从断代史看德国工业4.0

说到工业X.0，人们往往注重到技术的分类。比如说，第一次工业革命的标志是蒸汽机的使用，第二次是电力等等。因此，对于德国人提出来的工业4.0，人们就必须要去找一个标志性的技术来证明存在感一样。有些人找到了CPS，有些人说必须得互联网+才算是智能制造。
其实德国人对于工业4.0的理解也是在探索中，并没有一个真正的严格的定义。革命阶段性的定义，往往是一个后溯的视野。换言之，也许只有到工业5.0（如果还有的话）时，才能对工业4.0做出一个广泛认可的定义。
实际上，“工业4.0”提法，更重要的意义在于其“工业断代史”的意义。这个意义不是靠具体的技术来表达，而是要将其放入更大的背景下来看待对人类发展的阶段。

此1.0非彼第一次

对于工业1.0，德国人并不是简单地把第一次工业革命等同于工业1.0。德国定义的语境中，只是说工业1.0是指使用了外力（包括水力、蒸汽、电力）来进行生产的时代。因为在工业1.0以前，所有的生产是靠人力完成。这就意味着生产的能力和规模受限于人类可怜的肌肉的力量。再强壮的工人也无法举起200公斤的重物，也不可能不知疲倦地重复费力的动作。而运用外力，尤其是蒸汽的力量，使得人类可以轻而易举地操作新动力，生产过去无法生产的产品。这是一个质的飞跃。因此，工业1.0的断代合情合理。

2.0貌似无关

工业2.0，德国人把一个貌似不相关的流水线当成了标志物。深思之下，很有意思。在流水线这种生产方式被发明以前，工厂的生产要求每一个技术工人必须从学徒到大师。任何一个产品，必须要经过长期训练后的高级技工才能掌握其生产要领。就像现在尚存的手工艺人一样，如果产品的生产是严重依赖于人的高超技艺的话，那么大规模生产是不可能的，因为没有找不到那么多高技术工人。同时，想要保证产品质量一致性，显然也是很难的。而流水线的发明，恰恰解决了这一问题。它将原本一个非常复杂的任务，模块化地细分为工序。每一道工序对人的要求就降低了很多。

图1 从工业1.0到工业4.0▽

也就是说，流水线生产方式，可以让普通的工人，通过组织起来之后，完成原本一个大师才能完成的工作。同时，因为某一环节的工人不断地重复同一操作，技艺可以得到更高的发挥。产品的整体质量和稳定性都得到了更好的保障。更关键的是，由于流水线的生产，使得效率大大提高，规模生产才有了可能，产品成本不断下降，导致商业极大繁荣。
与此同时，也造成了生产关系的变化。对社会而言，由于规模生产的出现，才能让社会财富集中到少部分企业主手里。后来，这部分人自然形成了阶层，再后来发生的各次革命推动人类社会进入了现代化。
同样由于流水线，导致了系统工程、可靠性工程等等学科的发展是后话了。
因此，将流水线定义为工业2.0的标志，也是一个非常有启发的视角。

3.0引入了质量、效率和麻烦

工业3.0， 德国人说电气化自动控制是标志。我的理解是在工业3.0的基础上，将人工变成了自动化。这不仅仅是进一步释放了产能，而且克服了人类重复劳动易出错的问题，使次品率从百分比降至了百万比来衡量，产品质量大大提高。同时，生产效率达到了一个地区的产量可以满足全球的供应量的程度。这个时代，出现了跨国的大型企业。
但是，这种爆发式的产量增加，马上就产生了一个后果，就是产能的严重过剩。许多产品，包括汽车，实际上在上世纪90年代就已经达到了产能的饱合。通过新兴国家市场的开发（包括中国等东亚国家），这些工业得以维持到现在。但是，大宗产品的过剩产能马上使得依赖于需求的资本主义运行方式难以继日。如果没有新的需求被开发出来，经济将无法继续增长，甚至产生严重的经济危机。在这种情况下，市场细分被广泛运用，即通过对不同人群需求的调查，设计不同人群独特的产品以维持订单数量。在这一过程中，大量同质化的中小企业被兼并，生产能力不断地合并到超大型企业中。制造业开始出现了分工，有些只做设计，而有些只做生产。就象中国的代加工业一样，论产能谁也弄不过我们。
从这个意义上来讲，工业3.0确实是4.0的铺垫。在工业3.0下，生产大都是推式生产，企业虽然也要考虑用户的需求，但是是不会做定制化需求的。但是，当全球所有人口都被满足了之后，如何让用户继续产生消费需求，就只能从个性化入手。希望整个生产过程是由用户的个性需求发起，从而驱动整个生产过程。

4.0如此被推演上来

由于互联网的出现，信息的交互在用户、设计商、制造商、物流等等相关环节中得到了无障碍交流的可能。因此，工业4.0是互联网的信息基础的高速发展，与制造业自身发展的要求，一个相交融的产物。
顺着这个思路再做预测。当产能大量集中在一些制造企业后，巨量的个性化需求显然不可能由少数企业来实现，而只可能由分布在全球无数个具备需求捕获和产品设计的机构、工作室甚至个人来完成。这些全球分布的设计者为巨量用户设计产品。甚至品牌，不再属于制造业的，而是这些设计者的。
即使在制造业，即使在貌似保守的德国，这其实也不能算新鲜的事情。德国隐形冠军，欧洲市场照明技术的引领者Zumtobel公司，很早就开始跟国际设计师合作，产品推广上都会提到设计师的名字；甚至专门为设计师共同办展览。
进一步往前看，随着各种设计工具越来越简单，用户自己甚至可以开始设计过程。这些全数字化的设计，通过网络传输到云端制造企业进行生产。至于具体是哪一家，也许人们并不关心，就像我们并不特别关心我们的各种交易数据放在哪一台服务器上。
3.0时代引发的产能过剩，使得工业4.0的个性化生产的标签显得更加瞩目。

表1 从工业1.0到工业4.0

▽

一切回到数字化

德国人对工业4.0的提出，应该是深切感受到了全球制造业，尤其是新兴制造业国家带来的生存压力。这是一个为自己量身订做的方案。然而它说明白了，打通全生命周期的设计到制造数字化和透明化——这件事有多重要。
知识的数字化和传递，使得将来对用户需求具备理解能力的设计者获得竞争优势，在数字化的设计平台上保存自己的创意和知识。而数字工厂则会成为云制造里面的节点，源源不断地接受各种需求订单，将数字化想法变成物理实物。
从这个角度来看，传统意义上的工业变得面相模糊了。共享经济变得开始重要起来，创意、想法可能会是未来人类追崇的东西。就像我们的先人对工业刚出现时的膜拜一样。
也许此时，人们会把工业生产看成了水、空气一样天经地义的资源，无视其存在。流动性的云制造，开始变得普及。一个安静的自我设计与消费者，在屋里悠闲地随手比划，却是直接触发着远处的某个地方轰鸣的机器为她而运转。
数字化技术、网络技术、人工智能技术这些都会是这个时代的属性。但是，真正断代的或许并不是具体的某项技术，而是人与万物、人与机器、人与人之间的关系变革，这当是更为本质的根本性问题。 

相关阅读：

作者简介张贝克：北京化工大学仿真中心主任“西门子杯”中国智能制造挑战赛秘书长交流个人微信号：bakerjam免责声明

本文代表作者个人观点，不代表知识自动化立场。

喜欢这篇文章？请关注，或分享