浅谈工业之父的畅想与工业4.0的下一个十年

导读

德国《法兰克福汇报》网站3月29日刊载题为《十年工业4.0》的文章，作者系德国国家科学与工程院前院长亨宁·卡格曼和德国人工智能研究中心前主任沃尔夫冈·瓦尔斯特，文章称，“工业4.0”的潜力远远没有被完全应用，决不能在第四次工业革命的下一阶段放松研究和创新。

文章认为：把虚拟空间和现实空间连接在所谓的“网络-实体生产系统”中，以便利用数字化的进步建设下一代工厂——我们在物联网和人工智能的工业应用方面已经这样做了。这个理念在技术层面上很有趣，但只在专业圈子内产生了影响。我们的“工业4.0”概念已成为目标的核心。

我们的原创文章《工业4.0：依靠物联网走向第四次工业革命》发表于2011年4月1日，也就是在当年的汉诺威工业博览会即将开幕之际。这一理念是我们和沃尔夫-迪特尔·卢卡斯一同提出的。卢卡斯目前在德国联邦教育与研究部担任国务秘书，从政策的提议者变成了制定者。当年正值金融危机爆发后没过多久，我们希望以雄心勃勃的未来项目为契机，通过提高转型能力和资源效率把德国经济变得更有韧性和竞争力。

我们的主要思想是，把虚拟空间和现实空间连接在所谓的“网络-实体生产系统”中，以便利用数字化的进步建设下一代工厂——我们在物联网和人工智能的工业应用方面已经这样做了。这个理念在技术层面上很有趣，但只在专业圈子内产生了影响。

我们的“工业4.0”概念已成为目标的核心。我们得到了强力的政治支持。德国总理默克尔在2011年4月3日汉诺威工业博览会开幕式上致辞时就即兴谈到了“工业4.0”这个新说法。另外，这个说法也受到了经济界、工会以及其他工业国家（这一点非常重要）代表的重视。

制造业帮助德国成功挺过了2008年的世界金融危机，我们关注这一经济领域意义重大。我们认为这涉及第四次工业革命——这种观点引起了广泛关注。“工业4.0”迅速传播，这一概念今天在全世界就像“幼儿园”和“高速公路”那样很容易让人联想到德国。

“工业4.0”如同热门的出口产品，得到了全球经济界、学术界和政界的关注和认可。这是我们在高科技领域首次将一个源自德国的创新理念推向国际。在此之前，创新理念长期以来主要来自美国和亚洲。草图已经绘就。把人、智能主体和机器互联起来，应用以服务为导向的架构，将来源不同的业务和数据编排成新的业务流程——所有这些将带来新机会。“工业4.0”是基于数据的价值创造的基础，是创新的业务模式和组织形式，也为能源、健康和电动汽车领域提供新的解决方案。这一愿景极具说服力，因为人们预期它会带来重大经济和社会进步。

带来重大社会进步在经济方面，它首先是将预先设定结果的传统自动化转变为实时对用户需求变化和意外干扰作出回应、能自动学习和调整的机器和环境。由此也带来大规模生产转向定制生产，即在价格方面更有竞争力地制造差异化的定制产品。

在社会方面，它的重点是构建社会伙伴关系。因此，工会得以密切参与整个生产过程，并发挥建设性作用。重要的是以下三点承诺：改善人机协作而不必担心失去人的控制能力，通过“近岸外包”创造就业岗位，借助身体和认知协助系统帮助老人和残障人士参与劳动。在生态方面，资源和能源效率从一开始就是核心目标：“工业4.0”拥有建立循环经济、使经济增长与资源消费脱钩的潜力。

“工业4.0”把人置于核心地位，此外还考虑了社会和自然环境。“工业4.0”理念取得成功，主要得益于社会中流砥柱的广泛支持。我们表明，如果我们能有效团结经济界、学术界和工会的力量并提供相应的平台，就能共同推动国际潮流。“工业4.0”设定了这样的标准：一个在高端研究中首先出现的理念能以多快速度从企业和工业界脱颖而出，并在工会的积极陪伴和支持下给德国这一经济和创新基地带来成功。如今，“工业4.0”是德国联邦政治界的优先议程——在过去10年，有逾1000个联合项目、逾1万场会议和逾10万项出版物致力于在技术上落实这一理念。

今天，在一些现代化的工厂中，物联网及以其为基础的“网络-实体系统”已经成为现实。机器、工具、工件和技术工人的互联性在工厂中也取得了长足进步。机器改造工作也在持续进行中，它们配备了价格划算的新传感器和无线配件等数字装备。

越来越多的生产过程（例如质量控制）能通过多个传感器得到实时监控。根据从新冠大流行中获得的经验，我们必须制定解决方案，以避免供应链的断裂或因短期人员短缺而导致的生产停顿。“居家办公”技术在这里几乎无济于事。我们更需要所谓的“家庭工作台”让下列做法成为可能：通过远程访问“网络-实体系统”，甚至通过物理方式进行远程操作，让工厂设备的移动控制、维护和维修成为软件解决方案。

未来六大发展趋势下一步是什么？

去年，德国“工业4.0”促进机构“工业4.0平台”的专家以“在全球塑造数字生态系统”为主旨，提出了到2030年的“工业4.0”愿景。我们必须继续推动开放生态系统中的互操作性（又称“协同工作能力”）和国际合作。工业人工智能、边缘运算（Edge-Computing）与边缘云（Edge-Cloud）、工厂中的5G、团队机器人技术、自主内部物流系统以及欧洲数据云计划（Gaia-X）倡议致力打造的可信赖的数据基础设施这六个新的大趋势将对未来10年的发展产生决定性影响。例如，借助工业人工智能，生产数字化的第二波浪潮将成为可能。

让所有生产数据和供应链数据都可以通过云系统进行数字化和移动化访问的第一波浪潮在很大程度上已经结束了。现在可以通过人工智能系统实时分析这些数据并根据相关情况对其进行解释，以便将其积极地应用于新的价值链和业务模型。“工业4.0”的大多数挑战都是跨境的，需要国际合作。

与此同时，我们必须保障我们的数字主权，并在国际上更广泛地分享我们的知识、经验和最佳实践成果。在某些情况下，其他经济体会因为不同的政治制度或文化而倾向于采用不同的解决方案。但是，我们的答案只能是基于我们自己价值观的自决和开放合作。

“工业4.0”的潜力远远没有被完全应用。因此，我们决不能在第四次工业革命的下一阶段放松研究和创新。我们尤其必须投资于作为数字化第二波浪潮的工业人工智能。在这个过程中，软件和硬件组件的互操作性起着决定性的作用，那尤其是为了确保德国中小企业和初创企业进入国际市场，同时也确保欧洲的技术主权。

标准、规范和证书是可互操作解决方案的决定性驱动力。我们必须在这样的可出口产品方面扮演先锋角色：因为使用的人工智能技术具有可信赖性和透明性，且相关的解决方案具有安全性和灵活性，这些出口产品可以确保高度的社会接受度。这方面的重要推动力是2020年12月提出的首个全面的人工智能标准化路线图。

最后，我们作为领先的工业供应商必须在加强数字主权和给全球市场提供可信赖且有弹性的解决方案之间寻求平衡。对于“工业4.0”的下半程来说，除了需要技术创新外，我们还需要政界、工会和公民社会的支持，才能持续地收获发源于德国的第四次工业革命的经济、社会和生态成果。

工业1.0到4.0所发生的年代、借助的科技以及达成的突破。
编辑：lyn