“工业4.0”:新一代智能化生产方式

2011年在汉诺威工业博览会开幕式致辞中,德国人工智能研究中心负责人和执行总裁Wolfgang Wahlster教授首次提出“工业4.0”这一词,2年后,2013年,德国成立了“工业4.0”工作组,并于同年4月在汉诺威工业博览会上发布了最终报告《保障德国制造业的未来:关于实施工业 4.0 战略的建议》(Securing the future of German manufacturing industry: Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0);可以说“工业4.0”已经正式成为德国工业未来发展的方向标。

从目前已有的文献来看,我个人认为所谓“工业4.0”就是针对消费者个性化消费需求的新一代智能制造生产方式,这一新的生产方式代表了未来工业或者制造业发展的未来。毋庸置疑,我们今天的消费者随着收入水平的提高,消费理念与偏好的升级,追求消费的个性化已经成为现实与趋势,消费者不再满足现行制造业所能够提供的标准化产品,这些标准化产品今天来看仅仅是凑合着用,由于满意度越来越低,传统的标准化生产方式已经或将要被淘汰,为此新一代非标准生产方式就要诞生,这一新生产方式可能就是新一代智能制造生产方式。

我们知道,消费的个性化如果成功,一方面需要供应商能够生产提供符合消费者个性偏好的个性化产品或服务,一方面需要社会提供消费者有个性化化消费的空间与过程。由于消费者众多,如我国就有13亿消费者,每个人的需求不同导致需求的具体信息的不同,而且需求还在不断变化,这些海量信息对供应商来说就是大数据,需要信息技术处理分析,形成不同每一个待生产个性化产品的信息源或把每一个不同产品的需求订单转化为具体生产的要求单,这个单上面有诸如产品要求,技术标准、材料来源,切割加工程序等等。有了这个生产要求单,才能传递给智能设备,使之进行数据处理,智能运算,材料准备、自动加工,等等,最后生产出消费者需要的个性化产品。这一个过程中,离不开互联网,离不开信息技术,离不开智能制造设备,因为互联网已经是采集消费者需求信息、需求偏好、需求行为等方面的最好最经济的平台,依托互联网可以展开海量信息数据的加工处理,同时互联网又是海量信息快速传递的最佳通道,而智能制造设备可以依据处理后数据信息,进行判断、分析、自我调整,自动驱动生产加工,保持品质,最后产出个性化产品。但这一过程仅仅是所谓的“工业4.0”的一方面。这里涉及的大数据是消费者方面的大数据,这里涉及的信息技术主要是基于消费者信息的处理技术,我认为还有另外一方面。

智能制造设备在生产个性化产品的过程中,一方面要接受每个不同的待生产产品生产要求信息单,经过运算驱动生产,另一方面在此生产过程中产生了大量生产信息数据,这些生产信息数据同样需要快速处理、传递,反馈至这个生产过程之中,反馈至设备制造商、供应商、维修服务商等方面,使之生产有效高品质进行。例如,我们知道设备在运行过程中会有自然磨损,这种自然磨损在一定状况下会使下一个加工生产的产品的品质发生一定的变化,进而可能导致个性化产品的失败,再加上不同产品生产过程中的不同自然环境因素、突发因素、设备内在应力变化,加工对象的差异性等等,这些信息需要处理反馈给智能设备本身使之进行自我调整,这就是工业大数据。随着智能传感器技术,如RFID技术的发展,收集这些数据已经变得很简单。但处理这些大数据,需要全新工业大数据处理技术,这方面目前文献提的不多,但确是智能制造设备智能化的关键方面,基本上决定了智能制造设备的智能水平。

消费需求的个性化要求传统制造业突破现有的生产方式与制造模式,因为要能够为消费者生产个性化产品就必须掌握所有消费者的个性化需求及其变化,这就是要掌握消费需求海量数据与信息,进行大数据处理与传递;而在进行这些非标准化产品生产过程中产生的生产信息与数据也是大量的,需要及时收集、处理和传递。这两方面大数据信息流必然通过互联网在智能制造设备这里交汇,由智能制造设备进行分析、判断、决策、调整、控制开展智能制造过程,确保生产出高品质个性化产品。这就决定了互联网、信息技术与制造母机的融合的历史必然。应该说德国的“工业4.0”与美国的CPS(Cyber-Physical System)就是瞄准了这个方向。历史地看,我国制造业转型升级应该有高端标准,而这个高端标准应该是新一代智能制造生产方式的确立,应该是智能制造设备与信息技术融合性的突破,是大数据库建立与分析应用的突破,应该是互联网工业技术的升级。

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