智能化、標準化、模塊化——工業4.0時代的新常態

“工業4.0”研究項目由德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部聯手資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫應用研究促進協會、西門子公司等德國學術界和產業界的建議和推動下形成。2013年4月漢諾威工業博覽會期間，德國工程院院長代表“工業4.0”項目組向德國聯邦總理默克爾呈交“工業4.0”戰略實施白皮書，至此，其正式上升為德國國家戰略。

“工業4.0”的目的是為了提升德國工業的競爭力，在新一輪工業革命中占領先機，該戰略得到了德國科研機構和產業界的廣泛認同。德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會旗下7個制造領域的研究院已經全 面啟動相關研究，其中包括德國弗勞恩霍夫物流研究院（FraunhoferIML，簡稱德國物流研究院）。

工業4.0是以移動互聯網、物聯網和大數據等新一代信息技術為驅動，以虛實融合系統（CPS）為基礎，通過深度融合機、電、自動化、信息與通信技術以及企業管理流程，實現向智能化制造的進化。工業4.0是在工業3.0的基礎上更加自動化和智能化，在極大提升生產效率與質量的情況下達到低消耗、低能耗和低成本的個性化大規模定制。

從本質上講，工業4.0包括將CPS系統技術一體化應用于制造業和物流業，以及在工業生產過程中使用物聯網和服務技術。這將對價值創造、商業模式、下游服務和工作組織產生全新影響。

“工業4.0”對物流業的影響

首先，我們要看到“工業4.0”主要具備以下一些特性。

滿足用戶個性化需求——工業4.0允許在設計、配置、訂購、規劃、制造及運營等環節可以考慮客戶的特殊需求，即使在zui后階段仍能變動。在工業4.0中，有可能在一次性生產且產量很低的情況下仍能獲利。

靈活性——基于CPS的自組織網絡可以根據業務過程的不同方面，如質量、時間、風險、價格及生態友好性等，進行動態配置。這意味著作業流程可以更加靈活，制造工藝可以實時改變，供應短缺問題可以得到補償。

資源生產率和利用效率——CPS在貫穿整個價值網絡的各個環節基礎上，對制造過程進行優化。這意味著，系統可就生產過程中的資源利用和能源消耗進行持續優化，而不需要停止生產。

“工業4.0”主要分為三大主題，一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；二是“智能生產”，主要研究整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等；三是“智能物流”，主要通過傳統互聯網、物聯網以及服務聯網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源的效率，而需求方，則能快速獲得服務匹配，得到智能的物流支持。

“工業4.0”的重點是創造智能的產品、程序和過程。其中，智能工廠構成了工業4.0的關鍵特征之一。在智能工廠里，人、機器和資源如同在一個社交網絡里一般，可以自然地相互溝通協作。

從全球物流業的發展角度來看，工業4.0帶來的更多是供應鏈的創新與優化。其中，不僅涉及到傳統的工業互聯網，還涉及到正在發展的物聯網，以及未來更加綜合的服務聯網。這樣的系統一般具有傳感器，既能感知周邊環境得到信息，還能根據獲得的指令，與環境感知互動。在執行動作時，使用分散式的智能控制系統，通過感知周圍信息，智能地控制系統。

標準化、模塊化和數字化的產品設計是實現工業4.0的基礎。在工業4.0時代下，要想滿足客戶低成本個性化、定制化的市場需求，必須通過柔性化、靈活化的生產方式，多樣化的軟件與硬件集成方案來實現。以寶馬為例，其3系發動機共有4種型號供客戶選擇，在排氣量和缸體等指標均相同的基礎上，通過選配不同的汽車電子單元，從而實現產品設計的多樣性。

當前，德國汽車制造業已率先進入工業4.0時代。其從產品設計到生產制造、供應鏈管理，全程實現了智能裝配、智能生產配送和智能供應鏈調度。汽車制造企業可以通過云端網絡為全球供應商搭建一個信息化平臺。一旦任何環節出現問題或變化，系統不僅可以自動報警，同時也可基于歷史數據優化而提出相應的解決方案。這一基于大數據、云計算的智能管理系統，即是工業4.0時代的產物。

智能物流是支撐工業4.0的重要主題

德國制造業作為世界上zui具競爭力的制造業之一，在全球制造裝備領域擁有領頭羊的地位。這在很大程度上源于德國專注于創新工業科技產品的研發，以及對復雜工業過程的有效管理。德國的裝備供應商為制造企業提供世界 領先的技術解決方案，并以此成為工業4.0產品的全球領先的開發商、生產商和市場先導。

無論是全球系統集成領域排名第 一的勝斐邇公司，還是全球工業車輛領域赫赫有名的永恒力公司，以不同的成長歷程走到今天，卻有著相似的戰略布局。從單元化產品起家，到后來向物流自動化領域進軍，再到近年來開始發力收購軟件公司?？梢钥闯?，全球領先的物流裝備企業已不滿足于不斷改進和研發新技術，而是有條不紊在為工業4.0時代到來做好準備。

德國弗勞恩霍夫物流研究院通過對過去數千年工業發展史的研究發現，工業3.0時期之前，已經誕生出很多自動化技術。1970年前后，由于工業自動化技術的大力推進，導致第三次工業革命全 面啟動，物流技術裝備業從局部自動化向更深層次的全 面自動化、標準化逐步演變。直至2010年，市場上不斷涌現出更加智能化的設備，全球物流技術裝備業開始向著規?；?、信息化、自動化和智能化的方向高速發展。

工業4.0時期，物流裝備不僅要求是智能的，且設備之間還要實現聯網，從而實現物流系統的智能化要求。在此方面，德國物流研究院作為歐洲zui具權威的物流技術規劃和研發機構，一直不斷引領全球物流技術裝備產業的技術發展。

例如，inBin智能周轉箱，德國物流研究院通過在單元化的周轉箱上加裝智能控制單元，使其可以自主管控。通過互聯通信，智能箱自動接收系統發送的指令完成任務，再把任務完成情況的信息上傳到網絡。這項技術讓基層數據信息與zui高層的云端系統實現互聯，也從另一個角度證明智能化、單元化的物流技術，是工業4.0的技術基礎。

德國物流研究院作為德國國家級的物流與供應鏈權威機構，在德國及歐洲物流技術評審與標準制定方面扮演著中立的、權威機構的角色。其德國總部有大量實驗室，和工業應用技術發展趨勢是保持一致的。德國作為全球工業制造領域的強者，德國物流研究院為工業界所進行大量的應用技術研究，也提供了重要的支持。

在軟件方面，尤其是仿真軟件方面，德國人一直走在了業界zui前沿。在供應鏈領域，無論是產業園區或網絡布局規劃，還是供應鏈或物流系統規劃，德國物流研究院從成立至今研發出了眾多實力很強的軟件產品，并用于研究院所承接的客戶項目中。

其中，德國物流研究院自主研發的OTD軟件是目前在德國應用zui廣的供應鏈仿真軟件，德國各大汽車廠家基本都在采用，其可以對復雜的供應鏈進行仿真，功能非常強大。此外，還包括Dismod是主要從事網絡優化的一個軟件；LogiChain是專業的流程優化的軟件；DOSIMIS則是物流系統仿真軟件。

在德國物流研究院所做的大眾OTD項目中，OTD本身是一個仿真軟件，同時也是智能決策支持軟件系統。因為大眾商務車的整車生產和發動機制造工廠分布在兩個國家，需要通過一個智能系統，對整個供應鏈進行規劃和管控。工業4.0時代，我們需要及時掌控客戶需求，并讓所有信息實現聯網。這個智能決策系統，能夠給生產線提供非常準確的決策依據。

進入工業4.0時代，在以往信息化的基礎上還要實現網絡化、智能化，這一發展趨勢在德國物流研究院的OTD軟件產品及項目上，就有很好的體現，并在多年前就已實現了。OTD軟件，也是一個供應物流集成調度智能系統，可對所有信息點進行采集、調度，對系統進行預測和報告。

研究德國工業4.0的理念、發展思路和行動綱領，有利于推進我國開展兩化融合工作，更 好地把握兩化融合為我國工業發展帶來的機遇，使我國早日成為真正的制造強國與創新大國。

客戶需求個性化，產品創新周期縮短，生產節拍加快，這不僅是生產型企業面臨的重要課題，也是對支撐生產的物流系統提出的巨大挑戰。在具有產業革命意義的工業4.0戰略中，智能物流是支撐工業4.0的重要因素。作為世界物流技術的領 導者，德國對中國這一全球zui大的物流技術裝備市場持續關注。中德在物流技術領域的合作，將成為中國物流技術裝備產業轉型升級的重要機遇。

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