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冶金业该如何应对工业4.0?

时间:2015/4/2

   2013年4月份,德国政府在汉诺威工业博览会上正式推出工业4.0的战略规划。它是德国《高技术战略2020》确定的十大未来项目之一,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。此后,这一概念在世界上引起极大的反响。
2015年3月25日召开的国务院常务会议提出,要加快推进实施“中国制造2025”,实现制造业升级。德国工业4.0和“中国制造2025”的相同点:新一轮科技革命和产业变革的主要特征是信息技术与制造技术的深度融合。这一变革的趋势和核心就是制造业的数字化、网络化和智能化。在这一点上,“中国制造2025”和德国工业4.0都是在新一轮科技革命和产业变革背景下针对制造业发展提出的一个重要的战略举措。
然而,不同的是德国制造业具有强大的技术基础,而中国工业还面临着传统产业转型升级,有待向在高端领域实现跨越式发展,这比德国实现工业4.0更加复杂、更加艰巨。因此,我们需要认清工业4.0的本质,结合自己的实际情况做出决策,避免在具体做法上邯郸学步。磷铁行业的数字化、网络化和智能化之路,只能靠中国人自己走。
工业4.0的背景与本质
德国把工业生产分成4个阶段。第一个阶段始于18世纪末的工业革命,蒸汽机的发明全面带动了机械化。第二个阶段开始于20世纪初,其特征是大范围使用电动设备,用流水线方式组织生产。第三个阶段起始于上世纪70年代,通过引入以PLC(可编程逻辑控制器)为代表的电子和信息技术,使自动化水平显著提升。现在面临的是第四个阶段,即工业4.0。其特征是将CPS(Cyber-Physical System,信息物理系统)全面引入工业体系,推动智能制造。
CPS是美国学者2006年提出的概念。其中,Physical指零件、设备、产品等物理实体,Cyber 则指信息和控制部分,也有人理解为物理实体在计算机网络中的镜像。CPS可以看成“控制系统”的升级版,能够智能化应对复杂的变化。CPS原本主要是应用于嵌入式系统,工业4.0的贡献在于将CPS全面地用于工业。具体地说,就是将CPS用于信息系统的横向集成、纵向集成和端到端集成。其中,横向集成是指供应链上的企业或上下工序之间的信息集成,纵向集成是基础自动化、过程控制、生产管理等计算机层级间的信息集成,端到端集成则是从用户向企业提出需求到企业为用户提供产品和服务这一过程的信息集成。3个集成的理论,来自美国ARC公司于2002年提出的协同制造模型(CMM)。
最近10多年,信息和通信技术(ICT)取得了长足的发展,CPS、PLM(产品生命周期管理系统)、ERP(企业资源计划)等技术的提出与完善,为工业4.0战略的诞生奠定了基础。当然,工业4.0战略带有明显的德国特色。
首先,工业4.0战略与德国的劳动力危机有关。德国是世界上老龄化最严重的国家之一,退休年龄已延长至67岁。很多制造企业员工的平均年龄在40岁以上,年轻员工比例不断减少。德国推进工业4.0的目的,不仅要保持其技术的领先,还可以延长劳动者的工作生涯,解决老龄化问题并吸引年轻人进入工业界。



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