，使供應商、制造商、經銷商以及顧客之間的關系更加緊密。借助互聯網和電子商務平臺進行大規模定制也可以實現消費者、經銷商和制造商等多方的“滿意”與“共贏”。