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在《保障德國制造業(yè)的未來：關(guān)于實(shí)施“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的建議》這份報(bào)告中認(rèn)為：“工業(yè)4.0”即第四次工業(yè)革命的核心是信息物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合創(chuàng)新。美國于2005年末曾對信息物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合做出綜合性的概括，稱之為虛擬網(wǎng)絡(luò)——實(shí)體物理系統(tǒng)（Cyber-physical System，CPS）?！肮I(yè)4.0”與美國的“CPS”異曲同工。

   第四次工業(yè)革命中，資本和貿(mào)易在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的地位和作用將逐漸下降，信息、技術(shù)作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的生產(chǎn)要素，越來越發(fā)揮著基礎(chǔ)性和引領(lǐng)性作用。把智能手機(jī)的智能應(yīng)用于所有工業(yè)領(lǐng)域就是工業(yè)4.0的目標(biāo)。“智能”將成為第四次工業(yè)革命的主要特征。

   在未來的智能工廠中，產(chǎn)品信息都將被輸入到產(chǎn)品零部件本身，它們會根據(jù)自身生產(chǎn)需求，直接與生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備溝通，發(fā)出下一道生產(chǎn)工序指令，指揮設(shè)備進(jìn)行自組織生產(chǎn)。這種自主生產(chǎn)模式能夠滿足每位用戶的“定制”需求。如：作為全球最主要的飛機(jī)引擎制造商的美國通用電氣公司（GE），正在用智能飛機(jī)引擎讓飛機(jī)更智能。飛機(jī)引擎上的各種傳感器會收集飛機(jī)在空中飛行時的各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫?jīng)過智能軟件系統(tǒng)分析，可以精確檢測飛機(jī)運(yùn)行狀況，甚至預(yù)測飛機(jī)故障，提示做預(yù)防性保養(yǎng)等，以提升飛機(jī)安全性以及引擎使用壽命。這其實(shí)只是智能的一個表現(xiàn)例子。在未來的工業(yè)企業(yè)，“智能”將成為“心臟”和“大腦”。

   美國是國際智能制造思想的發(fā)源地之一，美國政府高度重視智能制造的發(fā)展，并且已經(jīng)把它作為21世紀(jì)占領(lǐng)世界制造技術(shù)領(lǐng)先地位的基石。從上世紀(jì)90年代開始，美國國家科學(xué)基金會(NSF)就著重資助有關(guān)智能制造的諸項(xiàng)研究，項(xiàng)目覆蓋了智能制造的絕大部分，包括制造過程中的智能決策、基于多施主(multi-agent)的智能協(xié)作求解、智能并行設(shè)計(jì)、物流傳輸?shù)闹悄茏詣踊取?005年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)提出了“聰明加工系統(tǒng)(Smart Machining System，SMS)”研究計(jì)劃。智能制造被視為制造業(yè)轉(zhuǎn)型的出路。

互聯(lián)互通是第四次工作革命的重要手段

    工業(yè)4.0時代，數(shù)字化的靈活性將更加強(qiáng)烈地影響現(xiàn)實(shí)世界。軟件將不再僅僅是為了控制儀器或者執(zhí)行某步具體的工作程序而編寫，也不再僅僅被嵌入到產(chǎn)品或生產(chǎn)系統(tǒng)里。要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化與現(xiàn)實(shí)的交互，通過軟件、電子及環(huán)境的結(jié)合，生產(chǎn)出全新的產(chǎn)品和服務(wù)。因此互聯(lián)互通是必不可少的。對于工業(yè)來說，通過數(shù)字化企業(yè)平臺，將虛擬和現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)從車間到公司管理層的雙向信息流和數(shù)據(jù)協(xié)同優(yōu)化，這是通往實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的必由之路。

   有人預(yù)測，未來的產(chǎn)品價值將有三大變化趨勢：原先硬件創(chuàng)造的價值正在被軟件創(chuàng)造的價值所共享；網(wǎng)絡(luò)連接讓我們在軟件創(chuàng)新方面有了新的選擇，價值正在從產(chǎn)品向云轉(zhuǎn)變；商業(yè)模式從產(chǎn)品轉(zhuǎn)向了服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)等，讓未來工廠與世界只有“一線之隔”。GE公司2012年11月發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)—— 打破智慧與機(jī)器的邊界》的報(bào)告中預(yù)測：在美國，如果工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠使生產(chǎn)率每年提高1%-1.5%，那么未來20年，它將使美國人的平均收入比當(dāng)前水平提高25%-40%；如果世界其他地區(qū)能確保實(shí)現(xiàn)美國生產(chǎn)率增長的一半，那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在此期間會為全球GDP增加10 ～15萬億美元。

從以上這兩個發(fā)展重點(diǎn)不難看出，傳感技術(shù)和傳感器的研究是其中的重點(diǎn)項(xiàng)目，而其他重點(diǎn)項(xiàng)目的研究，如機(jī)器人、液氣密系統(tǒng)等都離不開計(jì)量測試的使用和計(jì)量測試精度和能力的保障。傳感器和傳感技術(shù)是計(jì)量測試的一種表現(xiàn)形式，傳感器及傳感技術(shù)的發(fā)展將成為第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵中的關(guān)鍵。

第四次工業(yè)革命以“智能制造、智能生產(chǎn)”為核心，以互聯(lián)為手段，以計(jì)量測試為重要的核心技術(shù)。第四次工作革命也是大數(shù)據(jù)時代，是信息技術(shù)時代，是把一切測試信息進(jìn)行綜合采集、綜合分析并加以綜合運(yùn)用，在運(yùn)用的過程中再進(jìn)行新的采集、新的分析、新的應(yīng)用的過程。在這個過程中，及時、準(zhǔn)確、可靠的計(jì)量測試無處不在，無時不在，無所不在。這對計(jì)量測試技術(shù)的挑戰(zhàn)是全面的、綜合的、全方位的。我認(rèn)為應(yīng)從以下幾個方面對計(jì)量測試進(jìn)行思考：

1、應(yīng)從更高準(zhǔn)確性、可靠性、一致性上思考如何進(jìn)一步提高計(jì)量測試能力問題

計(jì)量測試技術(shù)的準(zhǔn)確性、一致性和可靠性是實(shí)現(xiàn)第四次工業(yè)革命的基礎(chǔ)。如現(xiàn)代銀行系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)銀行收支情況在某一節(jié)點(diǎn)時必須一致，即帳目不致于出現(xiàn)偏差不平衡，需要銀行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時間精度必須在10-6以上，而如果全世界的工業(yè)要實(shí)現(xiàn)4.0，實(shí)現(xiàn)實(shí)時對接平衡，肯定要高于這個精度，因?yàn)閿?shù)據(jù)更多，涉及的行業(yè)、部門、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)更為繁雜。目前時間的計(jì)量精度雖已達(dá)到了10-15以上，但這只是實(shí)驗(yàn)室中的數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中能否得到實(shí)際應(yīng)用？能否滿足要求？這只是工業(yè)4.0對時間這一個參數(shù)的要求，對于長度、溫度、電磁、無線傳輸?shù)榷继岢隽耸裁礃拥男枨?？我們能否滿足？第四次工業(yè)革命的到來，一定需求更高精度的計(jì)量測試為其提供測試技術(shù)保證。

2、應(yīng)從傳感技術(shù)的快速發(fā)展來思考儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題以及對傳感器的量值傳遞和溯源問題

無論智能生產(chǎn)還是智能工廠，傳感器將是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的直接根源。東德某玻璃制造企業(yè)，一個玻璃全自動生產(chǎn)系統(tǒng)線上就安裝了3000多個測量傳感器，保證著整個系統(tǒng)的正常有效運(yùn)行。這些傳感器代表了傳統(tǒng)的檢測儀表。那么如何保證這些傳感器的準(zhǔn)確、可靠？如何對他們進(jìn)行量值傳遞和溯源？能否實(shí)現(xiàn)傳感器的自校準(zhǔn)功能？測量傳感器加上軟件系統(tǒng)，就實(shí)現(xiàn)了原來儀表的功能，未來的檢測儀表是否將被各式各樣的傳感器或傳感系統(tǒng)所替代？儀器儀表行業(yè)將何去何從？

3、應(yīng)從嵌入式軟件全方位應(yīng)用及互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展來思考計(jì)量相關(guān)軟件的檢定、校準(zhǔn)或檢測問題

無論是工業(yè)4.0，還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，“互聯(lián)互通”是推動這一輪工業(yè)革命的核心要素。近幾年互聯(lián)互通技術(shù)快速發(fā)展，也帶動了軟件業(yè)的快速發(fā)展。系統(tǒng)集成、遠(yuǎn)程傳輸、嵌入式軟件將成為測試儀器的重要組成部分，軟件與儀器將不可分隔?，F(xiàn)代的計(jì)量測試儀表大都可以直接與互聯(lián)網(wǎng)相通?，F(xiàn)在較為成熟的像電能智能抄表系統(tǒng)，已把互聯(lián)網(wǎng)做為其中的重要組成部分。而現(xiàn)在的計(jì)量檢定、計(jì)量校準(zhǔn)一般只針對儀器設(shè)備，或者說只針對其中的計(jì)量檢測部分，很少涉及對軟件采集性能、安全性能、可靠性能、防作弊性等進(jìn)行測試。這種管理方式在未來必須發(fā)生改變。同時，由于軟件的存在，傳感器的廣泛應(yīng)用，一個系統(tǒng)對多個參數(shù)、多類參數(shù)同時進(jìn)行測量的可能性大大增加。軟件的可靠性、互通互聯(lián)技術(shù)能力將成為影響第四次工業(yè)革命的重要因素。那么我們現(xiàn)在是否有軟件的測評能力？能否對整個系統(tǒng)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)？能否對所有的參數(shù)同時進(jìn)行在線檢定？

4、應(yīng)從多學(xué)科融合的角度來思考計(jì)量人才的培養(yǎng)問題

在工業(yè)4.0時代，不僅需要更加專業(yè)的計(jì)量技術(shù)人才，因?yàn)橛?jì)量專業(yè)性很強(qiáng)，在某一單個領(lǐng)域還需要向著更高、更準(zhǔn)的方向發(fā)展。但工業(yè)4.0時代更是一個大融合的時代，從表面上看是物物相聯(lián)、人機(jī)相聯(lián)、制造與服務(wù)相聯(lián)等，但深層看，是多學(xué)科的融合，多領(lǐng)域的融合，是多種技術(shù)的相互滲透。任何產(chǎn)品中都包含著軟件和無線網(wǎng)絡(luò)，包含著電子、機(jī)械、化工、材料等多項(xiàng)專業(yè)技術(shù)，有的還包含農(nóng)業(yè)、林業(yè)以及管理知識。工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展向著多通道、多參數(shù)、全方位、系統(tǒng)化發(fā)展。多學(xué)科綜合性人才的需求越來越大，對人才綜合素質(zhì)的要求越來越高。因此，需要具有跨學(xué)科經(jīng)驗(yàn)的人才才能擔(dān)當(dāng)相關(guān)的工作，進(jìn)行準(zhǔn)確的操作、維護(hù)等。創(chuàng)新一般不發(fā)生在一個專業(yè)的領(lǐng)域，更多出現(xiàn)在跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的邊緣學(xué)科。在總結(jié)為什么第三次科技革命首發(fā)于美國原因時，社會普遍認(rèn)為：美國的“實(shí)用主義哲學(xué)”以及“實(shí)驗(yàn)技術(shù)以軍民結(jié)合、理工結(jié)合為特色”發(fā)揮了重要作用。

5、應(yīng)從計(jì)量檢定、校準(zhǔn)的扁平化來思考計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置及發(fā)展方向問題

隨著第四工業(yè)革命的到來，特別是隨著無線傳輸、空間加載、遠(yuǎn)程診斷以及互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，以后的量傳溯源或許不再需要一級級傳遞，而是通過現(xiàn)代科技手段，如無線傳輸，計(jì)量檢定、校準(zhǔn)就可以直接溯源到最高計(jì)量基準(zhǔn)。計(jì)量檢定、校準(zhǔn)的扁平化問題將會越來越突出。那么，具有中國特色的大區(qū)計(jì)量測試中心的量傳職能是否會萎縮？有些量值可以直接溯源到國家級或省級技術(shù)機(jī)構(gòu)，那么地市級的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)和縣級計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)還會有什么樣的檢定、校準(zhǔn)任務(wù)？這些都對現(xiàn)行的計(jì)量量傳溯源系統(tǒng)產(chǎn)生影響，也直接影響著全國計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置和計(jì)量資源的配置。

6、應(yīng)從工程控制系統(tǒng)的角度來思考計(jì)量的行政管理問題

工業(yè)4.0是一個巨大的系統(tǒng)工程，也是一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ炭刂葡到y(tǒng)。這個系統(tǒng)將社會方方面面的信息進(jìn)行綜合、分析，并產(chǎn)生新的指令，同時也為社會治理提供決策依據(jù)。社會治理必須與第四次工業(yè)革命的進(jìn)程緊密結(jié)合。國家城市能源計(jì)量中心建設(shè)是工業(yè)系統(tǒng)與管理體系相結(jié)合的一個很好的開端，雖然還很不完善，但以后這樣的系統(tǒng)在第四次工業(yè)革命中會出現(xiàn)很多。錢學(xué)森曾提出將工程控制理論應(yīng)用于社會管理中。做為計(jì)量行政管理部門，如何將工程控制系統(tǒng)的理念應(yīng)用于計(jì)量社會管理，如何提前謀劃，提前布局，如何利用第四次工業(yè)革命來提高計(jì)量管理的效率和能力。現(xiàn)在是時候思考了。