从想象到现实的工业4.0，德国人工智能研究中心Detlef Zühlke教授为您诠释实施中的智能工厂

被誉为工业 4.0“活字典”的Detlef Zühlke教授，拥有亚琛工业大学电气工程和计算机科学硕士学位，机器人博士学位。目前，他是凯泽斯劳滕大学生产自动化教授和德国研究中心人工智能 (DFKI)创新工厂系统(IFS)科学总监，SmartFactory执行委员会主席，VDI/VDE-测量和自动化控制咨询委员会成员。他的研究兴趣在工业控制体系结构、工厂规划和工业应用的人-机系统。

以下是Detlef Zühlke教授在HxGN LIVE香港大会“自动化与工业4.0峰会”上的演讲实录，让我们更深的理解在他领导下的智能工厂项目：?

智能工厂 - 从想象到现实的工业4.0

我的职责就是进行变革。无论是国家还是公司，没有人喜欢变革，但又必须这样做，因为我们的行业面临着变化，我们每天都会听到这个词“变化”。我们需要改变我们的盈利模式，而这些都与工业4.0紧密相关。

我们很高兴德国成为工业4.0的发源地，这种模式和变革在世界范围内已经引起关注，并将在未来形成全新的模式和概念。

从一个国家到另一个国家，人们在探讨这一趋势，而其背后的驱动力，无疑是互联网以及互联网技术。每个人都通过互联网相连，我们还会迎来智能工厂。这些智能技术不仅能改变我们的生产生活模式，还会渗透到工厂，比如物联网(IoT)，更多的智能组件，他们通过相互的联系，通过互联网发挥着作用。正如我们日常的工作生活中，许多设备连接一样。这样，从地球的一端，你就可以对另外一端发出指令，实现操控。

过去，我们很多的运营模式是以成本驱动的，因为人们需要越来越便宜的商品价格。而现在，这种模式越来越难以实现；而且我们还面临着生产周期长、交付期延长的困境，这导致较长的产品生命周期。

未来更多是客户导向的。他们更为年轻，在网上下订单，需要更个性化的产品。我们需要为客户提供定制化的产品，更小的批量甚至单件生产，我们需要根据客户的需求进行生产 – 你需要实现更短的产品生命周期。

60年代，我们每个工厂可能只有1台电脑，到了80年代和90年代的PC时代，每个工厂都有上百台的电脑；而在这之后的革新，每个工厂可能会有10万多台的电脑，嵌入到你的系统当中；而此时，你可能没有意识到，每个产品、每个系统都有计算机，而这些计算机并不单纯是计算机，他们通过互联网紧密相连，这为我们未来的变革奠定基础，也是驱动事物向前发展的重要驱动力。

我们大多数人都知道这样一个结构，这种金字塔存在于我们的工厂系统中，很多情况下，基于水平的工程结构，一旦需要垂直相连，就需要很多艰苦的工作。

在未来，希望这种操作可以简化：直接插入，有了IP地址就可以得到需要的数据，可实现物联网操作。

通过无线、有线的网络，人们在物联网下开展工作，产品也可以通过互联网相连，可能是通过RFID的方式。我们的系统将拥有远程的维护，可以实现云端的相连，进行动态的扩展 - 这种扩展可以简单的只需购买一个模块，插入就可运行。

通过工业4.0，我们基于各种大家熟知的技术实现复杂性降低，比如面向对象、模块化 – 当进行首次工程规划时，不要谈采用什么传感器、哪种型号、什么颜色、哪个厂家，这只是对象，这个对象有原型和方法。针对这个对象目标，你可以进行很多的工程准备，并最终在硬件装备描绘这个目标。

建立标准很重要，将所有的对象标准化。并且我们所拥有的精益制造的思路依然发挥作用，要避免信息的浪费。

举例来说，旧模式的传感器，很多年前，他们是通过电缆相连，而在去年，这样的传感器有了控制器。通过控制器传递现场总线新信息，而在下一步，我们连接mWeb服务器。通过这种操作，这个小的传感器就有了其IP地址，你可以将传感器与互联网相连，构成了物联网。

通过这样的构建，建立网络服务，我们就形成了信息物理系统(CPS)。我称之为乐高玩具。因为我们使用了标准，而一旦使用了标准，使用这样的传感器就如同使用乐高模块一样的简单，可以组合在一起使用。这是我们面向未来的理想。然后是服务的探索。第三项是自治的网络，这意味着各个组件能够在网络下自我组织，而不需要人为的组织和组合。

我们刚才谈到传感器，这会影响到整个产品生命周期，从设计到工程，运营乃至回收，最终，所有的事物相连，我们有信息作为基础，贯穿我们整个运作过程、公司或者公司的网络，基于OPCUA标准，我们可以做很多事情。

以上是我所介绍的理论部分，现在让我们转向如何实现：10年前就开始启动这个项目，其目标是探讨如何与行业、研究机构合作，这远在工业4.0这个词汇出现之前，我们的目标是将工业4.0的概念模型展现在世人面前。

这是我们目前的成员，拥有各种规模的企业，有的来自德国，有的是国际化的企业，如IBM、CISCO等。我们还拥有了第一批的亚洲成员，包括来自中国的公司，他们在2-3个月前加入我们。我们的成员汇集在一起，相互学习、相互整合，进行技术的应用与开发。

举例来说，这是我们第一个演示模型。这个系统采用标准组件构成，我们在此基础上进行了转换，将中心控制器替换为完全非中心的CPS控制器，系统没有中心控制器，通过mWeb服务器，他们相互沟通，可实现完全垂直的网络沟通，最终产品的芯片中存储有关于整个生产的信息，而这些信息又可以对系统进行控制。这只是我们的研究工作，不要试图现在就在你的工厂实现，现在还为时尚早。

这是我们在1年半以前所建立的最大的演示系统，演示名片盒的生产。为名片盒赋予个性化的信息，并传递到系统。这个系统的独特之处在于由来自不同厂商的相关模块组成。我们提供标准，我们的合作伙伴在此基础上建立系统，插入就可以操作，完全是独立建造的。尽管外观看起来差不多，但内里大相径庭。所有这些模块即插即用，随时替换。运行时，关闭某个模块，进行新模块的替换，开机后又可以运行。通过这样的演示系统，逐渐把我们的理想化为现实。

无论如何，迈向工业4.0的道路是漫长的，不可能在下周或者下个月就能看到革命性的变化。这将是一个逐渐演变的过程，我想我们还需要5-10年的时间，直到我们看到真正的系统能够投入到工厂的实际运行过程中操作。

我们所需要的是什么：我们需要世界范围的标准，各国的标准需要统一。我们需要关于安全和保密的方案，没有公司愿意外人侵入他们的系统。我们需要新的规则，比如在食品和医药领域的FDA认证。你的系统提需要加以认证，一旦拥有这种认证，就不能修改任何的系统设置，不能关闭、更换……这种情况下，我们依然还需要规则。

我们需要对人员进行培训，在新的世界里，人们需要知道如何建立和维护网络，诸如此类的技能，培训对我们很重要。

最后，我想最重要的是新的商业模型，因为有些技术是颠覆性的，你要考虑未来的赚钱能力。如果建立了标准，如传感器标准化了，它们不能修改，客户为什么购买你的产品，你需要新的业务模型，比如乐高玩具，不是靠销售塑料小模块赚钱，而是销售情感、销售系统赚钱。因此，世界需要一个全新的商业模型。

最后，可能的问题是，谁应该开始？谁需要开始？驱动要素可能是市场的压力、客户驱动。他们有着不同的视角，需要更少的投入与更快的交付，我们的产品生命周期将会缩短，这也是一个驱动元素。如果一个公司在机械结构上已经实现了模块化，实施起来将会更简单，而且这家公司需要投入越少越好。

因此，比较适合的可能是包装行业。还有从事手机、智能手机、电器设备装配的厂家。今天，他们也存在机械的模组，他们需要这种模组能够得到控制，对这些模组实现即插即用。然后可能是汽车行业，会随后而来，可能不会是最终装配，而存在于分总成的装配。

这就是我今天的介绍。我相信，我们已经处于变革的前沿，改变我们学习、工作的理念和方法。如何在未来建立我们的系统，这是非常重要的。如果不从今天的具体系统出发，至少你需要开始学习今天的技术以及未来可能出现的技术，学习将这样的理念转化为真实的系统。

这就是我关于未来的信息。

谢谢大家！

Detlef Zühlke