工业4.0:概念、技术及演进案例
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2.6 德国如何与世界其他国家竞争

德国发现制造业越来越倚重物联网(工业互联网),并且认识到这种倚重在工业工程中作为未来制造业战略挑战的颠覆性影响。世界各地的人们使用各种各样的术语来形容工业4.0的现象,特别是在讲英语的国家和欧盟地区,人们通常将它称为象征着第三次工业革命的物联网和数字化趋势。这个排序的由来,或者是将第二次工业革命作为第一次工业革命的一部分,或者不把因制造加工自动化而产生的第三次产业转型本身作为一次真正的革命。

“智能生产”“智能制造”和“智能工厂”,这些词语在欧洲、中国和美国专指以数字化、网络化生产创建智能制造体系。与之相比,意思相同却更显时髦的名词“先进制造”使制造环境下的现代化趋势包含的范围更广。

这些作为案例的国家能够说明为应对设备及装备的全球市场、电气工程、自动化以及ICT(信息通信技术)方面的发展趋势所做出的不同的政策反应。

国际市场发展趋势

由德国机械设备制造业联合会(VDMA)2013年发布的一份调研报告显示,大部分德国机械工程公司仍然自以为处于世界领先地位,认为他们的主要竞争对手来自国内企业,接下来才是被甩在后面的美国和意大利竞争者。

“在合作期间,我明显感觉到,德国已经拥有了制造技术和机械工程领域中的所有必要条件,使其可以继续获得未来全球物联网与服务的成功”。

——Dr. Siegfried Dais,Robert Bosch GmbH公司,工业4.0工作组联合主席

自2002年以来,在世界其他地区进行的大规模转移生产造成了美国机械制造业对进口需求的急剧增长。2002—2010年,美国机械制造业从业人员人数下降了25%,但随着国内和出口需求的增长,2010年后已经有逐步好转的迹象。美国媒体则迅速反应,用诸如“重新支撑”和“繁荣内销”这样的大标题,把它比喻成一个翻天覆地的变化。

与此同时,中国也在机械工程技术领域投入大量精力,追赶其他国家,增强其市场地位。至今中国已发展成为全球最大的机械制造商,2011年销售额达5630亿欧元。同时,在出口方面上也毫不示弱。2011年,中国投资品行业的出口货物价值为877亿欧元,同比增长超过20%,一跃成为世界第四大机械出口国,掌握了10.2%的全球市场份额。自2010年以来,俄罗斯对机械和设备的需求出现了明显的增长。作为今年汉诺威展销会官方合作伙伴的俄罗斯已经是德国机械工程企业继中国、美国和法国之后的第四大出口市场。德国则是俄罗斯第一大机械设备供应商,占有了其国内市场22.6%的市场份额。俄政府预测俄罗斯市场将在未来几年内持续增长,并计划以数十亿欧元的融资计划作为支撑。从长远来看,德国机械和设备制造商将工业4.0产品出口到俄罗斯具有巨大潜力。

近来,全球自动化市场达到3500亿欧元,这意味着它的市场已超过了全球电气工程市场的十分之一。在过去的几年中,中国已经上升为全球最大的区域市场。2013年其市场价值为1000亿欧元,占全球市场份额的29%,这意味着它已超过了市场价值只有930亿欧元的欧洲。紧随二者的是美国(占全球市场份额的12%,市场价值为400亿欧元)和日本(占全球市场份额的8%,市场价值为260亿欧元)。德国以210亿欧元(占全球市场份额的6%)成为世界第四大市场。

中国在自动化产品制造上有着更大的领先优势,占全球产量的30%,在3500亿欧元的全球总产量中占1030亿欧元。美国和日本旗鼓相当,各以11%的比例并列第二位,紧随其后的是德国,占10%。然而,德国是世界上最大的自动化产品和系统出口国(290亿欧元),其次是中国(270亿欧元)和美国(210亿欧元)。

与SAP公司、Software AG公司、Telekon公司,连同美国子公司(如IBM和惠普)和亚洲公司一起,德国拥有这个集结全球最先进水平的IT精英集群。这为德国在工业4.0中发挥主导作用提供了新的契机。

关键信息

德国的许多竞争对手也承认在生产环境中将使用物联网的趋势,并通过一系列的机制和财政措施来推动它的发展。工业4.0工作组认为,德国已做好准备在工业4.0领域中成为一个全球的标兵。工业4.0平台应在由德国所采取的措施和计划成功地实施这一目标的程度上进行定期评估。

应建立一个独立的研究项目来更详细地分析德国的国际竞争对手和市场,它应把目标定在未来10~15年。

应用实例5:由于出现超出制造商所能控制的危机导致生产过程中供应商的突然改变

出现超出制造商所能控制的局面,如始料未及的自然灾害或政治危机,意味着往往在生产过程中需要突然更换供应商。工业4.0可以通过运行受影响的下游服务的仿真系统,使这些变化平稳许多,从而使不同的供应商得到评估,并从中选择最好的替代者。

当今

当出现意想不到的供应商爽约情况,制造商难以判断对目前生产与下游流程的影响并做出及时的反应。供应商突然爽约会导致显著的额外费用和生产延误,因此会给公司业务带来重大风险。他们需要就如下问题采取迅速的决定:关于使用替代供应商作为填补,如何执行处在生产过程中的货物物流?目前的存货能维持多久?哪些产品已经包含爽约供应商提供的组件?替代供应商是否有足够能力和本领在最后期限前提供所需物品?目前,IT只能为这些决定提供部分支持。

未来

在工业4.0中,将有可能模拟制造过程中的所有步骤,并描绘出它们对生产的影响。这包括对库存水平、运输和物流等进行模拟,对已经用于生产的组件的历史状况以及这些组件在失效前可以使用多久的相关信息进行跟踪。由此将能计算特定产品的固定成本,并将生产资源的重新配置保持在最低限度。判断相关风险也是可能的。因此,它将能够模拟可供选择的不同供应商的成本和利润空间,包括模拟用一个供应商替代另一个供应商对环境的影响。广泛的网络制造系统将使分析可替代供应商和他们的实时能力成为可能。

通过供应商云里适当的安全通道来直接接洽、联系供应商将成为可能。

潜在益处

IT创新技术(如大数据与云计算)允许进行实时优化模拟。必要的软件设计已经存在。因此,在各种价值要素驱动下系统得以尽快实施,它包括时间和成本的节约和最大限度减少业务风险的能力。