第四次工业革命——概述、挑战机遇及对策建议

第四次工业革命——概述、挑战机遇及对策建议

第四次工业革命

（详细提纲）

一、概念

（一）四次工业革命概述

1.第一次工业革命

18世纪60年代至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为第一次工业革命。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。

2.第二次工业革命

19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为第二次工业革命。这次工业革命，通过零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产的新模式。

3.第三次工业革命

始于20世纪70年代并一直延续到现在，电子与信息技术的广泛应用，使得制造过程不断实现自动化，可称为第三次工业革命。自此，机器能够逐步替代人类作业，不仅接管了相当比例的“体力劳动”，还接管了一些“脑力劳动”。

4.第四次工业革命

未来10年，基于信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS）的智能化，将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业

革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成，将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。

（二）第四次工业革命的主要内涵

1.核心

CPS（Cyber-Physical System）

CPS（信息物理系统）包容了与工业相关的智能电网、智能产品、

智能（生产）建筑、智能调配和智能物流等内容，它将工厂的所有智能机器、存储系统和生产设施集成在一起建立网络。CPS 可将所有相关的物理设备（在世界范围内）连接到互联网上，使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等功能。由于CPS 有互联网支持，它创造出智能产品、智能生产程序与过程，构建起新的智能工厂。

国内已有的“物联网”但远远不是这个“物联网”。但是国内已有的互联网成果有可能被引用到中国的CPS 中来，腾讯的微信、马云的淘宝、百度的中文搜索都可以在第四次工业革命中发挥作用。

智能工厂

智能工厂能够管理复杂的事物，不容易受到干扰，能够更有效地制造产品。在智能工厂里，人、机器和资源如同在一个社交网络里自然地相互沟通协作。智能产品理解它们被制造的细节以及将被如何使用。它们积极协助生产过程，回答诸如“我是什么

时候被制造的”“哪组参数应被用来处理我”“我应该被传送到哪”等等问题。智能工厂成为未来的智能基础设施中的一个关键组成部分。这将导致传统价值链的转变和新商业模式的出现。

智能工厂将渗透到公司间的价值网络中，并最终促使数字世界和现实的完美结合。智能工厂以端对端的工程制造为特征，这种端对端的工程制造不仅涵盖制造流程，同时也包含了制造的产品，从而实现数字和物质两个系统的无缝融合。智能工厂将使制造流程的日益复杂性对于工作人员来说变得可控，在确保生产过程具有吸引力的同时使制造产品在都市环境中具有可持续性，并且可以盈利。

智能产品

智能产品具有独特的可识别性，可以在任何时候被分辨出来。甚至当它们在被制造时，它们就可以知道整个制造过程中的细节。在某些领域，这意味着智能产品能半自主地控制它们生产的各个阶段。此外，智能产品也有可能确保它们在工作范围内发挥最佳作用，同时在整个生命周期内随时确认自身的损耗程度。这些信息可以汇集起来供智能工厂参考，以判断工厂是否在物流、装配和保养方面达到最优，

当然，也可以应用于商业管理应用的整合。

2.相关内容

三项集成

横向集成、纵向集成与端对端的集成。第四次工业革命将无

处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向和端对端的高度集成。“横向集成”是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，是为了实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务；“纵向集成”是基于未来智能工厂中网络化的制造体系，实现个性化定制生产，替代传统的固定式生产流程（如生产流水线）；“端对端集成”是指贯穿整个价值链的工程化数字集成，是在所有终端数字化的前提下实现的基于价值链与不同公司之间的一种整合，这将最大限度地实现个性化定制。

八项行动

专家认为，为了第四次产业革命能够成功实施，需要在以下八个关键领域采取行动：

开发标准化参考架构：贯穿整个价值网络，工业4.0将涉及一些不同公司的网络连接与集成。只有开发出一套单一的共同标准，这种合作伙伴关系才可能形成。需要一个参考架构为这些标准提供技术说明，并促使其执行。

实现复杂系统管理：产品和制造系统日趋复杂。适当的计划和解释性模型可以为管理这些日益复杂的系统提供基础。因此，工程师们要配备为开发这些模型所需的方法和工具。

建设高速信息网络：可靠、全面和高质量的信息网络是第四次工业革命的一个关键要求，宽带互联网基础设施需要进行大规模扩展。

确保信息安全保障：信息安全保障对于智能制造系统成功是至关重要的。重要的是要确保生产设施和产品本身不能对人和环境构成威胁。与此同时，生产设施和产品，尤其是它们包含的数据和信息，需

要加以保护，防止滥用和未经授权的获取。

加强工作组织设计：在智能工厂，员工的角色将发生显著变化。工作中的实时控制将越来越多，这将改变工作内容、工作流程和工作环境。在工作组织中应采用更多方法使工人有机会承担更大责任，同时促进他们个人的发展。

加大专业培训力度：第四次工业革命将极大改变工人的工作和技能。因此，有必要通过推出一系列以工作场所为基础的持续性专业培训计划。

构建新的监管体系：虽然在第四次工业革命中新的制造工艺和横向业务网络需要遵守法律，但是考虑到新的创新，也需要调整现行的法规。这些挑战包括保护企业数据、责任问题、处理个人数据以及贸易限制。这不仅需要立法，而且也需要其他大量适当手段，包括准则、示范合同和公司协议,或如审计这样的自我监管措施。

提高资源利用效率：即使抛开高成本不谈，制造业消耗大量的原材料和能源，这也对环境和安全供给带来了若干威胁。第四次工业革命必须提高资源的生产率与利用效率。

（三）第四次工业革命的深远意义

1.用户个性需求得到满足

允许在设计、配臵、订购、规划、制造和运作等环节考虑个体客户的特殊需求，而且即使在最后阶段仍能变动。企业在一次性生产且产量很低的情况下仍能获利。

2.工业生产更加灵活坚强

基于CPS的自组织网络可以根据业务过程的不同方面，如质量、时间、风险、鲁棒性、价格和生态友好性等，进行动态配臵。这有利于原料和供应链的连续“微调”。也意味着工程流程可以更加灵活，制造工艺可以被改变，暂时短缺（例如供应问题）可以得到补偿，输出的大量增加可以在短时间内实现。这将使得动态的、适时优化的和自我组织的价值链成为现实，并带来诸如成本、可利用性和资源消耗等不同标准的最优化选择。

3.生产决策过程得以优化