推动工业4.0的未来科技
第四次工业革命
一些曾经想象的未来图景已逐渐成为工业生产中的现实。
图片来源：西门子
能够自动检测何时需要备件的机器；能够在运行期间自行监测质量，节省检查费用的生产系统；能够自动识别、移动组件的机器人……这些想象中的图景正逐渐成为工业生产中的现实。
得益于人工智能（AI）、边缘计算等未来科技，上述图景才得以实现。这些科技开辟了新型商业模式与生产潜力，因而为离散型及加工型工业提供了巨大机会。正因如此，科技在确保工业企业在未来保有竞争力方面扮演着不可或缺的角色。
01
数据是新科技的基础
未来的科技将建立在数据可用性之上。得益于工业数字化转型，这些可用数据正在大幅增加。类似于西门子数字化企业业务组合这样的数字化解决方案已能反映出工业生产的每一步——从产品设计到生产，再到运用——都是应用“数字孪生”技术在虚拟状态下进行的。
更重要的是，这些生产步骤之间的数字化链接也愈加紧密、通透，从而产生了大量数据池。如今，未来科技可以通过全新的方式分析、利用这些数据池。
图片来源：西门子
人工智能的例子清晰阐释了上述含义。人工智能本身并不是一项新科技。例如，西门子早在20世纪90年代就曾在钢铁厂安装过神经网络。但此后，该技术又取得了巨大进步。
计算机能力已多次翻倍；算法也已越变越好；工厂厂房中的硬件设施表现也在改善。另外，数据传输速度大幅增加，而这意味着我们能够比以往更快、更全面地收集、分析那些与日俱增的可用数据，数据分析也在变得日益复杂。
为此，我们需要像MindSphere（西门子推出的基于云的开放式物联网操作系统）这样的平台。
02
让工业行业为未来科技做好准备
在类似上述平台中，用户不仅可以收集、查看数据——他们还可以使用人工智能算法对数据进行分析，从而在此基础上提高生产流程的效率。
例如，西门子安贝格工厂采用的人工智能算法利用来自铣床的数据判断机器主轴何时达到使用寿命需要更换。这可以使非计划停机时间降至最低，让每台机器每年节约10000欧元的成本。
人工智能无需专门在物联网云平台中运行。得益于更高功率的计算机以及更高性能的硬件，它已愈加能够在厂房中运行——换句话说，能够在机器上运行。
该科技被称作边缘计算。它具有如下优点：智能应用程序可当场运行，传输路径短，几乎能够实时处理数据。另外，与操作相关的数据仍在本地受到保护——若想更新人工智能应用程序，只需连接云平台即可。
例如，西门子安贝格工厂已经应用了边缘计算技术，将其用于电路板的质量监控。人工智能算法可以从生产数据中判断出哪些电路板可能存在缺陷，我们只需用X射线对这些已识别组件做进一步检查，就可以判断到底哪些电路板确实存在缺陷。这使得检查成本降低了约30%。
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人工智能还为自动处理系统开辟了全新的可能性。在此仅举一例：过去，人们必须花费大量时间训练机器人操作已知物体，精准每个动作并对其进行详细编程。
但人工智能使得处理系统能够识别已知甚至未知物体，为其计算最佳抓取点。这一功能可应用于汽车等复杂产品的全自动装配线——这些装配线对灵活度要求极高。为此，机器人还必须能够精准定位、移动不同组件。
这些未来科技已经成为现实，但它们仍有巨大潜力，可以让生产变得更可靠、更有效，更重要的是，变得更灵活。只有这样，我们才能满足日益增长的小量定制产品需求，甚至满足最小批量需求——更重要的是，我们要做得快、做得好，还要有吸引人的价格。
03
未来的成功需要多方面共同作用
在这一背景下，有一点十分重要——未来科技永远需要新的研究、开发途径。只有当各个规模、各个行业的企业在平等的基础上协同努力，这些科技才能被成功应用。
这里的关键在于：要将数字专业知识与工业专业知识结合起来。几十年来，一些特定部门已经对其工业应用有了深入了解，而这种了解对于在工业环境中应用数字解决方案、人工智能、边缘计算以及自主处理系统是不可或缺的。更重要的是，这一复杂问题需要商业、科学以及政府部门的多方努力。
政府必须为研究、基础设施、IT安全以及教育提供动力能够从政府方面获得协调的、跨国界的正确监管动力十分必要。在此，有四方面至关重要：
- 我们需要一个有利于创新的生态系统——这需要通过支持与应用相关的研究、投资才能实现。这是未来科技迅速转为可用产品的唯一方法。
- 区域范围的IT基础架构与快速互联网访问是基本要求。工业4.0不仅需要更多带宽，还需要极快的传输时间以及最大的可用性。这对于未来工业是缺一不可的。举例来说，如果一个中型或小型公司所在地区没有足够的互联网接入，它如何能进入数字化未来？这正是需要政府有所行动的地方。
- IT安全对工业4.0的成功至关重要。另外，数字化与网络安全的发展也必须齐头并进。正因如此，今年年初，西门子与部分合作伙伴签署了关于网络安全的《信任宪章》，目的在于为当前的网络安全设立最低标准。目前，该《信任宪章》已得到16家公司、组织的支持。
- 各级教育必须重新定位以适应新型数字发展。IT、软件、编程、通信技术、IT安全以及数据分析等方面的技能扩展对于未来工业应用必不可少。而这些改变绝不会在一夜之间完成。我们需要带领如今甚至未来的员工与我们一道踏上这条未来之路。只有这样，我们才能够充分利用这些未来科技所提供的巨大机遇。
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未来的科技必须服务于社会目标
在上述所有问题中，我们绝不能孤立地看待科技。它必须对企业的经济成功有所贡献，还应当服务于社会目标——那就是改善人类生活。
归根结底，人类才是至始至终的关注焦点。人工智能、边缘计算等新科技可以让人们的工作不再容易出错，并为创造性任务提供更多空间。但是，与人们口口声声的意见不同，我们认为科技不会取代人类。相反，这些科技只是为了让我们保持成功优势，从而加固我们的业务地点，尤其是在B2B领域。
作者：Klaus Helmrich， 西门子管理委员会成员
翻译：张欣蕾 | 编辑：万鸿嘉
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