圖1 航天科技集團總工程師楊海成
新一輪信息技術革命正在引領工業駛入嶄新的發展空間。進入21世紀以來,新一輪科技革命和產業變革正在孕育興起。其中，以大數據、云計算、移動互聯網、物聯網等為標志的新一代信息技術革命，被視為新一輪科技和產業革命的核心與龍頭。無論是產業界還是理論界，一直都在努力探求：作為這一輪科技與產業革命的龍頭，信息技術引發產業變革的本質原理到底在哪里；作為集新一代信息技術革命成果大成的互聯網，給我國產業發展尤其是工業帶來的最深刻的影響究竟是什么？今天我將從四個方面來分享一些我對這些問題的看法。
一、新一代IT引發全方位變革
集成電路：摩爾定律逼近物理極限。現今集成電路技術已經發展到逼近物理的極限，芯片越來越小，計算速度越來越快，這給我們的大規模計算帶來了無限的方便。
軟件技術：面臨體系性重構。軟件正在主導硬件，呈現出軟件定義數據中心，定義網絡，定義設備，定義世界的趨勢。技術和應用模式的變化正在使傳統軟件和服務模式產生根本性變化。
計算技術：云計算重新定義計算資源。云計算是IT領域最核心最重大的變化趨勢，它是寬帶互聯網普及和并行計算、分布式計算等技術不斷發展演進和商業模式創新等共同形成的產物。
圖2 云計算重新定義計算資源
通信技術：移動化。移動互聯網時代已經到來，全球移動電話用戶達到64億，使用移動電話的人數達34億，人口滲透率達48.6%；智能手機用戶超過16億，人口滲透率為22.9%，智能手機保有量首次超過PC保有量；移動互聯網用戶超過26億，首次超過PC互聯用戶；移動寬帶用戶達22億，人口滲透率為31.4%。
感知技術：萬物互聯。感知技術中主要的傳感器技術已經到能感受并檢測信息，分類高達近百種；射頻識別技術、定位技術也得到發展。在這些技術的支撐下物聯網成為繼計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業第三次浪潮。
人機交互技術：觸摸與語音。從IBM的DOS操作系統、Windows圖形視窗和PC產業到現在蘋果及整個移動互聯網產業、智能語音產業熱潮，人機技術的發展正在改變人們的生活方式。
數據處理技術：大數據。全球新產生的數據每年遞增40%，全球信息總量每兩年就可以翻番，其中將有90%的數字內容屬于非結構化內容。而對新增數據的處理能力以及其利用率的增長則不足5%。
應用技術：智慧化。在工業、農業、交通、能源、醫療等各領域，智能技術逐漸得到應用。
圖3 智慧化的生活
在這些技術的支撐下，互聯網把整個世界連接在一起，互聯網絡開始與人類的生活息息相關。
二、進入智慧的大生產時代
隨著互聯網的深入應用，使得人類對信息技術的認識和創造呈現出革命性的躍變。云計算、大數據、物聯網、移動互聯等新一代信息技術開始大爆發，從而開啟全新的智慧時代，智慧技術本身也開始進入大生產階段。
圖4 新一代信息技術的大爆發開啟新智慧時代
這其中，云計算是IT領域最核心最重大的變化趨勢，它是寬帶互聯網普及和并行計算、分布式計算等技術不斷發展演進和商業模式創新等共同形成的產物；移動互聯實現了智慧技術利用在時間和空間上的自由；物聯網實現了智慧的自由流淌；智慧技術無處不在，形成海量智慧塵埃，智慧塵埃既有時間上的維度、也有空間的維度，更有應用的維度，我們將會工作和生活在海量智慧塵埃中，而大數據則能抓住智慧塵埃的價值精髓。
工業互聯網開啟了一個新時代，它不僅僅是傳統互聯網的延伸，更開啟了一個人物相連、物物相連的大連接世界。
圖5 工業互聯網開啟一個大連接世界
第一次工業革命實現了機器對人力的替代，從此開始現代工業的機器時代，人類開始圍繞機器工作。第二次工業革命通過石油和電力為核心的能源革命，大大提高了生產效率，實現了大規模生，生產裝備和生產組織都發生革命性變化。第三次工業革命通過計算機的利用，實現信息的快速傳播與交換，實現了工業生產的信息化，從而把工業生產從大規模生產提升到大規模定制生產。精益生產成為主要生產方式。這是延續到現在的信息化時代，代表性產物是計算機、聯網、ERP等管理信息系統的利用。
現有模式下，成本集約已到極致，單一設備生產潛能充分發揮，專業分工足夠精細，生產要素充分利用，但仍然不能滿足個性化的低成本需要。傳統工業發展的天花板已經顯現，新的工業發展要素尚未建立，第四次工業革命由此誕生。
第四次工業革命將是智慧的革命，通過信息物理的全面融合，實現人、物、信息的全面統一。智慧生產和智慧工業成為主要的工業生產方式，個性化定制需求得到極大滿足。這一切的發生依賴于新一代信息技術革命的爆發，云計算、大數據、物聯網、移動互聯、3D打印、工業機器人等新技術促成了工業的智慧革命。生產工具、生產方式、生產組織、生產要素都發生了革命性的變化。
圖6 第四次工業革命——工業的全方位變革
三、德國工業4.0的要素與價值
引領第四次工業革命的是德國工業4.0藍圖的提出，“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，并已上升為國家級戰略。德國聯邦政府投入達2億歐元。
工業4.0藍圖的出發點是滿足人類個性化的需求，智慧互聯網化集成的目的在于實現個性化生產，它一個由智慧產品主導的自治生產網絡，滿足極端單個體生產需要。
工業4.0的基礎是信息物理融合（CPS），2006年2月發布的《美國競爭力計劃》則將信息物理系統（Cyber Physical System，CPS）列為重要的研究項目。到了2007年7月，美國總統科學技術顧問委員會在題為《挑戰下的領先——競爭世界中的信息技術研發》的報告中列出了八大關鍵的信息技術，其中CPS位列首位，德國工業4.0將其列為關鍵基礎技術。
工業4.0是德國高科技戰略計劃，其兩大主題是實現智慧工廠和智慧生產。智慧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；智能生產主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動、3D打印以及增材制造等技術在工業生產過程中的應用等。
圖7 基于物聯網和服務互聯網的智慧工廠架構
工業4.0下智慧產品的特點是集成了信息存儲、傳感、無線通信功能，產品是信息載體，整個完整的供應鏈和生命周期中都一直帶有自身信息；產品會影響其所在環境；產品具有自監測功能，會對其自身狀態和環境進行監測。
圖8 實現智慧化生產的三大集成
德國工業4.0的價值包括：
◆滿足客戶個性化的需求；
◆靈活動態的業務流程；
◆提供透明系統數據以支撐最佳決策；
◆提高設備產出率和效率；
◆創新服務為客戶帶來更大價值；
◆應對人口結構的變化；
◆員工有更好的工作及生活平衡；
◆保持企業的高福利，并保持企業的競爭力。
四、引領工業發展的新思維
在互聯網時代，我們必須把握互聯網思維，認識虛擬世界的客觀規律，虛實結合，借助互聯網整合個性化需要，按需重組工業邏輯。
智慧化工業產品。應用嵌入式系統、傳感器、RFID、移動互聯網、多媒體等技術到產品（裝備）中，提高產品的數字化、智能化、網絡化程度，增強產品加工制造、物流運輸、運行維護等過程中的信息動態感知、智能處理與優化控制能力，促進產品和品牌創新，增加產品附加值。
集智眾包研發。網絡為企業提供了一個產品創新的巨大空間，未來的產品研發將是一種集智眾包的模式。網絡上眾多的創客、設計者通過網絡實現智慧的匯集，形成集智開發的新模式。
圖9 基于互聯網的高端家電眾包研發模式
基于工業大數據和網絡的制造服務。以云計算、數據融合處理與分析、遠程監控與診斷等技術為支撐，拓展產品研發設計、工程總包、大修維修MRO、系統集成、物流、電子商務、租賃等服務，促進企業從產品生產銷售向專業服務商、總包商、系統集成服務商、專業化公共服務商轉型。
一家發動機生產公司采用數據采集與融合分析、遠程監測與控制等技術，建立網絡遠程狀態監控和診斷系統和后勤保障系統，支撐運營模式變革，擴展發動機維護、租賃和數據分析管理等服務，拓展了新業務，增加了服務型收入。2007年服務收入達到公司總收入的53.7%。
3D打印引領個性制造。集成與融合材料制備、IT軟件、設計技術、制造工藝、裝備等，生產個性化、高性能、復雜零部件的3D打印制造系統將全面變革產品研發、制造、服務模式。福布斯網站的一篇文章稱：按3D打印的趨勢發展下去，美國一定可以把iPhone制造接回家！到時iPhone的制造與組裝，不再像富士康在中國做的人海模式，而是由3D打印機“打印”出來。
云制造推動制造服務化。云制造也在推動制造服務化，云制造將所有的制造資源匯集在一起，實現所有的客戶、制造生產廠家的互聯互通，提供更強大的服務。一個典型的云制造項目是歐盟于2010年8月啟動的制造云項目，總投資500萬歐元，目的是在一套軟件即服務(software-as-a-service)應用支持下，實現生產網絡層和工廠、流程層的柔性化，為用戶提供按需配置的制造能力服務。
虛實結合的智能制造系統。工業4.0是德國政府《高技術戰略2020》確定的十大未來項目之一，并已上升為國家戰略，旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新。現在將建立全球網絡，把機器、存儲系統和生產設施融入到虛擬網絡—實體物理系統（CPS）中。在制造系統，它包括智能機器、存儲系統和生產設施，能夠相互獨立的指定交換信息、觸發動作和控制。從本質上講，工業4.0包括將虛擬網絡—實體物理系統技術一體化應用于制造業和物流行，以及在工生產過程中使用物聯網和服務網技術。
我國制造企業管理正處于由傳統管理模式向現代管理模式轉變的階段，經營目標管理模式，管理理念和決策標準發生根本性變化，多數企業并沒有從根本上改變“以產品為中心”的傳統制造模式，無法適應互聯網、云制造等模式下的多品種大批量定制化的要求，企業管理信息化、生產過程智能化、咨詢服務網絡化的水平制約著中國制造業的快速發展。
隨著中低端產品加工制造產業重心向東南亞等發展中國家轉移，我國裝備制造業在全球地位面臨挑戰，急需利用互聯網、物聯網、大數據、傳感器等增強裝備產品智能化程度，構建數字化、智能化、網絡化生產線（工廠）。企業要把大數據視為工業領域核心的生產要素，大數據不僅僅是一種可長期利用的財富，而且是生產過程必不可少的生產要素。工業發展要走向深層次全方位的服務化，工業服務化不僅僅是指對最終產品的服務化，而是在智慧工廠基礎上，工業生產的每個元素的服務化。
五、結束語
進入21世紀以來,新一輪科技革命和產業變革正在孕育興起。以大數據、云計算、移動互聯網、物聯網等為標志的新一代信息技術革命帶來的不僅僅是手段的變化、效率的提升，更重要的是空間的轉換、智慧的躍升，開啟人類智慧的大生產模式。網絡把萬物連接起來形成新的信息物理空間，網絡把智能化的機器連接起來形成新的制造空間，這將從根本上改變制造模式，為人類進步與發展創造更大的價值。
本文根據航天科技集團總工程師楊海成在“第十屆中國制造業產品創新數字化國際峰會”上的發言整理而成，未經本人確認。
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本文標題：互聯網時代的工業發展新思維
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