工業(yè)4.0寓意是以信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical System）為基礎，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡化、機器自組織為標志的第四次工業(yè)革命。這個概念起源于2012年的德國漢諾威工業(yè)博覽會（Hannover Messe），工業(yè)4．0被定義為制造業(yè)的信息智能化，包括更高層次的互聯(lián)性、更智能的設備和機器與設備之間的通信。在工業(yè)4．0時代，機器設備具有強大數(shù)據(jù)處理能力，它們提供的信息、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和動態(tài)分析通過互聯(lián)共享能夠使生產(chǎn)變得更智能、更精益、更節(jié)能。

完整的工業(yè)4．0智能化體系

工業(yè)4．0的目標是智能制造，其精髓是智慧工廠，其基石是精益生產(chǎn)和信息互聯(lián)。而這一切都需要硬件，軟件，大數(shù)據(jù)和管理系統(tǒng)的支撐。相對于傳統(tǒng)工業(yè)用6個M（Material，Machine，Methods，Measurement，Maintenance，Modeling）來表示其特征，智能制造的生產(chǎn)方式可以用6個C來定義：Connection，Cloud，Cyber，Content，Community，Customization。未來工業(yè)的智能化體系結構可以直觀的用一個金字塔來表示。

完整的工業(yè)4．0智能化體系

將來會怎樣？

工業(yè)4．0最終將導致制造業(yè)和工業(yè)的一個與以往任何時刻都不同的顯著變革。從長遠來看，“連接”是未來工業(yè)最醒目的主題詞，所以生產(chǎn)者，生產(chǎn)要素（設備，工廠，物料），供應商和客戶工都將在連接的范圍之內。工業(yè)4．0將無處不在的傳感器，各種嵌入式終端系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)，通信設備和交通工具，通過信息物理系統(tǒng)編織成一個智能網(wǎng)絡，使得設備與設備之間，設備與產(chǎn)品之間，人與設備之間，人與產(chǎn)品之間，人與人之間通過該智能網(wǎng)絡實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實，數(shù)字世界和物理世界的持續(xù)的互聯(lián)互通，信息交流，行為交互。

工業(yè)4．0智慧工廠

對于未來工廠而言，在智能控制基礎上的智慧工廠的各種智能生產(chǎn)設備和產(chǎn)線將能根據(jù)具體情景進行自動調節(jié)并作出更多的自主決策。今后，隨著智能工廠在世界各地的出現(xiàn)，工廠之間的地理邊界和數(shù)據(jù)隔離可能成為過去。對各個行業(yè)來說，工業(yè)4．0是一個絕佳的機會，它們可以利用這個機會逐步實現(xiàn)傳統(tǒng)工廠到智能工廠的轉變。新技術也將導致更多靈活的、可持續(xù)的和環(huán)保的生產(chǎn)線的出現(xiàn)。

未來工業(yè)方向

1、高度集成化：在企業(yè)內部實現(xiàn)把所有生產(chǎn)、運營環(huán)節(jié)信息的無縫連接，即實現(xiàn)企業(yè)內部信息流，資金流和物流的產(chǎn)品全生命周期縱向集成；在企業(yè)之間通過價值鏈及信息網(wǎng)絡實現(xiàn)研，產(chǎn)，供，銷無滯銜接的橫向集成；在企業(yè)與客戶之間通過各種先進的互聯(lián)和社交工具實現(xiàn)共享價值鏈的端到端集成。

2、數(shù)據(jù)就是核心：未來工業(yè)對于各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)，運營數(shù)據(jù)，價值鏈數(shù)據(jù)和外部各種客戶數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)積累，模型建立以及實施數(shù)據(jù)的精準分析將是工業(yè)4.0的生產(chǎn)體系區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)體系的本職特征。

3、層出不窮的創(chuàng)新：圍繞信息技術將分別實現(xiàn)新的智能技術，工業(yè)技術的融合與發(fā)展；智能產(chǎn)品和裝備的涌現(xiàn)；以及智能生產(chǎn)模式，產(chǎn)業(yè)生態(tài)和組織機構的創(chuàng)新。

4、生產(chǎn)方式大轉型：實現(xiàn)從生產(chǎn)型制造向服務性制造轉型；從生產(chǎn)要素驅動向創(chuàng)新驅動轉型。

通向未來之路

對于現(xiàn)存的傳統(tǒng)工業(yè)所面臨的問題，以及如何向未來挺進，可簡單用以下圖來闡述。在企業(yè)邁向未來的升華之路上，將用智慧、經(jīng)驗、產(chǎn)品和技術竭誠為您提供最簡捷的解決方案和最完美的服務。

相關：最接近工業(yè)4．0的自動化工廠

工業(yè)4．0概念在中國被炒得火熱。相比之下，它的創(chuàng)造者德國人卻并不熱衷于提這個概念。制造企業(yè)更愿意從自身發(fā)展需求出發(fā)進行技術升級和改造，下面要分享的是我們08年為瑞士做過的一個全自動無人工廠項目。

當時還沒有工業(yè)4．0這個提法，但該系統(tǒng)當時已經(jīng)大大超前，現(xiàn)在看來在技術上是最接近工業(yè)4．0理想的解決方案了。

1、工業(yè)4．0應用技術

柔性生產(chǎn)

該生產(chǎn)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的目標是使生產(chǎn)實現(xiàn)最大的柔性化。

自動化和信息化是實現(xiàn)柔性定制個性化生產(chǎn)的手段。

從視頻中可以看到，AGV小車將毛坯推入代加工區(qū)域，而這些毛坯木料的尺寸大小都是不同的，按照頂點順序進行排列，符合JIO理念。

而JIO（Just In Order）是繼JIT（Just In Time）準時制生產(chǎn)的基礎上提出的，要求供應商不僅應按時將零部件送抵生產(chǎn)現(xiàn)場，還要求不同規(guī)格零部件的順序按照要求排列，以便滿足混線生產(chǎn)的要求。

這樣不同型號的產(chǎn)品在裝配時，不會因為零件順序錯落而發(fā)生裝配錯誤的問題。

豐田的JIT只適合單一產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，而JIO則是混線生產(chǎn)，柔性制造模式所必需的供應鏈運作機制，是生產(chǎn)模式的變革。

目前國內的自動化項目都號稱4．0，但絕大部分無法實現(xiàn)柔性制造。

所以在筆者看來，中國企業(yè)談4．0只是按照自動化集成去理解，并沒有真正領會生產(chǎn)模式變革的意義。

數(shù)據(jù)追蹤

在產(chǎn)品的整個生命周期中會產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)，即所謂的大數(shù)據(jù)。

制造商需要能夠利用這些數(shù)據(jù)對產(chǎn)品進行跟蹤，以了解產(chǎn)品的狀態(tài)。

比如某個客戶購買的某產(chǎn)品中的某個零件出了問題拿到售后服務部門去維修，這時生產(chǎn)廠應該能夠知道這個零件的供應商是誰，哪個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的哪個人應該對此負責，并計算出損失。

相關的技術和軟件產(chǎn)品（PLM／PDM，ERP， CRM， SCM等）早在幾乎20年前就已經(jīng)非常成熟，相對欠缺的是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的大數(shù)據(jù)處理。

盡管也有相對成熟的解決方案，如MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)），SCADA（現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)），APS（先進生產(chǎn)計劃系統(tǒng)）等，但是由于缺乏強大的車間級管理系統(tǒng)去協(xié)調各生產(chǎn)設備，生產(chǎn)車間的自動化和信息化層始終存在著難以打破的屏障，原因很多此處不展開討論。

而視頻中的生產(chǎn)系統(tǒng)則采用相對簡單和獨立的軟件系統(tǒng)，在設備層實現(xiàn)了對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成和管理。

首先機器人通過專用的檢測設備對入庫毛坯進行全檢，再掃描條形碼，根據(jù)讀取的產(chǎn)品信息自動調用加工程序（NC代碼由產(chǎn)品設計數(shù)模自動生成），并自動調整支撐夾具的位置，以適合零件的尺寸。

加工完畢后，由于條碼在加工過程中被破壞掉，所以再次貼敷條碼，并更新產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)，記錄設備運行數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線傳入上位機的生產(chǎn)管理／監(jiān)控系統(tǒng)。

由于每個零件上都有條碼，每個條碼對于正確的程序，所以不論來料按何種順序排列，加工過程是不會出現(xiàn)問題的。

也就是說生產(chǎn)管理調度軟件和生產(chǎn)設備之間是相互獨立運行的，就算生產(chǎn)調度出了問題，也不會造成生產(chǎn)程序調用錯誤。

而即便產(chǎn)品信息和加工數(shù)據(jù)在對應上出現(xiàn)問題，機器人的入庫檢測信息也會與程序信息進行比對，不會出現(xiàn)加工廢品（即可能用較大尺寸的毛坯加工出小尺寸產(chǎn)品，而不會出現(xiàn)小尺寸毛坯調用大尺寸產(chǎn)品加工程序的問題）。

所以說，當我們評價工業(yè)4.0或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)方案先進性的時候，不應只看技術實現(xiàn)的手段，不要去較真條形碼，二維碼，RFID哪個技術更先進，而更應該關注這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)所支持的智能生產(chǎn)的運作機制。

工序集中

整套生產(chǎn)系統(tǒng)集中了每一個產(chǎn)品從入庫到出庫的全部工序，與以往生產(chǎn)單元的概念有所突破，除了機械加工和上下料以外，該系統(tǒng)集成了自動檢測，工裝夾具調整（柔性工裝），生產(chǎn)訂單管理等功能。

機加工序之后基本上直接進噴漆車間后就可以出廠了。

在生產(chǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃上，該企業(yè)并沒有搞垂直整合，而是把附加值最高的定制化加工留給了自己，利潤薄，污染環(huán)境的上下游工序統(tǒng)統(tǒng)外購或外協(xié)。

優(yōu)化設計

從產(chǎn)品開發(fā)邏輯上講，產(chǎn)品設計決定了生產(chǎn)工藝，而生產(chǎn)工藝決定生產(chǎn)設備。

當我們談論工業(yè)4.0或智能制造的時候，通常只關注到設備或軟件，而往往忽視了方法（工藝），更不會去在意設計（概念）。

產(chǎn)品設計從一開始不但決定了產(chǎn)品本身的價值，也決定了大部分的生產(chǎn)成本。

以該瑞士制造商為例，由于產(chǎn)品為定制化設計，所以在安裝時需要服務人員在客戶現(xiàn)場進行安裝，而由于瑞士的人工成本極高，所以在設計時就必須充分考慮到組裝的便捷性，即DFA（Design For Assembly）。

說得更通俗些，這種木門的最終安裝實際上和組裝宜家家具是一樣的，但是安裝的復雜程度和精度要求要更高，安裝時也需要更專業(yè)的工具。

然而如果按照中國木匠打家具的方法，實地測量尺寸再鋸斷合適長度的木料，再釘釘子等等，那么瑞士的這套木門成本會極高。

所以就要求在設計之初就要求便于快速組裝，而且具有一定的通用性，小型功能零件盡量采用標準件，只是在門板樣式和規(guī)格上體現(xiàn)個性化差異。

這種產(chǎn)品設計既要保證便于個性化定制生產(chǎn)，也要合理降低制造成本，便于安裝維護。

所以說，一套體系化的產(chǎn)品設計理念和產(chǎn)品開發(fā)平臺才是成功實現(xiàn)工業(yè)4．0轉型最基本的前提。

2、產(chǎn)業(yè)變革的趨勢

沒有夕陽產(chǎn)業(yè)只有夕陽觀念

在中國人眼里，木門生產(chǎn)絕對是落后的傳統(tǒng)制造業(yè)，沒有利潤，沒有科技含量，沒有發(fā)展前途。

但是這個工業(yè)4．0項目卻落地在全世界工業(yè)技術水平最高，人工成本最貴的瑞士。

可見先進的智能化制造系統(tǒng)是完全可以彌補人力成本的劣勢，而傳統(tǒng)制造業(yè)向發(fā)達工業(yè)國回流也確實正在發(fā)生。

中國的制造企業(yè)必須有所作為才能避免在這次工業(yè)革命中被淘汰。

柔性智能生產(chǎn)系統(tǒng)增大利潤空間

制造成本是相對概念，當產(chǎn)品價值足夠高時，那么制造成本就可以忽略不計了。

視頻里的瑞士公司通過投資智能制造設備，首先在戰(zhàn)略上實現(xiàn)了定制化生產(chǎn)，使得產(chǎn)品本身的價值大幅提高，而全自動制造系統(tǒng)免去了人工成本，并且整個設備占地非常小卻可以實現(xiàn)以往一個工廠的全部工序，使得土地成本構成的比重大幅下降。

通常我們認為中國的土地和人力成本很低，因此制造業(yè)優(yōu)勢明顯。但是一旦發(fā)達的工業(yè)國紛紛采用柔性智能無人／少人生產(chǎn)系統(tǒng)來實現(xiàn)工業(yè)4．0革命，那么未來制造業(yè)的利潤－成本構成將發(fā)生極大的變化：

土地，人力，能源等資源相關的因素在生產(chǎn)成本中所構成的比利將大為降低，智能設備的技術折舊以及雇用高端技術和咨詢人員的將成為未來主要的成本。

所以，如果不增加在知識和技術上的投入，中國制造業(yè)將面臨毀滅性的打擊。

企業(yè)看工業(yè)4．0往往只看到了相關技術的先進，看到了不足，但是缺乏合理的方法論去實現(xiàn)轉型升級。

中國企業(yè)要轉型升級，首先要看懂制造業(yè)的發(fā)展趨勢，在整理出合適自己的新的運營模式，再根據(jù)這個模式有所取舍地規(guī)劃企業(yè)轉型升級的途徑和戰(zhàn)略。

只要中國的制造企業(yè)多一些理性，少一些浮躁，以中國人的聰明才智總可以找到合適自己的轉型升級之路。