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        “工業4.0之父”暢想:工業4.0的下一個十年
        發布時間: 2021-08-06   253 次瀏覽   

        德國《法蘭克福匯報》網站3月29日刊載題為《十年工業4.0》的文章,作者系德國國家科學與工程院前院長亨寧·卡格曼和德國人工智能研究中心前主任沃爾夫岡·瓦爾斯特,文章稱,“工業4.0”的潛力遠遠沒有被完全應用,決不能在第四次工業革命的下一階段放松研究和創新。全文摘編如下:

        “工業4.0”深入人心

        我們的原創文章《工業4.0:依靠物聯網走向第四次工業革命》發表于2011年4月1日,也就是在當年的漢諾威工業博覽會即將開幕之際。這一理念是我們和沃爾夫-迪特爾·盧卡斯一同提出的。盧卡斯目前在德國聯邦教育與研究部擔任國務秘書,從政策的提議者變成了制定者。當年正值金融危機爆發后沒過多久,我們希望以雄心勃勃的未來項目為契機,通過提高轉型能力和資源效率把德國經濟變得更有韌性和競爭力。我們的主要思想是,把虛擬空間和現實空間連接在所謂的“網絡-實體生產系統”中,以便利用數字化的進步建設下一代工廠——我們在物聯網和人工智能的工業應用方面已經這樣做了。這個理念在技術層面上很有趣,但只在專業圈子內產生了影響。我們的“工業4.0”概念已成為目標的核心。

        我們得到了強力的政治支持。德國總理默克爾在2011年4月3日漢諾威工業博覽會開幕式上致辭時就即興談到了“工業4.0”這個新說法。另外,這個說法也受到了經濟界、工會以及其他工業國家(這一點非常重要)代表的重視。制造業幫助德國成功挺過了2008年的世界金融危機,我們關注這一經濟領域意義重大。我們認為這涉及第四次工業革命——這種觀點引起了廣泛關注。

        “工業4.0”迅速傳播,這一概念今天在全世界就像“幼兒園”和“高速公路”那樣很容易讓人聯想到德國。“工業4.0”如同熱門的出口產品,得到了全球經濟界、學術界和政界的關注和認可。這是我們在高科技領域首次將一個源自德國的創新理念推向國際。在此之前,創新理念長期以來主要來自美國和亞洲。

        草圖已經繪就。把人、智能主體和機器互聯起來,應用以服務為導向的架構,將來源不同的業務和數據編排成新的業務流程——所有這些將帶來新機會。“工業4.0”是基于數據的價值創造的基礎,是創新的業務模式和組織形式,也為能源、健康和電動汽車領域提供新的解決方案。這一愿景極具說服力,因為人們預期它會帶來重大經濟和社會進步。

        帶來重大社會進步

        在經濟方面,它首先是將預先設定結果的傳統自動化轉變為實時對用戶需求變化和意外干擾作出回應、能自動學習和調整的機器和環境。由此也帶來大規模生產轉向定制生產,即在價格方面更有競爭力地制造差異化的定制產品。

        在社會方面,它的重點是構建社會伙伴關系。因此,工會得以密切參與整個生產過程,并發揮建設性作用。重要的是以下三點承諾:改善人機協作而不必擔心失去人的控制能力,通過“近岸外包”創造就業崗位,借助身體和認知協助系統幫助老人和殘障人士參與勞動。

        在生態方面,資源和能源效率從一開始就是核心目標:“工業4.0”擁有建立循環經濟、使經濟增長與資源消費脫鉤的潛力。“工業4.0”把人置于核心地位,此外還考慮了社會和自然環境。

        “工業4.0”理念取得成功,主要得益于社會中流砥柱的廣泛支持。我們表明,如果我們能有效團結經濟界、學術界和工會的力量并提供相應的平臺,就能共同推動國際潮流。“工業4.0”設定了這樣的標準:一個在高端研究中首先出現的理念能以多快速度從企業和工業界脫穎而出,并在工會的積極陪伴和支持下給德國這一經濟和創新基地帶來成功。如今,“工業4.0”是德國聯邦政治界的優先議程——在過去10年,有逾1000個聯合項目、逾1萬場會議和逾10萬項出版物致力于在技術上落實這一理念。

        今天,在一些現代化的工廠中,物聯網及以其為基礎的“網絡-實體系統”已經成為現實。機器、工具、工件和技術工人的互聯性在工廠中也取得了長足進步。機器改造工作也在持續進行中,它們配備了價格劃算的新傳感器和無線配件等數字裝備。越來越多的生產過程(例如質量控制)能通過多個傳感器得到實時監控。

        根據從新冠大流行中獲得的經驗,我們必須制定解決方案,以避免供應鏈的斷裂或因短期人員短缺而導致的生產停頓。“居家辦公”技術在這里幾乎無濟于事。我們更需要所謂的“家庭工作臺”讓下列做法成為可能:通過遠程訪問“網絡-實體系統”,甚至通過物理方式進行遠程操作,讓工廠設備的移動控制、維護和維修成為軟件解決方案。

        未來六大發展趨勢

        下一步是什么?去年,德國“工業4.0”促進機構“工業4.0平臺”的專家以“在全球塑造數字生態系統”為主旨,提出了到2030年的“工業4.0”愿景。我們必須繼續推動開放生態系統中的互操作性(又稱“協同工作能力”)和國際合作。工業人工智能、邊緣運算(Edge-Computing)與邊緣云(Edge-Cloud)、工廠中的5G、團隊機器人技術、自主內部物流系統以及歐洲數據云計劃(Gaia-X)倡議致力打造的可信賴的數據基礎設施這六個新的大趨勢將對未來10年的發展產生決定性影響。

        例如,借助工業人工智能,生產數字化的第二波浪潮將成為可能。讓所有生產數據和供應鏈數據都可以通過云系統進行數字化和移動化訪問的第一波浪潮在很大程度上已經結束了。現在可以通過人工智能系統實時分析這些數據并根據相關情況對其進行解釋,以便將其積極地應用于新的價值鏈和業務模型。

        “工業4.0”的大多數挑戰都是跨境的,需要國際合作。與此同時,我們必須保障我們的數字主權,并在國際上更廣泛地分享我們的知識、經驗和最佳實踐成果。在某些情況下,其他經濟體會因為不同的政治制度或文化而傾向于采用不同的解決方案。但是,我們的答案只能是基于我們自己價值觀的自決和開放合作。

        “工業4.0”的潛力遠遠沒有被完全應用。因此,我們決不能在第四次工業革命的下一階段放松研究和創新。我們尤其必須投資于作為數字化第二波浪潮的工業人工智能。在這個過程中,軟件和硬件組件的互操作性起著決定性的作用,那尤其是為了確保德國中小企業和初創企業進入國際市場,同時也確保歐洲的技術主權。

        標準、規范和證書是可互操作解決方案的決定性驅動力。我們必須在這樣的可出口產品方面扮演先鋒角色:因為使用的人工智能技術具有可信賴性和透明性,且相關的解決方案具有安全性和靈活性,這些出口產品可以確保高度的社會接受度。這方面的重要推動力是2020年12月提出的首個全面的人工智能標準化路線圖。最后,我們作為領先的工業供應商必須在加強數字主權和給全球市場提供可信賴且有彈性的解決方案之間尋求平衡。

        對于“工業4.0”的下半程來說,除了需要技術創新外,我們還需要政界、工會和公民社會的支持,才能持續地收獲發源于德國的第四次工業革命的經濟、社會和生態成果。