将信息物理融合系统应用到制造业中，正在引发第四次工业革命
2013-11-20 来源： 作者：
近日，在上海举行的中国国际工业博览会上，西门子（中国）有限公司执行副总裁、工业业务领域总裁吴和乐（Marc Wucherer）作出上述表示。
“好奇”号的7分钟
吴和乐说这番话的背景是，全球工业巨头西门子发布了面向“未来制造”的三大战略定位：数字化企业平台、资源效率和人才培养。
按吴和乐的说法，在以蒸汽机、大规模流水线生产和电气自动化为标志的前三次工业革命之后，第四次工业革命将以虚拟生产结合现实生产为主要特点，通过工业软件信息技术和工业自动控制技术，将产品的开发和生产融为一体。
以数字化企业平台为例，吴和乐称，它可以实现包括产品设计、生产规划、生产工程，到生产执行和服务的全生命周期运行，“以最小的资源消耗获取最高的生产效率。”
他举例，“我们现在的产品多由三维软件设计，所有的产品都会有一个数字‘拷贝’，数码相机也好，船舶也好，都是如此。在数字化时代，数据很容易做调整，所以产品也很容易调整，比如说增加一艘船的吨量。问题是如何把数字/虚拟世界和真实世界联系起来，如何让机器进行自组织和自优化。”
目前，正在火星上进行探索的“好奇”号火星探测器，是信息与物理相融合的一个代表，其展示了智能软件和仿真的前景，以及工业智能化的未来。
吴和乐称，“好奇”号设计开发时，需要有很多的仿真（试验）。探测器到达火星之后，把很多信息探测了之后再发送到地球上的休斯敦基地。这当中很重要的一点是，火星上和地球的沟通有一个7分钟的延迟，信息从地球传递到火星，再反馈回来需要7分钟，这是非常关键的7分钟。
“探测器在火星上运行的时候，也会碰到很多岩石，这个时候无法遥控，因为有7分钟的延迟，很可能灾难就发生了。”吴和乐解释，“关键是火星探测器送上去之后，无法知道有什么样的问题，要保证它的着陆、安全等。要做到这一点，必须要模拟火星上的地理环境，设计一个方案确保成百上千亿元的探测器不会一到火星上就坏了。”
“仿真可以让你很顺利地做好很多调整的工作，让它在实际运行中不出问题。西门子生产的生命周期管理软件（PLM），便可模拟探测器在火星上的环境。”吴和乐说。
“中国机器人市场10年内没有天花板”
伴随着吴和乐口中的第四次工业化革命，流水线上从事重复工作的工人将得到解放。
西门子工业自动化产品成都生产研发基地卓越运营部经理戴霁明此前曾表示，如今已不可能像《摩登时代》中一样，让工人超长时间从事机械重复的工作，“工业需要寻找越来越多懂得用软件控制复杂工艺的合格员工。产业工人不再穿着工装裤制造优质产品，他们现在的工具是平板电脑。”
而替代工人的，将是智能化的工业机器人。过去一两年，工业机器人也是中国产业热点之一。11月6日，申银万国投资有限责任公司总经理（下称申万投资）马龙官在第二届中国工业机器人高峰论坛上称，过去几年，中国机器人市场增速一直在30%以上，以后会增长更快，“在未来10年，这是一个看不到天花板的行业。”
外资也在加速进军中国机器人市场。库卡机器人（上海）首席运营长邹涛透露，2011年、2012年，该公司在中国的机器人市场增速基本都是一倍以上。“中国每万产业工人拥有机器人数上升到100多问题不大，市场空间巨大。”德国库卡（KUKA）是工业机器人领域的“四大家族”之一，其他三家是瑞士ABB、日本的发那科和安川电机。
目前在全球范围内，每万名工人所拥有的工业机器人数量平均为55台。在韩国、日本、德国等机器人使用比较普遍的国家，这一数量为250-350台，在美国、意大利、中国台湾，这一数量为150台左右，而中国大陆每万名工人拥有机器人只有21台，和发达国家和地区相差8-10倍。
根据日本、韩国的经验，人均GDP达到6000美元左右时，机器人的应用开始出现快速增长，而中国已到这一时点。申万投资称，未来中国在工业机器人领域的总需求将达到167万-300万台，这是几千亿元的市场规模。
根据国际机器人联合会数据，2005－2012年全球工业机器人的年均销售增长率为9%，同期中国工业机器人的年均销售增长率达到25%，2012年底中国超越韩国成为仅次于日本的全球第二大机器人市场，占全球市场15%。
“目前中国是库卡最大的海外市场，去年占据了库卡全球20%的市场份额。”邹涛说，年底即将投产的库卡机器人上海松江工厂将生产两款机器人产品，明年规划产能3000台，2015年达到5000台，“上海工厂的建成把我们的交货周期从18周左右缩短至8周左右。”
据新华社报道，上海目前是国内最大机器人产业集聚区，有几十家机器人研发生产企业和多家外企中国总部；计划到2015年力争机器人与其相关产业实现产值200亿元，到2020年争取达到600亿－800亿元。
中国本土的机器人制造水平仍有待提高。科技部“十二五”服务机器人重点项目专家组组长、北京航空航天大学iTR服务机器人重点实验室主任王田苗在前述论坛上透露，国产机器人的可靠性较外资品牌仍有很大差距，其寿命只有8000小时，而外资品牌可以达到5万-10万小时，主要在于主要传动结构件的精度上存在缺陷。
眼下，从机器人本体到关键零部件，中国80%～90%的核心部件需要进口。
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