德國工業(yè)4.0簡介

工業(yè)4.0關(guān)于德國工業(yè)4.0的簡要介紹

工業(yè)4.0（Industrie4.0）是德國政府《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的十大未來項目之一，并已上升為國家戰(zhàn)略，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。智能工廠賽柏空間提綱一.德國工業(yè)4.0介紹二.其他發(fā)達國家情況三.對中國工業(yè)的啟示四.幾點思考提綱一.德國工業(yè)4.0介紹二.其他發(fā)達國家情況三.對中國工業(yè)的啟示四.幾點思考1、背景德國是老牌裝備制造業(yè)強國，德國在制造業(yè)方面的研究、開發(fā)和生產(chǎn)，以及對復雜工業(yè)過程高效管理是其在全球裝備制造業(yè)領(lǐng)先的基礎(chǔ)。德國擁有強大的機器和設(shè)備制造業(yè)，在信息技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)出很高的水平和能力，在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程方面也頗有建樹。但是，伴隨著美、日等國“再工業(yè)化”戰(zhàn)略的提出，全球制造業(yè)競爭愈加激烈。而德國乃至歐洲在通信和信息技術(shù)市場上的競爭力缺失（市場份額不到10%），使德國人開始擔憂其制造業(yè)在世界的領(lǐng)先地位。在這種形勢下，德國政府提出了產(chǎn)官學一體化的“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。1、背景（續(xù)）“工業(yè)4.0”研究項目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部聯(lián)手資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動下形成，并已上升為國家級戰(zhàn)略。德國聯(lián)邦政府投入達2億歐元。2011年初步提出，2013年4月，漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出，其目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機。“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。工業(yè)1.0工業(yè)2.0工業(yè)3.0工業(yè)4.0兩大主題一是“智能工廠”，重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)；

二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等?！肮I(yè)4.0”概念即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)—賽柏物理系統(tǒng)（Cyber-PhysicalSystem)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。2、內(nèi)涵（1）生產(chǎn)工藝與信息技術(shù)融合

核心技術(shù)：賽柏物理空間CPS—Cyber-PhysicalSystem

傳感器+微處理器+執(zhí)行器+連網(wǎng)能力CPS強調(diào)實體裝置和控制網(wǎng)絡(luò)的連結(jié)，即信息通信技術(shù)（ICT）

在制造業(yè)中采用物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)網(wǎng)，實現(xiàn)人的控制在時間、空間等方面的延伸，本質(zhì)就是人、機、物的融合。也被稱為人機物融合系統(tǒng)。2、內(nèi)涵（3個特征）（2）產(chǎn)品個性化生產(chǎn)高度靈活的工廠可以迎合顧客對產(chǎn)品個性化、多樣化、不斷改變的要求，可以通過現(xiàn)代化的手段，以大批量生產(chǎn)的成本，制造批產(chǎn)量的產(chǎn)品。從某種意義上說，回到了第一次工業(yè)革命之前。顧客與工廠頻繁交流溝通，不僅在訂合同前，而且在下訂單后、設(shè)計、加工、裝配、調(diào)試階段。因此，顧客甚至可以在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中改動他的訂單細節(jié)。2、內(nèi)涵（續(xù)）

（3）生產(chǎn)人性化通過工廠智能化，更多的員工可以有靈活的工作時間，因此工作更安心了。利用網(wǎng)絡(luò)，生產(chǎn)可以分散，從而可以分散能量供應(yīng)。利用網(wǎng)絡(luò)，員工可以就近，甚至在家里上班。他們問道，如果大量員工每天長途開車上班，到廠里再花很大力氣節(jié)能減排，又有多大實際意義呢?2、內(nèi)涵（續(xù)）戰(zhàn)略目標

德國擁有強大的機械和裝備制造業(yè)，但美國、日本乃至我國也在通過各種計劃，促進先進制造業(yè)發(fā)展。德國制定工業(yè)4.0戰(zhàn)略的目的，就是為了“確保德國制造的未來”。雙重策略

一方面德國要成為工業(yè)4.0智能技術(shù)的全球領(lǐng)導性供應(yīng)商；另一方面，德國需要為CPS技術(shù)和產(chǎn)品培育新的市場。

落實三個基本特征（1）通過價值網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)橫向集成（2）工程端到端數(shù)字集成橫跨整個價值鏈（3）垂直集成和網(wǎng)絡(luò)化的制造系統(tǒng)3、實現(xiàn)路徑（1）標準化和參考架構(gòu)（通用的工業(yè)語言）貫穿整個價值網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)4.0將涉及一些不同公司的網(wǎng)絡(luò)連接與集成。只有開發(fā)出一套單一的共同標準，這種合作伙伴關(guān)系將才有可能形成。需要一個參考架構(gòu)為這些標準提供技術(shù)說明，并促使其執(zhí)行。3、實現(xiàn)路徑（續(xù)）：開展八大行動（2）管理復雜的系統(tǒng)

生產(chǎn)和制造系統(tǒng)正日益變得復雜，適當?shù)挠媱澓徒忉屝阅Ｐ湍転楣芾磉@些復雜的系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。因此，工程師們應(yīng)該備有開發(fā)出這些模型的方法和工具。3、實現(xiàn)路徑（續(xù)）：開展八大行動（3）一套綜合的工業(yè)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施

毋庸置疑，高質(zhì)量的綜合通訊網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)4.0的關(guān)鍵要求。無論是在德國國內(nèi)，還是在德國與其他伙伴國之間，寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施也因此需要進一步大規(guī)模拓展。?綁定可靠的服務(wù)水平協(xié)議（SLA）?通信容量的可用性和性能?支持數(shù)據(jù)鏈路調(diào)試/跟蹤，尤其是提供相關(guān)的技術(shù)援助?提供廣泛可用/有保證的通信容量（固定/可靠的帶寬）?所有移動網(wǎng)絡(luò)運營商之間的短信傳遞狀態(tài)通知?標準化的應(yīng)用程序編程接（APIs）的配置，涵蓋所有供應(yīng)商（SIM卡激活/停用）?資費管理?移動服務(wù)合約的成本控制?服務(wù)質(zhì)量（固定帶寬）?可支付的全球漫游費?廣泛使用的嵌入式SIM卡?以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的解決方案[在人煙稀少的地方]。3、實現(xiàn)路徑（續(xù)）：開展八大行動（4）安全和安保

安全和安保對智能制造系統(tǒng)的成功至關(guān)重要。確保生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品本身對人或者環(huán)境不造成任何危險，這點非常重要。同時，生產(chǎn)設(shè)施和產(chǎn)品，尤其是它們所包含的數(shù)據(jù)和信息，都需要加以保護，防止被濫用和未經(jīng)授權(quán)的訪問。3、實現(xiàn)路徑（續(xù)）：開展八大行動（5）數(shù)字化工業(yè)時代工作的組織和設(shè)計

在智能工廠，雇員的角色將發(fā)生引人注目的改變。越來越多的實時導向的控制，將改變工作內(nèi)容、工作流程和工作環(huán)境。工作組織以一種社會-技術(shù)方法實現(xiàn)，將為員工提供承擔重大責任和促進個人發(fā)展的機會。這一旦成為現(xiàn)實，部署合作的工作設(shè)計、終身學習的措施，以及啟動參考模型課題將變得尤為重要。3、實現(xiàn)路徑（續(xù)）：開展八大行動（6）培訓和持續(xù)的職業(yè)發(fā)展

工業(yè)4.0將從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ骱蛯I(yè)能力。實施適當?shù)呐嘤柌呗圆⒁耘囵B(yǎng)學習的方式組織工作因此變得尤為必要，可借此實現(xiàn)終身學習和基于工作地點的個人發(fā)展。為達成這一目標，示范項目和“最佳實踐網(wǎng)絡(luò)”應(yīng)該推廣，數(shù)字化學習技術(shù)也應(yīng)投入研究。3、實現(xiàn)路徑（續(xù)）：開展八大行動（7）監(jiān)管框架

在工業(yè)4.0下建立新的制造流程和橫向業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時，必須遵守法律；而現(xiàn)有法律也同樣應(yīng)在需要時，考慮到創(chuàng)新的影響進行調(diào)整。面臨的挑戰(zhàn)包括保護企業(yè)數(shù)據(jù)、責任問題、處理個人數(shù)據(jù)和貿(mào)易限制。這將不僅對立法，也對其他有商業(yè)性質(zhì)的活動提出了要求——制度將作為一個涵蓋面廣泛的適用工具而存在，其內(nèi)容包括指導方針、合同范本和公司集體協(xié)議，或者自我監(jiān)管的舉措如審計。（8）資源效率

撇開成本高不說，僅制造業(yè)在原材料和能源上的大量消耗就給環(huán)境和安全供應(yīng)帶來諸多風險。工業(yè)4.0將帶來資源生產(chǎn)力和效率的提高。對企業(yè)來說，權(quán)衡“需要投資在智能工廠中的額外資源”與“帶來的潛在節(jié)約”之間的利弊非常必要。3、實現(xiàn)路徑（續(xù)）：開展八大行動2014年漢諾威工業(yè)博覽會（簡稱漢諾威工博會）4月7日在德國開幕，本屆工博會的主題為“融合的工業(yè)——下一步”。

成都西門子數(shù)字化工廠西門子德國安貝格自動化工廠4、從概念走向現(xiàn)實5、工業(yè)4.0應(yīng)用發(fā)展?jié)摿Γ?）滿足個體用戶的需求（2）靈活性（3）決策優(yōu)化（4）資源生產(chǎn)率和利用效率（5）新服務(wù)創(chuàng)造價值機會（6）應(yīng)對工作場所人口的變化（7）工作和生活的平衡（8）高工資仍然具有競爭力工業(yè)4.0允許在設(shè)計、配置、訂購、規(guī)劃、制造和運作等環(huán)節(jié)能夠考慮到個體和客戶特殊需求，而且即使在最后階段仍能變動?；贑PS的自組織網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)過程的不同方面，如質(zhì)量、時間、風險、魯棒性、價格和生態(tài)友好性等，進行動態(tài)配置。為了在全球市場上取得成功，在短時間內(nèi)能夠做出正確決定變得越來越關(guān)鍵。工業(yè)制造過程的總體戰(zhàn)略目標適用工業(yè)4.0：在給定資源量的前提下，得到盡可能高的產(chǎn)品輸出；使用盡可能低的資源量，達到指定的輸出。通過下游服務(wù)，工業(yè)4.0開辟了創(chuàng)造價值的新途徑和就業(yè)的新形式。通過工作組織和能力發(fā)展計劃相結(jié)合，人與技術(shù)系統(tǒng)之間的互動合作將為企業(yè)提供新的機會，將人