【觀點】鋼鐵如何迎接工業(yè)4.0？
2014-11-28 《中國冶金報》 冶金傳媒
陳淵源 吳勇毅
工業(yè)4.0，這個新鮮的名詞最近儼然成為工業(yè)和IT業(yè)最熱的名詞，掀起了“智造”革命的熱潮。
工業(yè)4.0是指以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或指革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)———信息物理系統(tǒng)（CPS)，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。具體而言，工業(yè)4.0是指將信息物理系統(tǒng)全面嵌入到制造、工程、材料使用和供應(yīng)鏈管理中，建造可以全球定位聯(lián)動的智能工廠。工業(yè)4.0要求企業(yè)的信息化從車間延伸到整個工廠，甚至整條供應(yīng)鏈中，將物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)全面引入制造業(yè)，實現(xiàn)智能制造、智能經(jīng)營。
在我國鋼鐵企業(yè)中，今年7月底，寶鋼股份已經(jīng)就如何抓住技術(shù)上趕超發(fā)展、結(jié)構(gòu)上加快升級的工業(yè)4.0重大機遇，積極打造智能工廠，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，舉行了經(jīng)營者研修，聚焦工業(yè)4.0時代的機遇與挑戰(zhàn)，展開了專題學習和深入研究。寶鋼股份總經(jīng)理戴志浩在研修班上指出，要深入思考、積極探索信息化技術(shù)提升傳統(tǒng)制造業(yè)競爭力的有效實踐，不斷增強企業(yè)“軟實力”與可持續(xù)發(fā)展能力。
工業(yè)4.0的智能工業(yè)藍圖
工業(yè)4.0將展現(xiàn)一幅全新的工業(yè)藍圖：在一個智能、網(wǎng)絡(luò)化的世界里，信息物理系統(tǒng)將滲透到所有的關(guān)鍵領(lǐng)域，涵蓋鋼鐵、自動化、生產(chǎn)技術(shù)、汽車、機械工程、能源、運輸和遠程醫(yī)療等眾多工業(yè)部門和應(yīng)用領(lǐng)域，工業(yè)創(chuàng)造新價值的過程逐步發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將重組，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式，最終實現(xiàn)全面靈活的智能制造。
工業(yè)4.0對工業(yè)的變革將體現(xiàn)在：一是使工業(yè)生產(chǎn)過程更加靈活；二是發(fā)展出全新的商業(yè)模式和合作模式，工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò)化制造、自我組織適應(yīng)性強的物流和集成客戶的制造工程等特征，使得新的商業(yè)模式率先滿足動態(tài)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)而非單個公司；三是帶來工作方式和環(huán)境的全新變化；四是促進形成全新的信息物理系統(tǒng)平臺。全新的信息物理系統(tǒng)平臺能夠聯(lián)系到所有參與的人員、物質(zhì)和系統(tǒng)，將提供全面、快捷、安全、可靠的服務(wù)和應(yīng)用業(yè)務(wù)流程，支持移動終端設(shè)備和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同制造、服務(wù)、分析和預測流程等。
借鑒德國的工業(yè)4.0戰(zhàn)略
工業(yè)4.0是德國率先舉國實施的全球市場戰(zhàn)略，其戰(zhàn)略的要點可以概括為建設(shè)一個網(wǎng)絡(luò)、研究兩大主題、實現(xiàn)三項集成、實施八項計劃。建設(shè)一個信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)：信息物理系統(tǒng)就是將物理設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上，讓物理設(shè)備具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)調(diào)和自治等五大功能，從而實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)世界與現(xiàn)實物理世界的融合。研究智能工廠和智能生產(chǎn)兩大主題：智能工廠是未來智能基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)、過程和網(wǎng)絡(luò)化分布生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)。智能生產(chǎn)的側(cè)重點在于將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術(shù)應(yīng)用于整個工業(yè)生產(chǎn)過程，從而形成高度靈活、個性化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)鏈。生產(chǎn)流程智能化是實現(xiàn)工業(yè)4.0的關(guān)鍵。實現(xiàn)橫向集成、縱向集成和端對端集成三項集成：橫向集成是企業(yè)之間通過價值鏈和信息網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資源整合；縱向集成是基于未來智能工廠網(wǎng)絡(luò)化的制造體系，實現(xiàn)個性化定制生產(chǎn)；端對端集成是指貫穿整個價值鏈的工程化數(shù)字集成，是在所有終端數(shù)字化的前提下，實現(xiàn)基于價值鏈的不同公司之間的一種整合。工業(yè)4.0還要實施標準化和參考架構(gòu)、管理復雜系統(tǒng)、綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施、安全和保障、工作的組織和設(shè)計、培訓和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展、監(jiān)管框架、資源利用效率八項計劃。
構(gòu)建以CPS為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)平臺
在物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)等信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域相對落后的中國，要決勝未來的競爭，必須在構(gòu)建信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺上先行一步。
超前部署，建設(shè)國家信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺。一方面，政府應(yīng)加強對CPS的總體布局，研究制定CPS建設(shè)的戰(zhàn)略目標、重點任務(wù)、發(fā)展路徑和政策舉措。同時，在制造業(yè)發(fā)展、智慧城市建設(shè)、國家網(wǎng)絡(luò)和信息安全等工作中加強前瞻部署和應(yīng)用推廣。另一方面，可借鑒美國組建國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中心的做法，組建一批國家信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺，負責基礎(chǔ)理論研究，組織力量研發(fā)突破CPS軟件、傳感器、移動終端設(shè)備等工具和裝備，推動重點行業(yè)企業(yè)的開發(fā)應(yīng)用。
啟動國家智能制造重大專項工程。總體看，我國制造業(yè)通過智能產(chǎn)品、技術(shù)、裝備和理念改造提升傳統(tǒng)制造業(yè)的任務(wù)艱巨而迫切。建議從國家層面啟動實施智能制造專項工程，加強技術(shù)攻關(guān)，開展應(yīng)用示范，推動制造業(yè)向智能化發(fā)展轉(zhuǎn)型。一是重點突破智能機器人的研發(fā)。開展智能機器人及智能裝備系統(tǒng)集成、設(shè)計、制造、試驗檢測等核心技術(shù)研究，攻克精密減速器、伺服驅(qū)動器、傳感器等關(guān)鍵零部件。二是開展數(shù)字工廠應(yīng)用示范。在全國范圍內(nèi)分行業(yè)、分區(qū)域選取試點示范企業(yè)，給予扶持，建設(shè)數(shù)字制造的示范工廠，發(fā)揮其“種子”作用。三是推動制造業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。以行業(yè)龍頭企業(yè)為先導，鼓勵其應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品營銷及服務(wù)等環(huán)節(jié)的智能決策水平和經(jīng)營效率。
用標準化引領(lǐng)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)融合。工業(yè)4.0戰(zhàn)略的關(guān)鍵是建立一個人、機器、資源互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)化社會，各種終端設(shè)備、應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)信息交換、識別、處理、維護等必須基于一套標準化體系。德國把標準化排在八項行動中的第一位，并在工業(yè)4.0平臺下成立了一個工作小組，專門處理標準化和參考架構(gòu)的問題?？梢哉f，標準先行是工業(yè)4.0戰(zhàn)略的突出特點。為此，在推進信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)企業(yè)深度融合的具體實踐中，也應(yīng)高度重視發(fā)揮標準化工作在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的引領(lǐng)作用，及時制定出臺兩化深度融合標準化路線圖，引導企業(yè)推進信息化建設(shè)。同時，還要著力實現(xiàn)標準的國際化，使中國制定的標準得到國際上的廣泛采用，以奪取未來產(chǎn)業(yè)競爭的制高點和話語權(quán)。
構(gòu)建有利于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的制度保障體系。一方面，工業(yè)4.0增加了管控的復雜性，技術(shù)標準的制定須要符合相應(yīng)的法律法規(guī)；另一方面，也須要制定相應(yīng)的規(guī)章制度促進技術(shù)創(chuàng)新。要采取一系列措施加強制度保障，例如設(shè)立處理各類問題的專職工作組，制定和實施安全性支撐行動；要建立和完善有利于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的長效機制，例如知識產(chǎn)權(quán)保護制度，節(jié)能環(huán)保、質(zhì)量安全等重點領(lǐng)域的法律法規(guī)，人才培養(yǎng)和激勵機制等，從而形成推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的制度保障。
產(chǎn)學研用聯(lián)合推動制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。我國應(yīng)充分吸收和借鑒發(fā)達國家產(chǎn)學研用聯(lián)合模式，一方面，針對不同類型、自發(fā)的產(chǎn)學研合作網(wǎng)絡(luò)或產(chǎn)業(yè)研發(fā)聯(lián)盟，政府要通過引導和支持的方式促進其發(fā)展；另一方面，選擇幾個重點行業(yè)和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進行試點，以行業(yè)骨干企業(yè)為龍頭，聯(lián)合科研實力雄厚的大學和科研機構(gòu)，組建多種形式的產(chǎn)學研聯(lián)盟，充分調(diào)動各方資源和力量，共同推進工業(yè)4.0的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣。
