柏隽：工业4.0 和工业人工智能对新工科人才培养提出更高要求

柏隽|前西门子研究院高级顾问|现北京蔚蓝数字工业科技有限公司CEO

关于工业4.0 的概念

          起源

工业4.0 这个概念源起于2013 年德国的汉诺威工业博览会。当时德国多家装备制造企业正着手开展工业升级，如：德国电信、西门子等。但最初，它并非官方的行动，直至汉诺威工业博览会后，慢慢从企业、协会推广到了国家层面，从而成为了德国的国家营销行为。德国的装备制造业极其发达，但是同样也面临了很多的问题，如：近几年中国的装备制造业的迅猛发展，也正逐渐影响德国在这一行业中的地位。所以德国将部分概念、理念、解决方案、技术，整体进行了包装，“打包”形成工业4.0 的概念。

      3 大集成

整体上工业4.0 的理解有3 个集成是比较有名的：

          工厂金字塔从上至下的集成：从业务技术和平台的角度来说，

工厂中的金字塔层级结构为：

工业4.0 的第一个集成就是这五层由上至下和由下至上的一个数据的传递。

          端到端的集成：对于制造业企业而言，从产品工艺设计到生产的工程，再到产品制造，最后实现服务，工业4.0 第二个需要实现的集成便是以上全流程端到端的集成。

          横向集成：工业4.0 的横向集成即不止在企业生产的内部， 这一集成还要拓展到企业的边界之外，如产业的上、中、下游，涉及到制造、研发、供应链的协同等。

工业4.0 在国内的发展

          国内企业发展现状

工业4.0 在中国的体现是中国制造2025，其两大推手是智能制造和工业互联网，这也是国内目前两大主攻方向。智能制造发展的时间虽然不长，但发展到现在已经进入第三代。其中：

          第一代：数字化和制造业的深度融合

          第二代：网络化和制造业的深度融合

          第三代：人工智能和制造业的深度融合――现在称作新一代智能制造。

虽然智能制造有三个阶段：数字化、网络化和智能化，但是在中国的企业中，其发展是工业1.0、2.0、3.0、4.0 各个阶段并存的情况， 有些企业可能连1.0 都尚未达成，所以不同企业处在不同的阶段。如果基础薄弱一些的，可能是在数字化这个阶段。

          关于数字化

所谓数字化，主要分为以下几大方面的内容：

          数字孪生、数字双胞胎等比较前沿的领域和技术；

          工业互联网平台，它主要分4 种架构：SAAS层、PASS层、LASS 层、边缘计算层。其中，边缘计算层已经开始在拓展应用，包括政府也在企业中推广上线云系统，这也是工业互联网落地的一种实践。

          人工智能，这一技术可能在别的领域应用的比较多，特别是一些消费互联网领域。那在制造业人工智能还在刚开始切入，还没有那么大规模，也还到不了这个阶段。但有些企业做的特别先进的话，他会在某些独立分“点”上有应用人工智能的技术。

          人工智能技术在工厂中的场景应用机器视觉：即通过高速的摄像机拍照，完成电路板或任何产品质量的监测和识别；

          设备主动性预防维护：即PHM（设备健康管理）。我们经常讲“三高一新”，即高附加价值，高能耗，高污染，和新能源这些产业涉及的设备，如风力发电机，很可能发生故障， 过去都是按时的巡检和保养，因为并不知道什么时候会发生故障。但这些设备是不能停止运转的，会造成巨大的损失。所以就通过机器的学习、工艺数据的采集，提前借助模型和算法预判设备什么时候坏, 可以做到提前的预防和保养。再譬如，现在制造业都有机床，机床是“工业之母”，任何机械加工都需要机床，机床里的刀具很容易断裂，这影响加工时间和项目进度，以前无法得知何时会断，现在通过传感器、设备数据采集，得到其震动频率、主轴转速等，结合机器学习可以实现预判。

随着工业4.0 及智能化的发展，人在其中所发挥的作用会走向何方？

          针对工程师群体

工程师是一个很老的概念，而现在我们在提“新工程师”，包括教育部也在提新工科的教育。那对于新工程师我们的要求主要有四项： 技术、管理、商业、人文。我们对新工程师做了能力的匹配后发现， 现在的工程师越来越需要能力的复合与跨界，因为制造本来就是一个跨领域、跨学科的事，里面涵盖了精益生产、工艺工程、自动化、信息化、软件、大数据、人工智能、企业管理的方方面面。现在工业4.0 在企业内上线项目通常是是上线一个智能工厂、数字化工厂项目，这种项目是比以前企业的一些传统项目（比如ERP）更称得上是“一把手工程”。而且这个“一把手工程”要涵盖一个项目组，要包含自动化设备、信息化、IT、工艺采购等不同的专业人员才能组成这样一个团队， 才能去实施工业4.0 的改造，因此对人员的能力要求会越来越高。

          针对蓝领工人群体

对于传统制造业而言，我们谈到的比较多是蓝领工人。那现在蓝领工人可能某一个工序上的工艺很了解，那换一个工序呢？可能就不会操作了。然后手工的、重复性的劳动大量地在被机器人、软件所替代。所以回到我们生产线上的蓝领工人，如果他还是仅仅只会做一些这种手工的，或者说技术含量比较低的工作的话，很容易就会被替代， 人工智能现在在各个领域都在发生这样的趋势。越是重复性的、不需要创意思考的，越容易被人工智能所替代。但是我们现在所说的智能工厂，或者说这种无人化、透明化工厂，真的没人了吗？――并非如此， 只不过人从这种附加价值较低的工作，会转移到更需要创意、思考和跨界能力的岗位上去，人是不会消失的，只不过对他的技能要求更高。对于普通工人，我们可能越来越要求他是个多能工，能够去操作多道工序。

人力资源部门在工业4.0 中可以给到的支持

企业在做工业4.0 规划的时候很重要的一点就是数字化的文化。从这个角度来看，大量的数字化改造项目都是需要人力资源的支持的， 即需要相关的数字化的人才，没有这些人才，项目难以真正落地。现在很多工厂的人力资源部门可能会面临的挑战是：更熟悉人力资源部门选用育留的那套流程，对于工业4.0 的转型往往没有一个很好的施力点。当然转变也在发生，人力资源也开始越来越多的开始在接触工业4.0 需要具备的知识，如：工业4.0 的概念，相关的技术、边缘计算、工业互联网、数字孪生等。只有自己理解了这些，才能更好地推动实践。所以，在这一前提下，人力资源可以有的施力点是：

          设立智能制造的实习基地或相关的企业大学，给企业输送一批跨学科跨能力的人，推动企业数字化落地的进程。

          提供专项的培训课程，比如精益生产类课程、物流布局规划课程、自动化设备课程、信息化课程、商业模式转变课程（从制造产品到服务型制造业转型）等，实现知识的更新。

          引导中高管层级的思维转变，促使工厂内形成相应的文化氛围。如对于中高层，开展企业内训，请相关领域比较资深的专家过来进行演讲；寻找行业标杆，进行参观、学习；甚至可以开展海外游学，然后让相关专家现场进行分享与研讨， 了解别人的业务模式、我们可以吸收什么东西。