工業(yè)4.0 氣動行業(yè)不能錯過的時代

“工業(yè)4.0的到來，是氣動產業(yè)加快轉型升級的機遇。對于中國氣動產業(yè)同仁而言，錯過這一次工業(yè)4.0，等于錯過這個時代！”這是費斯托（中國）有限公司前任副總經理、中國液壓氣動密封件工業(yè)協(xié)會專家委員會委員、特別顧問、氣動技術資深專家王雄耀的肺腑之言。

為了在新一輪工業(yè)革命中占領先機，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產業(yè)界的建議和推動下，“工業(yè)4.0”項目在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上被正式推出。其實，這一研究項目是2010年7月德國政府《高技術戰(zhàn)略2020》確定的十大未來項目之一——“旨在支持工業(yè)領域新一代革命性技術的研發(fā)與創(chuàng)新”的課題發(fā)展而提出的。2015年，在德國漢諾威消費電子、信息及通信博覽（CeBIT）上，德國正式發(fā)布了國家層面的工業(yè)4.0頂層框架，構建了從戰(zhàn)略、標準、研發(fā)和安全的實體架構（見圖1）。

圖1 德國工業(yè)4.0實體架構

德國科學委員會建立的工業(yè)4.0平臺，是由德國信息技術、通信、新媒體協(xié)會（BITKOM），德國電氣和電子制造協(xié)會（ZVEI），德國機械設備聯合制造協(xié)會（VDMA），弗朗霍夫研究院生產系統(tǒng)和設計技術研究所三個協(xié)會和一個研究所共同推動的?？芍^是“互聯網通訊”、“具智能邏輯控制的電控技術”、“先進設備制造者”及“最有權威的研發(fā)機構”組成的一個龐大的產學研體系，其中包括IBM、BOSCH等許多領頭羊企業(yè)。

作為德國“工業(yè)4.0”發(fā)起者、組織者和實施者之一的弗朗霍夫研究院，是歐洲最大的應用科技研究機構，主要側重科研成果的工業(yè)應用研究，是世界第一個工業(yè)研究機構，第一個開發(fā)以互聯網為基礎的“智能化生產”技術和設備的研究機構，也是德國Festo公司長期聯合開發(fā)的合作單位。作為一家極具研發(fā)和制造能力的實體氣動制造廠商Festo公司，在工業(yè)4.0中扮演的角色應引起中國氣動行業(yè)的高度關注。21世紀以來，Festo的產品改革步伐加快，氣動產品升級換代、產品轉行（電缸、視覺系統(tǒng)等），及其仿生科學實驗，從現今的眼光看，都與目前工業(yè)4.0描述有著密切關系，可謂是工業(yè)4.0智能產品的熱身賽，一步一步走到如今，基本沒走彎路，而且是直道加速。這也是Festo能被工業(yè)4.0指導委員會組織聘任的原因之一。

“從Festo主動轉型升級，表明氣動行業(yè)正在作為數字化工廠的主力軍，對工業(yè)4.0有更高的敏感度，更容易找到工業(yè)4.0的方向。氣動行業(yè)應擔當起自動化生產線全面解決方案的重要角色，主動‘轉型升級’?！边@席話表達了王雄耀對氣動技術未來價值的高度肯定和氣動產業(yè)轉型發(fā)展的迫切期待。

德國“工業(yè)4.0”一經推出，全球陷入熱議之中，同時，各國都積極推出類似“工業(yè)4.0”的戰(zhàn)略和規(guī)劃。中國對工業(yè)4.0的討論更是沸沸揚揚，認識各異。工業(yè)4.0到底是什么？為什么是德國首先提出？它的主要優(yōu)勢表現在哪兒？德國工業(yè)界如何推進工業(yè)4.0？氣動行業(yè)對工業(yè)4.0的認識都統(tǒng)一嗎？為什么氣動行業(yè)與“工業(yè)4.0”關系尤其密切？中國氣動產業(yè)水平與德國主要差距表現在哪兒？氣動行業(yè)能否在“中國制造2025”規(guī)劃期內順利地轉型升級？讓我們跟隨王雄耀的視角去尋找答案。

記者：為什么德國提出工業(yè)4.0的口號，工業(yè)4.0是在怎樣的發(fā)展背景下形成的？其他發(fā)達國家是否也有類似的戰(zhàn)略和規(guī)劃？

王雄耀：早在2010年，美國總統(tǒng)奧巴馬就簽署了“制造促進法案”，即我們所說的美國“制造業(yè)回歸”。動因是2008年世界經濟危機，美國經濟呈“空心化”，制造業(yè)增加值在GDP中的占比從24.4%降為12%。美國“再工業(yè)化”的本質是產業(yè)升級，啟動高端制造計劃，加強在納米技術、高端電池、能源材料、生物制造、新一代微電子研發(fā)、高端機器人等領域的攻關。

在德國開始籌劃工業(yè)4.0時，美國政府已經在系統(tǒng)規(guī)劃并積極推動6S工業(yè)系統(tǒng)：半導體（Semiconductor）、頁巖氣（ShaleGas）、智能化服務創(chuàng)值經濟（Smart ICT Service）、以硅谷為代表的創(chuàng)新精神（Silicon Valley Sprit）、航空航天（Space/Aerospace）、可持續(xù)人才資源（SustainableTalent Pool）的發(fā)展，企圖保持在高端制造領域的研發(fā)領先、技術領先和制造領先。但盡管如此，美國卻沒有喊出類似于工業(yè)4.0的口號。

若要探究德國工業(yè)4.0的根源，其實早在2006年，德國政府己出臺“德國高科技戰(zhàn)略”，整合了不同領域的多項研究和創(chuàng)新活動。從政府層面來說，2008、2009年德國提出《高科技戰(zhàn)略2020》，這個戰(zhàn)略包括移動、能源、安全、通信、健康五個領域的十個項目，并在2010年首次公諸于眾，這可能就是工業(yè)4.0的前身了。

據2015年由中國工程院、工信部、中科院主辦，中國工程院機械與運載工程學部、中國機械工程學會、德國機械設備制造業(yè)聯和會（VDMA）、西安交通大學共同承辦的“中國工程科技論壇（2015智能制造國際會議）”資料報道，德國電子電氣制造商協(xié)會研究、人才發(fā)展、工程生產（ZVEI）部主任BernhardDiegner在報告中透露了工業(yè)4.0組蹣跚成長的經歷、動態(tài)與成果。據稱，從2009年開始，德國就開始試圖提出合適的概念，來表達德國對工業(yè)升級的需要。可見德國提出“工業(yè)4.0”是反復論證、深思熟慮，幾經發(fā)展，直到2013年才將“工業(yè)4.0”確立為核心概念；2014年大力推行，完成標準定義和白皮書；2015年在CeBIT展會上，正式發(fā)布國家層面的工業(yè)4.0頂層框架，從戰(zhàn)略、標準、研發(fā)和安全實現了實體架構的構建。

從現實意義上來看，德國工業(yè)4.0不是一蹴而就的，不能看為是搶先。德國工業(yè)4.0小組在撰寫《實施“工業(yè)4.0”攻略的建議》中指出：“在制造工程領域，全球競爭愈加激烈，德國不是唯一已經認識到要在制造行業(yè)引入物聯網和服務的國家。再者，不僅僅亞洲對德國工業(yè)構成競爭威脅，美國也正在采取措施，通過各種計劃來應對去工業(yè)化，促進‘先制造’的發(fā)展。”為了將工業(yè)生產轉變到4.0，德國需要采取雙重戰(zhàn)略。德國的裝備制造業(yè)應不斷地將信息和通信技術集成到傳統(tǒng)高技術戰(zhàn)略來維持其全球市場領導地位，以便成為智能制造技術的主要供應商。與此同時，有必要為CPS（信息物理系統(tǒng)CyberPhysical Systems）技術和產品建立和培育新的主導市場。

如今，各國都相應推出振興工業(yè)革命的規(guī)劃：美國有先進制造伙伴計劃；日本有“日本制造業(yè)競爭策略”及經濟產業(yè)省《2015年版制造白皮書》；韓國有“新增長引擎戰(zhàn)略”；法國有“新工業(yè)法國”計劃；中國也制定了“中國制造2025”規(guī)劃。

記者：工業(yè)4.0的含義什么？其顯著的特征和任務是什么？

王雄耀：德國工業(yè)4.0文件中這樣描述：“實體物理世界與虛擬網絡世界（Cyberspace）以虛擬網絡-實體物理系統(tǒng)（CPS）的方式相融合，通過互聯網大范圍直接互聯，將資源、信息、物品和人進行互聯，從而造就物聯網和服務。這種現象的影響將反映到工業(yè)領域。在制造領域，這種技術的漸進性進步可以被描述為工業(yè)化的第四個階段，即工業(yè)4.0”。

為了實現將工業(yè) 4.0的下列特性的落實，《實施工業(yè) 4.0 攻略的建議》還深入詮釋了工業(yè)4.0的三大主要任務：通過價值網絡實行橫向集成（含實現企業(yè)間橫向網絡集成）；貫穿整個價值鏈的端到端工程數字化集成；縱向集成和網絡化制造體系（企業(yè)內部靈活且可重新組合）。

◆通過價值網絡實行橫向集成（含實現企業(yè)間橫向網絡集成）

從企業(yè)內部的信息集成向產業(yè)鏈信息集成，從企業(yè)內部的供應鏈管理與企業(yè)間的協(xié)同供應鏈管理，從企業(yè)內部協(xié)同研發(fā)體系到企業(yè)間的研發(fā)網絡（見圖2），從企業(yè)內部的價值鏈重構向企業(yè)間的價值鏈重構。橫向集成是企業(yè)之間通過價值鏈以及信息網絡所實現的一種資源整合，為實現各企業(yè)間的無縫合作，提供實時產品與服務，推動企業(yè)間研產供銷、經營管理與生產控制、業(yè)務與財務全流程的無縫銜接和綜合集成，實現產品開發(fā)、生產制造、經營管理等在不同的企業(yè)間的信息共享和業(yè)務協(xié)同。

圖2  價值網絡的橫向集成

各種不同制造商的設備能夠工作于一個信息平臺上， 實現各企業(yè)間的無縫合作，提供實時產品與服務。

◆貫穿整個價值鏈的端到端工程數字化集成

從產品開發(fā)到制造工程、產品生產和服務，在裝備適宜地運用IT系統(tǒng)為整個價值鏈提供端對端支撐。需要補充的是，這個跨越不同技術學科、全面的系統(tǒng)工程方法是必需的。端到端的數據系統(tǒng)工程和價值鏈優(yōu)化還將意味著，顧客不用再從供應商預先制作的產品系列中挑選產品；可以通過制造廠商端到工程數字化集成價值鏈，采取重置模塊和數據編制，實現個性化定制。

◆實現縱向集成

縱向集成是在工廠進行。在將來的智能化工廠里，制造業(yè)結構不會被固定并被先期限定。取而代之的，是根據個性化需求定制的一組IT結構化模塊，根據不同情況下產品生產的需要自動搭建出特定的結構，該結構指如何通過資源配置（如機器、工作、物流等）和其間相互作用關系（如原料周轉）以完成制造業(yè)系統(tǒng)調配的一種組合，包括模型、數據通訊和算法等所有相關需求（見圖3）。

圖3  縱向集成和網絡化制造系統(tǒng)

為了實現縱向集成，確保不同層次的制動器和傳感信號傳輸到ERP層面，對端對端數據集成來說非常重要。需要為特別的網絡化和重新組合制造系統(tǒng)開發(fā)模塊和使用策略，進行功能描述也很重要。而且，帶工者和操作員都需培訓，以使其了解這些方法的運行和操作對制造系統(tǒng)的影響。

德國菲尼克斯（中國）有限公司副總裁杜品圣，在2012年《信息控制一體化技術在未來生產制造領域地位》一文中解釋縱向信息集成特點是統(tǒng)一而透明的數據通信，采用現場總線（Interbus）和工業(yè)實時以太網（Profinet）實現從管理層、控制層到現場設備層的信息無縫集成，使得工廠過程控制系統(tǒng)（FCS/PCS）與企業(yè)管理信息系統(tǒng)（ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）有機地融為一體。從而可在企業(yè)內隨時隨地獲得實時現場數據以用于評估、規(guī)劃、協(xié)調和優(yōu)化操作流程、生產流程以及業(yè)務流程，真正地讓自動化與制造管理、企業(yè)管理、供應鏈管理建立無縫連接。

綜上所述，工業(yè)4.0展示了未來制造業(yè)技術的根本，從整條價值鏈的角度出發(fā)，產品開發(fā)、生產、服務的現場可通過軟件和網絡交流，使得工廠各部門（生產線、研發(fā)部門、銷售部門、物流部門，企業(yè)管理部門等）通過互聯網，配合運用各需交換節(jié)點的傳感器，用標準統(tǒng)一的通信格式（這正是工業(yè)4.0需解決課題之一）進行大數據交換、通信、傳輸。因此，也不再是依靠幾個月或者幾年前的計劃安排生產，而是依最新情況（訂單要求）靈活調整生產的工藝，讓制造流程、生產設備之間、原材料/半成品及成品之間進行實時信息和指示交換，以達到最優(yōu)化的生產流程。從而，制造出滿足各方面條件的產品，這就是工業(yè)4.0帶來的個性化生產模式。

工業(yè)4.0的核心就是通過上述提到的三大集成（通過價值鏈的縱向集成、橫向集成和端到端的集成），把設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶緊密地連接在一起。具體地說，就是將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過CPS形成一個智能網絡，使得產品與生產設備之間、不同的生產設備之間，以及數字世界和物理世界之間能夠互聯，使得機器、工作部件、系統(tǒng)以及人類通過網絡持續(xù)地保持數字信息的交流。

記者：工業(yè)4.0將給制造業(yè)乃至社會帶來哪些重要變革？

王雄耀：前三次工業(yè)革命，都是經后人總結后定論的，唯獨這次，是由德國明確提出，并掀起第四次工業(yè)革命浪潮。

工業(yè)4.0被證明是技術發(fā)展的必然規(guī)律，是科學發(fā)展的必然性。當一門科學技術發(fā)展到某一個階段時，是可以瞻望前景的。目前己經有工程師采用閥島（內置PLC）技術、應用工業(yè)以太網（Ethernet），通過互聯網，實現對幾千公里之外的生產流水線進行在線通信、診斷、監(jiān)控（見圖4）。當工業(yè)3.0發(fā)展到現在，己經有工程師們采用智能工業(yè)機器人完成人力無法完成的工作。工業(yè)技術的卓越表現顯示我們的智力、技術已經踏入了互聯網/智能機器人/智能制造的邊緣。此時，德國提出工業(yè)4.0發(fā)展規(guī)劃可謂是水到渠成，方向明確，困難也是既清晰又具體的。正如“2015智能制造國際會議”上德國電子電氣制造商協(xié)會專家BernhardDiegner在報告中透露的：“剛開始起步階段進展很緩慢，只能就有限的三個話題形成三個工作組，感覺覆蓋面太窄；不同行業(yè)、部門對話很困難；系統(tǒng)復雜性超過想象；……；同時完全缺乏國際化的策略”。還有，網絡標準的統(tǒng)一，商業(yè)數據的保密、安全性，保證不被遭竊和攻擊。

圖4  目前己經有工程師采用閥島（內置PLC）技術

德國工業(yè)4.0給整個社會帶來的變革是巨大的，從人類的生產方式、商業(yè)模式及人們在社會的生活都會逐步發(fā)生改變，涉及到人與機器；人與人；國家與國家（窮國與富國）。如：

●滿足用戶個體化需要：即可能在一次性生產且產量很低（1批量）的情況下仍能獲利；

●靈活性：可以使工程流程、工藝數據進行動態(tài)配置；

●決策優(yōu)化：工業(yè)4.0提供了端到端的實時透明，使工程得以早期論證和短時間內決策；

●資源生產率和利用效率優(yōu)化：生產過程中的資源和能源消耗或降低排放進行持續(xù)優(yōu)化；

●通過新的服務創(chuàng)造價值機會：通過下游服務及大量大數據，開辟了創(chuàng)造價值的新途徑和就業(yè)的新形式，尤其是對于中小企業(yè)及初創(chuàng)企業(yè)；

●應對工作場所人口的變化：面對熟練勞動力的短缺和日益多樣化的勞動力，工業(yè)4.0將提供靈活多樣的職業(yè)路徑；

●工作和生活的平衡：使用CPS的公司，可以有更加靈活的工作組織模式，讓員工在工作與私人生活之間，以及個人發(fā)展與持續(xù)的職業(yè)發(fā)展之間實現更好的平衡；

●高工資仍然具有競爭力：工業(yè)4.0的雙重戰(zhàn)略將使得德國保持供應商的領先地位，并且成為工業(yè)4.0解決方案的主導市場。

2014年德國西門子工業(yè)解決方案集團高級技術與標準部門副總裁DieterWegener（工業(yè)4.0標準制定者）接受采訪時說：“為了實現工業(yè)4.0，必須要做的事情很多。工業(yè)4.0不會一蹴而就，不只是一個藍圖，而是應該前進的方向。對我們來說，把工業(yè)4.0作為目標本身就稱得上是一種改革。至于是否成功，那就等30年后，讓我們后代去評判”。目前工業(yè)4.0進展順利，德國正在加快對“數字化工廠”運作模式的開發(fā)（如西門子安貝格工廠）。使我們感到困惑的是，中國的德資企業(yè)，卻不提或很少提工業(yè)4.0，相反，中國企業(yè)對工業(yè)4.0似乎更熱情。從德國《實施“工業(yè)4.0”攻略的建議》的調查顯示：47%的德國企業(yè)表示已經積極參與工業(yè)4.0計劃，18%的企業(yè)參加了對工業(yè)4.0計劃的研究，12%的企業(yè)則已經開始實施工業(yè)4.0計劃。德國是一個十分嚴謹的民族，目前，正腳踏實地加快試驗實驗，建“數字化工廠”，以少說多作為原則。這應該也是許多在中國的德資企業(yè)不提或很少提工業(yè)4.0的原因。

記者：中國業(yè)界人士對工業(yè)4.0的態(tài)度不一，工業(yè)4.0對中國氣動技術的發(fā)展是否有切合實際的幫助，可以提供哪些啟示？

王雄耀：中國業(yè)界人士對工業(yè)4.0存在各種觀點，一種是中國制造業(yè)界和投資界對工業(yè)4.0的熱情程度似乎超過了德國人；還有一些觀點認為“工業(yè)4.0看起來很美，但是確實似乎離我們有點遠”；“互聯網產業(yè)在德國和中國的發(fā)展情況截然不同，學習德國的工業(yè)4.0經驗，中國會不會水土不服”、“工業(yè)4.0之后企業(yè)會不會大幅度裁員，工人的飯碗是不是被機器人搶了”、“工業(yè)4.0僅僅是智能制造而己，沒什么大驚小怪，我們也會趕上去”、“工業(yè)4.0個性化生產，我們還沒有到達這一消費層次”等等。因此，當前有必要澄清對工業(yè)4.0認識的誤區(qū)。我認為，德國工業(yè)4.0至少給中國氣動技術、氣動行業(yè)帶來了模板，氣動和自動化下一步應該怎么發(fā)展？需要何種類型的自動化元件及元器件去滿足基本要求，它揭開了今后行業(yè)發(fā)展具體方針和策略。

氣動技術是一門自動化技術，是智能裝備、自動化生產線的基礎之一。工業(yè)生產流水線中，80%以上的元器件來自氣動元件。當德國宣布“工業(yè)4.0”，對于從事氣動和自動化的專業(yè)人士，頓時會有興奮之感。正如“春江水暖鴨先知”，因為他們本來就在從事制造自動化智能設備，而工業(yè)4.0，讓他們明白目前差距是在哪兒，下一步怎么做，方向是什么。

如今工程師們己經在采用不同制造廠商提供的現場總線（在工業(yè)4.0的要求下會逐步統(tǒng)一起來）、工業(yè)以太網（通過物聯網）、無線網、GPS定位技術、視覺系統(tǒng)、條形碼掃描信息技術等，部分性地從事縱向集成網絡化制造系統(tǒng)和全價值鏈端到端的集成部分功能方面的工作。

工業(yè)4.0帶給我們的是一種新的理念：物聯網、移動互聯、云計算、大數據等新一代信息技術廣泛普及并推進生產方式變革，是“互聯網+智能制造”。工業(yè)4.0提供給我們的是一種未來工廠的模板，如“數字化工廠的樣板”——西門子安貝格工廠。

但它帶給氣動行業(yè)最重要的是觀念改革，氣動行業(yè)的轉型升級。盡管之前我們也提“產品升級”、“企業(yè)轉型”，但到底如何來轉型、如何來升級，概念模糊（怎么改）、方向不清（改成什么樣）、沒有模板（可以數字工廠為基礎）。

過去，我們在制定“十一五”規(guī)劃、“十二五”規(guī)劃、“十三五”規(guī)劃時，瞄準的是氣動行業(yè)產品“升級換代”，如產品的微型化、小型化、低功耗、集成化、規(guī)?；?、機電一體化，用于火車的耐低溫（-40℃）閥；比例閥；閥島；無桿氣缸等。在開發(fā)時，參照的國際產品標準水平不一，東一家、西一家，無法形成真正模塊化系列產品。對于不采用壓縮空氣的自動化產品基本排拆（只有極少數單位開發(fā)電缸），究其原因，是還看不清當今國際氣動廠商早己投身于提供全自動化解決方案，以及機電一體化產品。這是需要中國氣動企業(yè)反思的。

記者：Festo是德國工業(yè)4.0實體架構中的重要一員，也是氣動技術的領軍企業(yè)，分析Festo的產品、技術發(fā)展歷程，有哪些方向和經驗值得中國氣動企業(yè)借鑒？

王雄耀：Festo在“德國工業(yè)4.0平臺”的“管理董事會”和“指導委員會”中均占有一席之地。Festo在2013年加入了獨立于制造商的SmartFactory計劃。其目標是將新技術和概念集成至工廠自動化環(huán)境中。Festo經歷了德國工業(yè)一步一步向工業(yè)4.0邁進，深知要徹底地實現工業(yè)4.0，還需要做到哪幾步。通過分析Festo氣動產品和技術的發(fā)展過程和路線，可以推理和證明，工業(yè)4.0的基礎就是氣動和自動化技術。所以，氣動產業(yè)對工業(yè)4.0有更高的敏感度，更容易找到工業(yè)4.0的方向。氣動行業(yè)應擔當起自動化生產線全面解決方案主角，主動“轉型升級”。

以Festo為例，從20世紀末開始，除了提供氣源處理單元（有診斷氣源故障的模塊化氣源組合單元）；氣缸；管道系統(tǒng)（各種特性功能氣管、接頭）；電磁閥（各種功能的氣控、電控電磁閥、高速閥、壓力/流量比例閥及真空閥），還生產閥島（帶可編程控制器，帶現場總線/以太網接口，對閥門氣源壓力高低、I/O電信號短路、斷路，節(jié)點控制器等故障診斷功能）；電缸（各種精度，如齒形帶型絲桿型、滾軸絲桿型）；步進馬達、伺服馬達及馬達控制器：三角架人機械手；圖像處理系統(tǒng)（二維/三維視覺系統(tǒng)；條形碼掃描）；傳感器（壓力傳感器、流量傳感器、光電傳感器）；各種電纜接口、轉接器及自動化選型軟件。

這種產品的轉型不是某一家氣動廠商的獨家做法，而是自動化發(fā)展的必然規(guī)律。尤其需要指出的，正是在20世紀末積極開發(fā)機電一體化產品，奠定了目前工業(yè)4.0基礎理念。如今，德國正在積極以數字式工廠為先導實驗，加快推進工業(yè)4.0步伐。

氣動廠商將成為工業(yè)自動化生產的主宰者而不是其他行業(yè)廠商，是因為，氣動廠商可提供80%以上的自動化元器件。自動流水線設計的第一步是從氣動開始，驅動器（氣缸等）能在任意空間位置搭建運動軌跡平臺，氣缸兩邊裝上速度調節(jié)閥便可實現速度的無級調速，上馬容易、維修方便、成本最低，可形成模塊化結構，十分適宜數字化工廠的智能裝備部件，所以氣動產品占智能自動流水線上的自動化元器件總用量的80%以上。同時，在自動線的調試方便性方面，占據了整個生產線主體的氣動產品調試更容易，這也是企業(yè)衡量采用哪種技術的重要因素。由此可說明，氣動技術、氣動產品還將持續(xù)發(fā)育成長，并與其他學科技術融合，形成新產品。

既然氣動產品是工廠自動化的最重要角色之一，如果生產線上有電缸之類的電動元件，為什么氣動行業(yè)不“轉行”呢？嚴格意義上說，這是“擴行”，國外許多氣動廠商都在擴行。如果工業(yè)自動流水線上需要少量電缸之類產品等時，氣動廠商可通過一站式服務（包括解決調試），與一些其他控制元件廠商聯合開發(fā)。

綜上所述，氣動行業(yè)應擔當起全面解決方案的主角，主動“轉型升級”。這樣先行統(tǒng)籌開發(fā)產品，統(tǒng)一考慮機械接口、通信接口，是符合科學發(fā)展觀的。

◆氣動技術的“深化”

隨著氣動技術的發(fā)展（見圖5），氣動技術在不斷“深化”，導致氣動行業(yè)的“轉型升級”。

圖5 氣動技術的發(fā)展

目前，國際上先進工業(yè)國已把氣動技術融入了機電一體化技術。如Festo把氣動控制與傳動（氣缸、電磁換向閥等）、機械、電氣控制與傳動（電缸、步進馬達、伺服馬達、馬達控制器）、真空技術、通信技術、仿生技術、視覺系統(tǒng)、診斷或在線診斷監(jiān)測、無限網控制、節(jié)能與環(huán)保，形成一個完整的自動化解決方案模式（體系）。

元器件開發(fā)遵循向微電子、微技術、在線檢測與自我修復功能、機電一體化方向靠攏，德國工業(yè)4.0的要求滿足智能生產、智能控制模式（至少現場級的自動化生產線與各站的生產設備在通信與控制上已趨于統(tǒng)一）。比如，對所有需要控制或診斷元器件（氣缸、閥島、真空發(fā)生器、視覺系統(tǒng)等），都會考慮到統(tǒng)一的總線接口。

在應用領域上，已著手考慮采用統(tǒng)一的總線、以太網、無線實時通信控制模式，智能、在線的診斷、控制。高度強調環(huán)保、節(jié)能、安全（節(jié)氣回路、回收能源、縮短氣管、降低壓力等級、優(yōu)化選型、采用節(jié)能產品）、符合防爆、食品衛(wèi)生、安全等級等氣動產品，并通過應用領域的反饋、促進對元器件的變革。完成工程端對端數字集成，橫跨整個價值鏈。

◆氣動技術的“進化”

氣動技術也在不斷“進化”，比如CPX（電氣終端）+閥島（見圖6）。

圖6  CPX+閥島

CPX+閥島跟工業(yè)4.0有關系嗎？工業(yè)4.0要求，機器、裝置及其他元件能實時交換信息、數據，包括從呆板的集中式工廠控制系統(tǒng)到分散式智能工廠控制系統(tǒng)的轉變，不同的傳感器信號評估，復雜事件的檢測、獨立的本地決策和控制都集成在一起。這些元件將智能地彼此聯網，可以自行配置，且過程簡單，并且獨立滿足生產訂單的各種需求。

CPX+閥島是一個自動化平臺，包括：功能集成，通訊，電氣運行，伺服氣動元件，測量與控制，分散式安裝，安全，氣動元件。閥島是最重要的工業(yè)通信和安裝系統(tǒng)之一，它將氣動元件和電氣元件連接起來，用于機器層面的診斷。閥島的CPX不僅只連接現場和主控制層，它已具備診斷設施并提供狀態(tài)監(jiān)控功能。它的各種模塊能夠將氣缸控制和電缸控制整合在一起：通過模組化閥島MPA和VTSA來控制氣缸，通過運動控制器來控制電缸。且其已集成了安全功能，用戶可以訪問診斷信息，快速確定故障并更換模塊。

有人提出，CPX+閥島的面世，已經暗示了德國對工業(yè)4.0的愿望?，F在很多國際氣動企業(yè)為了搶占工業(yè)4.0的先機，也相繼研制出CPX+閥島。

記者：“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃的提出，將助推中國氣動產業(yè)的轉型升級，請您對此提一些自己的建議？

王雄耀：“中國制造2025”提出創(chuàng)新驅動、綠色發(fā)展、結構優(yōu)化、人才為本的發(fā)展戰(zhàn)略。中國則要由制造大國向制造強國轉變。中國氣動行業(yè)完全可以結合德國工業(yè)4.0的模式要求，借鑒德國“數字化工廠”，來針對性地進行某些氣動元件的改革，以及傳感器的開發(fā)等。

“中國制造2025”核心是應用互聯網+智能裝備，要把設備、生產線、工廠、供應商、產品、客戶緊密地連接在一起。將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過互聯網形成一個智能網絡。中國氣動行業(yè)應主動與電控、IT等專業(yè)聯合，積極邀請這些行業(yè)的專業(yè)人士與氣動研發(fā)人員進行交流，或給予培訓（包括互聯網、以太網、無線網、大數據、通信接口等），可以聯合開發(fā)產品，把握信息通信技術與裝備制造業(yè)融合的發(fā)展趨勢。相關協(xié)會可以考慮成立“工業(yè)4.0的專題項目小組”，“產品改進小組”、“專題開發(fā)小組”及“系統(tǒng)開發(fā)應用小組”。

從目前工業(yè)4.0要求設備智能化、模塊化、集成化來看，數字化工廠要求自動線上的每個端點有通信功能，有的還會被設計成嵌入式、帶傳感功能或通信接口、融入各門學科技術的產品，氣動廠商要有勇氣突破單純氣動產品的禁錮，只要研制滿足價值鏈的縱向集成、橫向集成和端到端的網絡通信要求的元器件，便會有新的聚寶盆。

“工業(yè)4.0的到來，是氣動產業(yè)加快轉型升級的機遇。對于中國氣動產業(yè)同仁而言，錯過這一次工業(yè)4.0，等于錯過這個時代！”。如抓不住這個機會，待10年以后再談中國氣動技術與世界同行的差距，相信又將落后15年。

中國氣動行業(yè)的發(fā)展方向己經很明確，在“中國制造2025”的規(guī)劃下，氣動行業(yè)“不僅需要有動力向前沖”，還必須大力協(xié)同，抓緊時間“提速奔跑”！