你相信嗎？在不久的將來，我們吃的藥是根據每個人的基因來配方的；我們的早餐可以根據個人的口味和營養需求來調配生產；工廠生產線可以按照工人希望的時間開工，無需擔心下午3點沒法去接孩子；生產車間裡是機器告訴機器下一步做什麼，而非中心控制檯的技術員在操作。
德國人工智能研究所首席執行官兼科學總監沃夫岡·瓦爾斯特（Wolfgang Wahlster）教授告訴《陸家嘴》記者，這些現在的願景都將通過“工業4.0”的技術和生產方式在不久的將來成為實現。
自從2013年漢諾威工業展上，德國向世人第一次演示了智能工廠（Smart Factory）的模擬生產過程之後，德國工業4.0就成為了產業界和經濟界的熱門話題。而且，一場機器與機器對話的工業革命，正在德國各地悄悄興起。那麼到底什麼是工業4.0？為什麼這個聽上去非常抽象的名詞，關聯到的卻是一場改變人類生產方式的革命？
到底什麼是德國工業4.0？
瓦爾斯特說：“德國工業4.0是德國政府推行的‘新一代智能工廠計劃’，以物聯網（Cyber-Physical System）為基礎。這意味著網絡進入工廠大生產，是一個嶄新的工業製造邏輯和方式。過去是以中心控制指揮系統，每一分鐘對機器發出指令。現在我們有了完全不同的生產結構，按照商品所附帶的信息，由這些信息告訴機器需要什麼樣的生產過程，以製造出符合客戶要求的產品。所以，工業4.0是第四次工業革命，因為這是向符合個體化需求的大生產方式轉變。”
瓦爾斯特是最早提出工業4.0概念的人士之一。他在德國中部小城凱澤斯勞滕（Kaiserslauten）的智能工廠裡，向遠道而來打探虛實的本刊記者解釋：“所謂物聯網系統，就是通過網絡、實體物件之間的相互連接，而且應用相同的語言，進行溝通並相互理解。運用到工業生產中，最重要的是產品和機器之間的信息互聯和溝通，由產品上的信息告訴機器設備去做什麼。”
目前德國和國際製造業主要和普遍採用的是“嵌入式系統”，這是一種將機械或電氣部件完全嵌入到受控器件內部，為特定應用設計的專用計算機系統。德國“嵌入式系統”在全球的市場巨大，每年獲得的市場效益高達200億歐元，到2020年將翻番。而工業4.0正是在嵌入式系統技術基礎上的革新，並逐步過渡到智能生產。
記者同時瞭解到，所謂的德國工業4.0，事實上是德國政府2012年發佈的10項未來高科技戰略計劃中的一個內容，是一項由政府投資2億歐元，針對如何保證德國製造業傲立世界頂尖地位的“產業革命”計劃，即在10~15年的時間裡，通過“物聯網”系統完成大生產，最大程度地實現生產全自動化、個性化、彈性化、自我優化和提高生產資源效率，降低生產成本的全新生產方式，以實現革命性、大幅度提高生產力的最終目標。根據德國國家科學與工程院的研究，估計企業的生產效率可以通過“工業4.0”提高30%。其次，實現資源的最佳利用，以保護環境，因為能源和原材料的使用越高效，對環境的汙染就越少。
德國工業4.0計劃，目前正由德國人工智能研究所的智能工廠與眾多和信息技術、機器人技術、激光感應技術相關企業合作，進行技術試驗。其中部分研究成果已開始在德國的大企業，如博世、西門子、巴斯夫的個別產品生產流水線上進行嘗試性實施。
智能工廠究竟有多智能？
坐落在大概只有足球迷才知道的德國中部小鎮凱澤斯勞滕，神秘的智能工廠給記者的第一印象是非常“卡通”。不超過200平方米的“廠房”裡擺放了兩排小型機器。其中罩在玻璃中的，正是那臺曾在漢諾威工業展上“初露神姿”的智能名片盒的流水線。
德國人工智能研究所研究部副總監、在智能工廠做研究工作已經4年的多米尼克·高瑞奇（Dominic Gorecky）博士向記者完整展示了用智能技術製作個人名片盒的整個生產過程。
第一步，通過無線電射頻技術（RFID）從電腦採集和儲存個人信息及產品信息，建立一個“產品個體身份”，這些信息將在生產流水線的各個環節被射頻感應器閱讀獲得，然後向製造設備發出滿足該產品的信息指令；第二步，將有了“個人身份”的名片盒的底盤部分放入生產流水線；第三步，在具有“身份”的底盤進入裝配程序之後，被掃描到的射頻碼會告知流水線上的機器人先在底盤放一個夾子，然後套上客戶指定顏色的封蓋；第四步，在名片盒的封蓋上建立一個包含了名片上個人信息的二維碼，也就是將名片信息數碼化，用智能手機掃描二維碼，這些信息就可以被該手機獲得並通過互聯網進行實時傳播；最後對產品進行質量檢測，保證該產品是根據具體客戶而生產，產品完全符合該客戶的個人要求。
多米尼克向記者解釋，智能生產除了由機器對機器進行對話發指令之外，還有一個非常重要的部分就是靈活性和模塊化。在智能流水線上，安裝著不同性能的組件模塊，每一個組件都符合具體客戶在電子和機械兩個方面的需求標準，並可根據實際需要添加或拆卸，以便隨時按照客戶的具體要求來對產品進行調整。
記者在現場看到，在這個名片盒的生產過程中，除了人工將零配件裝入流水線之外，所有程序都是通過設備與設備之間的數據閱讀，由機器人自動完成。整個生產過程，涉及的技術包括二維碼、射頻碼、機器人軟件程序及數據分析等。
在德國聯邦貿易與投資署出版的一本關於德國工業4.0的宣傳冊上，記者進一步瞭解到，“物聯網”在工業生產上的運用催生了智能工廠。而智能工廠的信息傳遞途徑是通過建立於雲計算基礎上的具有安全保障的網絡系統進行的。智能工廠代表了一場產業革命，不僅是創新意義上的，也是在節約生產時間、成本等方面卓有成效、最大程度提高生產力的革命，由此給市場創造出更新更大的機會。
德國國家科學和工程院院長、德國工業4.0工作集團（共同）主席漢寧·卡格曼（Henning Kagermann）在柏林接受記者採訪時介紹：“目前那些為製造業生產設備的企業和技術，比如通快集團（Trumpf）的激光技術、西門子生產的機械設備等，那些使用這些設備、以工業4.0模式生產產品的企業和公司，還有那些為自動化生產企業提供感應技術和機器人及信息通信技術的企業，如德國電信等，都從不同方面和角度，參與到推進工業4.0的進程中。以西門子和博世為例，這些企業的產業系統基礎好，也有很高端的產品。比如博世建設智能系統的能力和技術都很強，他們擅長將所有的知識融合起來，創造最合適的生產環境。”
為了更加直觀和具體地瞭解實際生產中工業4.0的推廣運用情況，記者經過5個小時、3次換乘的曲折火車旅程，從凱澤斯勞滕來到了更鮮為人知的阿爾卑斯山腳小鎮布萊夏赫（Blaichach）。給當地提供3000多個就業崗位的博世伊門斯塔特工廠（Bosch Immenstadt Plant）依山而建。作為德國大型龍頭企業之一的博世，是實踐德國工業4.0的先驅，其洪堡工廠柴油發動機噴油器裝配流水線有效應用工業4.0技術原則，通過安裝射頻碼，實現機器與機器的對話，更大程度實現自動化，早在去年夏季就已見諸報端。此次本報記者探訪的伊門斯塔特工廠，主要以生產汽車剎車系統和汽車燃油供給系統零配件為主，其生產流水線也正在向更加智能化的方向進發。
看博世如何實踐4.0
專門負責4.0推進工作的阿德·寇萊克（Arnd Kolleck）博士告訴本刊記者，伊門斯塔特工廠實施工業4.0計劃包括5個內容：智能化原材料輸送、國際生產網絡系統、流水線操作狀況監控和支持系統、遠程技術支持和高效設備管理系統。
記者首先被帶到了整潔敞亮的汽車剎車系統生產車間。作為全球第一大汽車技術供應商之一，博世的汽車剎車系統（ABS&ESP）在市場上有相當的實力。
“現在你們看到的原材料輸送系統是高自動化的。包括登記註冊、下訂單、確認和追蹤等程序都通過射頻技術（RFID）的運用達到高度自動化。生產程序的精簡進一步有效提高了生產力。”寇萊克介紹說。
記者看到，現場每一個裝有原材料的盒子上都貼有射頻碼，也就是這盒零部件的“身份證”。射頻碼會自動連接到貨車車牌號和一個獨一無二的產品號。在之後的上線生產中，這些含有信息的射頻“身份證”，通過射頻識別，在整個生產流程中提供生產步驟信息。裝有零部件的盒子從貨車上卸載後，就被輸送到生產區域。盒中的零部件用完後，又在特定環節通過盒子上的射頻碼識別進入網絡系統，然後自動向供應商提出新的訂貨要求。這種高自動化原材料輸送系統，可以增加可視化，從而減少庫存，降低消耗，提高效率。
在之後的環節中，記者對國際生產網絡管理系統（International Production Network, IPN）最感興趣，認為最能體現大數據和互聯網在工業生產中的運用。記者看到整個車間中有3條生產線在緊張工作中。寇萊克告訴記者，這是通過同一網絡管理系統進行管理的生產線，目前在全球8個國家設立了20條生產線，中國蘇州的博世工廠也有一條。這個國際生產管理系統通過大量的數據收集和分析，實時保證所有生產線持續不斷地標準化生產。
每天，全球20條生產線的生產情況都通過網絡上傳到系統，生產線總管發佈分析系統上的信息給操作和技術人員，比如存在什麼問題，哪條生產線的速度減慢了，哪裡出現了故障。然後根據瞭解到的這些信息，來計劃安排每天的工作，佈置任務，解決各個環節上可能出現的問題，並保證生產線上產品的質量。按照寇萊克的說法，生產線每一秒的速度變化，都關乎幾百萬歐元的利潤。
再來看一下生產流水線上的故障情況如何處理。首先，流水線的具體表現及有關數據的分析都通過生產系統自動跟蹤，如果出現故障或問題，流水線操作員便會接到系統信息，使用iPad或者其他連接系統網絡的設備，在系統上進行標準化的糾錯。利用這種技術進行操作，一般都不會影響到整條線的正常工作。
但如果現場操作員不能解決問題的話，進一步的解決方法還可以動用視頻等現代傳播和通信手段，比如智能手機，通過互聯網由更高級的專業技術人士來進行遠程指導，這可以充分利用散佈在全球的博世專家資源。
最後還要提到的是設備維修和管理的智能化。以博世伊門斯塔特工廠另一重要產品汽車供油系統零配件為例。因生產此零配件的材料是高強度塑料，生產過程中需要極端高溫，因此對生產設備的損傷非常嚴重，需要經常維護和更換。博世為了最大程度地延長設備壽命，最有效地使用該設備，減少不必要的投資，給每一個設備安裝上射頻碼，利用生產執行系統（Manufacturing Execution System），將每一個相關機械設備的數據信息進行儲存和顯示。這些信息包括了該設備的運作情況、壽命、維護保養時間表等，這樣就可以根據需要，一邊保養，一邊更換，一邊生產，有秩序有節奏地迅速完成設備的維護和更換，由此最大程度地提高效益，降低投入。
競爭力、商業價值及中國
任何一次工業革命，實現生產力跨越的目的毫無疑問都是為了更大程度地解放勞動力，獲取更廣闊的市場。工業4.0也不例外，在國際市場競爭異乎尋常激烈的今天，以製造業為支柱，出口依賴性很強的德國經濟，顯然是希望藉助生產方式的改變和新市場的開拓來實現經濟增長的飛躍。
工業4.0的“物聯網”技術，通過軟件系統、網絡信息系統方面的基礎設施來實現，不僅僅是改善和提高生產力，從而力爭保持製造業老大哥的地位不變，也必定會帶來新的商業模式和新的蓬勃商機。
“德國是一個機器和技術出口國，推廣與工業4.0相關的各種技術，出口工業用軟件已經在德國機械出口中起到了越來越舉足輕重的作用。”瓦爾斯特告訴記者。
承擔著推廣和宣傳德國、促進外貿、吸引外資任務的德國聯邦貿易與投資署，在讓世界瞭解工業4.0方面已經開展了不少工作。他們以“德國，智能解決方案，更智能商業”為題的活動在世界各地展開。該署服務主管阿辛姆·哈特西（Achim Hartig）在柏林接受本刊記者採訪時說：“工業4.0的核心挑戰是行業間的高度合作和融合。”
當記者提到中國對智能工業發展興趣濃厚，工業4.0目前是不是已經在中德投資貿易方面成為重要內容時，哈特西表示，“這只是時間問題。工業4.0首先要在德國國內得到實踐和發展，使製造業和信息網絡通信業得以更好地融合。與此同時，德中之間在學術課題研究等方面的合作一直非常頻繁。一旦德中兩國在工業和信息技術方面的合作進一步深化，那麼其力量將會非常強大。”
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