工业4.0：从原子到比特

王喜文

摘 要：随着制造技术的进步和现代化管理理念的普及，制造业企业的运营，越来越依赖信息技术。以致于制造业的整个价值链，制造业产品的整个生命周期都涉及到诸多的数据，制造业企业的数据——工业大数据也将呈现出爆炸性增长的趋势。但是，只有将生产设备等通过物联网标识统一管理起来，才能将采集的工业大数据有序管理，具备进一步挖掘的价值。

关键词：工业4.0；智能化；工业互联网；数据制造

麻省理工学院媒体实验室（MIT Media Lab）的尼古拉斯·尼葛洛庞帝（Nicholas Negroponte）将世界一分为二：比特世界和原子世界。比特和原子的概念和特征，说明它们在信息学和物理学中的作用。工业4.0的核心是信息物理系统（CPS），信息是指软件，物理是指硬件，软件的信息化+硬件的自动化=信息物理系统的智能化。

原子比特化的过程完全体现出制造业的智能化过程。主要体现在五个方面。

1 工业4.0的关键技术是信息技术

具体而言，包括生产设备联网实现自律协调作业的M2M，通过网络获取大数据的应用，开发、销售、ERP、PLM、SCM等业务管理系统与实际生产过程之间的协同。

第三次工业革命的自动化，仅是将生产工程作为对象，对其进行信息技术的应用。工业4.0将信息技术的应用对象大幅扩大。由此，工厂将不断进化升级，工作组的最终报告中称之为由物联网与服务互联网构成的“智能工厂”。

2 物理意义上的零部件正在附带信息

使“物理”意义上的零部件，附带更多“信息”功能的通用做法是给零部件一个智能身份证，即：贴上一个二维码。供应商出厂时为零部件贴上二维码，每经过一个生产环节，读卡器会自动读出相关信息，反馈到控制中心进行相应处理。这样一来，一方面，工厂库存能够大幅减少，生产效率能够大幅提高，由此节约制造成本；另一方面，也使得整个产品生命周期的控制更加透明化、实时化，实现了可视化管理。

3 未来制造业正在走向数据制造

近年来，随着互联网、物联网、云计算等信息技术与通信技术的迅猛发展，数据量的暴涨成了许多行业共同面对的严峻挑战和宝贵机遇。“人类正从IT时代走向DT时代”如同阿里巴巴集团创始人马云所说，信息社会已经进入了大数据时代。大数据的涌现改变着人们的生活与工作方式、企业的运作模式。马云认为，IT时代是以自我控制、自我管理为主，而DT（Data technology）时代，它是以服务大众、激发生产力为主的技术。

随着制造技术的进步和现代化管理理念的普及，制造业企业的运营，越来越依赖信息技术。以致于制造业的整个价值链，制造业产品的整个生命周期都涉及到诸多的数据，制造业企业的数据——工业大数据也将呈现出爆炸性增长的趋势。但是，只有将生产设备等通过物联网标识统一管理起来，才能将采集的工业大数据有序管理，具备进一步挖掘的价值。2013年7月国家发改委曾经正式批复由CNNIC牵头建设的“国家物联网标识管理公共服务平台”，通过提供国家级物联网标识管理公共服务，实现物联网各重要环节之间的信息贯通，提供物联网信息溯源、物联网信息搜索、物联网信息挖掘等物联网信息公共服务。这也为工厂采集工业大数据的物联网设备提供了统一管理支撑平台。

4 制造业产品将成为互联网化的智能终端

从产品而言，随着信息技术在制造业领域的广泛渗透，互联网技术、人工智能、数字化技术嵌入传统产品设计，使产品逐步成为互联网化的智能终端。

汽车将不仅仅是一个电子产品，未来更将是一个网络产品，或者叫大型可移动的智能终端，具有全新的人机交互方式，通过互联网终端把汽车做成了一个包含硬件、软件、内容和服务的体验工具。

5 集中生产将向网络协同生产转变

从制造模式而言，工厂的集中生产将向网络协同生产转变。信息技术使不同环节的企业间实现信息共享，能够在全球范围内迅速发现和动态调整合作对象，整合企业间的优势资源，在研发、制造、物流等各产业链环节实现全球分散化生产。这也使得传统信息技术企业有机会更多的参与到制造业之中，而传统制造企业则向跨界融合企业转变。企业生产从以传统的产品制造为核心转向提供具有丰富内涵的产品和服务，直至为顾客提供整体解决方案，互联网企业与制造企业、生产企业与服务企业之间的边界日益模糊。

正如尼古拉斯·尼葛洛庞帝所说，“从原子到比特的变革是不可改变且无法阻止的。”