制造业最近的未来——从工业4.0到产品4.0 | 独家年度回顾之三
【编者按】：本文是深度专访杜品圣博士的第三篇，来谈谈具体的行动与角色定位。德国有三股力量“智囊队、研发队和项目实施队”既有分工，又有合作，在行业协会、产业层面、供应商三个层面开足马力。同时作为制造企业来讲，最难的不是描绘“高大上”的远景，而是看准当下的自己，着力从现实出发，找寻“最近的未来”，本文通过菲尼克斯的探索之路，告诉你一个清晰的路线图。
采访人：刘成军，造奇智能产业新媒体创始人兼主编
嘉 宾：杜品圣，菲尼克斯电气中国公司副总裁、总工程师
刘成军：业界有个共识，那就是技术在驱动工业4.0与智能制造的发展，能否介绍一些企业里常用的智能技术和数字化技术？
杜品圣：目前，德国为了早日实现工业4.0的目标，采用了三大阵营齐头并进的方法来推动工业4.0的发展，即智囊队、研发队和项目实施队。这三个团队既有分工，又有合作，其中智囊队主要成员是德国的科研单位，跨国企业和行业协会（如ZVEI，VDME，Bitkom），主要职责是研究工业4.0未来的发展，即Industrie 4.0的战略规划，制定未来的工业4.0标准和规范，以及定义工业4.0战略的前景和展望；研发队是由德国中小型企业组成，他们是促动德国工业经济的支撑力量，要在五年之内积极投入工业4.0的产品开发，并按照自己产品的特点确定能够参与工业4.0系统的产品的新特征。最近德国提出的“工业4.0成熟度模型”，就是指导德国中小型企业如何加入这次工业变革的行动指南；项目实施组主要是目前面向工业4.0项目的推进，利用目前存在的产品，产品供应商，设备制造商和系统提供商与用户一起讨论提出一些当前的方案，同时找出目前给客户提供的方案与未来工业4.0方案的差距和不足。如Siemens的数字工厂的模式，大学研究的智能工厂模式，作为当前启动工业4.0的原始点，逐步探索满足客户、市场以及工业4.0的需要的目的。所以，目前的展示并不是工业4.0，而是给工业4.0的发展打开一条思路。
由于工业4.0三大任务和方向的确定，无论是德国的大专院校，研究院和各专业学会和协会，还是广大的产品制造商、系统提供商、大中小企业都找到了自己市场的定位，找到了参加工业4.0变革的切入点。作为德国工业4.0的积极参与者——德国菲尼克斯公司也在这三个阵营找到了自己的角色和发展方向。首先瞄准工业4.0发展的方向及未来，对公司的产品做了全面的梳理，实现产品、技术和团队的三融合。以工业实时以太网（Profinet）为主干线，构成了菲尼克斯的互联网控制系统，满足了shop floor到Top floor整个产业链（研发链，制造链，服务链）的通信控制的要求。同时遵循市场的发展要求，率先成立了电动汽车公司，开拓了新市场。德国的SIEMENS 在原来一直推进的TIA系统中，又加强了软件的功能，将EPLM的管理软件与控制软件有机结合起来，成为能提供整体企业管理、生产制造、产品服务等的解决方案。而一些自动化控制企业如倍福、贝加莱等公司加强了HMI和与互联网通讯的功能，为拥抱互联网技术进入工业领域做好了准备。大量的传感器，执行器如SIG，IFM，TURCK，LENZ等厂家积极开发具有通讯，监控功能的智能产品。所以，在未来的五年，在市场上会出现大量的智能化的新产品，这些具有可控、可测、可诊断、可通信的智能产品使得实现工业4.0的目标成为可能。
目前，在德国无论是产品提供商，机械制造商或者系统集成商都从自己企业的定位出发，在制定未来发展目标中立足当前技术的发展及市场的变化，提出开发满足工业4.0需求的新产品、新应用技术和新解决方案。企业在发展的过程始终围绕自己的核心技术而不是任性的转型，他们不断地对自己的核心技术进行升级和提高，来提高企业的在市场上竞争能力。其企业管理模式也不是轻易地转变为互联网业务模式，而是利用互联网技术来找出更佳的方法来提高企业管理能力。因此，工业4.0不仅对企业的发展提供了新的武器，同时对于开发新的产品和技术打开了新的思路。
刘成军：菲尼克斯作为一家德国企业，在推动工业4.0方面不遗余力，在菲尼克斯眼中，工业4.0意味着“产品4.0”，即产品层面上的升级与进化，为何要优先实现“产品4.0”？
杜品圣：以工业4.0为导向的新生产制造模式的诞生，可以全方位的提升德国工业界的整体实力。新的生产制造模式不仅保留了工业3.0所用的信息技术、物流管理技术、自动化控制技术、机电一体化技术、复杂工业过程、流程管理技术以及电子嵌入式系统技术等，同时又将代表着互联网时代，如云计算，大数据，3D打印，AR/VR，网络安全等技术整合到工业制造领域，从而使得工业4.0的生产制造模式发生根本性的变化，面对这种根本性的变革，为了实现这种生产制造模式需要开发大量的新产品，新技术和新的集成解决方法的能力，这无疑给各个中小企业提供转型升级最好的机遇。
作为德国工业4.0重要的参与者和推动者——菲尼克斯公司正是从本质上理解了工业4.0的精髓，抓住这个历史性的机遇，坚持创新精神，坚持质量为先，产品为王的原则。结合菲尼克斯公司发展的实际，按照工业4.0的精神提出了数字化战略和制造4.0的方针，在2008年就推出了ITpowerd Automation 的理念，打下了实现数字化制造的基础，而后开发了大量的智能化的产品，如2012年开发了获得“工业奥斯卡奖”的智能浪涌保护器，2014年发布了最佳创意产品的PROFIclouding的样品，2015年开发了智能数字化电源。从2012年为中国总理温家宝介绍世界上第一个电动汽车换电连接器，到2016年给美国总统奥巴马展示第一个最大电流的直流充电连接器。四年坚持如一日，持续开发电动汽车领域的新产品。这些的实践经历也使我们真正领会了工业4.0的内涵，同时制定公司推进工业4.0的、从传统企业成为数字化企业的长远的规划；提出了实现中国制造2025战略的四部曲，即生产制造自动化，流程管理数字化，企业信息网络化，智能制造云端化的规划路径。
按照这个规划路径，菲尼克斯中国公司对产品、技术、能力及发展规划进行了全面的总结和分析，找出了菲尼克斯推进工业4.0、中国制造2025独特的行之有效的计划和方案，即：
1.实现四大整合，形成菲尼克斯独特的技术优势和新的市场定位
a) 整合菲尼克斯的现有产品，形成一个工业装置控制柜的提供商的模式
b) 整合菲尼克斯的整体软件、硬件技术实力，提供一整套的自动化技术为导向的控制系统及软件方案
c) 整合菲尼克斯与第三方合作的能力，提供全方位的工业自动化系统的解决方案
d) 融合菲尼克斯机械制造与控制系统的能力，为中小企业提供生产制造自动化流水线的咨询和服务
2.按照实现工业4.0/中国制造2025各阶段的步绪，逐步开发和应用相应的新产品和新技术
a) 运用OPC UA的接口技术，实现生产控制信息与生产管理信息的无缝连接
b) 运行PROFICLOUD技术，实现工业实时以太网与互联网数据的无缝通信
c) 运行菲尼克斯专用网管，实现企业管理内部层与互联网之间信息保密和安全措施
d) 开发相应的用于各类数据采集的模块，使得工业物联网技术能够有效地融合于系统之中
e) 将公司PAC系统与各种仿真软件、模拟软件、数据库软件进行整合， 实现大数据计算为策划依据的数字工厂的模型
f) 开发PLCnext的硬件和软件，提供符合德国工业4.0参考架构模式的新型PLC网络系统
g) 开发具有自适应、智能性的生产制造产业链的模块，达到对于产品的产量及种类变化的快速响应和成本最优化的生产制造模式
按照以上思想，菲尼克斯开发了面向工业4.0解决方案的PLCnext、PLC engineer的工业控制网络系统。所以，对于菲尼克斯来讲，工业4.0不仅仅是公司技术升级、业务转型的千年难求的最好机遇，更是振奋创新精神，开发工业4.0所需产品的大好时机。从工业4.0走向产品4.0已成为企业工业4.0发展的必然之路。菲尼克斯研发生产的具有可控、可测、可诊断、可通信特性的4.0产品将会在市场上不断涌现，这也是菲尼克斯发展的未来。
刘成军：2017年，从企业的实践和应用出发，你认为工业4.0的落地将体现在哪些方面，智能工厂的实施路径是怎么的？
杜品圣：如今，已发布的中国制造2025为国内工业发展提出了纲领性的方针与政策。我们必须按照这个方针，找出目前工业发展碰到的瓶颈和挑战。各个企业本着实事求是的精神，客观地分析本企业、本行业所遇到的问题、瓶颈和短板，比如工业领域产能过剩，生产不饱满，资源浪费，环境污染等等。过去的高投入、高消耗、高污染的生产模式已无法延续，为了提升竞争力，针对这些挑战，提出本企业解决这些问题的具体方法和路径。我个人的体会是：
1.制造企业战略的制定必须以质量为根本
产品质量的提高是目前我们开展智能制造的核心和关键。生产的质量、管理的质量和产品的质量是企业发展的生命线，大家都一致认可国内企业产品质量不够、创新性不够。所以，我们必须补好质量这一课。不管企业界风云多变，我们要以不变应万变的精神，把这两件事做好，用创新的理念和方法来提高企业的产品质量。我们讲制造大国转变成制造强国，其大到强的转变重要的一点是提高质量。设想一下：如果有一天，中国制造的质量和品牌能与德国并肩齐驱的话，中国不就进入制造强国行列了。但是，要提高质量需要整个产业链整体水平的提高，而目前我们面临的最大问题是产品质量的不稳定，产品质量的多变性。针对这个问题一个最直接的解决方法就是加强自动化技术在生产制造产业链的应用，以提高产品生产质量可靠性，实现产品质量的一致性和稳定性。只有质量提高了，我们才有了提高效率的基础。
所以，我提出“自动化技术的应用是实现中国制造2025的必要条件，而数字化技术是实现中国制造2025的充分条件”的理念。通过运用自动化的技术达到产品质量的一致性，提供可靠的生产和控制数据使得生产管理能够做出正确的决策。实践已证明，再好的管理理念也不能解决质量问题。效率的提高必须建立在质量保证的基础上。目前由于我国制造业制造水平的极不平衡，使得整体制造业格局不能像德国、美国一样完全适应数字化、智能化的改造，所以我们必须从实际出发，因地制宜，各个公司制定适合自己的战略目标。中国制造2025提出的工业2.0补课，工业3.0普及，“工业4.0”示范就是针对中国制造业国情做出最好的策略。但是不管是补课，普及或示范工程，其要解决的第一个问题是质量问题。我们工业发展的第一步是用创新的方法解决质量问题，这是重中之重。
2.制造企业必须制定持续发展的战略，有建立百年老店的雄心
质量为根本，产品为王，以产品作为企业发展的核心竞争力，以研发为导向，市场客户为中心，不断开发新产品，建立企业持续发展的线路图。目前，我们整个工业产业链还是没有真正地完善。有许多事要做，有许多课目需要补课，但是，市场需要新产品，行业的发展需要新产品，新的智能化生产制造模式的变革需要新产品，新的系统解决方案需要新产品。
所以，企业家要因势利导，因地制宜，加强EPLM的管理，建立创新性的研发，生产制造，管理及服务的产品周期管理体系。如果我们不能生产出质量可靠、性价比高的产品，那么再好的企业经营之道都是没有意义的，当然每个企业要根据自己企业在市场中的定位及目前产品和生产制造的状况做一个全面的分析，找出现状与未来目标的差距。通过分析“工业4.0”的本质，对于中国智能制造的方针和政策就有了更新地理解。同时也会认识到，第四次工业革命不是一两年可以实现的，它需要几十年的努力和奋斗。所以我们必须制定一个长期的稳定发展的路径图，一步一步的向着这个方向努力。制定本公司的长远规划。我的建议以实际情况出发，作为产品生产商或制造产品设备商，以企业发展的轨迹出发，实现“工业4.0”四部曲的原则，即：
第一步 实现生产制造自动化，降低生产成本，提高产品质量；
第二步 实现流程管理数字化，降低运行成本，提高工作效应；
第三步 实现企业管理网络化，提高管理效率，加快研发速度；
第四步 实现智能制造云端化，社会资源共享，提高服务效率。
3.制造企业发展必须具有创新的工匠精神，在互联网时代中确定自己的市场定位，开发出更多的智能产品
企业的核心竞争力在于，是否开发生产出创新的新产品和拥有创新的生产流程。在互联网时代，制造业要发展智能制造，推进数字工厂、智能工厂建设需要大量的具有智能功能的新产品。这些新产品有许多原来产品所没有的新特征和性能，但是它又继承了原来产品的功能。
所以，制造企业一定学习德国的创新性的工匠精神，上百年来德国一直坚持专业、专注和专心的创新精神，把产品做得好上加好，精益求精。经过百年积淀，在制造领域独步全球。Made in Germany已经超越产品成为一种创新文化，它代表着经久耐用、严谨和一丝不苟，成为了产品高质量的象征。德国就是用这种持之以恒的创新精神使得他的产品质量全球领先，保持了德国生产机械制造业的领先地位。今天中国制造企业要从做大变成做强，就是要学习和发扬德国的工业精神，不是轻易地转型，而要在原来的技术的沉淀和经验的积累的基础上，用创新的方法将原来的产品优化，改进和完善，不断更新换代，生产出符合工业4.0需要的新一代的产品。我想作为一个企业家一定会认真思考这些问题，提出切实可行的战略和战术。
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【嘉宾简介】：杜品圣，1984年选派到德国波鸿大学现代控制理论专业攻读博士学位,1989年获得工学博士学位。之后一直在德国公司工作，前后担任了开发经理、项目经理和行业应用经理，长达20多年的国内外职业生涯中，参加了近百个工程项目的自动控制系统设计，完成了具有领先的CNC和机器人操作系统的各种控制算法，1996年开始重点研究和推广信息技术在自动化领域中的应用，宣传现场总线和工业以太网技术，推进现代信息技术在自动化领域实际的应用。2004年首次将现场总线INTERBUS 成为中国标准。2006年在自动控制领域中，首次提出了信息控制一体化的概念。
在工业4.0战略中，根据自己长期的工作经验和技术积累, 2011年开始研究和追溯工业4.0的发展，2013年作为首席设计师为同济大学德国工程学院建立了国内首个工业4.0-智能工厂实验室，2014年10月落成以后，已有数万人参观访问，各大媒体和政府机关（如CCTV，人民日报，新华社，工信部，教育部，国外报刊杂志等等）进行了大量的采访报道和指导。同济大学已成为中国乃至国际工业4.0教育的领先单位，为工业4.0时代的教育变革提出了新的思路和主张。
目前，杜品圣担任菲尼克斯电气中国公司副总裁，总工程师，“工业4.0大使”，中国自动化学会理事，中国自动化学会专家咨询委员会常委，南京仪表和自动化学会常委，上海仿真学会常委，武汉理工大学客座教授，同济中德工程学院客座教授，南京市电动车辆充/换电设备工程技术研究中心负责人，《自动化博览》编委，《电气自动化》自动化委员会委员等职务，TC65标准委员会成员，PI-China委员会董事，中国欧洲电子协会常务理事，中国家电智能制造专家组成员，中德工业4.0智能制造标准化工作委员会德国代表等等。
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【造奇智能产业新媒体】：国内第一家正式成立并开展运营的智能制造产业新媒体机构，聚焦工业4.0与智能制造时代的价值创造，以“深度影响智能制造进程，守望智能制造产业成长”为使命，联接产业企业、大学、研究机构、政府、资本等产业核心力量，通过创新和融合力量，共建共享智能制造生态圈。