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       摘 要：受中國液壓氣動密封件工業協會委托，筆者觀摩參與了德國漢諾威 2013工業博覽會。這次漢諾威博覽會的熱議話題是“第四次工業革命”。 

       制造業在德國的國民經濟中(創造的價值)占26%。作為提升傳統制造業的戰略發展方向，112頁的實施建議由項目研究組在2012年10月2日提交給德國聯邦政府此項目牽頭的教育科研部、經濟部和內政部。已撥款2億歐元(約16億人民幣)作為第一步的研發經費。 

       這是一場有組織的革命。德國的機械設備制造協會、電子工業中央聯盟和信息通訊新媒體協會有史以來第一次搭建了一個聯合工作平臺，2013年4月開始工作，任務之一就是協調已有的和要開始的研究項目。 

       在德國，工業革命是如此認定劃分的： 
       第一次，機械化。從18世紀末開始，蒸汽機逐步取代人力。當時，機器采用集中動力驅動，動力從上空的動力軸通過皮帶傳給機器。機械制造，之前已開始有分工，但直到采用新動力方式，才開始如今天的形態。機床制造，作為一個行業，最早從英國開始。“Made in Germany”就是當年英國人在德國人造的機床上貼的（作為劣質品的)警告標志）。 
       第二次，流水線生產。始于1913年美國人福特采用流水線制造汽車，規格化生產，成本大大下降，價格從850US$降到370US$。但同時也大大地放棄了個性化。機器和流水線開始逐步由電驅動，更易控制。 
       第三次，自動化。始于1974年。當時在德國一個小地方的一個小企業研發出了由集成電路制成的PLC（可編程邏輯控制器）。控制邏輯，相對繼電器組成的控制器，可以更方便更靈活地更換修改，邁出了微處理器控制工業應用的第一步。但當時正值冷戰，沒有人想到這個小東西會對工業生產帶來如此大的變化，以致值得稱之為革命。以后，硬件水平、集成度不斷提高，采用了C語言和更高級的編程語言，不僅可以描述簡單的與或邏輯關系，還可以描述各種復雜的控制策略（PID、自適應、自學習等），現在已被廣泛使用，幾乎無處不在。一個典型的例子是汽車工業。在上世紀60～80年代末，日本汽車工業在20年里搶占世界三分之一市場，最重要的一點是因為廣泛實現了裝配自動化，機器人輔助的裝配大幅度地提高了質量與生產率。但是，德國的汽車工業挺住了，其中一個原因就是，德國的機器人中都裝有PLC，程序可以靈活地不斷更換改進。 

       第四次工業革命的目標則是工廠智能化。 

       中心：讓網絡技術進入制造業。 
       
       背景：今后制造業將面臨的形勢——緊缺的資源、能源轉變、員工年齡結構改變、全球化。 

       技術基礎：網絡和空間分布系統、順暢的通訊，寬帶速度達7000Mbit/s。 

       特點：靈活易變、高資源效率、考慮人類工程學、以及使企業與顧客、業務伙伴最緊密地結合。 

       設想的變革大致在以下幾個方面。 
       1) 生產工藝與信息技術融合 目前所說的數字化工廠，首先強調的是生產計劃數字化和大量使用各種計算機輔助技術：CAD、CAM、CIM、PPS(生產計劃控制系統)、PDM、 DMU（數字試驗模型）、PLM(產品生命周期管理)，等等，較多地是基于一個相對固定、由上而下的生產集中控制系統。而新的革命強調的則是分散，降低集 中控制度，增加生產設備的自主控制，把分散的自主的智能化的制造設備，通過網絡的形式緊密地聯接在一起，具有更開放，更積極通訊的系統結構，更具動態性和 靈活性，從而能發掘出更多優化的可能，估計可以提高生產效率 30%。其中，CPS 將起一個核心的作用。 
       CPS——Cyber-Physical System，網絡實體融合控制系統是一個由傳感器、控制電腦、執行器以及網絡組合的控制系統。 
       目前在某些領域，例如航空、汽車、化工生產、基礎建設、能源、健康、制造、交通控制、娛樂和消費性電子產品等等，已出現了類似于 CPS 的電子組合控制系統，但這些系統目前通常都是嵌入式系統，比較強調其運算控制能力，CPS 則更強調實體裝置和電腦網絡的連結。 
       CPS 是借用技術手段實現人的控制在時間、空間等方面的延伸，本質就是人、機、物的融合。所以，也被稱為人機物融合系統。 
        2)產品個性化 生產高度靈活的工廠可以迎合顧客對產品個性化、多樣化、不斷改變的要求，可以通過現代化的手段，以大批量生產的成本，制造批產量的產品。從某種意義上說， 回到了第一次工業革命之前。顧客與工廠頻繁交流溝通，不僅在訂合同前，而且在下訂單后、設計、加工、裝配、調試階段。因此，顧客甚至可以在產品生產過程中改動他的訂單細節。 
       力士樂泵廠，雖說年產 100 萬臺以上，但十幾個大類，每類有十幾個規格，每個規格的變量功能有十幾種，不同的限壓、恒功率值等等要設定。因此，最終產品好幾萬種，每批量并不很多。靈活多變的管理是極其重要的。 
        3)生產人性化 通過工廠智能化，更多的員工可以有靈活的工作時間，因此工作更安心了。利用網絡，生產可以分散，從而可以分散能量供應。利用網絡，員工可以就近，甚至在家里上班。他們問道，如果大量員工每天長途開車上班，到廠里再花很大力氣節能減排，又有多大實際意義呢? 
       A. 所有加工設備、待加工部件(運輸小車)、裝料機器手都裝有 CPS，都具有無線上網功能。
       B. 待加工部件不通過中央控制器，直接與加工設備聯系確定，到哪臺設備進行哪些加工。工件控制工廠。 
       C. 負責下道工序的加工設備直接調用待加工件，獨立自主的運輸小車根據地下鋪設的感應線路，把工件送給裝料機器手。 
       D. 所有后續工序需要的產品信息，包括生產銷售文件都由各工件自己攜帶。 E. 如果出現差錯，或顧客的特別要求與現有的 CAM 數據不符，研發部的工程師會立刻得到報警。補充改進措施會立刻在一個虛擬的試驗環境下檢查，然后發給工件。德國應用技術研究院的制造設備與生產技術研究所 (IPK)與柏林工大的機床與工廠管理研究所合作，自 2008 年起就建立了一個名為 Sopro(生產自我組織)的示范性車間，以筆記本電腦模擬產品，自我安排加工，起中心領導作用。在 Kaiserlautern 市的人工智能研究中心已經建立了一個示范工廠，20 個企業參與了工廠的運營。  

       “第四次工業革命”在2013 漢諾威工業博覽會上也被廣泛地討論了。較普遍的意見是： 
       1)德國在機械制造、自動化及信息技術方面已經很強大，德國經濟就是依靠 know-how(技能)、高質量和首創的產品生存，所以，有最好的前提條件，在第四次工業革命中起領導作用，以保持并擴大德國制造業的傳統核心和國際領先地位。 

       2)第四次工業革命不會是一個從今天到明天，一下子拋棄全部已有設備的突變，而是一個漸進的過程(2020-2030年)。前幾次工業革命中，每個階段也都延續幾十年。因為，在進行實質性的工程技術改造之前，首先需要的是，在參與者的腦子里發生改變，要進行跨技術領域的思考。現在，經濟界、法律界、工會都已參與進來。 

       3)很重要的是要注重實效，不斷改進、不停創新。 

       4)最終要贏得的是商業伙伴和員工。如果做不到這點的話，所有閉門思考出來的方案都是沒有用的。