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工业4.0再度引发热议 超级智能工厂将出现_0

  今年10月,李克强总理访问德国时签订了《中德合作行动纲要》,并提到希望在工业4.0方面和德国加强合作。随后,A股市场掀起了一股炒作工业4.0概念股之风,龙头股沈阳机床曾连续4个交易日涨停。

  据悉,工业4.0概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中,传统的行业界限将消失,并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变,产业链分工将被重组。

  工业4.0到底是什么?在国内,这一领域目前的发展如何,投资者又该如何在工业4.0的浪潮中掘金?据查证,工业4.0实际上是信息化和实体工业的融合,通俗来讲就是A股市场热门的智能机器人[-2.96%资金研报]概念和物联网概念。目前,我国的信息化技术发展集中在消费端,工业方面的信息化进展长期被忽视,也意味着这一领域潜在空间巨大。因此,对于工业4.0的概念,投资者需要长线布局行业龙头公司。

  行业趋势

  信息技术改变生产模式

  工业4.0并不是刚出现的一个概念,早在2013年4月,德国便提出了工业4.0的概念。工业4.0近期引起关注,源于李克强总理今年10月访问德国时签订了《中德合作行动纲要》,希望在工业4.0方面和德国加强合作。

  虚拟网络与实体物理系统融合

  2013年4月,德国在汉诺威工业博览会上首次发布《实施工业4.0战略建议书》,德国电气电子和信息技术协会于2013年12月发布工业4.0标准化路线图。

  实际上,工业4.0又可以称之为第四次工业革命,这是相对于前三次工业革命而言的。随着信息技术与工业技术的高度融合,网络、计算机、信息、软件与自动化技术的深度交织产生新的价值模型,在制造领域,资源、信息、物品和人相互关联的虚拟网络-实体物理系统(Cyber-PhysicalSystem,CPS)这就是德国人提出的工业4.0。

  简单而言,CPS就是互联网技术运用于各行业,其核心就是通过应用信息通讯技术和利用互联网,将虚拟系统信息与物理系统相结合的手段,完成各行各业的产业升级。

  据悉,德国工业4.0的最终目的是要成为新一代工业生产技术(即CPS)的供应国和主导市场,即将德国的机器人、制造成套装备、IT技术、控制技术、信息技术等核心产业整合到工业4.0体系内,确保德国制造业的未来。

  工业4.0全球竞争早已开始

  据了解,虽然其他发达国家并没有明确提出工业4.0计划,但与之类似的各种变革在各国已悄然展开。

  美国方面,2011年6月和2012年2月,美国相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》,实施再工业化。

  美国通用公司提出的工业互联网与德国的工业4.0类似,即将智能设备、人和数据连接起来,并以智能的方式利用这些交换的数据。ATT、思科(Cisco)、通用电气(GE)、IBM和英特尔(Intel)已经在美国波士顿宣布成立工业互联网联盟(IIC),以期打破技术壁垒,促进物理世界和数字世界的融合。

  在日本,长期积累的机器人技术,已广泛运用到了工业生产中。机器人、无人搬运机、无人工厂等先进技术和产品,是本田公司得以建成世界最短的高端车型生产线的必要条件。2014年,日本经济产业省继续把3D打印机列为优先政策扶持对象,计划当年投资45亿日元,实施名为以3D造型技术为核心的产品制造革命的大规模研究开发项目。

工业4.0

  正面临经济结构转型的中国,积极融入和布局第四次工业革命是大势所趋。早在2012年,国务院常务会议就讨论通过《十二五国家战略性新兴产业发展规划》,节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备[-6.08%]制造、新能源、新材料以及新能源汽车等入围七大战略性新兴产业。2014年10月,李克强总理访问德国时签订了《中德合作行动纲要》,重点提及希望在工业4.0方面和德国加强合作。

  行业现状

  国内信息化集中在消费端

  综合欧、美、日等发达经济体对工业4.0的观点,工业4.0实际上就是让工业插上信息化的翅膀,通俗的表述和现象就是智能机器人和物联网。

  我国长期处于制造业产业链的低端,先进工业装备、技术相比发达国家一直差距较大;与此同时,我国的信息化技术发展集中在消费端,工业方面的信息化进展长期被忽视。在发达国家纷纷升级各自的工业化战略的背景下,中国如何在已经落后的情况下实现赶超?

  工业4.0就是智能化和物联网

  第三次工业革命以信息化为标志,它将世界连通,解决生产者和需求者信息不对称问题。然而,电子计算机和信息化却似乎在独立发展,并没有与工业生产领域密切联系,这也是第四次工业革命、即工业4.0必须解决的问题。

  无论是德国的工业4.0虚拟网络-实体物理系统,还是美国企业的促进物理世界和数字世界的融合,或是日本政府主导的机器人工业和3D打印技术,都共同指向了虚实结合,即计算机、信息化、网络等虚拟技术与实体工业的融合。用更简单的语言表述,工业4.0可以简化成使工业信息化,即资本市场最受追捧的两大概念智能化和物联网。

  智能化服务于工业领域的叫工业机器人,服务于生活范畴的则被称之为服务机器人。

  在智能化的产品内核中,位于表面上的是工业设备,而内核却是计算机和信息化。

工业4.0

  有数据显示,目前,著名工业企业GE已推出24种工业互联网产品,涵盖石油天然气平台监测管理、铁路机车效率分析、医院管理系统、提升风电机组电力输出、电力公司配电系统优化、医疗云影像技术等九大平台。

  在国内,有资料显示,在三一重工[-1.20%资金研报](600031,收盘价8.21元)一连串的数字化工厂建设中,其建立起的亚洲较大较先进的智能化制造车间在经过智慧化改造后,在制品减少8%,物料齐套性提高14%,单台套能耗平均降低8%,人均产值提高24%,现场质量信息匹配率100%,原材料库存降低30%。智能化对工业生产效率的提升十分明显。

  中国工业4.0的实现路径

  日前,德意志银行亚太投行部主席蔡洪平表示,在工业革命4.0时代,如果中国的互联网全部都冲着零售消费端,只是为了消费者买便宜货、方便消费者,我们的工业化升级根本就无法实现中国应该用网络的技术便利和各种手段,向生产的深度和广度进军,学习苹果、学习特斯拉。

  不可否认,就现阶段而言,无论是在智能化还是在信息化方面,中国的发展进度均落后于欧美日等发达国家。在起步已经慢了一拍的情况下,中国的工业4.0又将如何展开,如何实现弯道超车呢?

  2013年初,中国工程院、工信部、发改委、科技部等部门专门组成制造中国课题小组,重点研究中国制造2025战略规划。中国工程院报告披露,中国制造2025规划将重点围绕一条主线、四大转变而展开。

  一线是指,体现信息技术与制造技术深度融合的数字化、智能化制造作为发展主线。

  四变是指,由要素驱动向创新驱动转变;由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变;由资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向绿色制造转变;由生产型制造向服务型制造转变。

  围绕一线四变,上述报告也提出了八项对策:推行数字化网络化智能化制造;提升产品设计能力;完善制造业技术创新体系;强化制造基础;提升产品质量;推行绿色制造;培养具有全球竞争力的企业群体和优势产业;发展现代制造服务业。

  对此,中金公司分析员史成波分析指出,中国的工业4.0主要的发展机会将来自两大类行业。

  第一类是与国际先进水平相比已具备竞争力,在未来5~10年要加大深化发展,保持领先优势,并积极鼓励支持海外竞争,实现国内最前沿的领军地位。具体行业包括:航天装备、通信网络装备、发电与输变电装备、轨道交通装备等。

工业4.0

  第二类是与国民经济、国防建设和人民生活休戚相关的战略必争产业,这些产业目前国内技术还相对较弱,特别是在高精尖的核心领域仍缺乏一定的自主生产能力,但这些产业是关系国计民生至关重要的行业,必须在未来5~10年内加速发展,迎头赶上,夺回发展的主动权。具体行业包括:集成电路及其专用生产装备、数控机床与基础制造装备、航空装备、海洋工程装备及船舶等。

  发展机遇

  四线索布局主题投资

  绿色环保的第四次工业革命的脚步已经来临,中国机械有望在这一机遇中突飞猛进。而随着工业4.0的深入,个性化定制等新的模式也在不断出现,互联网有望彻底改变工业各环节的运营模式,并诞生很多投资机会。此外,工业4.0时代的物联网将会作为采集信息最有效的方式,将被广泛应用到安防、医疗、电力、交通、物流、金融等领域,并在大数据挖掘、智慧城市建设中扮演重要角色。

  首先,核电设备。工业4.0旨在创造绿色环保,而清洁能源的使用将会受到能源需求持续上涨和碳排放下降承诺的双重刺激的影响而受到资金追捧。由我国2020年非化石能源占一次能源15%的承诺,并结合国家发改委、国家能源局和环保部三部委印发的《能源行业加强大气污染防治工作方案》中也提到的,我国力争到2017年底运行核电装机机组达到5000万千瓦的要求。预计2015年我国核电总装机容量将会达到3800万千瓦左右,其中新装机容量将达到700万千瓦,投资规模将超过千亿元。

  其次,工业自动化。虽然受经济疲弱的影响,机床类机器人[-2.96%资金研报]需求量将出现增速放缓的局面,但受到我国经济转型的政策影响,建筑施工、石化、食品、军工、水下、高空及微加工行业的需求将明显增长,一般工业机器人的需求量将继续上升,特别是工业4.0的到来势必将推动机床类和仓储自动化方面的表现,因此投资者可重点关注数控机床、搬运机器人及工业机器人领域。

  再次,互联网。目前互联网在设计、研发、采购、生产制造、营销、售后服务等各个环节都与工业开始融合,提高工业的运营效率。互联网可以帮助企业收集消费者对产品的需求,并融合到设计和制造环节。此外,制造业服务化、个性化定制、外包设计、外包融资等新模式也已出现。值得关注的是,通过网络协同制造、工业云已出现,互联网正在改变工业制造业,大幅提高生产效率。

  最后,物联网。物联网主要应用于服务业和制造业,其在服务业中主要提供IT、软件等服务,在制造业中则主要涉及网络通信、计算机相关设备等,同时还涉及上游电子行业,如集成电路、传感器等。其中,传感器作为物联网的神经元,是万物互联的基础,传感器在各种智能终端的应用已不仅仅在于智能手机、可穿戴设备等消费电子领域,在智能机器等工控领域同样的应用空间广阔。

工业4.0

  智能工厂的黎明

  整洁、光亮的未来工厂在静悄悄地高效运转,智能机器彼此协作,并与一支技术娴熟的全球工作团队相配合,他们不仅可以与工业生产链上下游的每一个环节智能互联,还能与客户直接沟通,满足各种多元化、个性化的产品需求;如果需要,所有生产过程中的数据都将被搜集,情报分析系统和各种动态系统也将完美结合,信息与生产的互联网络在这里实现真正的价值。

  这个梦想尽管令人惊奇,但与现实的距离却比我们想象得要近得多。关注国外科技战略的中国科学信息技术研究所战略研究中心副研究员刘润生说。据他介绍,位于德国安贝格的西门子电子制造厂恰似这个梦境,深刻地展现数字化的魔力:这座完美的高技术工厂占地1万多平方米,以数字方式高效奇妙地运转。其照单生产的定制生产过程涉及16亿个零部件,每年生产5万多种型号的产品。西门子公司向250家供应商采购大约1万种材料,在这家工厂生产出950种不同产品。

  事实上早在2011年,以西门子为代表的德国先进制造厂商便联合德国工程院、弗劳恩霍夫协会等学界倡导了工业4.0(industry4.0)概念。刘润生告诉科技日报记者,他们认为,18世纪引入机械制造设备的工业是1.0时代,20世纪初的电气化大规模生产是2.0时代,20世纪70年代开始的信息化是3.0时代,现在正在进入工业4.0时代,即以信息物理融合系统为基础的智能化、网络化的工业时代。

  这个概念描述了由集中式控制向分布式增强型控制的基本范式转变,目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化产品与服务的生产模式。刘润生说。

  接下来的一段时间里,来自产业界和学界的声音愈加强烈,直至2012年,德国联邦教研部与联邦经济技术部联合将工业4.0列入《高技术战略2020》的十大未来项目之一,以支持工业技术领域新一代关键技术的研发与创新。他们坚信,创造新价值的过程会由此发生改变,产业链分工将被重组。

  为推动工业4.0的实现,德国机械及制造商协会、德国信息技术、通讯与新媒体协会、德国电子电气制造商协会合作设立了工业4.0平台。2013年4月,德国工程院向德国政府提交了工业4.0工作组的最终报告《保障德国制造业的未来关于实施工业4.0战略的建议》。这份报告明确提出了德国向工业4.0转变需要采取双重策略,即德国要成为智能制造技术的主要供应商和cps技术及产品的领先市场。刘润生说。

智能工厂

  所谓cps,是cyber-physicalsystems的缩写,意为信息物理融合系统,也是实现工业4.0最核心的技术,它是把计算与通信深深地嵌入实物过程、与实物过程密切互动,从而给实物系统添加新的能力。刘润生说,基于这项技术,生产和服务方式将得到进一步进化,通过传感网,虚拟空间的高级计算能力将与现实世界紧密相连,从而在生产制造过程中,采集并分析与设计、开发、生产有关的所有数据,形成可自律操作的智能生产系统这就是工业4.0时代下的智能工厂。

  不过,cps技术并非只受到德国人的青睐,据刘润生介绍,美国早在2006年2月发布的《美国竞争力计划》就将cps列为重要的研究项目,而近年来cps一直是美国政府先进制造领域和信息技术领域的研发重点。企业方面,美国工业巨头通用电气公司力推其所谓的工业互联网,其实质也是注重数字网络世界与机器世界的深度融合。该公司于2012年还发布报告《工业互联网:突破智慧和机器的界限》,大举开展概念和品牌营销攻势。刘润生说,而今年3月,att、思科、通用电气、ibm和英特尔五家业界巨头还创建了工业互联网联盟,目前其成员已经发展到了90个。

  生产率增长的时代远未过去。通用电气公司首席执行官杰夫伊梅尔特(jeffimmelt)如是评价日益升温的智能生产时代,所有工业公司都不再等同于大铁箱,崭新的制造方式将紧紧围绕着我们的产品,数据和软件相连,实时做出分析与判断。工业正在前进,这绝不是什么遥远的未来,这已经是今日的现实。

  数字世界与现实世界的融合真的可以使经济发展进入新的阶段?这听上去足以让工业4.0值得期待。刘润生说:它不仅为制造业提供了巨大机遇,还为工业流程和工业服务创造了新机遇;而工业4.0的概念从传统的制造强国德国起步,某种意义上来说也进一步强化了德国制造这个品牌。

  不过,工业4.0最深层的内涵依然在于对未来制造领域的深远影响,我们必须深刻地理解和抓牢信息技术对工业转型的巨大变革力量,实体物理世界和虚拟网络世界的广泛深度融合无疑是未来不可逆转的大趋势。刘润生说。

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