“智能化”是德国定义“工业4.0”的一个主要标签。在中国电子信息产业发展研究院工业经济研究所副所长刘春长看来,“工业4.0”的核心是基于信息物理系统(CPS),将信息互联网、消费互联网、机器互联网融合在一起,打通所有网络对接。消费互联网有利于实现产品的个性化定制,而机器的互联则便于对大数据进行分析处理。
信息物理系统包括智能机器、仓储系统以及生产设备的电子化,基于通信技术将其融合到整个网络,涵括内部物流、生产、销售、外部物流及延伸服务,并使得他们相互之间可以进行独立的信息交换、进程控制、触发行动(搬运、加工)等,从而达到全部生产过程的智能化。刘春长认为,“工业4.0”势必将显著改变汽车业的竞争格局与产业链生态。
生产向开放式
大规模定制化转变
记者:制造业是“工业4.0”的根基,在中国最早应用“工业4.0”概念的领域可能是汽车产业。您认为未来“工业4.0”将给汽车产业带来哪些层面的深刻影响?
刘春长:未来汽车发展的两大趋势是智能化和电动化。如果说,汽车的“换心”体现为汽车电动化,那么,汽车的“换脑”将体现为汽车的智能化。“工业4.0”时代的汽车智能化包括:开发轻量化、智能化的汽车产品;生产方式上,由封闭的大规模流水线生产向开放的规模化定制生产转变;汽车产业与信息通信、互联网等产业融合,将产生更多的商业模式。
记者:“工业4.0”设想下的汽车智能工厂与智能生产会呈现哪些特点,从而实现您上述提到的大规模定制化生产?
刘春长:汽车的智能工厂与智能生产将组合成一套精密、完整的制造体系,涵盖产品设计、生产规划和执行、市场销售、售后服务等整个产业链条。通过对各环节产品信息及生产步骤的系统记录,产品自身的生产过程及产品自我显示(如产品何时被生产、产品参数)将被知晓,实现动态灵活的汽车制造,大幅提高生产效率,同时达到降低能耗、满足环保的要求。整个生产过程将引入人机互动、智能物流管理、3D打印等先进技术,使得虚拟生产成为可能,从而减少材料浪费。
汽车工厂将实现网络化、分布式的生产设施,控制生产过程中不断出现的复杂性,人、机器与资源之间会有直接的交流。其中一个重要环节是机器可以提取产品的材料性能、环境要求、使用寿命等各维度参数,而后再结合大数据去寻找相应材料,节省了前期为寻找材料做各种实验的漫长时间,实现材料随时过来随时加工。且每台机器也可以根据产品特性做相应的调节,进行零部件匹配性生产。当然,整个生产过程要依托于智能化的传感技术和连贯完整的数据库应用,人仍是信息交互、决策和流程优化的核心载体。
过去汽车一直是由机械师主导,以封闭的体系进行生产,未来汽车企业各部门是对外开放的。消费者可以将自己的产品需求输入制造系统,企业依照消费者的需求,对产品及时做出改进和调整。以后的汽车生产线会更加柔性化,通过不同的模块化组合可以生产出多款车型,实现消费者定制。同时通过传感器数据监测,汽车企业可以对问题车辆及时主动召回,汽车缺陷可以更快被发现和改进,从而大大提高汽车的使用安全性。
“工业4.0”将实现
真正无人驾驶与商业模式创新
记者:未来智能化汽车的技术路线或发展路线会是什么?
刘春长:基于信息技术、互联网的快速发展,汽车“换脑”的速度要比“换心”快得多。未来智能化汽车主要体现为车载信息和娱乐系统、汽车安全和自动驾驶辅助系统以及车辆互联下的无人驾驶系统等三大不同层次但又互相关联的技术路线。实现真正的无人驾驶不但取决于人与车的智能交互,还取决于车与车的智能互联,以及车与路面、信号灯和其它交通基础设施的智能互联。只有车与车、车与人、车与路通过互联互通实现信息共享,根据不同的功能需求对车辆进行有效引导与监管,无人驾驶才有可能成为现实。
目前的智能化汽车尚处于初级阶段,未来“工业4.0”时代下会实现车辆互联系统下的真正自动驾驶。谷歌目前研发的无人驾驶汽车,严格来说也只是半自动混合驾驶技术。它通过摄像机、雷达传感器和激光测距仪来“观察”其他车辆,并使用详细的地图来进行导航,同时保留了人工驾驶系统,且使用的是如雷克萨斯RX和丰田普锐斯等第三方的传统车辆。
记者:基于信息技术、互联网应用,汽车产业可能开发出哪些新的商业模式?
刘春长:“工业4.0”时代,汽车共享模式会得到进一步开发,从而改变汽车的销售模式和使用方式,汽车企业更多将通过提供服务实现盈利。现阶段一些家庭有2~3辆车,但每辆车的使用频率是很低的。未来车企可以进一步发展汽车的共享服务,很多车不再需要销售,只需根据数据监控系统来统筹安排租车服务,汽车的维修保养亦由车企来做。这样每个家庭只需拥有一辆车即可,大大提高了每辆汽车的利用率,汽车的使用寿命会更长,是一种更健康的产业模式,每个人都可以享受汽车文明。
随着消费者对汽车信息服务与人工智能性能的需求增加,软件服务、电信运营等行业也将在汽车智能化领域占有一席之地,更多的互联网等科技企业会参与汽车产业的分工体系。汽车的操控更简单、动力性和经济性更高、行驶安全性更好,由此汽车保险、汽车金融、汽车维修服务等服务形态也将发生巨大变化,如车辆状态的在线检查、在线年检、在线监控将成为现实。未来还可能出现汽车“创客”,针对消费者的需求进行产品的设计制造,再由汽车厂实现产品的商业化。研发的分散化、社会化也将是一种趋势。
汽车智能化可能产生的新商业模式对各国也意味着重新洗牌,谁先开发出新的商业模式,谁就将占领更大的市场,从而有更多的资本进行研发,促进传统技术的进步及模式和技术的深度整合。
国家和车企应有应对意识
记者:通向“工业4.0”的路径有很多种,德国用制造业繁荣,美国用互联网加速,日本则格外重视能源的供给。我国汽车业一方面还在进行二次工业革命,另一方面又要迎接“工业4.0”的到来,机遇与挑战并存。您认为发展“工业4.0”,我国汽车产业有哪些优势?
刘春长:中国汽车业面临的挑战很大,传统制造工艺还没完全过关,各细小零部件的制造仍较粗糙,汽车电子系统与德美日也有差距,智能化汽车也处在学习、追赶的阶段。中国汽车企业特别是民营企业资本积累不足,资金实力明显不如跨国汽车集团雄厚,也不可能完全依靠国家补贴。
中国汽车产业发展的最大优势在产业集聚和市场规模方面。全球比较好的零部件企业均在中国进行了投资,中国汽车产业供应链条较完整,产业集聚呈现良好发展态势。中国是世界第一汽车产销大国,再过几年,全世界发达国家的市场规模加起来可能才与中国相当。且汽车业是中国制造业中少数几个还能维持中速增长的行业之一,只要把市场放活,让技术创新有一个着落点,未来会有一些自主品牌企业追赶上来。同时中国的互联网应用做得较好,高速公路设施也很发达,这对汽车行业的发展都是很大的支撑。
记者:德国提出的“工业4.0”与我国提出的两化深度融合战略有很多相似之处,国家工业指导部门也在积极规划出台一些推进两化融合的指导政策。在您看来,国家和企业应如何应对“工业4.0”带来的挑战?
刘春长:从国家层面而言,还是应抓紧出台相应的顶层战略设计,站在争夺全球新一轮技术与产业革命的话语权高度来制定战略目标与执行路线,加强与德国工业界的合作。未来各种网络的智能联接要在一个系统框架内完成,各种终端设备、应用软件间的数据信息交换、识别等,也要建立在一套标准化的架构体系之上,国家应及时出台两化融合标准化路线图并推进标准的国际化。就汽车产业而言,国家应促使高校、研究所实验室的技术方向与车企的技术应用路线形成合力,推动汽车“智能化”技术标准的形成,并积极扶持汽车电子产业的发展。同时对一些基础设施如宽带互联网进行投资,建立关键共性技术的研发平台,重点考虑工业大数据的开发管理、系统的安全保障、复合型高技能人才的培育等工作。
企业也应意识到“工业4.0”对汽车产业的颠覆性影响,有意识地建立一些数据中心、服务平台,在产品设计和开发流程上重视对数据的采集。同时重视与信息产业、互联网行业的开放合作,跨界合作不只在生产环节,更要打破各环节的界限,打破以前封闭式的产业链条。
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