中国制造应走工业2.0、3.0、4.0并行发展的道路

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厂和智能生产
工业革命一般从以下三个主要方向展开:能源 创新、能源利用创新和产品创新;制造技术和制造 工艺创新:产业模式创新。由于工业4.0主要面向制 造业.所以它具体体现在能源利用创新和产品创 新;制造技术和制造工艺创新;产业模式创新。

近年在德国.工业4.0已进入创建实施平台全
面推动项目开展的攻坚阶段。德国三大行业(机械、 电气电子和信息)协会VDMA、ZVEI、BITKOM联合 发起成立德国国家的工业4.0的启动平台.目的是 迅速将工业4.0由愿景成为现实。主要面向两大主
供应总量中超过20%。那么,第三次工业革命要多
少时间才能成为现实呢?可见,出发点不一样.目标 也大有区别。
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万方数据
志近科学——“工业4.0”笔谈
工业4.0主要的两大主题是智能工
确定无疑。但是.我国制造业的现状却是无可辩驳 的大而不强。面对进一步发展的资源压力、环境压 力、成本压力,以及市场竞争激烈、利润空问压缩和 用户需求增高.我国制造业唯有转型升级走向制造 强国这惟一的出路。 中国工程院在规划《中国制造2025))Ft寸.调研了 世界主要国家制造业发展的状况.在大量数据分析 的基础上,按照规模发展、质量效益、结构优化和持续 发展4项一级指标.以及18项二级指标构成的制造 强国评价指标体系.计算出制造强国综合指数.把这 些国家划分成3个方队。第一方队是制造业居于全 球绝对领先地位的美国.第二方队是德国和13本.第 三方队有英国、法国、韩国、中国等。中国制造业目前 的状况发展不平衡.处在没有总体完成工业2.0(大规 模制造机械化)和工业3.0(工业自动化),就需要面对
中国制造业转变的技术方向恰恰是
工业3.0和4。0已经选择和正在选择的
据世界银行数据库和联合国统计数据库的数 据.2011年我国制造业增加值为1.9009万亿美元 (现价),美国为1.8805万亿美元(现价);2012年我 国制造业增加值为2.0793万亿美元(现价),美国为 1.9121万亿美元(现价)。2013年我国生产的发电设 备占全球的60%.造船完工量为全球的41%,汽车 产量为全球的25%.机床产量占全球的比重为 38%。以上这些数据表明.我国的世界制造大国地位
工业4.0(工业自动化和信息化深度融合)的形势。因
此,中国工业制造的发展,不像西方发达国家走的是 工业2.0、工业3.0,进而工业4.0的串行发展,而应该 是工业2.0、工业3.0和工业4.0并行发展的道路。 中国工程院规划从现在起到2025年.属于“中国 制造2025”阶段.争取使中国制造进入第二方队。再 经过十年发展到2035年.进入第二方队的前沿。然后 再经过十五年.到2050年挺进全球制造的第一方队。 要实现上述的规划.中国制造首先面临的一定 是要努力完成四个转变:由要素驱动向创新驱动转 变.由低成本竞争向质量效益竞争转变.由资源消 耗大、污染排放多向绿色制造转变,由生产型制造 向服务型制造转变。而完成这些转变的技术方向恰 恰是工业3.0和工业4.0已经选择的和正在选择 的,即:信息技术和制造技术及工业自动化技术的 深度融合.用精益制造管理取代粗放型制造管理, 由产业集群取代产业集聚.从而完成由生产低端产 品向制造高端装备的过渡。 装备制造业是制造业的脊梁。制造业的升级转 型.首先要抓紧装备制造业的转型升级。装备制造业 依靠什么来转型升级呢?唯有借助于智能制造。我国 实施智能制造的路径在于:抓准方向,把握趋势;结 合国情.分层推进:夯实基础,统筹协调。具体地说就 是在总体上按照自动化、网络化、两化深度融合、数 字化、智能化的方向在制造业的全行业加以推进。 [责任编辑:李辉】
题:①智能工厂重点研究智能化生产系统及过程.
以及网络化分布式生产设施的实现。由德国中小企
业主攻(菲尼克斯、倍福等)。②智能生产主要涉及
虚拟3D技术在工业生产过程中的应用(虚拟数字 化工厂设计、仿真,机械装置的数字化虚拟设计、仿 真);整个企业的生产物流管理、人机互动:以及产 品的生命周期管理等。由德国大型企业主攻(如 Siemens、SAP等)。这是从组织协调方面来看的。 在技术创新方面.已经出现了许多突破传统生 产方式、给人耳目一新的工程。例如西门子与库卡 合作开发的.在旋转方向利用移动机器人灵活搬动 工件.进行汽车部件加工的传送方式。又如菲尼克 斯开发的自适应生产方式.扬弃了原来的柔性生产 方式.以各种模块化的机电一体加工单元组成生产 线.可根据不同的产品加工的需要.对这些模块化 的加工单元进行组态.实现了低成本和快速的生产 线自组织调整。
德国技术科学家的创举在于清晰地 将GPS和制造业联系在一起
工业4.0在2012年提出后.很快就在欧盟工业 领域范围内引起很大反响。2013年汉诺威工业博览
会上.工业4.0的理念和规划正式由德国联邦政府
发布,描绘了制造业的未来愿景。至此之后,在包括 美国等工业强国在内的全球工业领域引起了极大 关注和认同。这里仅以IT大鳄IBM的反应为证.在 对工业4.0进行专门研究后.他们认为今后十年数 字经济将成为实体的经济。由此可见,工业4.0确实 成为了今后全球发展的突破口。 工业4.0的基本特征是工业自动化和信息技术 的深度融合.它建立在物理信息系统CPS的基础之 上。为什么CPS是工业4.0的基础.这是我们先要 弄清楚的。 2006年美国国家基金会(NSF)科学家Helen Gill提出了信息物理融合系统(Cyber—Physical

Henrik
Johansson指出:从自动化技术的观点看,CPS是一
种工程系统.由一个嵌入在物体中的计算和通信
的核.以及物理环境中的结构所监测和控制。这就 清晰地告诉我们.泛在的嵌入在物理过程和虚拟 系统中的智能体,凭藉其计算和通讯联网能力.将 与其他的同样嵌人了计算和通讯功能的智能体. 构成了互联、互通和互操作的更大系统,去执行和 完成人类所规划和设计的功能和目标。我觉得. 2012年德国技术科学家的创举在于.基于制造立 国和制造强国的理念,把CPS运用于生产制造.提 出了CPPS.即信息物理生产系统,以CPPS为模型 构建智慧工厂(或者数字化工厂)。在此之前。没有 人如此清晰地把CPS和制造业联系在一起. 比较美英经济学家和未来学家所提出的第三 次工业革命,工业4.0是面向制造业的.而不像里夫 金立足于能源(着重可再生能源)和互联网技术来
Svs—
分析未来工业革命。里夫金的第三次工业革命的支
柱是互联网和可再生能源。而工业4.0的支柱是工 业自动化和IT技术的深度融合。显然.从事工业技 术的科学家和工程师更实际.也更具有执行力和可 操作性。里夫金所寄于莫大希望的可再生能源.在 可以预见的未来相当一个时期.充其量也难在能源
tem,简称CPS)的概念.目的是将控制技术融入互联 网。它与物联网相比.最显著的特点是强调物理过 程与信息间的反馈。当时给出的可能实际应用的例 子,就是今天我国称之为车联网的内容。
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中国制造应走工业2.0、3.0、4.0并行发展的道路
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 彭瑜 上海工业自动化仪表研究院 世界科学 World Science 2014(6)
本文链接:/Periodical_sjkx201406005.aspx
毒近科学——“工业4.O”笔谈
中国制造应走工业2.0、3.0、4.0 并行发展的道路
彭瑜
关于CPS.据说有18种定义或者是解释。这里
仅列举两种。2008年美国加利福利亚大学的Ed.
ward
A.Lee教授在其技术报告《信息物理系统:设
计挑战》中指出:“CPS是计算过程和物理过程的 集成系统.利用嵌入式计算机和网络对物理过程 进行监测和控制.并通过反馈环实现计算过程和 物理过程的相互影响”。在2011年Karl 彭瑜.上海工业自动 化仪表研究院教授级高