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机械资讯 709期
第4次产业革命的三个概念

编译/崔海川
大阪台湾机械服务中心 驻日代表

1.面向2013年之路线图
在欧洲不断推进的产业空洞化

进入21世纪后，和日本一样，在欧洲也有关于产业空洞化的警告。以新兴国家的廉价劳动力为基础进行的低价格攻势，以及性能 • 规格的快速超越，使先进国家的制造业逐渐处于劣势。此外，劳动人口的减少和高龄化，以及熟练技术者的技术传承也成为持国力的重要问题。
在此背景下，在北美依靠页岩气革命和基于IT创新，制造业正在快速复兴。日本在日圆升值的不利情形下，通过扎实地改善制造现场，提高生产效率，应对产业空洞化的挑战。这么做是有效果的，现在日圆贬值，很多日本企业实现了高收益。
另一方面，德国从2000年后期开始了产、官、学结合的国家资讯化战略。由梅克尔总理带领，结合机械、电气电子、资讯通信3个工业，致力于跨行业的制造业创新。将IoT(物联网)应用于制造过程，使其与网路相连接。
这些努力被称为工业4.0。这个名称始于以包括罗兰贝格(Roland Berger)在内的谘询公司的报告。这里的「4.0」，就是第4次产业革命中的「4」。18世纪基于蒸汽机的机械化是「第1次」，20世纪前半期以电力为基础的大规模生产是「第2次」，1970年左右基于计算机的自动化是「第3次」产业革命。那之后，2011年以德国科学院为中心，主张需在10~20年后实现制造过程的智慧化，确定了8个优先领域。此外，在同年德国汉诺威工业博览会，工业4.0概念被高调宣布。现在，研究开发路线图被制定，在政府资金的援助下，数百所大学和企业正在进行技术开发和标准制定。

成功的话将产生2,500亿欧元的价值，失败的话将损失6,000亿欧元

通过这些努力，欧洲提出将制造业占欧洲总生产比率由2013年的16%提高到2020年的20%。另外，为了实现此目标，有一个不可缺少的要素，那就是构筑欧洲境内标准化的数位化基础。通过制定数位化网路的标准，使境内企业间、产业间协作变得容易。从而追求便于实现规模经济的体制。
此外，有意见认为欧洲主导标准化进程，将提高欧洲以外企业的进入门槛，防止竞争的快速激烈化。但是，也有意见认为，进入壁垒不能长期维持，一旦崩溃，将难以避免白热化的竞争。
因此，如何利用壁垒期间，发现尽可能多的差异化要素，才是成功的关键。
估计工业4.0所创造的新价值，2025年在欧洲全境将达到2,500亿欧元。另外，现在欧洲产业整体中数位化的比率是25%。今后，数位化将逐步扩大至产业全体。如果是这样，毫无疑问，世界将迎来产业革命。
另一方面，数位化的失败将给欧洲带来6,000亿欧元的价值损失。不夸张地说，工业4.0的成败决定欧洲的浮沈。但是，实施数位化的企业并不焦虑和迷茫。很多企业很冷静，向目标循序渐进，认为「现在只是第1阶段的开始。朝着所描绘的未来扎实推进。今后10年，将实现生产率提高40~60%」。

2.三个概念=「连接」、「替代」、「创造」
连接

接下来，看一下工业4.0的活动内容。工业4.0是，以IoT(物联网)为核心，包含「连接」、「替代」、「创造」三个概念，以制造业的效率化和生产率的提高为目标的活动。各个概念，如后面所述，包含了一些不同特征的应用。另外，这些应用相互联系，相互结合，作为整体提高生产效率。
首先，「连接」这个概念，明确定义了拥有各种功能的系统之间的连接，包含了提高整体性能和品质的同时，基于整体的简化、削减成本的行动。
例如，材料供应、生产、品质管理、物流、售后服务等许多不同功能组成的整体供应链，通过在数位化空间相互连接，弄清楚返工和浪费的原因，然后排除这些因素以提高生产效率。此外，有些运用将产品整体的基本性能，通过其构成要素，也就是零件、模块和系统的连接来表现，不仅能够提高性能，还能够显着提高开发效率，这些被称为「网路物理系统」。
另一方面，有些应用将真实世界中的产品和工厂整体在虚拟空间上高精度再现，进行性能实验和能力确认。将产品的零件、模块、系统，或者将工厂的各种装置在数位空间上拼接，进行整体的仿真模拟。这是「连接」的另一种应用：「新质量可连通性(New Quality Connectivility)」。

替代

在「替代」中，有「智慧机器人和机器」应用，通过投入拥有智慧的多功能机器人、3D列印机、自动搬运车等，代替复杂和繁杂作业。这样，人就能专注于创造产品和服务附加价值的工作上。另外，减少了人和机器作业需要的总体时间，从而，商品投放市场的时间也可以缩短。
另一方面，通过充分利用电动化、可再生能源，代替化石能源，大幅减少后者的消费，所谓的「能源效率和分散(energy efficiency and decentralization)」的应用也在兴起。有将油压驱动装置电动化以提高效率的应用，也有提高可再生能源事业的收益率，推动其进一步普及的应用。
进一步，还有被称为「虚拟产业化(virtual industrialization)」的应用。就是在建设工厂时，事先在虚拟空间，将工厂整体的各个角落进行仿真模拟，斟酌考量工厂的生产效率和便利性。据说可以消除工厂建设时候的返工和避免建设之后的缺陷。

创造

最后，「创造」这个概念的应用大部分集中在「大数据」的利用。工业4.0中，各种感知器的数据作为大数据集中到云端。之后，对大数据进行实际分析，随时应用于让生产效率最大化的行动。
对应于准备生产的产品，自动进行生产线的重组，随时发现瓶颈并立即解决。提前预知维护的时间，将工厂停工时间尽量缩减为零。同时，维护费用也会降低。在解析过去趋势之上，借用数据科学的力量，预测顾客需求的应用也在发展。此外，还有将所收集的数据反馈给开发和生产，提高商品服务附加价值的应用。
这些应用都具有，随着数据的积累和经验的增加，精度不断提高的特征。如果将所利用的数据进行重新组合，有可能产生新的价值。

与现行相比的主要差异

这些一个个运用本身并不一定是创新。它们和之前的供应链管理(SCM)、即时生产系统(JIT)、数位模拟等概念类似。
差别体现在三方面。第一方面是应用的规模，对象范围的广度。之前的对象只是产品和工厂的一部分，这里所讲的应用针对产品和工厂整体，甚至扩展到数个产品或工厂。另外，从封闭于部门的活动，扩大到本公司多数部门之间的协助，甚至是和公司外主体的合作。此外，成果验证转变为对未来的预测，并且预测的精度大幅度提高。
第二方面是应用的频率。迄今为止是每周、每月、每季度，现在正快速提高到每天或者每小时。随着数位化，应用所需成本大幅度下降，一发现问题就可以立即解决。其结果是，错过低效率状态，以及没有任何对策的时间能够迅速缩短。这将是由IT主导，转眼间就可以提高现场效率的场景。
第三方面是长期路线图和非竞争领域的存在。
事先设定各企业10~20年后的应有情形，然后制定实现它的路线图。将增加广度和频率的一连串活动沿着时间轴排列，作为实现应有情形的步骤。可以说，这充分体现了德国人扎实并固执地朝着决定努力的气质。
但是，这个路线图的用处不止于此。它也被用于磨合产业内的认识。各公司将自己的路线图向竞争对手公开，来识别没有竞争的领域。决定大家使用什么作为标准。世界演变的方向具有不确定性和多样性，如果大家沿着同样的道路前进，可以实现稳定的经营。
进一步，各企业不仅仅共享路线图、统一步调，还将进行分工。由此，可以避免对同一问题的资源重复投入，从而将更多新的价值，以更早的时间提供给社会。

3.关于发挥「日本特征」
前进的速度不会停止

现在，工业4.0的成果以效率化和削减成本为中心。很多企业还没有进行创造附加价值的活动。另外，从企业规模来看，成果主要产生在大企业。因为大企业之前就进行了数位化，所以在技术上略胜一筹。另外，推行标准化的一部分大企业，成功吸引了顾客，不断获得收益。另一方面，向包含中小企业的制造业整体的涟漪效应始终没有显现。数位化本身推进速度很迟缓。在此背景下，国家发挥领导力，将工业4.0快速扩展到制造业相关方面的努力有三个。
第一是完善商业基础。在欧洲全境汇集数位化的各种应用，建立领导竞争力构筑的组织，推进标准化，积累经验。另外，如何统一从各种机器和产品所收集数据保护的相关法律，在构建商业平台中如何应对公平交易法也是个大问题。数据保护仍旧是个复杂的问题，但是通过联盟等形式进行讨论，似乎正在形成解决之道。
第二是确保事业投资资金。现在，在欧洲向数位化的民间投资达35亿欧元，只有美国的五分之一。今后，为了追赶美国，建立进一步的相对优势，如何大幅度扩大民间投资是个紧迫问题。为此，无论基于诱发民间投资的意图，还是基于建设开放的社会基础设施的意图，当今政府正在制定投资介入计画。虽然受到欧洲经济形势的影响，不久将开始更快速和更大规模的行动。最后的要素是企业引入 • 数位基础的开放。
这一要素正在作为「欧洲版矽谷构想」进行讨论。完善欧洲企业间、产业间资讯共享的虚拟平台，促进相关组织 研究所等适当公开最新资讯。由此，各个企业的研究开发的方向性可以明确化。希望通过开放，能够让现在落后的中小企业通过资讯共享快速赶上，提高欧洲整体水平。工业4.0的趋势是不会停止的。

日本应该采取的措施

在瞬息万变的国际竞争环境中，日本企业应该朝哪个方向努力呢？在欧洲，企业之间积极的划定了非竞争领域，互相分工，朝着10年后的既定目标坚实地推进。这是秉承强烈的自给自足思想的日本公司所不擅长的作法。
另一方面，在日本，有世界公认先进的制造现场，也有为别人着想的文化，还有创新的要素技术，日本应该发挥这些优势。充分利用数位化技术，将这些优势升华为真正的竞争力。日本的制造现场，以客户为起点，追求不同的附加价值。认为可以产生有日本特色，也就是日本式工业4.0。
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