以物联网、大数据、机器学习、“数字化双胞胎”、人工智能等技术为核心的工业4.0，如今已成为德国工业的最新名片。不仅西门子、博世等大企业倾力推动，不少科研实力并不雄厚的中小企业，也在各种支持下逐渐参与其中，以应对技术和市场的全新变革和挑战。不过，由于在成本支出、经营理念、数据安全、人才建设等方面还存在诸多挑战，许多德国企业对工业4.0的应用还在摸索中。
在智能示范工厂里生产爆米花
“阿历克塞，开始分拣程序。”
随着弗拉特博士一声令下，眼前的人机交互界面应了一声“OK”，机器便开始运转。一大把掺杂着黑色测试物的玉米掉落到传送带上。几秒钟内，黑色测试物被全部分拣，只有合格的玉米进入后续爆米花生产。
“玉米粒次品率等数据，会由玉米分拣系统自动提交给爆米花厂家，供其优化生产流程。整个爆米花生产过程除了语音唤醒‘阿历克塞’，其他都由搭载了智能传感器的机器来完成。”弗拉特向本报记者介绍。
弗拉特是弗劳恩霍夫工业自动化应用中心智能传感系统项目的负责人，而这一玉米分拣系统正出自该中心。
这条玉米分拣系统是东威斯特法伦—利普智能工厂（简称OWL智能工厂）的10多条工业4.0示范线之一。OWL智能工厂由弗劳恩霍夫工业自动化应用中心和东威斯特法伦—利普应用科技大学联合设立。该工厂目前不生产任何产品，而是一个展示工业4.0的示范平台。
白色半弧形的厂房，四面被大落地窗环绕，各式自动化机器整齐排列，一架黑色无人机挂在屋顶。弗拉特说，无人机可以在生产车间发挥“信使”功能，自动传递小型零件和档案资料。
在OWL智能工厂，工业4.0并非宏大叙事，而是一个个如玉米分拣系统一样的具体案例，参观者可以观摩甚至亲身体验。
穿戴好增强现实设备，眼前浮现出一个虚拟3D装配线。参观者只需根据屏幕上的指示，从不同的盒中取出部件，按图示步骤组装好元器件，放在检测仪中，系统便会自动显示是否合格。
以上这一切并没有真实发生CONTROL ENGINEERING China版权所有，却可以完全模拟生产线运行情况，并发现问题。在传统工厂，无论设备调试还是样品生产，都需要反复实操www.cechina.cn，花费大量时间和其他成本。如今，基于大数据以及软件技术搭建的“数字化双胞胎”，在设备投产前就能预先发现和解决问题。
“有了这些应用，工厂可以更好了解生产情况和数据，及时分析改正错误，提高效率和品控，节省人力成本。”弗拉特说。
产官学全方位协力推进
在《工业4.0：即将来袭的第四次工业革命》一书作者森德勒看来控制工程网版权所有，工业4.0不仅仅是自动化，而是对产品研发、生产、销售、服务等整条价值链实时管理，并从终端使用者的多元需求出发，反推至前述各个环节CONTROL ENGINEERING China版权所有，创造成本可接受的个性化产品。
以汽车为例，宝马的电力辅助刹车系统部件由博世集团的6个工厂生产，然后在一个工厂组装。借助工业4.0，宝马可以随时知道每一个零部件在供给链中所处的状态，并根据消费端的数据调整库存，提高交货效率。
推动工业4.0，实现对传统工业生产、销售和服务等环节的数字化和智能化变革，对企业的技术应用、软硬件设备和专业人员提出了很高的要求。这与前三次工业革命以及过往一二百年间的价值链逻辑完全不同。博世、宝马这样的大企业可以做得很好，但对占德国企业总数99%的中小企业并非易事。OWL智能工厂建立的初衷，即是在工业4.0的实施过程中为中小企业提供测试环境，降低它们的试错成本。
OWL智能工厂只是“It's OWL”集群的一部分。这一集群由德国联邦政府支持，北莱茵—威斯特法伦州政府牵头，集合了东威斯特法伦—利普地区近200家制造企业、16个科研机构以及6所大学，是德国针对中小企业实施的最大的工业4.0计划之一。
与大企业的成套方案不同，“It's OWL”针对中小企业的不同需求，将大企业的成套方案拆解，将其中有用的部分重新开发组合。
这些私人订制方案非常具体，涉及的产业也五花八门。爆米花原料分拣和供给如何通过智能化实现加速，急救包安瓿瓶托架如何既防震又易拔取，如何收集印刷机胶辊磨损数据以便耗材数字化管理……很多不起眼的行业，都引入了工业4.0。从2012年至今，“It's OWL”已经完成47个研究计划，向企业转移项目171个，创造了7500个新增就业岗位。
图为德国凤凰接触器公司员工在生产线上进行零件组装。凤凰接触器公司供图
这一过程并非无偿提供，中小企业需要付费咨询。但相比优化之后节约的成本，许多企业认为付出是值得的。
“通过工业4.0技术帮助德国中小企业提高经济效益，正是‘It's OWL’的作用。”弗拉特说。
“It's OWL”也仅仅是德国政府支持的数个工业4.0前沿集群中的一个。早在2013年，德国就将工业4.0纳入《高技术战略2020》，并形成由企业主导，政府、行业协会和研究机构共同参与，产官学相结合的工业4.0支持平台。德国联邦经济部还在全德成立了25个工业4.0能力中心。全德在工业4.0领域的总投资，已从2013年的3.2亿欧元上升到了2020年的26.2亿欧元。
工业4.0并非适合所有企业
去年底，一则新闻引发了全球业界关注：阿迪达斯宣布将关闭其位于德国和美国的“高速工厂”，订单重回亚洲人力代工厂，这距其开张不过三年。
在“高速工厂”，顾客可以现场扫描足部模型、在跑步机录入运动数据，借助机器人和4D打印，顾客5小时就能拿到量身打造的运动鞋。在过去，阿迪达斯一双鞋从设计到上架需要18个月CONTROL ENGINEERING China版权所有，其中75%的产品不到一年就开始打折。
小规模订制化生产，理论上更贴近需求，避免产品滞销，一度被视为业界革命，然而事与愿违。虽然阿迪达斯没有透露具体细节，但高昂的运维成本和有限的产品选择，被认为是关厂主因。
这也被媒体称为德国第一个宣布失败的工业4.0案例。事实上，类似的失败案例已有不少。根据“It's OWL”的统计，在其171个企业转移项目中，有3/4企业表示满意，这也意味着25%的工业4.0改造方案没有达到预期效果。
“It's OWL”所在的东威斯特法伦—利普地区，是德国乃至欧洲制造业最发达的地区之一，在机械、电气、电子以及汽车领域拥有400多家企业，年产值170亿欧元，其中不乏行业引领者和隐形冠军。
即便制造能力雄厚、上下游配套便利、技术创新水平领先，该地区实行智能化生产也并非总是成功。这也反映出德国工业4.0遭遇的瓶颈，这一工业升级计划并非适合所有企业和行业。
在成本支出、经营理念、数据安全、人才建设等方面，诸多问题有待解决，许多企业也因此仍在观望。
“如今无论供货商和顾客，都要求相关的数据支撑。许多公司其实是在数字化大潮中被动接受了工业4.0。”德国凤凰接触器公司负责企业传播的工作人员安德雷·科勒告诉本报记者：“我们目前最大的挑战是缺少专业人才。”
根据德国联邦外贸与投资署工业4.0领域专家夏尔玛统计，约有30%的德国中小企业在工业4.0升级时感到力不从心，其经济实力无法承担未知的后果。“这些企业在前期必须进行非常慎重的考虑，比如通过咨询机构，至少从理论上确认工业4.0升级的可操作性。” 夏尔玛对本报记者说。