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在《保障德國(guó)制造業(yè)的未來(lái)：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(guó)于2005年末曾對(duì)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(guó)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(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的生產(chǎn)要素，越來(lái)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)?！爸悄堋睂⒊蔀榈谒拇喂I(yè)革命的主要特征。

   在未來(lái)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(huì)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(guó)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(huì)收集飛機(jī)在空中飛行時(shí)的各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫?jīng)過(guò)智能軟件系統(tǒng)分析，可以精確檢測(cè)飛機(jī)運(yùn)行狀況，甚至預(yù)測(cè)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(gè)表現(xiàn)例子。在未來(lái)的工業(yè)企業(yè)，“智能”將成為“心臟”和“大腦”。

   美國(guó)是國(guó)際智能制造思想的發(fā)源地之一，美國(guó)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(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(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(guò)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?dòng)化等。2005年，美國(guó)國(guó)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(shí)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(guò)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(duì)于工業(yè)來(lái)說(shuō)，通過(guò)數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)，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(cè)，未來(lái)的產(chǎn)品價(jià)值將有三大變化趨勢(shì)：原先硬件創(chuàng)造的價(jià)值正在被軟件創(chuàng)造的價(jià)值所共享；網(wǎng)絡(luò)連接讓我們?cè)谲浖?chuàng)新方面有了新的選擇，價(jià)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(lái)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(cè)：在美國(guó)，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(lái)20年，它將使美國(guó)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(guó)生產(chǎn)率增長(zhǎng)的一半，那么工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在此期間會(huì)為全球GDP增加10 ～15萬(wàn)億美元。

從以上這兩個(gè)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(cè)試的使用和計(jì)量測(cè)試精度和能力的保障。傳感器和傳感技術(shù)是計(jì)量測(cè)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(cè)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(shí)代，是信息技術(shù)時(shí)代，是把一切測(cè)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(guò)程中再進(jìn)行新的采集、新的分析、新的應(yīng)用的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的計(jì)量測(cè)試無(wú)處不在，無(wú)時(shí)不在，無(wú)所不在。這對(duì)計(jì)量測(cè)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(gè)方面對(duì)計(jì)量測(cè)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(cè)試能力問(wèn)題

計(jì)量測(cè)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(shí)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(shí)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(shí)對(duì)接平衡，肯定要高于這個(gè)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(shí)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(duì)時(shí)間這一個(gè)參數(shù)的要求，對(duì)于長(zhǎng)度、溫度、電磁、無(wú)線傳輸?shù)榷继岢隽耸裁礃拥男枨螅课覀兡芊駶M足？第四次工業(yè)革命的到來(lái)，一定需求更高精度的計(jì)量測(cè)試為其提供測(cè)試技術(shù)保證。

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

無(wú)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(gè)玻璃全自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)線上就安裝了3000多個(gè)測(cè)量傳感器，保證著整個(gè)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(cè)儀表。那么如何保證這些傳感器的準(zhǔn)確、可靠？如何對(duì)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(cè)量傳感器加上軟件系統(tǒng)，就實(shí)現(xiàn)了原來(lái)儀表的功能，未來(lái)的檢測(cè)儀表是否將被各式各樣的傳感器或傳感系統(tǒng)所替代？?jī)x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(lái)思考計(jì)量相關(guān)軟件的檢定、校準(zhǔn)或檢測(cè)問(wèn)題

無(wú)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(dòng)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(dòng)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(cè)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(cè)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(duì)儀器設(shè)備，或者說(shuō)只針對(duì)其中的計(jì)量檢測(cè)部分，很少涉及對(duì)軟件采集性能、安全性能、可靠性能、防作弊性等進(jìn)行測(cè)試。這種管理方式在未來(lái)必須發(fā)生改變。同時(shí)，由于軟件的存在，傳感器的廣泛應(yīng)用，一個(gè)系統(tǒng)對(duì)多個(gè)參數(shù)、多類參數(shù)同時(shí)進(jìn)行測(cè)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(cè)評(píng)能力？能否對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)？能否對(duì)所有的參數(shù)同時(shí)進(jìn)行在線檢定？

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

在工業(yè)4.0時(shí)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(gè)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(shí)代更是一個(gè)大融合的時(shí)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(wú)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(shí)。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(lái)越大，對(duì)人才綜合素質(zhì)的要求越來(lái)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(gè)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(guó)原因時(shí)，社會(huì)普遍認(rèn)為：美國(guó)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(lái)思考計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的設(shè)置及發(fā)展方向問(wèn)題

隨著第四工業(yè)革命的到來(lái)，特別是隨著無(wú)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(jí)級(jí)傳遞，而是通過(guò)現(xiàn)代科技手段，如無(wú)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(wèn)題將會(huì)越來(lái)越突出。那么，具有中國(guó)特色的大區(qū)計(jì)量測(cè)試中心的量傳職能是否會(huì)萎縮？有些量值可以直接溯源到國(guó)家級(jí)或省級(jí)技術(shù)機(jī)構(gòu)，那么地市級(jí)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)和縣級(jí)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)還會(huì)有什么樣的檢定、校準(zhǔn)任務(wù)？這些都對(duì)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(guó)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(lái)思考計(jì)量的行政管理問(wèn)題

工業(yè)4.0是一個(gè)巨大的系統(tǒng)工程，也是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ炭刂葡到y(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)將社會(huì)方方面面的信息進(jìn)行綜合、分析，并產(chǎn)生新的指令，同時(shí)也為社會(huì)治理提供決策依據(jù)。社會(huì)治理必須與第四次工業(yè)革命的進(jìn)程緊密結(jié)合。國(guó)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(gè)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(huì)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(huì)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(huì)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(lái)提高計(jì)量管理的效率和能力?，F(xiàn)在是時(shí)候思考了。