“数字化和网络化是智能制造的原始动力和基础手段”

——宝钢智能制造专家 郭朝晖

“工业4.0”第一重天：智能生产。

“工业3.0大圆满”完成后，整个生产线已经实现了“两个完全”。

完全的自动化，现场层、控制层、操作层三个层级里的所有设备和控制设备的软件已经全部连接在了一起。

完全的信息化，企业层、管理层的ERP、MES和PLM这些信息系统也全部打通了。

这个过程也就奠定了工业4.0智能生产的基础。

接下来，我们就要把自动化和信息化两个分支打通，让数据能够跨越两个层级流动起来，实现数据流动自动化。这样一来，我们在任何一款产品的设计之初，都可以通过数字化的方案虚拟出它从生产制造到销售物流的全过程，工厂可以在虚拟世界里先行仿真出来。目前，西门子甚至可以通过VR（虚拟现实技术）来让你亲身体验一个未建工厂的全部细节。

在虚拟世界中先行建立工厂，然后经过优化再投入实施；同时在工厂建成后，虚拟工厂还会通过与现实的交互不断运行来和现实工厂随时保持一致状态。这就是智能生产的第一个阶段——数字工厂。

当一个数字化的工厂建成后，在整个生产系统中不断流动的这些数据又有什么用处呢？

只需要在生产的原材料上再加上一个触发条件，整个系统就可以神奇地运行起来，这就是RFID（射频识别技术）。

说起来有点难懂，但是简单来说，它就相当于一个二维码，核心的功能是两个：第一是它自带了一些原材料和产品相关的信息；第二是它可以无线通信，随时与大系统交换数据。

我们还是来想象一个工业4.0时代的工业场景，在可乐的生产车间里，生产线上连续过来了三个瓶子，每个瓶子都自带一个RFID，里面记录着这是为张三、李四和王五定制的可乐，并且记录了这三个人的购买习惯。

第一个瓶子走到灌装处时，通过二维码的无线通信告诉中控室的控制器，说张三喜欢甜一点的，多放糖；然后控制器就告诉灌装机器手：“加白糖”。

第二个瓶子过来，说李四是糖尿病，不要糖，控制器就告诉机器手：“这瓶不要糖”。

第三个瓶子过来，说王五要的是芬达，控制就告诉灌可乐的机器手“你歇会”，再告诉灌芬达的机械手：“你上”。

看到了吧，这就是多品种、小批量、定制生产。每一灌可乐从你在网上下单的那一刻起，它就是为你定制的，它的所有特性都符合你的喜好。

这就是智能生产的第二个阶段——大规模定制化生产。

在很多人的理解中，“智能生产”等同于“智能制造”，都是“工业4.0”在中国的不同叫法，其实这是个天大的误会。“智能制造”其实是介于“智能生产”和“工业4.0”的一个中间阶段，比前者的概念大，比后者的概念小。我们之所以在《中国制造2025》中要用“智能制造”这个概念，并不是因为它等同于“工业4.0”，而是因为智能制造是“工业4.0”的第一个阶段，而我们的《中国制造2025》也正是中国实施制造业强国的第一个十年计划，阶段是重叠的。(www.daowen.com)

所以我们在做智能制造的过程中，最重要的是要考虑中国的实际情况，不能在落后的工艺基础上搞自动化，也不能在落后的管理基础上搞信息化，更不能在不具备数字化网络化基础时搞智能化。

工业2.0到3.0的过程，主要是“产品标准化”的过程，而“工业4.0”的演进可以理解为“工厂标准化”的过程。为了让你们这群跟兔哥一样的“半桶水”能够更容易地理解，我在前面举的例子看起来是很简单的，可是真正实现智能制造绝不仅仅是用一个RFID就能解决的。跟修真故事一样，每一重天的修行都会有多个难以突破的瓶颈。

第一个瓶颈，是你的工厂要完成互联互通，设备、人、原料，以及各相关部门之间，都要实现信息的共享和数据的顺畅流动，也就是所谓的纵向集成。

这个过程中，先要把原有的各个标准不同的信息孤岛打通；接下来还需要在原本不能产生信息和数据的设备中嵌入传感器，来生成信息和数据；最后还要把原有生产线上的硬件，也就是各类机器重新调整排列，让它们能够适应个性化的生产。比如在前面的那个例子中，放糖的机械手、放可乐的机械手、放芬达的机械手都要事先排列好，这个过程不仅仅是打通现有设备和系统，还需要对生产流程和布局进行大量调整。

第二个瓶颈，是围绕每一个产品从设计到生产销售的整个链条上都要打通，也就是所谓的端到端的集成。

以上面的例子来说，可乐工厂内的纵向集成只解决了工厂内的效率和柔性，但是可乐的定制信息从哪里来？这些定制信息如何转化为可乐的配方和设计信息？这些定制好的产品又通过怎样的智能物流才能顺畅地送到每一个客户的手中？这些信息和数据虽然都在可乐这个产品本身的价值链条上，但可能都来自于工厂边界之外，让这些不隶属于同一个组织的价值链各方统一标准和协作，比前一个纵向集成的阶段要难上10倍。

第三个瓶颈，最难应付，就是经济的因素。

在前面所说的所有互联互通和集成的链条上，任何一个环节都会成为整个链条的短板，导致整个链条没有经济效益。这就有一个死循环，所有人同步升级改造的可能性太低，但是谁都不愿意第一个改造自己所在的环节。因为你投资改完了，别人还没改，这个过程中的整个链条就没有价值，也没有经济回报；所以你一定是倾向于等别人都改完了，你最后一个改，这样经济成本才最低。如果大家都这么想，那整个链条就推动不起来了，这个矛盾就是最大的难点。

小说里的大侠每次遇到危机后，总能因祸得福，修为再进一步。“工业4.0”也是如此，每个瓶颈都伴随着巨大的商业机会。

围绕纵向集成的机会。过往的各类工业软件和信息系统因为标准和接口不一致，所以数据难以同步，这就给软件之间的联通带来了机会。比如兔哥参与投资的瑞迪风科技就有一种能力总线技术，用一个第三方软件，从两个标准不同的系统中抽取数据，同步后再传输回去。这样不需要大规模地改动原有系统，仍然可以实现信息系统间的互联互通。

围绕端到端集成的机会。打通围绕产品生命周期的一整条产业链需要一个统一的云端平台和众多纵深的工业软件。工业云在这个阶段会有一个非常大的机遇，比如GE的Predix、西门子的工业云，还有重庆、沈阳等地方政府建立的云平台等，都是比较完善的工业云平台系统。而BAT、乐视云计算等互联网公司也都在这个领域布局上投入了很大的精力。

但需要注意，工业云平台其实只是一个大的数据交换中心，其核心只是稳定的数据交换、计算和存储而已，要实现商业价值还需要很多类似PLM、MES、ERP、远程运维系统、项目管理系统等纵深模块来填充。简单理解，工业云就是淘宝，而这些纵深模块就是一个个的工业软件服务商根据自己提供的服务而在云端建立的淘宝商家。工业云平台领域很有可能会孕育出一个新的阿里巴巴。

精益生产的机会。很多人把智能制造就理解为互联互通、人工智能这些很炫的东西，这有点窄了。其实在智能制造这个阶段，精益生产在中国也是一个巨大的机会。前面说过，人、机器这些物理硬件的重新排列，也是实现智能制造的关键。

所以在整个生产系统集成的同时，必须还要对原来现实世界的生产方式进行调整，这就给拥有先进生产经验的老牌制造企业也带来了机会。比如一些跨国电气巨头就通过输出自己先进的精益生产方式，帮助客户提升生产效率，然后再把这些精益生产方式固化为软件，以整体解决方案的方式移交给客户。这种方式在中国当前其实也是很有效的。

智能制造系统集成的机会。很多企业在计划上智能制造时会困惑不知道该怎么做顶层设计，怎么具体实施，甚至找不到合适的外包商。过去我们只有自动化系统集成和IT系统集成，设计院、总包商、集成商这个链条是很完善的，但是智能制造这个领域目前还没有形成一个能系统集成的行业，这在今后的三到五年内会成为热点。

我们的地方政府应该更关注这个行业的发展，并吸引这方面的人才，如果能在本地营造出智能制造的系统集成产业集群，那么对当地经济会是一个巨大的促进。因为许多产业集群都是用投资来换取本地市场的，并赚本地人的钱的，但是智能制造系统集成商却是在全国各地甚至全世界拿项目的，赚的都是外面的钱。哪里最终形成了中国智能制造系统集成的产业集群，哪里就可能成为下一个硅谷。

总之，“工业4.0”的这条修真之路的确是不好走，第一重天就有这么多的瓶颈了，而且不光涉及设备和设备间的技术问题，还有人和人之间的关系问题，组织和组织之间的经济利益问题。所以从工业3.0 大圆满到工业4.0一重天的智能制造，中间的这个距离和困难，远远比后面六重天之间的距离更大。

工业4.0一重天，如同是凡人与仙人的一个分水岭，需要渡劫才能达成。世界各国正群雄攀命，对于中国制造业来说，这就是命数注定的一劫，只有跨过这一步，我们才能真正触摸到工业未来的那一缕鸿蒙紫气。