2013年4月,德國(guó)政府于“2013漢諾威工業(yè)博覽會(huì)”上正式推出“工業(yè)4.0”項(xiàng)目,該項(xiàng)目是德國(guó)政府2010年7月《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的十大未來(lái)項(xiàng)目之一,被認(rèn)為是繼機(jī)械、電氣和信息技術(shù)之后的第四次工業(yè)革命,是引領(lǐng)德國(guó)工業(yè)未來(lái)發(fā)展的核心戰(zhàn)略。此項(xiàng)目一經(jīng)推出,不但成為本屆漢諾威工業(yè)博覽會(huì)的一大亮點(diǎn),更成為本年度全球工業(yè)界的熱議話題。而作為德國(guó)工業(yè)企業(yè)的優(yōu)秀代表,菲尼克斯電氣一直以來(lái)積極致力于電氣與自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展,日前,菲尼克斯電氣集團(tuán)高級(jí)執(zhí)行副總裁、菲尼克斯電氣中國(guó)研發(fā)公司董事長(zhǎng)Roland Bent教授接受本刊記者專訪,發(fā)表了其對(duì)于“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的獨(dú)到見(jiàn)解。
菲尼克斯電氣集團(tuán)高級(jí)執(zhí)行副總裁、菲尼克斯電氣中國(guó)研發(fā)公司董事長(zhǎng) Roland Bent
制造業(yè)的未來(lái)需求
眾所周知,德國(guó)是全球制造業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)家之一,包括汽車和汽車配件工業(yè)、電子電氣工業(yè)、機(jī)械設(shè)備制造工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的制造業(yè)已經(jīng)成為德國(guó)的經(jīng)濟(jì)支柱,其裝備制造行業(yè)更是全球領(lǐng)先。
Bent教授認(rèn)為 “工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的推出從根本上來(lái)說(shuō)正是德國(guó)制造業(yè)發(fā)展的需要:“德國(guó)制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位源于德國(guó)在制造技術(shù)方面的研究和創(chuàng)新,當(dāng)前德國(guó)制造業(yè)面臨著種種挑戰(zhàn),包括降低成本、提高效率及增加生產(chǎn)的靈活性的需求,而要實(shí)現(xiàn)這些,需要大量的新的技術(shù)和新的產(chǎn)品,因此‘工業(yè)4.0’應(yīng)運(yùn)而生。 ”
事實(shí)上,不僅僅是在德國(guó),全球制造業(yè)都在面臨著前所未有的挑戰(zhàn),規(guī)模龐大的中國(guó)制造業(yè)急需轉(zhuǎn)型升級(jí),美國(guó)制造業(yè)的復(fù)蘇也必然需要探索新的發(fā)展模式。各種客戶需求,如改變批次產(chǎn)量、產(chǎn)品多樣性及可持續(xù)生產(chǎn)等已成為新的創(chuàng)新動(dòng)力,而大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、新能源等新技術(shù)的發(fā)展為這次變革奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合了市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展的需求,在全球一場(chǎng)新的工業(yè)革命都正在發(fā)展之中。正是順應(yīng)這一趨勢(shì),德國(guó)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)打造其制造業(yè)的未來(lái)之路——“工業(yè)4.0”。
智能化是核心
“工業(yè)4.0”的重要方向之一是“智能工廠”,重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程,以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。德國(guó)專家們提出的“工業(yè)4.0”的全新理念,主要就對(duì)聯(lián)網(wǎng)工廠以及相關(guān)方面的演變進(jìn)行研究。“工業(yè)4.0”關(guān)注整個(gè)產(chǎn)品生命周期,對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、物流以及生產(chǎn)的集成將通過(guò)材料流、產(chǎn)品流以及信息流得以實(shí)現(xiàn),從而構(gòu)建高度復(fù)雜又極為高效的全球化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。這樣一來(lái),一條生產(chǎn)線就能夠跟供應(yīng)商以及消費(fèi)信息進(jìn)行連接,從而根據(jù)消費(fèi)者需求對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,并對(duì)所交付的原材料進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
作為指引未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)的一種全新概念,德國(guó)工業(yè)4.0的思路是:在工廠生產(chǎn)新的系統(tǒng)中,產(chǎn)品的組件直接與生產(chǎn)系統(tǒng)溝通,發(fā)出接下來(lái)所需生產(chǎn)過(guò)程的指令,這樣將改變整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)的使用,整個(gè)系統(tǒng)將更加智能,聯(lián)網(wǎng)更加緊密,不同組件之間可以相互溝通,工作更快、作出反應(yīng)更加迅速。
Bent教授表示:“新的生產(chǎn)模式使生產(chǎn)和交付變得更加靈活,而且對(duì)于生產(chǎn)中斷和故障可以靈活反應(yīng),區(qū)別于以往的‘柔性生產(chǎn)’,這些反應(yīng)是完全智能化的,無(wú)需人為地提前設(shè)定。”
毫無(wú)疑問(wèn), 智能化將成為“ 工業(yè)4.0”的核心,而新型的生產(chǎn)制造模式實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是智能化的網(wǎng)絡(luò)。在“工業(yè)4.0”的規(guī)劃中,制造商將以“信息物理系統(tǒng)”(Cyber-PhysicalSystems:CPS)為框架建立包含其設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和工業(yè)產(chǎn)品的全球性網(wǎng)絡(luò)。CPS的意義在于將物理設(shè)備聯(lián)網(wǎng),連接到互聯(lián)網(wǎng)上, 讓物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治等五大功能。CPS本質(zhì)上是一個(gè)具有控制屬性的網(wǎng)絡(luò),但它又有別于現(xiàn)有的控制系統(tǒng)。CPS則把通信放在與計(jì)算和控制同等地位上,因?yàn)镃PS強(qiáng)調(diào)的分布式應(yīng)用系統(tǒng)中物理設(shè)備之間的協(xié)調(diào)是離不開(kāi)通信的。CPS對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備的遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)能力、自治能力、控制對(duì)象的種類和數(shù)量,特別是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有的工控網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)認(rèn)為,CPS將讓整個(gè)世界互聯(lián)起來(lái)。如同互聯(lián)網(wǎng)改變了人與人的互動(dòng)一樣,CPS將會(huì)改變我們與物理世界的互動(dòng)。
在制造業(yè)領(lǐng)域,CPS包含能夠獨(dú)立交換信息的小型智能機(jī)械、存儲(chǔ)系統(tǒng)和高效的產(chǎn)品設(shè)備,他們能夠獨(dú)立地完成運(yùn)作和互相控制,從而極大地提升機(jī)器與機(jī)器之間的連通,并產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。而生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)λ袛?shù)據(jù)進(jìn)行管理,并進(jìn)行智能分析,在無(wú)人為操作或較少人為操作的情況下通過(guò)這些數(shù)據(jù)來(lái)提升工廠效率。
新的生產(chǎn)模式無(wú)疑將推動(dòng)自動(dòng)化領(lǐng)域的創(chuàng)新,對(duì)此Bent教授認(rèn)為:“未來(lái)的工業(yè)控制與自動(dòng)化產(chǎn)品更需要靈活性、操作的方便性及智能化,支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和具有自診斷功能也是大勢(shì)所趨。”
菲尼克斯,“工業(yè)4.0”的重要參與者
“工業(yè)4.0”并沒(méi)有涉及到根本性的技術(shù)革新,而是強(qiáng)調(diào)通過(guò)“信息物理系統(tǒng)”來(lái)改變當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)模式。正如Bent博士所言:“這不是一個(gè)革新,而是一個(gè)演變。”信息、通信、軟件技術(shù)在制造業(yè)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,成為“工業(yè)4.0”時(shí)代的新寵兒。
Bent教授表示:“‘工業(yè)4.0’項(xiàng)目對(duì)德國(guó)企業(yè)來(lái)講是一個(gè)歷史性的機(jī)遇,德國(guó)制造商有著很大的潛在機(jī)會(huì)成為世界領(lǐng)先的智能化系統(tǒng)供應(yīng)商,而菲尼克斯電氣對(duì)此早已開(kāi)始準(zhǔn)備。”
工業(yè)4.0的實(shí)施過(guò)程對(duì)網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)提出了更智能化、更開(kāi)放、更靈活、更快速的高要求,這是傳統(tǒng)的以現(xiàn)場(chǎng)總線為核心的第三代控制系統(tǒng)所無(wú)法達(dá)到的。2004年菲尼克斯電氣便全面投入Profinet工業(yè)以太網(wǎng)的開(kāi)發(fā),目前形成了全面的基于Profinet工業(yè)以太網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
菲尼克斯電氣全球領(lǐng)先的連接技術(shù)和IT-Powered工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)能夠幫助客戶把很多現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)有機(jī)集成起來(lái),構(gòu)成一個(gè)智能化的網(wǎng)路,即以信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化,打造智能工廠。
Bent教授當(dāng)前作為菲尼克斯電氣的代表也正在積極參與“工業(yè)4.0”相關(guān)組織的技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定工作,他表示:“‘工業(yè)4.0’是德國(guó)工業(yè)界達(dá)成的一個(gè)共識(shí),也是一個(gè)共同的遠(yuǎn)景,需要大家共同努力來(lái)推動(dòng)其不斷發(fā)展,菲尼克斯正是其中不可或缺的一員。”