工业4.0--化工业新的机遇与挑战

一

前言

“第四次工业革命—工业4.0，industry 4.0”，近年来在工业界与学术界迅速爆红的这个词汇，如同前三次人类近现代发展史上意义非凡的工业革命一般，正在逐步驱使着现代工业向智能制造模式急速发展。作为工业制造界的中流砥柱之一，化学化工业在这场刚刚兴起的工业4.0浪潮中，又是扮演着一个怎样的角色呢？

二

什么是工业4.0

工业4.0是由德国政府《德国2020高技术战略》中所提出的十大未来项目之一，工业4.0 的关键特征是实体物理世界和虚拟网络世界深度融合，形成资源、信息、实体和人相互关联的“信息物理系统(Cyber -Physical System，CPS)。这一概念将智能制造作为其核心要素，它还考虑了工厂与整个产品生命周期和供应链活动的整合，甚至改变了人们的工作方式。工业4.0依赖于采用数字技术来实时收集数据并对其进行分析，从而提供有用的数据信息到制造系统。互联网、物联网、云服务以及大数据等技术的飞速发展，创造了网络物理系统的产业化4.0。

三

化学化工行业的industry 4.0

自1746年英国发明铅室法制硫酸起，化学化工工业至今经历了3 个重要发展阶段，分别为：“工业化阶段--化学工业1.0”“规模化阶段--化学工业2.0”“自动化阶段--化学工业3.0”化工业的4.0，源于工业4.0，但也有别于其一般性要求。它关注产品和生产过程智能化，并强调体系的连续性以及过程“安、稳、长、优、满”，也着眼于绿色和可持续发展。工业4.0的兴起为已经达到发展瓶颈的化学化工产业带来了巨大的机遇，新兴技术的发展为传统化工产业的智能制造提供了技术支持，也为众多“夕阳”产业的复苏注入了强心剂。

四

走进现实的industry 4.0

目前大众较为认可的工业4.0五大案例中，化工业也是展现了其跟随时代发展的创新意识。

01

德国安贝格西门子智能工厂

作为工业4.0概念的提出者，德国也是第一个实践智能工厂的国家。位于德国巴伐利亚州东部城市安贝格的西门子工厂就是德国政府、企业、大学以及研究机构合力研发全自动、基于互联网智能工厂的早期案例。占地10万平方米的厂房内，员工仅有1000名，近千个制造单元仅通过互联网进行联络，大多数设备都在无人力操作状态下进行挑选和组装。最令人惊叹的是，在安贝格工厂中，每100万件产品中，次品约为15件，可靠性达到99%，追溯性更是达到100%。这样的智能工厂能够让产品完全实现自动化生产，堪称智能工厂的典范！

02

德国博世洪堡工厂

作为全球第一大汽车技术供应商，博世的汽车刹车系统(ABS&ESP)在市场上有相当的实力。博世洪堡工厂，作为博世公司旗下智能工厂的代表，其生产线的特殊之处在于，所有零件都有一个独特的射频识别码，能同沿途关卡自动“对话”。每经过一个生产环节，读卡器会自动读出相关信息，反馈到控制中心进行相应处理，从而提高整个生产效率。在洪堡工厂引入的射频码系统需几十万欧元，但由于库存减少30%，生产效率提高10%，由此可节省上千万欧元的成本。独立的射频码给博世公司旗下工厂的20多条生产线带来了低成本高效率的回报。而这种让每个零件都能说话的技术，也是智能工厂的重要体现形式。

03

德国巴斯夫化工集团凯泽斯劳滕工厂

还是对于射频码的利用，传统化工巨头巴斯夫则在这方面更进一步。巴斯夫位于凯泽斯劳滕的试点智能工厂所生产的洗发水和洗手液已经完全实现自动化。随着网上的测试订单的下达，其生产流水线上的空洗手液瓶贴着的射频识别标签会自动地跟生产机器进行通讯，告知后者它需要何种肥皂、香料、瓶盖颜色和标记。在这样的流水线上，每一瓶洗手液都有可能跟传送带上的下一瓶全然不同。该试验依赖于无线网络，机器和产品通过无线网络完成所有的通讯工作，唯一需要的人工输入就只是下达样本订单。虽然是个实验，但这种由客户直接下单到工厂的运作方式，足以给智能工厂的模式提供另一种发展途径。

04

中国石化九江石化智能工厂

在工业4.0的风潮下，中国在此方面也并非完全无所作为。九江石化作为中国的第一家智能工厂试点，为实现可视化、实时化、智能化的生产和管理要求，与华为进行战略合作，在信息通信、生产协作、智能管理等领域开展广泛合作，共同打造世界一流智能工厂的基础设施。

基于华为在通信和数据信息方面的技术实力，完成了工厂LTE无线宽带网络、调度系统、视频会议系统、视频监控系统、存储、巡检终端等设备的布局。虽然，目前工厂还未达到工业4.0所要求的智能工厂的运营标准，但在未来，依靠华为在大数据，云计算方面的技术优势，九江石化将建设一个云数据中心，实现虚拟化、云计算等IT智能化管理，进一步节省能源消耗率，提升资源利用率，实现更智能化的运营。

05

美国工业互联网联盟

由于制造业巨头德国提出了工业4.0战略，大大刺激了处于世界高端技术的领导地位的美国。所以，由通用公司倡导的“工业互联网”战略在美国兴起。进而，AT&T、思科、通用电气、IBM和英特尔几家互联网巨头宣布成立美国工业互联网联盟，正式进入美国工业4.0时代。

五

化工人的机遇与挑战

工业4.0所带来的智能化工厂模式是化工业创新的一大际遇，它建立信息物理系统，实现生产设备、工厂、生产资料和人的高度连接，实现虚拟世界和现实世界的高度融合，厂界内的反应分离装置、辅助物料、智能仪表、传感器、仓储球罐、产品包装物、运输车辆、人员（包括生产人员、管理人员、客户等）等都通过网络技术紧密有机地连接起来，利用一系列自动化控制手段将虚拟和现实紧密结合。同时，智能化的生产流程也提高了产品质量，降低厂界安全隐患，实现降耗创收。但如同一枚硬币的两面，工业4.0的兴起也伴随着化工人不可避免的挑战：智能制造与产品标准的提升意味着更严格的健康、安全与环境标准，物联网、人工智能、大数据等技术的引入要求业者更高深的知识理论水平，生产技术的开放与融合则会不断加强着对工艺技术的创新要求，自动化技术的不断完善也势必会缩减行业就业面。

六

尾言

科技只会更凸显人的重要，机器也不可能替代人的作用，但人却可能会被滚滚向前的时代进程所淘汰。确定的是，20年后再来看现在的种种，会发现化工人在工业4.0的彩图中绘上过浓墨重彩的一笔。
编辑：曾伟

参考资料：

1.化学工业4.0 新范式及其关键技术

2.Industry 4.0technologies: Implementation patterns in manufacturing companies

3.在喧嚣的网络背后：工业4.0五大案例解析

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