在德國工業(yè)4.0之旅中,最令考察團成員盼望的環(huán)節(jié)是拜訪達姆施塔特工業(yè)大學機械工程系產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理研究所的海納·安德爾教授。

　　達姆施塔特工業(yè)大學（以下簡稱達姆工大）成立于1877年，曾被愛因斯坦贊譽為“一所杰出的理工學院”，是德國人心中的“傳統(tǒng)理工三強”。其機械工程系產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理研究所（DIK）成立于1993年，是最早開始從事機械制造信息化研究的德國高校院系之一，該系的研究成果在機械制造領域及產(chǎn)品研發(fā)設計過程中具有巨大的理論研究意義與實際應用價值。

　　作為德國工程院院士、工業(yè)4.0及數(shù)字工廠和計算機輔助設計領域的頂尖專家及德國工業(yè)4.0組織的重要顧問，安德爾教授接受了《中國汽車報》記者的獨家專訪，權威解析了實現(xiàn)工業(yè)4.0的路線圖。

　　專訪人物: 德國工業(yè)4.0組織顧問、德國工程院院士、達姆施塔特工業(yè)大學機械系院長——安德爾

安德爾教授與考察團合影

　　零部件要成為信息的載體

　　《中國汽車報》：德國工業(yè)4.0的概念已經(jīng)席卷中國，但很多人對此不太清楚，作為工業(yè)4.0方面的頂級專家，請概述一下到底什么是工業(yè)4.0。

　　安德爾：工業(yè)4.0是第四次工業(yè)革命, 是組織和引導控制貫穿產(chǎn)品生命周期的整體價值鏈的一個新階段。它的基礎就是信息物理系統(tǒng)（CPS），其內(nèi)部擁有現(xiàn)代控制系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)軟件并且每個信息物理系統(tǒng)都擁有一個IP地址。從而，未來的產(chǎn)品和生產(chǎn)裝置將具有交流能力，且可靈活地互聯(lián)。

　　工業(yè)4.0和智能（SMART）服務世界是面向未來的項目。SMART是智能的、具有思考能力的、靈活的意思。轉(zhuǎn)化到創(chuàng)新產(chǎn)品上去，就是通過智能將邏輯（例如嵌入式系統(tǒng)）集成于產(chǎn)品之中，再給其一個IT地址，產(chǎn)品就能聯(lián)網(wǎng)，且具有交流能力和控制行為。

　　智能產(chǎn)品愈來愈重要, 通過工業(yè)4.0未來項目和智能服務世界未來項目, 它的研發(fā)還會得到加強。

　  《中國汽車報》：工業(yè)4.0就是要形成一個智能的系統(tǒng)，這個智能系統(tǒng)是如何實現(xiàn)的？包括什么？

　　安德爾：傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是通過功能整合創(chuàng)造價值，從機械到機電到自適應材料系統(tǒng)；而現(xiàn)在是要通過信息物理系統(tǒng)（CPS）創(chuàng)造價值，包括嵌入系統(tǒng)、智能傳感器、智能系統(tǒng) ( 智能傳感器和執(zhí)行器 )、信息物理系統(tǒng)、信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)(CPPS)。這個系統(tǒng)能夠進行狀態(tài)監(jiān)測、結(jié)構監(jiān)測、遠程對話、遠程控制，是一個具有通信能力的自我調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。在此基礎上，最終將實現(xiàn)5類新事物，智能產(chǎn)品、智能物流、智能電網(wǎng)、智能工廠、智能城市。

工業(yè)4.0框架

　　《中國汽車報》：該如何理解信息物理系統(tǒng)（CPS）這個概念？

　　安德爾：工業(yè)4.0的框架中，有一個維度是產(chǎn)品、現(xiàn)場設備、控制設備、工作站、加工中心、企業(yè)等都實現(xiàn)互聯(lián)，一直到互聯(lián)的外部世界。比如，做一個CAD的3D模型，要生產(chǎn)出真實的產(chǎn)品，需要加工機中有一個3D模型，讓產(chǎn)品與機器之間產(chǎn)生交互，為實現(xiàn)這個交互就需要CPS。CPS包含兩層意思，其一是物理系統(tǒng)的信息化，即運用計算機抽象化概念和接口來定義物理子系統(tǒng)，其二是信息的物理化，即使用軟件和網(wǎng)絡組件的抽象化方式和接口方式，來描述物理系統(tǒng)的實時性。

　　《中國汽車報》：我們在智能工廠看到，被生產(chǎn)的產(chǎn)品的零部件上都有信息識別碼，這和您上述說到的CPS及產(chǎn)品模型有什么關系嗎？

　　安德爾：在工業(yè)4.0的生產(chǎn)中，零部件要成為信息的載體。先是建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，描述產(chǎn)品生命周期的所有信息，即從一個新產(chǎn)品的創(chuàng)意到大規(guī)模生產(chǎn)這個產(chǎn)品過程的信息，該模型已通過ISO 10303的標準化認證，以避免不同IT系統(tǒng)異質(zhì)性帶來的問題。然后，建立零部件數(shù)據(jù)模型，描述零部件生命周期相關所有信息，即零從零部件的制作材料到它被生產(chǎn)、處理或回收的過程信息。

　　零部件數(shù)據(jù)模型可作為工業(yè)4.0的一個重要基礎，因為其自身攜帶信息，這些信息按一定結(jié)構模式被定義。通過這些信息可以提供關于零部件的“個人情況”，在此基礎上可以識別、定位、訪問、聯(lián)網(wǎng)，能追蹤每個零部件、物流體系的狀態(tài)。

　　安全的工業(yè)4.0才能被社會接受

　　《中國汽車報》：當每個設備都有身份，每個零部件都有身份的時候，他們能互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享、高度協(xié)作。這其中是否存在風險？

　　安德爾：德國科學顧問委員會認為，“新的安全文化才能締造出可信的，適應性強的以及被社會普遍接受的工業(yè)4.0系統(tǒng)”。安全文化是一個綜合概念，可以理解為安全和可靠，在應用層面有可靠和安全的工業(yè)4.0進程，在系統(tǒng)層面有可靠和安全的信息物理系統(tǒng)。實物要安全，比如機床要可靠、堅實；數(shù)據(jù)要安全，有加密，能署名，能防偽；服務要安全，有可控的使用權限，嚴格保密，能進行使用者身份驗證。

　　《中國汽車報》：企業(yè)將如何實現(xiàn)工業(yè)4.0？

　　安德爾：我們確定了一個分5步走的方案，可以對企業(yè)提供幫助。首先，要了解企業(yè)的一般信息；然后，以通訊和聯(lián)網(wǎng)為基礎，對產(chǎn)業(yè)進行價值分析，確認新商業(yè)模式；再根據(jù)具體企業(yè)的情況，靈活制定應用方案；第四步是確定實施策略，即實施路線圖，包括聯(lián)網(wǎng)方式、識別和通訊基礎設施的規(guī)格、技術選擇(如網(wǎng)絡服務)、實施、安全等；最后，進行實施。

　　現(xiàn)在，達姆工大正針對15家企業(yè)進行了項目調(diào)查，最后得出5個項目應用。其中最關鍵的一點是零部件如何作為信息的載體，進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理。在這個生產(chǎn)過程中，要實現(xiàn)無紙化的質(zhì)檢過程、實施生產(chǎn)控制、狀態(tài)和能源監(jiān)控、靈活智能的工廠輔助系統(tǒng)。未來，可以通過WEB服務，遠程控制生產(chǎn)，比如在異國控制、使用3D打印設備。

　　未來工業(yè)將從賣產(chǎn)品到賣服務

　　《中國汽車報》：在實現(xiàn)了工業(yè)4.0之后，未來的工業(yè)會是什么樣子？

　　安德爾：現(xiàn)在我們是通過生產(chǎn)與供應鏈實現(xiàn)價值創(chuàng)造，而未來是要通過數(shù)據(jù)來驅(qū)動價值創(chuàng)造，企業(yè)將提供的將不僅是產(chǎn)品，還有數(shù)據(jù)服務；現(xiàn)在的生產(chǎn)是集中計劃控制的模式，未來將去中心化，既是分散的，又通過網(wǎng)絡聯(lián)在一起；現(xiàn)在的產(chǎn)品是在基礎款上變種實現(xiàn)多樣性、個性化，而未來則是通過客戶互動實現(xiàn)產(chǎn)品的個性化與定制化；現(xiàn)在企業(yè)有庫存，而未來可以按需制造；過去企業(yè)的差異是體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量上，未來則體現(xiàn)在產(chǎn)品的個性化、質(zhì)量及服務上，最終是在賣服務，這將導致商業(yè)模式的變化。

　　未來我們工作的世界，將進一步信息化，移動數(shù)碼影設備，比如智能手機等將用于生產(chǎn)的應用技術，會有基于互聯(lián)網(wǎng)的服務，例如遠程故障診斷；還將進一步數(shù)字化，共享大數(shù)據(jù)并對其進行分析，有個性化的MRO軟件，能進行產(chǎn)品的早期故障檢測，進行預防性維護和保養(yǎng)；在生產(chǎn)上具有靈活性，能將權力下放和聯(lián)網(wǎng)，時刻監(jiān)測機器狀態(tài)，進行遠程診斷和遠程控制。

　　德國政府用招投標的方式資助工業(yè)4.0項目

　　《中國汽車報》：目前，德國的工業(yè)4.0戰(zhàn)略已經(jīng)上升到了國家層面，都有哪些機構、企業(yè)參與其中？是否會進行國際合作？

　　安德爾：工業(yè)4.0是包括組織管理、機器、人等一整套管理系統(tǒng)的體系，工業(yè)界的專家共同繪制了工業(yè)4.0實現(xiàn)的路線圖，2015年4月14日《工業(yè)4.0的實施建議》正式出版，由3家機構共同發(fā)起，正式上升到了國家層面。由于有部級單位的介入，德國很多地方都積極投入其中，其涵蓋面很寬泛。工業(yè)4.0不僅局限于德國自身，而是抱有國際的開放心態(tài)，現(xiàn)在在歐洲范圍內(nèi)開展，與美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)機構合作，與中國簽署了備忘錄，與日本、韓國也有合作。達姆工大是工業(yè)4.0報告的最主要參與單位。

　　特別要說的是，工業(yè)4.0只是個愿景，每家企業(yè)都有自主權決定如何進入工業(yè)4.0，技術日新月異，未來到底會發(fā)展成什么樣，誰也不能準確預測。

　　德國境內(nèi)的示范工廠

　　《中國汽車報》：請講一下在德國，為了實現(xiàn)工業(yè)4.0，政府、企業(yè)與研究院所之間是什么關系，政府處于什么角色，用什么手段促進全社會一起實現(xiàn)目標。

　　安德爾：在今年4月之前，由3家協(xié)會做了工業(yè)4.0的引領性研究，只有協(xié)會成員才能參與到其中，現(xiàn)在上升到了國家層面，由兩個部委領銜，相當于擴大了參與范圍。政府出錢鼓勵做相關項目，是以招投標的形式。企業(yè)和專家學者可以組成團隊提出項目，用招標的形式提出需求，想?yún)⑴c的人（比如研發(fā)傳感器、安全等）組成團隊投標，經(jīng)過委員會評估，中標的拿到資助。如果是企業(yè)中標，項目的一半經(jīng)費將得到資助；如果是研究機構，項目將被全部資助。

　　汽車是實現(xiàn)工業(yè)4.0的最大催化劑 

　　《中國汽車報》：德國實現(xiàn)工業(yè) 4.0 將分幾步走，每個階段的目標是什么？

　　安德爾：短期目標是實現(xiàn)工廠自動化；中期目標為3~5年，實現(xiàn)ERP系統(tǒng)在工廠中的使用，加強分散式控制而非目前傳統(tǒng)的集中控制，實現(xiàn)企業(yè)橫向、縱向、端對端集成及網(wǎng)絡化；長期目標為5 年以上，加強安全性考量，安全性是工業(yè)4.0成功的重要因素，即人們獲取的數(shù)據(jù)必須可信，同時必須具有安全防盜功能，可以免遭外部的竊取或損害，如黑客攻擊、間諜。

　　《中國汽車報》：德國是在實現(xiàn)了工業(yè)1.0、2.0、3.0的基礎上提出工業(yè)4.0的，現(xiàn)在實現(xiàn)工業(yè)4.0的最大挑戰(zhàn)是什么？

　　安德爾：最大的挑戰(zhàn)是要讓員工和社會都接受互聯(lián)互通的網(wǎng)絡，學會應用；如何把理論上的技術轉(zhuǎn)為現(xiàn)實的運用并且使之透明化；要加大研發(fā)力度，使得機器之間可以智能的交流和溝通；人類必須要能掌控系統(tǒng)和機器，知道它們在做什么，人類必須要能對工作的全局一目了然；ERP 系統(tǒng)及其它軟件只能作為一個輔助的工具來運用。

　　《中國汽車報》：是否因為德國是個汽車強國，而首先要在汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)工業(yè)4.0？汽車產(chǎn)業(yè)是否是實現(xiàn)工業(yè)4.0最適合的載體？

　　安德爾：事實上，工業(yè)4.0并非在汽車界首先提出的 ,但汽車行業(yè)有個最大的話題是自動駕駛，引入了很多工業(yè)4.0相關理論，在生產(chǎn)過程中也引入很多工業(yè)4.0的東西。汽車工業(yè)發(fā)展離不開生產(chǎn)、交互、自動化、網(wǎng)絡，這些東西結(jié)合在一起的時候，我們可以看到一輛車不僅是一輛車，而是個移動熱點。現(xiàn)在德國汽車工業(yè)是4.0最大的催化劑。

　　《中國汽車報》：中國已經(jīng)提出了《中國制造2025》戰(zhàn)略，與工業(yè)4.0異曲同工。您認為，以中國當前的工業(yè)基礎，實現(xiàn)工業(yè)4.0的可能性有多大？工業(yè)4.0是會拉平發(fā)達國家與發(fā)展中國家的差距，還是會拉大？

　　安德爾：這對中國來說不困難，中國會達到德國的高度，就在不久的將來。來德國學習先進技術的學生很多。對于能否實現(xiàn)工業(yè)4.0，不同的人有不同的看法，即便在德國也是要靠自動性和自覺性。在全世界范圍內(nèi)，不排除某個企業(yè)愿意加入，自動調(diào)動人的積極性。我惟一擔心的是人的教育水平問題，達不到工業(yè)4.0要求，則很多工作做不了。工業(yè)4.0會催生很多新的行業(yè)，比如大數(shù)據(jù)分析，這將體現(xiàn)行業(yè)和人的主動性的區(qū)別。

　　注：PPT圖由達姆施塔特工業(yè)大學提供