在德國工業4.0之旅中,最令考察團成員盼望的環節是拜訪達姆施塔特工業大學機械工程系產品數據處理研究所的海納·安德爾教授。

　　達姆施塔特工業大學（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“傳統理工三強”。其機械工程系產品數據處理研究所（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品研發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4.0及數字工廠和計算機輔助設計領域的頂尖專家及德國工業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，權威解析了實現工業4.0的路線圖。

　　專訪人物: 德國工業4.0組織顧問、德國工程院院士、達姆施塔特工業大學機械系院長——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4.0的概念已經席卷中國，但很多人對此不太清楚，作為工業4.0方面的頂級專家，請概述一下到底什么是工業4.0。

　　安德爾：工業4.0是第四次工業革命, 是組織和引導控制貫穿產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（CPS），其內部擁有現代控制系統、嵌入式系統軟件并且每個信息物理系統都擁有一個IP地址。從而，未來的產品和生產裝置將具有交流能力，且可靈活地互聯。

　　工業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。轉化到創新產品上去，就是通過智能將邏輯（例如嵌入式系統）集成于產品之中，再給其一個IT地址，產品就能聯網，且具有交流能力和控制行為。

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

　  《中國汽車報》：工業4.0就是要形成一個智能的系統，這個智能系統是如何實現的？包括什么？

　　安德爾：傳統的生產方式是通過功能整合創造價值，從機械到機電到自適應材料系統；而現在是要通過信息物理系統（CPS）創造價值，包括嵌入系統、智能傳感器、智能系統 ( 智能傳感器和執行器 )、信息物理系統、信息物理生產系統(CPPS)。這個系統能夠進行狀態監測、結構監測、遠程對話、遠程控制，是一個具有通信能力的自我調節控制系統。在此基礎上，最終將實現5類新事物，智能產品、智能物流、智能電網、智能工廠、智能城市。

工業4.0框架

　　《中國汽車報》：該如何理解信息物理系統（CPS）這個概念？

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

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

　　安德爾：在工業4.0的生產中，零部件要成為信息的載體。先是建立產品數據模型，描述產品生命周期的所有信息，即從一個新產品的創意到大規模生產這個產品過程的信息，該模型已通過ISO 10303的標準化認證，以避免不同IT系統異質性帶來的問題。然后，建立零部件數據模型，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、處理或回收的過程信息。

　　零部件數據模型可作為工業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、聯網，能追蹤每個零部件、物流體系的狀態。

　　安全的工業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，他們能互聯互通、數據共享、高度協作。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4.0系統”。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4.0進程，在系統層面有可靠和安全的信息物理系統。實物要安全，比如機床要可靠、堅實；數據要安全，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》：企業將如何實現工業4.0？

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

　　現在，達姆工大正針對15家企業進行了項目調查，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，進行統一的數據管理。在這個生產過程中，要實現無紙化的質檢過程、實施生產控制、狀態和能源監控、靈活智能的工廠輔助系統。未來，可以通過WEB服務，遠程控制生產，比如在異國控制、使用3D打印設備。

　　未來工業將從賣產品到賣服務

　　《中國汽車報》：在實現了工業4.0之后，未來的工業會是什么樣子？

　　安德爾：現在我們是通過生產與供應鏈實現價值創造，而未來是要通過數據來驅動價值創造，企業將提供的將不僅是產品，還有數據服務；現在的生產是集中計劃控制的模式，未來將去中心化，既是分散的，又通過網絡聯在一起；現在的產品是在基礎款上變種實現多樣性、個性化，而未來則是通過客戶互動實現產品的個性化與定制化；現在企業有庫存，而未來可以按需制造；過去企業的差異是體現在產品質量上，未來則體現在產品的個性化、質量及服務上，最終是在賣服務，這將導致商業模式的變化。

　　未來我們工作的世界，將進一步信息化，移動數碼影設備，比如智能手機等將用于生產的應用技術，會有基于互聯網的服務，例如遠程故障診斷；還將進一步數字化，共享大數據并對其進行分析，有個性化的MRO軟件，能進行產品的早期故障檢測，進行預防性維護和保養；在生產上具有靈活性，能將權力下放和聯網，時刻監測機器狀態，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4.0項目

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

　　安德爾：工業4.0是包括組織管理、機器、人等一整套管理系統的體系，工業界的專家共同繪制了工業4.0實現的路線圖，2015年4月14日《工業4.0的實施建議》正式出版，由3家機構共同發起，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4.0不僅局限于德國自身，而是抱有國際的開放心態，現在在歐洲范圍內開展，與美國工業互聯網機構合作，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4.0報告的最主要參與單位。

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

　　德國境內的示范工廠

　　《中國汽車報》：請講一下在德國，為了實現工業4.0，政府、企業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目標。

　　安德爾：在今年4月之前，由3家協會做了工業4.0的引領性研究，只有協會成員才能參與到其中，現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，想參與的人（比如研發傳感器、安全等）組成團隊投標，經過委員會評估，中標的拿到資助。如果是企業中標，項目的一半經費將得到資助；如果是研究機構，項目將被全部資助。

　　汽車是實現工業4.0的最大催化劑 

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

　　安德爾：短期目標是實現工廠自動化；中期目標為3~5年，實現ERP系統在工廠中的使用，加強分散式控制而非目前傳統的集中控制，實現企業橫向、縱向、端對端集成及網絡化；長期目標為5 年以上，加強安全性考量，安全性是工業4.0成功的重要因素，即人們獲取的數據必須可信，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》：德國是在實現了工業1.0、2.0、3.0的基礎上提出工業4.0的，現在實現工業4.0的最大挑戰是什么？

　　安德爾：最大的挑戰是要讓員工和社會都接受互聯互通的網絡，學會應用；如何把理論上的技術轉為現實的運用并且使之透明化；要加大研發力度，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，而首先要在汽車產業實現工業4.0？汽車產業是否是實現工業4.0最適合的載體？

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

　　《中國汽車報》：中國已經提出了《中國制造2025》戰略，與工業4.0異曲同工。您認為，以中國當前的工業基礎，實現工業4.0的可能性有多大？工業4.0是會拉平發達國家與發展中國家的差距，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。對于能否實現工業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，不排除某個企業愿意加入，自動調動人的積極性。我惟一擔心的是人的教育水平問題，達不到工業4.0要求，則很多工作做不了。工業4.0會催生很多新的行業，比如大數據分析，這將體現行業和人的主動性的區別。

　　注：PPT圖由達姆施塔特工業大學提供