工业4.0的驱动力（共12篇）
工业4.0的驱动力 篇1
《办公自动化》联合移动政务实验室 (mGov Lab China) “下一代创新研究”微信公众号正式推出创新2.0与智慧生态城市本专题。
上期创新2.0时代智慧城市专题刊出《创新2.0时代的智慧城市》、《创新2.0时代的开源创新》两篇文章, 引发了读者热烈的反响。随着信息通信技术的发展, 从主机、台式机到笔记本到手机, 从门户网站到博客到微博、微信, 信息技术及其引发的创新模式善变不断的改变着我们的生活方式、工作方式, 推动着组织方式与社会形态的深刻变革。办公自动化是信息技术最早应用的领域之一, 从文件打印、档案管理到打破时间和地域限制的在线办公、移动办公, 也在随着信息技术的发展不断创新, 通过信息技术在各类组织中的应用引领了组织和社会的创新变革。《办公自动化》也一直站在时代前沿不断推动和引领了这个创新浪潮。
随着物联网、云计算、大数据等新一代信息技术的蓬勃发展, 及其引发的面向知识社会的下一代创新 (创新2.0) 形态演化, 我们正在进入一个以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特点的以人为本的创新2.0时代。新一代信息技术与创新2.0交互作用, 给我们经济社会发展、组织形态、社会形态带来前所未有的深刻变革。如何把握知识社会创新2.0趋势实现转型成为各行各业各界热议关注的焦点。创新2.0所蕴含的以人为本的可持续创新正是当下城市化进程中智慧生态城市建设的重要内涵。正是在这个背景下, 《办公自动化》杂志与移动政务实验室 (mGov Lab China) “下一代创新研究”微信公众号合作推出创新2.0与智慧生态城市专题, 持续跟踪关注知识社会以社会为舞台、基于共享、开放、协作的以人为本的创新2.0形态给智慧生态城市建设带来的机遇与挑战, 及其对城市发展方方面面, 对产业发展、政府治理、环境建设、社会服务等各个领域所带来的创新转型机遇与实践。
工业4.0指将实体物理世界和虚拟网络世界的融合, 构建资源、信息、物品和人相互关联的“实体物理系统 (CPS) ”, 将封闭的生产工厂转变为一个开放的、智能的生产空间。立足创新2.0时代, 中国必须充分利用新一代信息技术发展机遇, 把握面向知识社会的下一代创新趋势, 借鉴德国推进工业4.0的经验推动我国从“全球制造大国”向“全球智造强国”的转变。
工业4.0概念源于2011年德国汉诺威工业博览会, 旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新, 保持德国的国际竞争力。随着2014年7月德国总理默克尔访华, 德国工业4.0工作组的核心企业随行, 使得工业4.0成为中德合作的关注焦点。在有幸加入的创新2.0研究群中, 各界专家学者也就创新2.0时代的工业4.0的发展创新展开了热烈的讨论。工业4.0正是创新2.0时代基于互联网、人工智能、智能及其技术高度融合支撑下的颠覆性创新。
工业发展及挑战
自工业革命以来, 工业的产生和发展均的过程无处不存在创新的元素。创新也是工业发展进步的根本方法。随着信息技术的发展、知识社会的形成, 及所推动的网络、技术、知识、服务的泛在, 创新2.0模式正逐步显现其生命力, 并推动了工业的发展和转变, 工业创造新价值的过程逐步发生改变, 产业链分工将重组, 传统的行业界限将消失, 并会产生各种新的活动领域和合作形式, 这幅全新的工业蓝图正是“工业4.0”, 也是创新2.0理念推动工业化发展的必然体现。
自十八世纪工业革命以来, 工业的发展经历了3个阶段。始于18世纪英国的工业1.0, 通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化改变了工业生产方式, 也带来了英国的霸权时代。20世纪之交, 电力的发明驱动了工业的大规模以及批量化发展, 也即工业2.0, 推动了欧美国家的快速发展。工业3.0阶段, 始于20世纪70年代并一直延续到现在, 电子与信息技术的广泛应用, 使得制造过程不断实现自动化。
工业化的发展不断的改变着人们的工作和生活方式, 但随着工业化引起的世界整体化, 经济全球化和区域经济一体化的进程进一步加快, 以及全球能源问题突出, 工业的发展也正面临严峻的挑战。20世纪60年代以前, 人均能耗在过去的200年内增加了9倍 (Cook 1971, 1972) 。而在此之后, 人均能耗又增长了25% (国际能源署2010) 。1900年至2005年, 人均原材料使用量增长了1倍多。同时工业的发展还面临着成本上涨、产品生命周期缩短、产品版本越来越多元化的压力。
正因为如此, 工业的发展需要绿色的、资源利用率高的可持续的发展。随着新一代信息技术发展, 创新2.0的浪潮所带来的网络、技术、知识、服务的泛在的趋势, 为推动改变工业的发展创新带来了新的机遇。
新一代信息技术发展及创新2.0机遇
新一代信息技术的发展及创新2.0时代创新范式的转变为工业的创新带来了新的机遇。信息通信技术 (ICT) 的融合和发展, 催生了移动技术为代表的普适计算、泛在网络。物联网、云计算、大数据等新一代信息技术的发展, 推动了创新形态的演化和知识社会的形成, 进一步催生了面向知识社会的下一代创新, 即创新2.0。知识社会的创新2.0也反作用并重塑了物联网、云计算、大数据等新一代信息技术形态。
创新2.0是以人为本、以服务为导向、以应用和价值实现为核心的创新, 具有用户创新、开放创新、协同创新、大众创新的特征。我们正在经历一个信息技术快速发展的时代, 互联网、云计算等新一代信息技术的发展, 微信、微博、威客等社交工具给我们的生活、工作, 以及工业生产、管理方式带了了巨大的改变。在这样的社会环境下信息扩散、知识的扩散更为便易, 我们可以称之为知识社会。知识社会下, 创新2.0把开放创新、协同创新、大众创新引入创新活动, 个体的力量被重塑, 用户、个体的需求也越来越被关注。一个以用户为中心、面向服务的创新2.0时代已经全面到来, 激发了各个领域的创新和发展。创新2.0注重开放的平台, 重视用户创新、协同创新、大众创新所带来的新的价值。创新2.0时代, 创新不再仅仅限于实验室、工厂的边界以内, 创新触角延伸到用户端, 新的协作也逐渐跨越了传统的行业界限, 可更好的提升生产效能, 并实现更为人性化、定制化的产品。
新一代信息技术发展为工业效能的提升及模式的转变提供了基础, 也是虚拟网络———实体物理系统相连的基础。物联网的发展以及传感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提的不断提升, 使其在工业领域生产要素、生产过程的监控得以广泛的应用。同时基于互联网和移动互联网, 全球数以百万计的各种工业设备, 从发电的电厂到运输的飞机、从供电网到铁路系统, 也包括上千种复杂的机器网络实现了互联。云计算让信息资源和信息服务可以以更低的成本、更便捷的方式获得, 方便的实现服务的获取。大数据通过对生产过程全流程及整体空间, 直至每个参与其间的社会公众的数据采集, 形成数量巨大、结构复杂、类型众多的数据集合, 并基于数据的分析挖掘技术, 实现了资源、信息、物品和人相互关联。同时这些数据资源不仅仅能监控生产状态、还能实现预警, 为改善供应链、优化产品等各个管理过程的优化提供支撑。新一代信息技术具有创新活跃、渗透性强、带动作用大等特点, 是推动工业发展、引领未来经济的一支重要力量。
未来的智能化生产
“工业4.0”正是在这个时代背景提出, 也即实体物理世界和虚拟网络世界的融合, 构建资源、信息、物品和人相互关联的“虚拟网络———实体物理系统 (Cyber-Physical System, CPS) ”, 把无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络, 使人与人、人与机器、机器与机器以及服务与服务之间能够互联, 在实现横向、纵向和端对端的高度集成的基础上, 并将生产工厂转变为一个智能环境, 实现智能工厂和智能生产。
智能工厂和智能生产是工业4.0的两大主题, 也是实现工业4.0的核心基础。智能工厂通过网络化、分布式、及具有一定智能化的生产设施的实现, 形成智能化的生产系统。在此基础上, 企业在整个的生产过程应用人机互动、智能物流、3D打印等先进技术, 实现生产流程的智能化, 从而形成非常灵活并支持个性化的产业链。
在未来的智能化生产中, 每个产品都可以是一个智能终端, 它可以在生产线上自行运转, 零件与机器能够交互信息。它具有信息存储、传感、无线通信等集成化的功能, 不仅可以记录产品在整个完整的供应链和生命周期中的自身信息, 它还能对其自身状态和环境进行监测, 在提供产品功能的同时可以记录用户个性化的需求, 再不断的完善产品使得用户个性化的需求得以满足。在创新2.0微信群中, 工信部国际经济技术合作中心电子商务研究所王喜文所长分享了德国总理默克尔及工业4.0工作组到工信部座谈的信息, 并且指出工业4.0核心是动态配置的生产方式, 动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送, 杜绝整个链条中的浪费环节。
要实现工业4.0的智能化生产, 其基础是要建立一套信息物理系统网络。物联网、移动互联网、云计算是等新一代信息技术是虚拟网络与实体物理系统的融合的有效技术支撑。该网络通过虚拟网络提供无处不在的连接, 并基于云端的架构实现生产过程、供应链、用户需求等不同阶段数据的汇聚, 并成为数据分析挖掘的支撑。该网络汇聚了资源、信息、物体和人员, 让他们实现有效的交互, 从而提供个性化、智能化、按需提供的服务。信息物理系统网络将封闭的生产工厂转变为一个开放的、智能的生产空间。
工业4.0创新2.0之变
纵看工业发展经历的不同的创新阶段, 工业1.0-3.0是工业社会创新1.0模式, 工业4.0是知识社会创新2.0模式。我们可以看到工业1.0-3.0阶段创新所带来的是生产方式的变化。创新2.0时代工业4.0实现了服务范式的转变, 工业4.0的创新不再仅仅限于工厂的边界以内, 创新触角延伸到用户端, 覆盖了工业的全部过程, 将基于现代信息技术的虚拟信息化网络、智慧研究、智能技术全面的与现实世界运行进行有机联接、融合, 成为一个有机整体, 为生产模式、商业模式、工业管理、工业效能提升以及实现更为人性化、定制化的产品带来了全新的机遇。同时新的协作也逐渐跨越了传统的行业界限, 更大层面推动了工业产业的创新发展。这种转变体现以下几个方面:
工业4.0的开放创新。工业4.0将创新活动从工厂的生产空间拓展到产品的销售、生产、服务全过程, 这将推动发展全新的商业模式和合作模式, 这些模式将力争确保潜在的商业利润在整个价值链所有利益相关人之间公平地共享, 特别是对中小企业, 可助其成为工业4.0新一代智能化生产技术的使用者和受益者。
工业4.0的协同创新。这种协同创新体现的企业内和企业外。在企业内, 工业4.0全新的协作工作方式使得工作可以脱离工厂, 通过虚拟的、移动的方式开展, 员工将拥有高度的管理自主权, 可以更加积极地投入和调节自己的工作, 并且随着工作环境和工作方式的巨大改变, 生产过程的将有利于更多不同教育背景、社会环境的人参与, 这种协同的工作进一步推动了推动更多的创新。在企业外, 工业4.0使得工业产业链不同的企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合, 有助于各企业间的无缝合作, 降低产品生产周期, 提供实时产品与服务。
工业4.0的用户创新。全新的虚拟网络———实体物理系统能够联系到所有参与的人员、物体和系统, 将提供全面、快捷、安全可靠的服务和应用业务流程, 可让实际用户方便的参与到产品设计与服务反馈过程中来, 有助于实现产品个性化产品定制。随着产品由趋同向个性的转变, 未来产品都将完全按照个人意愿进行生产, 极端情况下将成为自动化、个性化的单件制造, 用户由部分参与向全程参与转变, 用户不仅出现在生产流程的两端, 而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。
工业4.0的开放创新、协同创新、用户创新注重用户的价值, 关注个性化需求产品的设计, 推动了工业创新从生产范式到服务范式的转变。德国正是想通过工业4.0的创新确保德国制造业的国际竞争力, 争夺新一轮技术与产业革命的话语权, 引领第四次工业革命浪潮。
借鉴德国工业4.0经验建设创新2.0时代的智造强国
从战略目的上看, “工业4.0”是创新2.0时代德国积极应对新科技产业革命, 争夺国际产业竞争话语权的重要举措。这对我国也有很好的借鉴意义。中国作为“世界工厂”享受到了全球化红利带来的飞速发展, 但是目前这种红利正逐渐消失, 仅仅依靠低廉的人力和资源成本不能帮助中国赢得未来的工业竞争。
资深网络和信息化专家、中国工业经济联合会副会长、前国信办主任陆首群先生在创新2.0研究群微信研讨中指出:中国十八大后推行“工业化、信息化、城镇化、农业现代化”发展战略, 需在创新2.0指导下实行颠覆性创新, 变“全球制造大国”为“全球智造强国”。
我们回到创新2.0的视角, 从科学创新2.0、技术创新2.0、管理创新2.0这几方面来看德国“工业4.0”对我们的启示。从科学创新2.0来说, 我们应看到智能制造已成为全球制造业发展的新趋势, 我们应抓住这个趋势, 积极推动在智能测控、数控机床、机器人、新型传感器、3D打印等领域的创新, 推动产业体系的完善与发展。从技术创新2.0来说, 应借鉴工业4.0采用“虚拟化的信息网络技术和物理化的智能制造技术的融合”, 利用“物联网、云计算、大数据、移动互联网等新一代信息应用技术”, 让工业生产过程更加灵活, 实现产品独特的可识别性、个性化产品定制。同时特别应注重与科学创新2.0相衔接的重大应用创新。从管理创新2.0来说, 应注重管理、机制、制度的创新, 商业模式的创新, 重视配套体系、创新生态系统的建设。特别是我们看到工业4.0战略中, 德国提出不仅要重视发挥大企业的龙头作用, 更注重让中小企业也成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者, 同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。
立足创新2.0时代, 中国必须充分利用新一代信息技术发展机遇, 把握面向知识社会的下一代创新趋势, 借鉴德国推进工业4.0的经验推动我国从“全球制造大国”向“全球智造强国 ”的转变。
创新2.0研究群大家说
立足创新2.0时代, 中国必须充分利用新一代信息技术发展机遇, 把握面向知识社会的下一代创新趋势, 借鉴德国推进工业4.0的经验推动我国从“全球制造大国”向“全球智造强国”的转变。
鸣谢:北京大学移动政务实验室
@ 陆首群:受陈绪博士启发也来谈德国工业4.0和创新2.0的关系。移动互联时代脱胎于PC时代, 下一个新时代将出现以人为本的互联网的物理化前景。物理化指辅助人类智慧的智能工具 (如智能系统、智能机器、深度学习等) 。德国工业发展战略经历1.0-4.0版本 (反映制造创新形态) , 工业4.0指实体物理世界和虚拟网络世界的融合, 或虚拟化的互联网和实体化的智能系统、智能机器、智能制造的融合, 即构建虚拟 - 物理系统 (CPS, Cyber-Physical System) , 可以认为这就是下一个IT新时代。工业1.0-3.0是工业社会创新1.0模式, 工业4.0是知识社会创新2.0模式。最近中德政府会谈, 新型城镇化 (含智慧城市) 、智能制造 (即高端制造) 都是实行创新2.0的, 是未来双方合作的重点。至此, 在实行创新2.0时要注意虚实融合, 并应如陈所言切忌避实就虚。
@ 王喜文: 工信部国际经济技术合作中心:工业4.0核心是动态配置的生产方式。工业4.0报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业的机器人 (工作站) 能够通过网络实时访问所有有关信息, 并根据信息内容, 自主切换生产方式以及更换生产材料, 从而调整成为最匹配模式的生产作业。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送, 杜绝整个链条中的浪费环节。
@joy :@ 陆首群陆老, 德国工业4.0后, 基本上制造业几乎全部DIY了。全部大数据化。也就是说, 不需要中国代工了。对我国脆弱利薄的制造业是个冲击。我们国家未来挺苦的。也挺幸福。自给自足的小工经济是未来。
@ 减梦:@joy认同, 大陆大国要有自己完整的经济链和创新生态系统。战争除外。
@ 老宋:@ 陆首群学习了, 谈谈我的理解。工业的4.0实际上是跟之前的 *. 0有了质的跳跃, 之前的几点0实际上还是传统的工业思维, 而4.0实际上是信息时代催生下的创新2.0, 是将基于现代信息技术的虚拟信息化网络、智慧研究、智能技术全面的与现实世界运行进行有机联接、融合, 对生产模式、商务模式、社会管理模式等带来创新变革, 知识信息和物质运动成为一个有机整体。创新2.0离开物质运动 (落地应用) 也就不成立了。
@ 焘江:@ 陆首群 @joy @ 老宋创新2.0时代的工业新形态、产业新形态。所以说工业时代的创新1.0向信息时代面向知识社会的创新2.0的迈进是一个漫长的过程, 也许德国的工业4.0才是其中的第一步……
@ 南霸天:@ 焘江回应一下农业社会的创新。农业社会的特征决定了两点:农业社会的创新对生产力的提升远不及工业社会显著, 同时由于天时的原因创新失败的代价更惨重, 成本收益决定创新活动在农业社会的地位。其次, 创新的传播速度在农耕文化下没有保证, 创新造成的影响非常有限。而这两点在工业社会都得到了本质突破, 所以工业社会孕育创新1.0。1.0是以创新成果普及为标志的, 2.0是以创新参与普及为标志的。
@ 大琳琳 :移动互联的时代, 创新2.0是发展的必然, 这不仅仅是技术、方法、手段的创新, 更多是模式的变革, 从政府服务到社会治理, 从参与到民主, 到如今如火如荼的智慧建设, 更深层级应该是文化的变革和创新, 从顶层设计到基层治理, 都应该有这样的思想和意识, 才能够让创新2 .0踏实而稳健的发展!
工业4.0的驱动力 篇2
今天下午进行了关于工业4.0的培训，并且学习了相关的知识，对于工业4.0有了较深的认识。其中我较深刻的一句话是：工业4.0不是一种技术，不是一种工具，而是一种可能改变人类未来几十年生产、生活方式的指导思想、理念。工业4.0指导我们进行工业改革的重要指导思想。
工业4.0就是一场新的工业革命，即以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方式，目标是建立一个高度灵活的个性化、数字化的产品与服务的生产模式。它通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统（CPS)相结合的手段，推动制造业向智能化转型。工业4.0才刚刚开始，但给了我们大概的方向，未来企业会变成数据的企业、创新的企业、集成的企业、不断快速变化的企业。对于整个制造业来说，这是一个巨大的颠覆，称之为工业革命，是毫不为过的。工业4.0是制造业发展的趋势，而这也将是中国未来的产业升级之路，也为新工业发展提供了新的方向。
面对工业4.0，中国该做什么？中国现在是全世界第一大的制造业大国，但是现代化，信息化水平区域发展参差不齐，标准化程度低，处于工业2.0、工业3.0并存阶段。要清楚地认识中国制造业面临的挑战。中国的工业制造领域基本处于初级阶段，想要实现工业4.0需要面临的问题太多了。从本质上来说，是否能在这一轮工业革命中占据先机，将在很大程度上决定一个国家未来在国际经济体系中的实力序列和话语权，乃至决定其综合国力。如今，全球主要制造业国家均已经开始推动工业4.0，我们必须结合中国本土实际情况，应对挑战，谋求自身战略利益，而不能盲从西方标准，满足于充当“代工厂”。中国如今环境污染、资源消耗等问题日益凸显。同时，发达国家高端制造回流与中低收入国家争夺中低端制造转移同时发生，对我国形成“双向挤压”的严峻挑战。这些表明工业制造业的转型升级迫在眉睫。
工业4.0对中国发展既是机遇也是挑战，我国必须根据本国国情，结合自身优势制定有特色的工业4.0战略，要以智能制造为主导，解决企业对密集劳动力的过分依赖，降低从生产到销售终端全流程的成本，从而提高企业的竞争力，是在新一轮全球产业竞争中占据先机的关键。然而想要抓住这次机遇迎接挑战，就
必须做好充足的准备：提高我国制造业的创新能力，只有不断的创新，才能保持我国发展的活力和源泉；加快推进我国制造业的标准化，模块化，数字化，这是实现工业4.0的重要基础和前提；而人才的培养是提高经营管理水平和企业竞争力最为核心的，及时培养人才，储备人才才是帮助企业走出困境，实现转型的根本途径。
工业4.0的驱动力 篇3
再来看“智能城市”，“智能家居”模式也可以在城市街道实现。比如交通系统，公交站点可以和公交公司总部连接起来，当公交车站有很多人等候的时候，总部可以自动派下一班车过去。现在我们可能是每隔10分钟或者20分钟发一班车，未来可以完全按照人们的需要进行发车。要实现这些，所需要做的就是将交通系统的各个环节都连接起来，完全靠智能系统掌握乘客的需求。
还有“智能工业”，工厂的生产流程也可以高度智能化。智能化的工厂完全可以由物联网来加以控制，也就是说，生产流程完全由电脑来加以整合。实时的生产监控程序知道需要怎样的新材料，怎样的工序来确保生产流程顺利进行。这个不是简单的生产自动化的问题，而是实现智能的控制，如果系统监测到生产流程中突然出现故障的话，机器会自动暂停运作，自我修复，而不是继续运行，不断生产残次品。所以通过信息技术，我们可以保证对能源最有效的利用，这些都是将来智能化工厂所应具备的特点。
物联网体现了一种全面的，整体性的发展观念，这种全局的发展观使我们生活的各个方面变得更有效，更高科技，更环保，同时在社会意义上也更包容。我们可以在许多方面实现智能化，包括智能化经济，智能化生产、智能化工厂、智能化生活、智能化家居、智能化的交通、智能化物流、智能化供应链、智能化治理、智能化环境等等。
智能化工厂意味着什么呢？首先各种数据需要进行整合。比方说，一个小小的手机里很多感应器，这些感应器会产生出各种数据。过去，这类数据都是要储存到数据库中并进行结构化处理，但是现在我们可以看到，所有的数据都是自动存储在大数据库当中，这个大数据库是没有加以结构化的，没有按照某种方式进行分类，这是大数据的一个方面，它和智能化技术密切相关。所以首先要整合生产过程中产生的所有数据，然后对这些数据进行分析，这些数据分析能够确保整个生产流程正确运行，如果发生故障则自动发出警告。
智能化工厂需要做的是，它的生产流程要基于信息技术系统进行运作和控制，从而发现生产过程中的需求。信息技术系统产生的是数字化数据，但这些数据能够影响生产流程，这个过程中又会产生新的数据，反馈到信息技术系统。所以两者之间不断地进行相互反馈，这使得整个生产流程变得极其高效。
信息技术系统也可以把不同的工厂连接起来。比如一家工厂在进行生产的时候，某种原料用完了，它的供应商会自动获取信息，及时提供原料，因此整个生产系统也不会因为原料不足而停止运作。这种将信息技术和生产结合的方式，可以催生出一些新型的、智能化的商业模式。
为什么德国对信息技术和实体生产结合感兴趣呢？德国有非常发达的制造业，整个制造业的产值是非常大的，这是德国和其他经济体不同的地方，有一些国家更多依靠金融行业，他们整个生产的稳定性或者整个经济的稳定性不如我们。而且我们走的是一个制造业大国的道路，现在中国和我们还是比较像的，也是高度重视制造业，很多经济的增值部分都是在制造业部门。我们的制造业不能一成不变，我们需要提升制造业的效率，让成本更加低廉，所以需要对其进行信息化改造，这就是我们为什么重视工业4.0的原因。
德国的制造商和一些研发机构、大学的团队正在开展合作，我们专门建立了一个研究联合会，各方在这个平台进行分工，进行相关实验，模块制造，产品加工等。比如戴姆勒公司就和一些大学在这个平台上开展合作。联合会还会关注环境，研究有关环境保护的方案。联合会还有一个小组专门研究新的技术、新的生产方式的改变会怎样影响人类的工作。这一点非常重要，在德国，政府和学者非常谨慎，一开始就强调一定要让工会参与其中，为什么呢？工业4.0用了很多信息科技技术，这毫无疑问会重塑整个生产流程，工人们就会受到影响。大家都知道，在工业1.0时代发生过工人捣毁机械的事件，为什么呢？因为他们觉得这些机械夺走了他们的饭碗。现在的情况是类似的，信息技术可能会让员工丢掉工作，所以在这种担心下，他们会不配合甚至进行破坏。我们需要和他们讨论，告诉他们未来整个工作环境是怎么组织的，希望他们来参与进去，最终让科技来改善他们的生活，而不是让他们的处境变得更糟。
工业4.0下的安全蓝图 篇4
2015年2月27日中午江苏省公安厅发布特急通知,称海康威视生产的监控设备存在严重安全隐患,部分设备已经被境外IP地址控制,要求各地立即进行全面清查,并开展安全加固,消除安全漏洞。
随着物联网等信息技术高速发展,以往相对封闭的工业控制系统逐渐采用通用的通信协议、硬软件系统,部分工业控制系统也能够以某些方式连接到互联网等公共网络上,越来越多的工业控制系统暴露于互联网之上。传统信息网络所面临的病毒、木马、入侵攻击、拒绝服务等安全威胁也正在向工控系统扩散。据市场调研和咨询公司Marketsand Markets的研究报告显示工控安全将成为一个巨大的市场,到2019年全球工业控制系统安全市场总价值将达87.3亿美元。
而在“工业4.0”的大背景下,工控安全问题更为凸显。在互联网时代,每个行业都在遭受互联网带来的影响,在无数个行业被互联网浪潮冲击后,互联网开始改造工业制造业了。有人通俗地说,被互联网、物联网化的“工业4.0”正是互联网对制造业的改造。
除了互联网带来的冲击,大数据、云计算的运用更是给工业设备带来了安全隐患。可以说“工业4.0”时时刻刻都在遭受安全威胁,德国总理默克尔也曾经强调,“工业4.0”不是一个仅仅可以靠投资就能实现的战略。互联网的安全性和可靠性在“工业4.0”时代显得更加迫切,这需要欧洲政府对数据进行更严格的管控和保护,并持续地维护“网络的中立性”,防范、打击垄断的出现。
而在一年工业自动化投资总额超过3500亿的中国,工控安全的投资占比还达不到千分之一。一方面是投入不足,一方面是使用者忽视安全隐患,同时由于关键产品和高端服务严重信赖进口,国外几大工控系统中存在的安全隐患在我国同样存在,甚至更为严重。而且由于国外厂商会对工控系统进行远程维护,增加了关键核心数据被窃取利用的风险。
投入仍显不足
工控安全问题对中国的震动始于伊朗“震网”事件,2010年一种名为“震网”的蠕虫病毒入侵了伊朗布什尔核电站,“震网”蠕虫病毒侵入西门子为核电站设计的工业控制软件,意在夺取核电设备的控制权。造成20%的离心机报废,伊朗大约3万个网络终端感染。
“震网”事件震动了中国。伊朗“震网”事件发生后,2011年9月,工业和信息化部出台了《关于加强工业控制系统信息安全管理的通知》。要求加强国家主要工业领域基础设施与工业控制系统的安全保护工作。
在2013年2月财政部印发的《中央国有资本经营预算信息安全保障能力建设专项资金管理暂行办法》(征求意见稿)中,首次明确将重点基础行业的工业控制系统安全防护产品开发及产业化项目纳入支持范围。种种迹象表明中国政府对工业控制系统的自主、安全、可控高度重视。
2014年12月2日,全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会发布了《工业控制系统信息安全》系列国家标准,这是我国工控领域首次发布的正式标准,标准的发布填补了我国针对工控领域无标准作为依据进行系统和产品评估和验收的空白。标准的主要内容包括安全分级、安全管理基本要求、技术要求、安全检查测试方法等基本要求,适用于系统设计方、设备生产商、系统集成商、工程公司、用户、资产所有人以及评估认证机构等对工业控制系统的信息安全进行评估和验收时使用。这个系列标准的发布,对今后建立国际领先的工业控制系统信息安全评估认证机制,形成我国自主的工业控制系统信息安全产业和标准体系,保障国家经济的稳定增长和国家利益的安全,具有现实意义。标准将于2015年2月1日起实施。
除《工业控制系统信息安全》的发布,2014年在我国工控安全领域还有几件大事。在这一年突然出现了接近10家专业的工控安全解决方案厂商,在2014中国互联网安全大会中工控安全第一次以独立论坛的方式亮相,“工业控制系统信息安全技术国家工程实验室”在电子部六所揭牌成立。
但根据工控网最新调查数据显示,2014年国内工控安全市场总额才不到2亿元。工控安全厂商北京威努特技术有限公司CEO龙国东表示,客观来看国内工控安全市场还远没有形成真正的产业化,对于中国这样一个制造大国来说,工控安全的投资跟整个国家工业自动化设备的投资比例是严重失衡的,我国一年的工业自动化投资总额超过3500亿,而工控安全的投资才2亿,占比还不到千分之一!对比传统IT安全的投资比例来看,一般安全设备的投资最少应该占到设备投资总额的5%,国外最高可能占到10%。另外,我国工控安全市场从2012年开始发展,历经三年,整个市场还是非常小,离规模化、产业化的目标仍相差甚远。
“裸奔”的工控系统
根据美国国土安全部(DHS)所属的工业控制系统紧急应变小组(ICS-CERT)对外揭露,仅在2014年1到4月,美国重要关键基础设施单位已经发生二类、共3起安全事件。第一类受害事件发生的原因不仅在于工控设备连网或者允许远程登录,更甚至上述工业控制系统密码设定都属于弱密码。黑客透过暴力破解的方式,取得工控设备上的弱密码,藉此获得受害主机的访问权限。
另外一类受害事件,黑客同样透过复杂的攻击手法,经由调制解调器连接上SCADA(监测控制和数据采集)通讯端口,而这台被入侵的工 控系统不仅没有防火墙的基本防护,甚至连登入系统权限也都没有进行严谨的存取控管,直接连接对外网络。当黑客取得该工控系统的主控权后,意味着这台不设防的连网设备已经被黑客全权掌控,和内部所有的定期维护计划脱节,包括弱点更新或者是升级与否,都由黑客决定。
无独有偶,上面提到的海康威视监控设备的安全隐患也与用户的使用习惯有关。海康威视副总裁、萤石CEO蒋海青对媒体表示,安全隐患是因为用户忘记更改初始密码。而未修改初始密码,是监控设备最常见的安全隐患,同一厂商生产的设备初始密码往往是固定的,很容易被破解。
与居心叵测的黑客相比,使用者的疏忽则更加可怕,缺乏安全防护的工控系统就像是在“裸奔”。
传统的工业控制系统网络,安全防护多采用的是隔离网关加杀毒软件的方式:控制网对外基本“与世隔绝”,内部被认为是一个完全可靠的安全网络;各功能区域之间很少进行信息传递,就像是个世外桃源。同时,各个主机由于系统漏洞长期不打补丁、杀毒软件病毒特征库长期得不到升级,处于“夜不闭户”状态的工控网络,内忧比比皆是。
如今,在大数据,物联网大行其道的情况下,为了方便数据采集与监控系统更好地收集数据,并同时确保各组件之间通信的顺畅,工业控制系统的网络架构在不断地更新换代中正在变得越来越开放。然而,这种开放在为工业用户提供方 便的同时,也降低了工业控制系统与外部网络的隔离程度。开放性的提高使得工控系统在面对具有针对性、不断升级的攻击时显得愈发脆弱。过多地重视它的开放及兼容程度所带来的效率和实时性,安全性则被置于次要地位。当系统的高可用性和业务的连续性成为系统的关键设计理念时。工控系统就更加难以形成有效的工业安全防御和数据通信保密措施了。在这种情况下,“裸奔”的工控系统就像是羊遇上了狼,无路可逃。
减少不可控元素
在很多行业里,工控系统是企业运营最重要的部分。由于这些系统的专业性与复杂性,很多工控系统并不是由企业的IT部门来管理的。这也使得传统的网络安全管理和风险管理并不涵盖这一部分,而有些工控系统甚至是由企业外的第三方来通过远程进行管理和维护的,这往往成为企业信息安全的一个薄弱环节。工控网的运维外包非常常见,比如一座大厦的自动化系统可能就是外包给第三方的。企业应该意识到,工控网的运维外包同时也把工控网的安全交给了第三方。
而对于我国而言,工业控制系统安全所面临的形势则更为严峻。这首先便涉及到自主可控的问题。如果自主水平很低,在不可控的情况下,所面临的风险也会更大。而据相关调查统计结果显示,全国5000多个重要的工业控制系统中,95%以上的工控操作系统采用的是国外产品。关键产品和高端服务严重信赖进口,让安全隐患更为严重。据中国南车股份有限公司副总工程师兼信息技术部部长符刚透露,发改委正在对此组织相关企业进行安全项目。
同时,失去了安全方面的主控权,国内信息安全厂商很难与众多厂商及产品进行合作,难以构建完善的工控安全防护体系。
工业4.0的驱动力 篇5
长久粗放式的能源消耗和利用给人类可持续发展带来的恶劣影响日益显现。改变能源生产和消费方式已成为共识。在此背景下，服务我国电力信息化逾20年的远光软件，在2013 年先后成立远光共创、远光智和卓源两家下属公司，以专注燃料智能一体化管控市场拓展。
“智能的物联网产品出现不仅仅是技术升级的体现，还预示着产业转型升级、竞争格局改变时代的到来。”远光共创总经理汪平娓娓道来，“燃煤对于火电企业可持续发展的重要性已经引起了广泛的关注，燃料智能化作为工业4.0的代表应用，将推动发电企业战略转型。燃料智能化管理的春天已经到来！”
“智”造转型 挡不住的趋势
燃煤占火力发电总成本的70%。燃料管理的效能与效益成为企业成本利润核心的重点。然而，人们普遍对燃料智能化认识不高，认为燃料管理技术含量低、工作环境差，导致管理手段落后，设备老化。以国电兰州范坪电厂为例，电厂设在山上，煤场在山下，山上到煤场的路线坡度近90度角、距离近千米，以往工作人员每天要从山下背煤样上山化验。“耗时费力，而且易出现灰色地带。”汪平介绍，火电企业纷纷探索新的燃料管理模式，软件厂商和设备厂商也在迅速跟进客户需求。但是，受限于原有业务，厂商往往缺乏全局意识，忽视业务和数据的互联互通。
远光软件早期就已经涉足燃料管理的MIS系统（管理信息系统）。但是，燃料管理涉及生产运行业务，又涉及管理业务，火电企业如果只依靠单一的信息化系统无法突破解决燃料管理瓶颈。远光软件决心打造软硬一体化的发电集团燃料智能化管理解决方案，帮助用户实现降本增效的管理目标。“信息化是企业的经，工业化是纬。只有两者交织，才能真正实现燃料管理智能化。”汪平说。
智能生产打通燃煤管控链条
“工业4.0时代，产品最大的特性就是实现智能互联，这使得产品的价值和功能实现了良性循环。智能的核心是监测、控制、优化和自动。这恰恰是远光燃料智能化整体解决方案的核心竞争力。当然，燃料专家和光电一体化、自动化领域的专家团队也是我们不可替代的核心优势！”汪平一语道破。
据其介绍，远光燃料智能化整体解决方案由智能化前置生产设备（PE）、运行监控系统（ICS）和业务管理系统（CICS）三部分构成，首次将自动化生产线理念引入燃料管理，创建“三线一流”（即运输线、样品线、燃料线、业务流）的业务研究模型。并采用调度监控中心+运维操作站的管理模式，引进物联网技术、传感技术、光电技术、机电一体化技术，实现集燃料管理业务、设备运行监控、数字化生产设备控制于一体，推行无人值守作业，有效实现计量、采样、制样、存样、取样、弃样、化验等过程的全程无人干预。
在汪平看来，如果不解决现场前置设备智能化问题，就无法真正实现燃料智能化，设备智能化是燃料智能化的先决条件。然而，很多火电厂的大量设备不具备自动化、智能化功能。设备智能化成为火电企业实施燃料智能化的关键。汪平透露，远光软件通过自主研发和并购具有丰富的设备智能化经验的企业来完善其设备智能化业务。“能够同时做好管理软件和智能化设备是远光软件的一大优势，因为现在大部分做管理软件的企业缺乏做设备的经验，而做设备的企业往往对管理软件缺乏了解。”
标杆应用驱动燃煤管控市场
“燃料管理，真的‘智能’了！”9月24日，在兰州举办的国电集团公司燃料系统领导人员培训班暨燃料智能化建设推进会上，考察完远光软件燃料智能化解决方案在范坪电厂的应用效果后，很多火电企业负责人纷纷感慨“这是一次对传统燃料管理的革命与革新”。
尽管燃料智能化市场潜力巨大已成为业界共识，但是汪平认为，作为一个较新的理念，用户的理解和接受需要经历一个过程。为此，远光软件积极向用户灌输“三线一流”的燃料业务创新研究思路，并进行深入浅出的方案技术讲解，帮助用户树立燃料智能化建设的决心和信心。
在这方面，标杆项目的示范效果也许更具价值。目前，范坪电厂燃料智能化标杆项目已经得到国电集团的高度重视，国电集团总经理陈飞虎、副总经理米树华都曾到范坪电厂给予指导和建议。
记者了解到，远光燃料智能化解决方案已经在国电集团燃料智能化项目中先后中标多家下属单位，在国电范坪、国电石衡、国电费县、国电东胜等电厂的建设中，远光燃料智能化解决方案的应用均取得了卓越的成效。
比如，在国电集团东胜电厂项目中，远光软件帮助客户实现了以下价值：第一，入厂煤计量、采样、制样、存样、取样、弃样、化验的一体化布局，减少煤样传送环节；第二，实现入炉煤计量信息自动采集和传输，保证质量和价格信息的及时、准确；第三，实时掌握库存煤炭的分类分堆存放情况以及各堆场煤炭的矿别、量、质、价等关键信息，为掺烧和存储管理提供数据支持；第四，在煤样采制、传输、存储、化验等过程中有效隔离人为因素，确保煤样的真实性、代表性；第五，通过建设燃料智能化管控中心将分散的燃料设备和业务环节进行集中管理。
谈及未来，汪平展望，远光软件希望通过燃料智能化系统建设，把分散的燃料生产设备与业务过程按业务流统一起来，结合无人值守和自动化生产线理念，建设一个设备智能化的集中管控系统，形成统一标准的业务管理体系。“远光软件已经实现从软件到硬件的大跨界，我们的行业边界还会继续扩展，不仅在电厂，还会进入煤炭、矿山等领域，重塑整个燃料管理价值链条。”
工业4.0时代的到来 篇6
“软件是一种无形的东西，我们可以通过语言来描述它，谈论它，却始终没有一个实景看到它，”2013年12月，Siemens PLM Software大中华区首席执行官兼董事总经理梁乃明在参观完西门子工业自动化产品成都生产研发基地（以下简称SEWC）后感叹道：“今天参观的工厂让我们能更加容易、更直观地看到软硬件的结合。”
SEWC是Siemens在德国之外的首家数字化企业。在该企业的数字化企业平台中，包含企业层、生产管理层、操作层、控制层、现场层和生产流程几个部分构成，其中，Siemens PLM Software的系统软件（NX、Teamcenter和Tecnomatix等）与Siemens的PLC、工控设备等一起，搭建了一个完整的企业业务的全数字化平台和物理执行平台，真实展现了未来工业企业数字化、自动化、绿色化和虚拟化的特征。
2013年10月底，西门子股份公司管理委员会成员、西门子工业业务领域首席执行官鲁思沃教授在中国工程院主办的交流会议上首次谈到了“工业4.0”的话题，他认为，在“工业4.0”时代，虚拟世界将与现实世界相融合。通过虚拟生产结合现实的生产方式，未来制造业将实现更高的工程效率、更短的上市时间，以及更高的生产灵活性。
事实上，最早提出“工业4.0”想法的是德国的一些政府研究机构，“德国政府所提出的工业4.0核心是Cyber-Physical System（信息物理融合系统），如今还只是一个愿景，但Siemens PLM Software今天和明天所做的事情是：全面整合优化产品生命周期和制造的生命周期。”Siemens PLM Software大中华区售前技术总监方志刚在接受采访时将所谓“工业4.0”做了更现实的解读。
笔者就工业4.0的话题对梁乃明和方志刚进行了采访。
CAD杂志：Siemens PLM Software在“工业4.0”中发挥着怎样的作用？
方志刚： 第四次工业革命的基础是虚拟世界和物理世界的整合。Siemens PLM Software负责虚拟世界的产品生命周期管理，具体包括设计、制造、仿真一体化软件NX，全生命周期管理软件Teamcenter和数字化制造软件Tecnomatix。而西门子的数字化企业解决方案将现实和虚拟的生产世界相结合，着力推动制造业未来的发展。其持续的创新能力、完整的产品线和丰富的行业知识，为“工业 4.0”的到来奠定了坚实基础。
CAD杂志：此次SEWC展示的数字化工业企业是采用西门子的软硬件产品共同构成，对于其他寻求改造升级的企业来讲，如果采用其他的硬件设备，是否会影响Siemens PLM Software的软件产品在数字化工厂建设当中发挥的作用？
梁乃明：在集成方面，SEWC是最佳的一个例子——用Siemens的产品生产Siemens——这是用自己最好的科技实践出来的，也可能是最容易，或者最完美、最简洁的解决方案，当然这并不绝对。今天Siemens PLM Software的软件研发是采取开放式平台，例如Teamcenter不仅可以管理NX产品的数据，也可以管理我们竞争对手的研发数据。所以，从我们的软件开发理念来讲，我们是开放式的平台。当然，有些客户希望进一步提高开放的程度和深度，但是，越开放的代价就是执行起来越复杂，挑战就越多，集成方面的成本、维修、运营的挑战都会加大，因此需要控制在一定的范围内。总地来说，我们希望以我们的经验和专业知识在西门子内部开始率先实施SENC这样一个代表性的案例，给我们国内的客户做一个样板出来。但是并不表示我们只能基于Siemens的硬件系统来建设数字化工厂的。
CAD杂志：那些想要建设数字化工厂的企业，应该具有怎样的信息化基础？这些企业是否需要采用SiemensPLM Software的全套软件产品？
方志刚：信息化的基础没有明确的要求。一般来讲，信息化要求标准化、精细化和透明化，在一个管理粗放、不透明、不规范的企业推行信息化的挑战相对要大一些。Siemens PLM Software有实力、有大的格局，忠实地实行开放系统战略，不会要求客户采取全套软件产品，我们可以根据客户的需要对产品进行配置、剪裁和配置，为客户提供投资回报最优的解决方案。
CAD杂志：Siemens PLM Software是否会对针对构建数字化工厂的需求推出更具针对性的解决方案，以减少在构建全数字化工厂过程中的软件重新配置？
方志刚： 是的， Siemens PLM Software从两年前开始加强了在行业解决方案的投资，目前推出了一系列“行业催化剂”软件包，基于我们的标准平台，可以减少客户的投资并加速实施，早日实现业务价值。
CAD杂志：您认为信息化手段对于现在的企业意味着什么？
梁乃明： 我认为， 其实IT 是支持任何一个现代企业持续性发展的一种手段，在今天，假如没有IT这样的手段， 企业则很难发展到一个很大的规模。所以，也可以说IT是一个服务支撑的平台。现在IT的科技手段在整个企业中的地位， 就如同血管对于人一样重要。一个企业要不断地有创新， 这是企业生命的源泉。比如Teamcenter就是一个围绕产品的信息化平台，让企业全体员工可以进行资源共享和分享，缩短研发、仿真、制造的时间、提高质量，这些都是不断地通过IT的科技手段得以实现的。
记者手记：
工业机器人的“4.0”机遇 篇7
2015年7月1日,德国汽车制造商大众公司的新闻发言人Heiko Hillwig表示,Baunatal工厂的一个机器人杀死了一名现场工作人员。据称,当时这名21岁的工人正在安装和调制机器人,后者突然“出手”击中工人的胸部,并将其碾压在一块金属板上。最终导致这名员工伤势过重被送医后身亡。
这件事在社交媒体上掀起了一场风暴,不少人担心在即将到来的机器人时代中,人类自身的安全会受到威胁。其实,这起事件是一起极为罕见的工业事故,而不是关于人类未来会面临哪些威胁的一次警告。这起事故是在技师装配机器人的过程中发生的,机器人把技师挤到了一块金属板上。涉事的是一台快速移动的第一代机器人。萨塞克斯大学人工智能专家Blay Whitby表示:“在当前的技术水平下,我们不能‘谴责‘机器人。机器人尚未达到为自己的决策负责的水平。”他补充说:从技术和道德角度说,这起不幸的事故相当于一名机械操作员因未采取安全防护而被挤死了。
1979年,福特美国工厂发生第一起记录在案的机器人杀人事故。这种事故每年不到一起,在所有工业死亡事故中占很小的比例。实际上,随着机器人逐渐取代人类工人,工业机器人可能会降低工厂的死亡率。
目前,中国已经成为全球最大的工业机器人市场。2014年,中国地区工业机器人销售量同比增长54%,这表明中国正在加快工业机器人普及速度。国际机器人联合会统计显示,2016年中国安装的工业机器人数量将位居全球之首。
海峡两岸关系协会会长陈德铭近日在江苏昆山接受记者采访时表示,大陆正发生“机器换人”运动,两岸产业要为“人脑”设新岗。在珠三角制造业大市,面对严峻的用工形势,均已制定了“机器换人”计划。特别在东莞“机器换人”已成大势,随着这股浪潮在广大制造业企业中的掀起,智能机器人、无人工厂已开始大量出现。今年的政府一号文件中,将东莞市写入加速开启“机器换人”的时代,提出了要深化“机器换人”专项行动,把东莞建设成为全国领先的工业机器人智能装备应用示范城市。
有着中国版工业4.0规划之称的中国制造2025纲要将推动中国制造由大变强的战略蓝图与“互联网”的发展大势相融合,提出重点发展机器人等十大领域,并决定推出中国制造重点领域升级方向绿皮书目录指引。这向市场传递了一个强烈信号,制造业转型升级的大突破、大提速即将展开,2015年将成工业自动化元年。据估算,未来20年,中国工业互联网的发展至少可带来3万亿美元左右的GDP增量。
对此IEEE高级会员,美国国家科学基金会国家机器人计划项目主任Satyandra K.Gupta博士预言中国不仅将成为工业机器人消费大国,还会成为工业机器人制造大国。并有可能向其他国家大量出口廉价的工业机器人。
令世界瞩目的德国工业4.0 篇8
6月12号,第九次来华访问的德国总理默克尔在中国总理李克强陪同下游览颐和园。在知春亭,两位总理兴致勃勃地观赏夕阳西下的昆明湖美景。默克尔饶有兴致的问,在昆明湖能不能游泳?李克强回答说:现在不能游。
李克强在颐和园设晚宴款待默克尔。在此前两人举行的小范围会谈中,李克强说中德双方要发挥创新思路,拓展共同利益,中国愿意与德国深入探讨中国制造2025与德国工业4.0的对接,第三方市场合作,智能制造等领域合作。
那么,德国工业4.0又是怎么一回事呢?
一、三个故事看“德造”(德国制造)
德国产品质量过硬,这在世界可谓家喻户晓、妇孺皆知。在中国,曾经流传着这么三个故事——
1.帐篷的故事:2008年中国汶川地震,灾区陆续收到各国援助的帐篷等救灾物资。有记者在采访中了解到,灾民们在相互打听住的是哪个国家的帐篷,而住德国帐篷的灾民往往引来周遭羡慕,因为德国帐篷质量最好。
2.钟表的故事:由德国人100年前在青岛建造的基督教堂大钟,迄今仍在走时,运转正常。2010年,一名德国商人陪父亲在青岛游览时看见了这座钟表,老人顿时认出了钟表所用的齿轮便是由他的家族企业供应的。这位德国商人说:根据目前的使用情况看,这些齿轮还能再用上300年。
3.桥梁的故事:甘肃兰州中山桥是由德国泰来洋行承建于1909年。合同规定,该桥自完工之日起保证坚固80年。1949年解放兰州的战役中,桥面木板被烧,纵梁留下弹痕,但桥身安稳如常。1989年距桥梁建成80年之际,德国专家专程对该桥进行了检查,提出了加固建议,同时申明合同到期。如今,兰州中山桥仍照常使用,并被列为市级文物保护单位。
无论是上面讲到的帐篷、钟表、桥梁,还是全世界可以看到的汽车、火车、轮船,闻名遐迩的“德国制造”大致具备五个基本特征:耐用、务实、可靠、安全、精密。这就是德国制造质量过硬、名扬四方的缘故。
二、曾经有过的耻辱
然而,“德国制造”的光环并非与生俱来。从历史上看,“德国制造”经历了由弱到强“灰姑娘”式的蜕变过程。其中包括曾经经历过的耻辱。
德国是后起的资本主义国家,19世纪30年代才开始工业革命,比邻国法国晚了30年,而那时英国工业革命已经接近尾声。由于世界市场几乎被列强瓜分完毕,追求强国梦的德国人在列强挤压下,以剽窃设计、复制产品、伪造商标等“卑劣”手法,不断仿造英、法、美等国的产品,以廉价销售冲击市场,由此遭到工业强国的唾弃。在1876年费城世博会上,“德国制造”被评为“价廉质低”的代表。
1887年,英国议会通过新《商标法》,要求所有进口商品都必须标明原产地,以此将劣质的德国货与优质的英国货区分开来。
从那一时刻起,德国人才开始清醒:占领全球市场靠的不是产品的廉价,而是产品的质量。于是紧紧抓住国家统一和第二次工业革命的战略机遇,通过对传统产业的技术改造和对产品质量的严格把关,大力发展钢铁、化工、机械、电气等制造业等实体经济,催生了西门子、克虏伯、大众等一批全球知名企业,德国在一战前就跃居世界工业强国之列。
三、工业革命的后起之秀
前面说了,德国是一个后起的资本主义国家,其工业革命大致起始于从19世纪三十年代。不过,德国工业起步晚,但却发展迅速,到19世纪八十年代就基本完成。此后,德国工业迅速发展,赶上并超过老牌资本主义国家英国和法国。
德国工业发展有如下几个特点:
一是铁路建设对德国工业的扩张起了决定性的作用。从以纺织业为中心的轻工业迅速转向以铁路建设为重点的重工业,通过铁路建设来带动其他工业部门的发展,是德国在第一次工业革命中后来居上的一个重要原因。
二是德国特别重视机床工业的战略性重要地位,认为机床工业是整个机器制造业中最重要、最活跃、最具创造力的部门。在19世纪开始修建铁路时,法国政府的政策是买机床,而德国政府的政策是自己造机床。德国是世界上机床技术领先、机床工业发达的国家。虽然德国的机床生产起步比美国晚50年,但由于从业人员素质高、熟悉加工工艺、潜心进行机床试验以及勇于技术创新,其机床技术先后超过法国和英国,又赶上了美国。
三是善于向先进国家学习。德国高度重视对机床系统的工艺、结构、零件的研究。与美国相比,德国更偏重于高、精、尖技术研究;与日本相比,更偏重于应用技术开发。德国虚心学习当时英、美的先进机床技术,并在世界上首先建立机床试验室,不断进行对比试验,加以改进。德国还派工程技术人员和工人出国学习。故而其机床生产和机床制造技术进步很快。为发展采矿、动力、船舶工业,德国还逐步建立了一些重型机床厂,成为重型机床的生产基地。
四、德国五大优势产业
1.汽车和汽车配件工业
德国是世界上汽车制造强国,奔驰、宝马老少咸知,大众、奥迪、保时捷有口皆碑。在全球中高档汽车市场上,德国汽车品牌占有重要地位,迈巴赫、宾利更成为身份高贵的象征。一说到德国汽车,人们首先想到的是安全、舒适、节能、环保、美观、耐用……
汽车工业长期保持德国第一产业地位,其发展特点值得关注。首先,汽车生产企业高度重视研发,努力提高核心竞争力。在最近10年间,德国汽车工业研发投入高达约2000亿欧元。工业领域28%的研发人员从事汽车的研发工作,而汽车工业1/9的员工供职于研发部门。德国汽车工业平均每10天就有一项专利产生,每年获得的专利3650项,是名副其实的世界冠军。
2.电子电气工业
德国拥有世界技术领先的电子电气工业。德国电子元件主要产品包括:半导体产品(集成电路、高度保真分立元件)、电阻器、电容器、缩合器、感应器、无源及混合微电路、电子机械元件(连接器、开关)和印刷/混合电路板等。
德国电子元件业的发展在很大程度上依赖于德国汽车业的发展。汽车电子行业是德国电子元件的最大消费者,通信领域、电子数据处理领域和工业电子领域也是其主要用户,也分别占20%左右的销售份额。德国制造的电子元件一半以上用于出口,出口的80%以上进入西欧国家。
3.机械设备制造工业
机械设备制造业一直是德国就业人数最多的行业。德国机械设备制造业是典型的出口导向型产业,德国机械出口额占世界机械总出口额的20%左右。在机械设备业的31个产品领域中德国产品在21个领域是世界出口第一。诸如驱动技术机械和设备、建筑机械及建材设备、传输技术设备、印刷机械及造纸技术设备、机床、食品及包装机械设备和民用航空技术设备,为德国出口排名前七位的机械设备产品,其出口销售额占德国机械设备出口总额的比重均超过5%。其他重要的出口产品依次为:农用机械、动力机械、精密仪器、液压泵、塑料及橡胶机械、纺织机械、压缩气压及真空技术机械和设备、液压设备、木材加工机械和设备、矿山机械、制衣和皮革机械、工业炉和冶金设备。
4.化工业
化工业是德国第四大支柱产业。德国化工工业的三大优势领域是基础有机化学品、初级塑料产品和药品。这三个产品领域都占到德国化工生产总量的15-20%。特种及精细化工品、聚合物药物产品、石化及衍生物、洗涤类产品、无机基础化学品和农用化学品依次为德国销售额大的化工产品类别。德国化工产品主要出口市场为欧盟(62.1%)、亚洲(13.3%)、北美(8.4%)。
德国化工业强大的动力很大程度上源自其长期投资,使之建立起完善的化工基础设施。德国拥有为数众多的世界级大型化工企业,其中BASF(巴斯夫)公司是世界最大的化学企业,Bayer(拜耳)公司也在世界大型化工企业中名列前茅,Degussa(德固萨)公司是世界最大的精细化工品生产商,Henkel(汉高)公司是世界第三大日用化工品生产商,Boehringer Ingelheim(勃林格殷格翰集团)公司是世界顶级的植物药生产商。
5.可再生能源产业
德国不仅把发展可再生能源作为确保能源安全、能源多元化供应和替代能源的重要战略选择,而且也视之为减少碳排放和节约化石类燃料引起的环境问题的重要措施。德国在太阳能、风能、生物质能、地热能、水利发电等开发利用方面居世界领先水平。2000—2010年,德国可再生能源发电的比重从5%上升到18%,到2011年上半年已超过20%。德国政府的目标是,到2020年可再生能源发电比重至少达到35%。德国可再生能源协会认为,到2020年,德国可再生能源发电可保证全国约一半的电力需求。德国政府早在2012年即已决定在2022年前关闭全部17座核电站,进而大幅推动可再生能源的发展。
五、“三位一体”的体系保障
“德国制造”之所以能够长盛不衰,并在全球化时代始终保持领先地位,主要得益于德国“三位一体”的体系保障。
一是科技创新体系。“德国制造”的强大生命力在很大程度上依赖于领先的产品技术含量。德国历届政府十分重视制造业的科研创新和成果转化,着力建立集科研开发、成果转化、知识传播和人力培训为一体的科研创新体系。它的最大特色是个人、企业和政府的统一:科研人员出成果、企业出资本、国家出政策并负责对企业和科技界进行沟通和协调;企业承担2/3的科研经费,剩下的1/3由联邦政府和地方政府买单。德国企业对研发舍得投入,研发经费约占国民生产总值3%,位居世界前列。据统计,欧盟企业研发投资排名中,前25位有11家德国公司,排名第一的德国大众汽车公司年度研发费高达58亿欧元。
二是标准化和质量认证体系。德国长期实行严谨的工业标准和质量认证体系,建立起完善、统一的行业标准。最主要的制定机构为德国标准化学会(DIN),其制定的标准涉及建筑、采矿、冶金、化工、电工、安全技术、环境保护、卫生、消防、运输和家政等几乎所有领域,每年发布上千个行业标准,其中约90%被欧洲及世界各国采用。同时建立公正、客观的质量认证和监督体系。既有效协调了本土企业间的竞争,又确保了“德国制造”的质量,还提升了“德国制造”的竞争力。据统计,“德国标准”每年为德国制造业创造价值达180亿欧元。
三是双轨制职业教育体系。“德国制造”的成功离不开富有活力和高水准的技术工人。在培养技术工人的过程中,德国注重推行双轨制职业教育,即由学校和企业联合开展职业教育。学校负责传授理论知识,企业为学生安排到一线实习和培训。政府对数百个职业制定毕业考核标准,以确保教学和人才质量的评判水平。
德国约70%的青少年在中学毕业后会接受双轨制职业教育,每周有3—4四天在企业中接受实践教育,1—2天在职业学校进行专业理论学习,培训时间一般为两年到三年半。职业学校教育费用由国家承担,企业实践培训费用由企业承担。
六、“制造科技”的三大目标
德国机械制造业出口长期占据世界第一位置。德国靠化工、电器、光学等新工业产品赢得了市场,其工业基础就是“制造科技”。
德国“制造科技”的不断发展,与政府的指导协调密不可分。为了使“制造科技”持续发展,德国确立了三大发展目标:“绿色制造”、“信息技术”和“极端制造”。面对日趋严峻的资源和环境约束,德国推出了以保护环境为主题的“绿色制造计划”。德国目前已有60种类型、3500个产品被授予环境标志。“信息技术”研究是为明天的市场做准备,是为未来发展提前创造所需要的创新技术。“极端制造”是指在极端条件下,制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统,集中表现在微细制造、超精密制造等方面。如汽车安全气囊、医疗用的微管道试剂测试设备等。
七、引领科技潮流的工业4.0
工业4.0,是德国政府出于领先意识、危机意识和机遇意识,为了确保未来德国在世界上的经济竞争力和技术领先地位,于2013年在《德国高技术战略2020》中提出的国家发展战略。工业4.0,意即“第四次工业革命”,其总体目标是实现“绿色的”智能化生产。
所谓第四次工业革命,是指继前三次工业革命之后的又一次工业革命。按一般的划分,第一次工业革命开始于18世纪后半叶,其主要标志是以蒸汽机的发明带来的机械化生产;第二次工业革命开始于19世纪后半叶,主要标志是以电力的发明带来的电气化和大规模流水线生产;第三次工业革命开始于20世纪后半叶,主要标志是通过信息技术和电气化的结合实现的自动化生产。第四次工业革命,从现在开始,其主要特征就是综合利用第一次和第二次工业革命创造的“物理系统”和第三次工业革命带来的日益完备的“信息系统”,通过两者的融合,实现智能化生产。
工业4.0,是德国试图以高科技带动工业生产发展的国家战略。许多国家在德国之后都发表了类似的纲领性文件,只不过提法不同。如美国叫“先进制造业国家战略计划”、日本叫“科技工业联盟”、英国叫“工业2050战略”,中国叫“智能工程”等。可想而知谁能早日实现这一战略,谁就在国际上取得了“先发制人”的先机。德国捷足先登,自然是希望继续保持其在工业领域的领先地位。
“工业4.0”综述 篇9
“工业4.0”是德国在《高技术战略2020》提出的十大未来项目之一。它是基于传统制造业, 互联网及物联网的虚实融合系统, 目的在于实现工厂生产智能化, 令客户的个性化需求同生产环节无缝对接。德国总理默克尔指出, 未来智能工厂将能够自行运转, 机器与元器件将能够自行交流, 这就使跨行业的合作成为必须。她建议, 信息业、通信业、制造业等相关行业需要长远规划、增进合作, 对彼此抱有好奇心。
2“工业4.0”发展现状
在过去, 科学技术经历了三次革命。而即将到来的第四次工业革命则以工业智能化为代表。2011汉诺威工业博览会开幕式致辞中, 德国人工智能研究中心的Wolf-gang Wahlster教授首次提出“工业4.0”概念。2013年“工业4.0”被列为德国《高技术战略2020》十大未来项目之一。美国于2011年提出“先进制造伙伴计划”, 并于2012年出台了“先进制造业国家战略计划”。英国于2011年发布了《英国发展先进制造业的主要策略和行动计划》。日本亦出台过类似的协同式机器人与无人化工厂发展计划。2011年4月6日, 我国工业与信息化部、科学技术部等5部委以工信部联信〔2011〕160号印发《关于加快推进信息化与工业化深度合作的若干意见》, 意见指出要推动生产装备智能化和生产过程自动化, 加快建立现代化生产体系。
3“工业4.0”关键技术
3.1 RFID技术 (射频识别)
RFID是种无线通信自动识别技术, 通过无线电识别目标读写数据, 无需识别系统与目标间接触, 适用各种恶劣环境。优点在于操作简单快捷, 可识别多个标签的高速物体。
3.2 无线传感网络技术 (WSN)
WSN是大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络, 以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息, 最终把这些信息发送给网络的所有者。其优点在于低成本、低功耗、微型化。
3.3 人工智能 (AI)
AI是计算机的分支, 被称为世界三大尖端技术之一。其研究方向是人类智能活动的规律, 构造具有一定智能的人工系统, 研究如何应用计算机来模拟人类某些智能行为的基本理论和技术。
3.4 云计算技术
云计算是一种基于互联网的计算方式, 共享的资源信息通过云计算可以按需提供给其他设备。其特点在于通过使计算分布在大量的分布式计算机上。这使企业能将资源切换到需要的应用上, 根据需求访问计算机和存储系统。云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心, 用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦, 为我们使用网络提供了无限多的可能。
4“工业4.0”面临的问题
4.1 安全问题
要实现“工业4.0”的安全须满足两个条件:其一是确保智能工厂和工业产品本身不会对环境或人造成危险;其二是防止数据流失与滥用。因此, 妥善处理好保密安全问题是实现“工业4.0”的当务之急。虚拟世界和现实世界日益融合, 网络信息安全受到的挑战越发严峻。而面对非法攻击, 云端数据也须得到更有力的安全保障。
4.2 标准统一问题
由于缺乏国内统一标准的基础软件和硬件支撑, 因此工业软件经常被具有不同技术规范的平台所“绑定”。随着工厂与工厂内外的很多事物同服务一起被连接起来, 通信手段和数据格式等必须有统一IT架构, 制定统一标准, 而且需要统一的参照架构来描述这些标准并促进标准的实现。
4.3 系统管理问题
随着生产系统与其他系统的连接, 整个系统的管理变得错综复杂。适当的计划、描述和模块化可以为这种复杂的系统提供管理基础, 因而需要工程师进行更多的模块化研究。
5“工业4.0”对于中国制造业的影响
对于中国制造业来说, “工业4.0”产生的最大变化就是可以依据市场需求来变化。在未来无论是系统还是产品都一定是模块化的, 都具有更高的自主性, 因此“工业4.0”将全面提高生产效率。首先“工业4.0”与中国大力推动的工业化与信息化融合的战略不谋而合, 这对于中国企业家来说是重大机会, 也是中国制造业转型的重要机遇。其次“工业4.0”可以推动中国的一些弱势项目。同时, “工业4.0”也为中国提供了更多商机。中国制造业水平对于国民经济的促进作用非常重要, 而如此重要的产业我们的效率还有进一步提升的空间。
6 结束语
随着科技水平的不断进步, 未来的城市必将是智能化城市, 未来的地球必将是智慧地球。“工业4.0”的发展将会在提高工作效率、改变人类生活方面显示出巨大的优势。世界各国都需要抓住机遇, 直面挑战, 共同创造美好未来。
参考文献
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[9]王喜文.德国工业4.0本质[J].进出口经理人, 2014 (08) :22-23.
工业4.0与物流 篇10
工业4.0到底指的是什么?我们很多人把它翻译为第四次工业革命。我做一个简单的回顾:18世纪因为发明了蒸汽机系统,使当时产生了第一次工业革命。到了20世纪,电力得到了很大的发展,催生出了第二次工业革命。第三次工业革命是电脑使人类实现了工业自动化、高速化。
接下来就进入到目前我们所说的工业4.0,就是第四次工业革命。最早这个词汇由德国提出,其实就是中国所说的物联网和制造业融合的一场革命。
第三次工业革命和第四次工业革命到底有什么样的区分和差异呢?第四次和第三次是不同的,这一次仅仅靠高速生产是不够的,我们必须了解每一个客户他所需要的产品是什么,必须要进行定制化的服务,必须满足每个客户的需要,并提高所有客户的满意度。
所以第四次工业革命有两点至关重要的,第一就是需求;第二就是灵活。
但是我们不清楚客户的需求是什么,必须对它进行预测,我们要了解到的不是今天,而是明年客户需要的是什么。作为手段之一,很多企业都是通过大数据来对客户进行更精确、更精准的持续预测,以满足客户的需求。
我们了解到了客户的需求之后,如何满足他呢?这就需要云服务、云计算以及人工智能等这些方式。比如我想要一辆定制的与众不同的汽车,但是生产厂商不可能马上造出一台汽车来。所以必须要在最短时间内把客户的需求了解到,同时要在他还没有跑到其他销售商之前把他所需要的商品提供给他。
因此我们需要和所有的电子生产厂商、IT生产厂商以及机动车零部件生产厂商进行无缝链接,使他们生产的产品可以用最短的时间到达我们这里进行整合。尽管他们生产的零件都是一样的,但是我们最后整合出不同的汽车满足不同的客户需求。
在这个过程中,物流人也要跟上时代的步伐,也要做到满足需求链。具体来说,包括传送带技术、自动驾驶技术以及包括像无人车技术等。通过这些技术我们可以实现让更少的人参与到我们的工作之中,可以节省人工成本。我们还可以实现自动送货、自动选货,以及包括自动仓库等这些高端的自动技术。但目前人和机器人和自动仓库之间没有达到很好的融合,很多地方并不尽如人意。
我之前在日产工作,制造商需要怎样的物流系统呢?具体到汽车物流中,首先有汽车的产业,零部件制造商,从零部件制造商运送到整车制造商,整车制造商运输到4S店,4S店再运送到客户的手中,这是整个产业链。
在这个过程中,我非常希望中国的物流企业家能和日本的MH协会通力合作,一起找到面向中国和日本的物流业,并与工业4.0结合的最好的解决方案。
德国“工业4.0”的路径选择 篇11
德国推动“工业4.0”的背景
毫无疑问，在传统制造业领域，德国具有巨大的领先优势：（1）德国更专注于创新工业科技产品的科研和开发，以及对复杂工业过程的管理；（2）德国拥有强大的设备和车间制造工业，在世界信息技术领域拥有很高的能力水平，在嵌入式系统和自动化工程方面也有很专业的技术；（3）在挖掘新型工业化的潜能方面，德国拥有先进的工业基础与大量的人才储备。（4）欧盟拥有众多科技强国，德国作为欧盟成员国之一，在科研、管理技术、专业人才等方面与欧盟其他成员国之间的交流可以更频繁便捷。
然而，从以信息技术为主导的“工业3.0”以来，美国在新产业发展上独占鳌头，德国等欧洲国家在其中的表现却乏善可陈。面对着美国从2009年开始实施的制造业回归政策并提高其产品和技术在高端工业市场竞争力的局面，以及中国等新兴市场国家通过成本优势和技术升级从低中端开始向上对全球市场的蚕食，以德国为代表的西欧传统工业国面临着巨大压力。
因此，由德国默克尔政府发起并在世界范围内推广的“工业4.0”，希望重塑自己在工业领域的全球龙头地位，并建立解决老龄化等问题的积极应对战略。德国提出工业4.0的概念，既是以“工业3.0”已经实现、制造业自动化程度极高的优势为基础和条件，更是德国对制造业未来转型升级的战略预判及方向明确。由此可见，德国提出“工业4.0”的战略意图十分清晰：即通过构建智能生产网络，把德国强大的制造业单元连接起来，构成—个信息和物理的网络系统，最终推动制造业由自动化进一步向智能化和网络化方向升级。正如业内人士分析，德国“工业4.0”战略的制定，充分体现了德国的危及意识、机遇意识和领先意识。
（1）危机意识。德国是传统的科技工业强国，但是在新一轮产业技术革命中，传统的竞争优势受到了来自各方面的挑战，一部分新兴产业成长乏力，各界对德国未来的发展表现出某种忧虑。信息通信技术是全球新一轮产业变革中最具活力的技术，德国各界的普及共识是，德国乃至整欧洲丧失了全球信息通信产业发展的机遇。在全球产业创新最活跃的互联网领域，全球市值最大20个互联网企业中没有欧洲企业，欧洲的互联网市场基本被美国企业垄断，德国副总理兼经济和能源部长加布里尔曾说，德国企业的数据由美国硅谷的四大公司把持，这正是他所担心的。德国总理默克尔也指出，目前90%的创新在欧洲之外产生，欧洲不能错失下一代工业技术变革。默克尔同时对德国的制造业能否及时与现代的信息和通讯技术实现对接，保障德国制造业在世界上的领先地位表示担忧。
（2）机遇意识。业内人士在与德国“工业4.0”参与方的谈论中了解到，尽管德国各界对有些产业发展的不尽如人意表现出了忧虑，但对德国传统优势产业的竞争力还是表现出强烈的自信，认为德国工业经济发展面临许多机遇。智能制造不仅需要单项技术突破，也需要各种技术综合集成，而这正是德国的优势所在。面对全球新一代信息技术与制造技术融合的趋势，德國迎来了巩固和强化技术优势的机遇。对于德国而言，这个市场是潜在的、也是现实的，没有哪个国家比德国更有条件和优势发展智能制造。德国相关协会调查表明，60%的德国机械设备制造商确信他们的技术和产品竞争优势在未来五年会得到提高。正如德国所说，欧洲、德国失去了互联网的机遇，但不能失去物联网的机遇，物联网应用的主战场是工业领域，德国不仅可以而且能够在物联网的技术变革中抓住机遇引领潮流。
（3）领先意识。在新一轮技术革命和产业变革中，德国人有危机感，也看到新机遇，并试图在工业领域继续保持全球领先的地位，基本途径就是在向“工业4.0”迈进的过程中先发制人，与世界制造强国争夺新科技产业革命的话语权，抢占产业发展的制高点。比如，智能制造的标准体系是全球产业竞争的一个制高点，德国已抢先一步，制定了《“工业4.0”标准路线图》，以此抢占“工业4.0”标准化领域的制高点。德国信息技术、通讯、新媒体协会工业4.0部部长说，德国传统工业的核心架构以及它在国际上的卓越地位，能够与ICT技术结合并改革德国的传统工业，德国希望在新一轮产业技术革命浪潮中扮演主要角色。德国“工业4.0”战略的路径选择
德国将“工业4.0”视为国家战略，将工厂智能化视为国家方针。在德国工业4.0工作组发布的《实施“工业4.0”攻略的建议》中，工作组认为，实现“工业4.0”的关键是要推动“双重战略”。工作组认为，实施“工业4.0”主要是为德国制造业撬动市场潜力杠杆，通过采用双重战略，即一方面在制造业中装备CPS系统，另一方面推广CPS技术及产品，进而达到增强德国装备制造业的目的。
1.领先的供应商策略。领先的供应商策略是从设备供应商企业的视角专注于“工业4.0”的。德国的装备供应商为制造企业提供世界领先的技术解决方案，并藉此成为“工业4.0”产品的全球领先的开发商、生产商和市场先导。关键是若想实现创新的飞跃，现在就要寻找出聪慧的手段，将顶尖技术解决方案与信息技术新潜力相结合。就是信息通信技术与传统高技术战略的系统性集成，企业得以管理迅速变化的市场和日益复杂的全球市场，进而能为自己开创新的市场机会。
2.主导市场策略。“工业4.0”主导市场的就是德国国内制造业。为了形成并成功扩展这一主导市场，地处不同地方的商务活动需要建立紧密的网络联系，企业间也需建立更加密切的合作关系。这将反过来要求对处于不同价值创造阶段和产品全生命周期、产品不同生产阶段及相应的制造系统进行逻辑的、端对端数字集成。
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“工业4.0”最优配置目标，只有在领先的供应商策略和领先的市场策略交互协调并能确保其潜在利益都能发挥的情况下才能实现。因此，这种方法被称为双重战略。它包括三个关键特征：（1）通过价值链及网络实现企业间横向集成；（2）贯穿整个价值链的端到端工程数字化集成；（3）企业内部灵活且可重新组合的网络化制造体系纵向集成。
实施“工业4.0”战略计划——包括研究经费、具体开发与应用措施——应基于两个目标构建其双重策略，即在德国制造业企业中营造主导市场并将德国装备制造业建成世界领先的供应商。为此，德国在标准化体系的构建、信息化建设、信息安全的保护，以及研发体系、人才培育体系等方面，采取了切实的行动。
1.持续深入地对标准化问题进行研究。2013年，德国机械及制造商协会（VDMA）、德国电气电子（ZWEI）和信息技术协会（BITKOM）共同设立德国“工业4.0平台”，平台确定了规范与标准、安全、研究与创新三大主题。2015年4月，德国经济和能源部、德国教育和研究部共同启动升级版“工业4.0平台”建设，接管由上述三大協会负责的“工业4.0平台”，并公布了现有平台首期成果。2013年12月，平台发布《“工业4.0”标准化路线图》，提出有待标准化的12个重点领域，包括体系架构、用例、概念、安全等交叉领域、流程描述、仪器仪表和控制功能、技术和组织流程、数字化工厂等。2015年4月发布的《工业4.0实施战略》为“工业4.0”概念提供直观展示，同时也将需要制定的标准数量进一步聚焦到网络通信标准、信息数据标准、价值链标准、企业分层标准等。
2.大力推进信息化建设。为迎接信息社会的新挑战，确保德国在大数据时代居欧洲领先地位，2014-年8月20日，德国联邦政府内阁通过了由德国联邦经济和能源部、内政部、交通与数字基础设施建设部联合推出的《2014-2017年数字议程》，提出在变革中推动“网络普及”、“网络安全”、“数字经济发展”三个重要进程，希望以此打造具有国际竞争力的“数字强国”。德国凭借自身较高的信息化水平，通过大型基础数据库和地方数据库的建设，重视在政府管理中运用数据资源服务公众和服务决策。早在2000年，德国就发布了《2005年联邦政府在线计划》，要求联邦政府到2005年将所有可在网上提供的服务在线提供给公众。
除了强调数据库在政府系统的运用，德国也重视各行各业之间的信息资源共享。例如，2013年1月，为了提高科研与教育中的数字信息支撑能力，德国科学组织联盟启动了第二期数字信息计划，该计划主要包括以专业的信息科学与信息技术方法实现科研数据的收集、存储和开放共享、确保用于科研目的的科研数据不受访问限制、实现数字出版物的永久保存等内容。可以看到，德国对数据资源的运用并不仅仅局限于数据本身的开放和提供，数据更是促进政府更有效运转和社会更多发挥创造能力的强有力支撑，以数据开放来支持和促进社会创新，能够更好地发挥数据的价值。
3.强化信息安全战略。德国一方面大力推动信息化建设，另一方面格外重视数据保护和信息安全。通过立法来保障信息安全，是德国的一大特色，德国的数据保护法律比较系统和规范，被誉为“欧洲信息安全的典范”。1997年，德国颁布了全面规范互联网信息传播行为的法律——《信息和通讯服务规范法》。2002年，德国通过《联邦数据保护法》，并于2009年进行修订。《联邦数据保护法》是德国关于数据保护的专门法，其中规定，信息所有人有权获知自己哪些个人信息被记录、被谁获取、用于何种目的，私营组织在记录信息前必须将这一情况告知信息所有人，如果某人因非法或不当获取、处理、使用个人信息而对信息所有人造成伤害，此人应承担责任。《联邦数据保护法》修改生效后，更多德国企业开始对客户信息实施高水平的保护措施，提高了客户信息的保密性和安全性。在《2014至2017年数字议程》中，德国进一步提出最晚将于2015年出台《信息保护基本条例》。除了立法，德国也通过一系列战略方案和具体的行动来加强大数据时代的信息安全。一系列的信息安全战略提高了德国对大数据的安全运用能力。
4.严密的国家创新体系。德国能推动“工业4.0”的体系，与他的研发体系休戚相关。德国创新体系的构成大体上可以分为四个层次：政策决策与管理层、咨询与协调层、科学协会和研究执行层和私营部门及工业协会层。政策决策与管理层由联邦与各州的议会及政府构成，负责制定和执行与教育、技术和创新相关的政策及实施细则，并负责创新外部环境的建设。咨询和协调机构主要包括：科学委员会、创新与增长咨询委员会和联邦州文教部长常设会议等，主要负责为联邦和州政府提供与科学政策相关的建议，并向总理提供咨询。科学与研究协会主要包括：研究基金会和马普学会等，这些协会一方面从事科学研究，另一方面又负责制定并执行相关的研究政策及资金分配。工业协会主要包括联邦工业协会、特定领域的工业协会和工商总会等，围绕着特定的研究课题开展一些辅助性活动，为其成员提供各种与研究和创新相关的服务。
德国资助科研机构的渠道很多，如政府、企业、各种非盈利性基金组织和欧盟等。联邦和各州政府主要负责资助具有重大意义的、跨地区的研究机构和计划；企业是德国科研经费投入的主要来源，研发总投入的2/3来自企业；私人出资的基金会是国家资助主渠道的重要补充，除私人出资的基金会以外，德国还有一批以政府为主要出资方的基金会，它们为大学生和博士生提供奖学金，资助外国顶尖年轻科学家在德国以及德国年轻科学家到国外开展科研；欧盟研究框架计划也是德国研发活动的重要资助渠道之一。
浅析工业4.0基础性的保障 篇12
自德国联邦教研部与联邦经济技术部提出“工业4.0”的概念以来, 德国首先进入了工业4.0时代, 并将工业4.0上升为德国的国家战略。德国政府制定工业4.0根本目的就是为了“确保德国制造业的未来发展地位”, 旨在支持工业领域新一代革命性技术的研究与创新。当前, 正值中国大力推动信息化与工业化的高度融合, 促进制造业转型升级, 大力提倡大众创业、万众创新的关键时期, 中国提出的“两化”深度融合政策与德国推行的工业4.0战略不谋而合。因此, 认识、研究、学习、借鉴德国推行的工业4.0战略, 对破解中国制造业普遍面临的发展阶段性和结构性矛盾, 推动传统制造业转型升级与提质增效, 促进中国“制造业”向“智造业”迈进具有十分重要的意义。
1 工业4.0的概念及内涵
1.1 工业4.0的概念
工业4.0是继蒸汽机的应用 (第一次工业革命) 、电力的广泛应用 (第二次工业革命) 和原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用 (第三次工业革命) 的三次工业革命后, 人类将迎来以信息物理融合系统 (CPS) 为基础, 以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命, 是以移动互联网、物联网和大数据等新一代信息技术为驱动, 以虚实融合系统 (CPS) 为基础, 通过深度融合机、电、自动化、信息与通信技术以及企业管理流程, 实现向智能化制造的进化[1]。
工业4.0描绘了制造业的未来愿景, 对未来几十年工业的发展进行了预见和描述, 可以看出, 在这一进程中, 无数传统行业将发生颠覆性重构, 彼此之间的界限将会消失, 产业链和社会分工将重新组织, 世界工业版图将重新描绘, 因此工业4.0受到了全世界各行各业的高度关注。面对这场变革, 无论前方是艳阳高照, 还是暗流涌动, 我们都无法逃避, 只能勇敢面对, 这也为我国企业尤其是制造业带来了机遇和挑战。
1.2 工业4.0的内涵
工业4.0的概念描述了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变, 目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化产品与服务的生产模式。这是继蒸汽机的应用、电力的广泛应用和原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用的前三次工业革命之后, 通过物联网和制造业服务深度融合所带来的第四次工业革命。在这种模式中, 传统的行业界限将消失, 并会产生各种新的活动领域和合作形式, 创造新价值的过程正在发生改变, 产业链分工将被重组。工业4.0是国家战略思想, 是企业行为发展目标;
工业4.0满足了用户的个性化需求, 将生产原料、智能工厂、物流配送、消费者全部编织在一起的标准集成大网, 将研发设计、需求配置、规划生产、销售等阶段纳入到个性化编制的大网。通过互联网等通信系统的链接, 根据用户特定的标准, 能够让用户参与到其中各个环节, 满足自己个性化的需求, 这就形成了一种新的生产消费方式, 衍生了新的产业链, 创造了前所未有的价值, 刺激市场消费, 同时也构建了新的商业模式。
工业4.0生产模式的转变是建立在IT技术和现在生产技术完美结合的基础之上, 通过高新技术的融合让智能工厂实现设计、制造、销售和个性化服务的自适应性和完美配置。智能工厂和智能生产要求更低的生产成本、更短的上市时间、更高的产品质量以及更完美的个性化产品, 这样的生产模式取代了传统工业生产的弊端, 实现了技术的更新、生产的高度的集中性和产业链的重组。可见, 工业4.0是互联、集成、数据、创新、服务, 同时也是转型。
工业4.0是一个发展的概念, 是一个动态的概念。但从根本上来讲, “工业4.0”是一种在信息技术和制造业相结合发展到一定阶段后产生的新的工业发展模式。从终极目标来看, 工业4.0不是单调的发展技术, 而是要工业和技术的相结合, 其核心是通过高新技术的运用, 结合自己的实际情况, 不断发展壮大自己的一种模式工业4.0的成功实施, 满足了现在生产发展的需求, 实现最完美的生产需求配置, 节约了资源, 提高生产力, 同时也解放了传统的工作方式, 优化了资源配置, 创造出更多的价值。
2 工业4.0发展的两大方向
未来, 工业4.0将重点向两个方向发展, 一是“智能工厂”, 二是“智能生产”。
2.1 智能工厂是智能工业发展新方向
工业4.0的本质是基于“物联网系统”实现“智能工厂”, 实现新的制造生产方式。通过互联网将虚拟世界和现实世界相互连接, 将虚拟计算机技术灵活运用到现实的生产制造中以实现智能工厂。智能工厂” (Intelligent Factory, IF) 重点就是通过采用智能化设备和网络的物理信息系统相结合的方式来实现的。
工业4.0蓝图描绘出在未来行业的发展中, 无数传统行业将发生颠覆性重构, 产业链和社会分工将重新组织, 而现在自动化和网络化的发展融合也表明智能工厂是新型工业发展新方向。智能工厂是在数字化工厂的基础上, 利用信息物理融合系统 (CPS) 来加强信息管理和服务;通过云端信息的反馈清楚掌握生产和销售流程, 改善生产过程中不确定因素的干扰, 通过总结和分析获取的生产数据, 进行最合理的生产要求配置、完善生产工艺、合理安排进度安排, 以达到利益最大化, 再通过一系列高新技术, 构建出来一个人性化、可视化、智能化的工厂[3]。
2.2 智能生产是制造业的未来
工业4.0的核心就是实现“智能生产”, 也就是动态配置的生产方式。“智能生产”, 也称智能制造, 主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
智能生产是一种实现人机完美互交的一体化智能系统, 它在制造过程中能进行人工的一切活动, 诸如数据分析、技术改进、生产判断策等。通过人机互交, 通过生产数据信息的分析, 从而不断调整生产需求以形成最为匹配的生产模式, 通过动态配置实现个性化生产和尽可能的取代人工在制造过程中的体力和脑力劳动。智能生产把制造自动化的概念扩展到智能化阶段和不断进行深度化, 最优化的配置生产, 与传统的制造相比, 智能生产具有自己的特点, 它能实现产品生产最优配置, 数据问题分析、决策, 柔性制造与现实技术相结合, 不断自我完善, 实现虚拟与现实相结合的特点。
3 标准化是工业4.0得以实现的基础保障
3.1 标准化的重要性
标准化是一个制定、执行和不断完善标准的过程, 在工业4.0时代, 将会涉及网络技术的深度发展同现实制造也相结合, 链接领域内不同的公司, 所以标准化就是一个发展的基础平台, 是未来工业一个首要解决的问题, 工业4.0要求各个行业, 不同部门、企业等进行相互交流, 信息化和工业化不断渗入到各个生产领域, 只有形成统一的标准, 才能在交流中达成共识, 有了共同的语言。在企业实行标准化管理, 改善传统管理模式的漏洞, 改善管理制度, 配置新的企业管理模式, 重点就是不断改进和实现产品的标准化, 产品的标准化管理从物料的标准化, 零配件的通用性以及产品的规范化管理。产品从输入到设计、生产、品检、销售, 要求形成封闭式系统循环管理模式以满足市场最大化的需求。同时, 企业标准化要求企业的各个部门的各项工作以及全体职工都要按标准办事, 真正实现标准先行, 以标准为基础, 人人照章办事, 做到工作以标准为基础, 奖罚分明, 有标可依, 层次分明, 提升公司办事效率。
3.2 企业标准化是工业4.0得以实现的基础保障
3.2.1 企业标准化是实现智能工厂的保障
“智能工厂”的核心是不断完善工业化和信息化的高度融合。智能工厂的推动基础是企业高度标准化。智能工厂要求以物联网为基础, 不断贯穿整个生产平台, 将生产数据通过计算机转化为生产的实时信息, 通过数据分析来采取更完美的生产系统, 而技术数据、管理要求、信息的分析就是建立在一个标准化的基础上进行的, 企业高度的标准化才能实现智能工厂的制程管控可视化、系统监管全方位及制造绿色化三个层面。
1) 企业标准化是智能工厂产品研发的保障。企业标准化能使智能工厂采用三维数字化设计和仿真技术, 确保产品研发设计的效率和质量。
2) 企业标准化是智能工厂产品制造的保障。使工业机器人、高端数控机床、PLC等智能制造设备实现标准化, 提高制造装备的自动化和智能化水平。
3) 企业标准化是智能工厂产品质量的保障。把传感器、处理器、通信模块等信息模块的功能标准化并融入产品中, 实现产品的可追溯、可识别、可定位。
4) 企业标准化是智能工厂实现产品个性化自主设计的保障。构建基于互联网的C2B模式, 实现产品个性化自主设计, 满足消费者个性化定制需求等等。
3.2.2 标准化是实现智能生产的基本保障
智能生产是未来制造业发展的终极形式, 以标准化为保障, 实现以智能机器来代替人工, 人将会担当更有挑战性的角色即协调和规划机器在生产中的运作, 进行智能化作业, 实现人机的完美互交, 这些硬件和软件相结合的生产方式提高了企业的自适应行配置, 实现客户个性化需求.以标准化为基础起点来完成数据传送、分析、结构调整、个性化需求和管理等一系列智能生产框架的需求。
智能生产是以信息通讯技术和网络空间虚拟系统 (Cyber-Physical System) 融合为基础, 以标准化建设为突破点, 贯穿于整个企业的生产物流管理, 融合人机互动和3D打印技术来实现智能生产。尤其对中小型企业, 能够达到资源最优化, 生产结构合理化, 让利益最大化, 逐步实现生产的智能化, 网络化的生产和数字化的制造是实现智能化生产的关键点。
1) 企业标准化是网络化生产的保障。网络化生产是工业4.0的一个发展趋势, 更是智能工厂、智能生产的必备条件。在国内传统的生产方式是以单个企业为主体, 各个车间的生产为子集来完成一个产品制造, 产品价值链是在一个企业不同车间内部完成, 生产出来的产品不能达到最优化。而网络化生产则打破了空间地域对企业生产方式的约束, 解放了企业产品的生产, 开展覆盖产品整个生命周期全部或部分环节的企业业务活动 (如产品设计、制造、销售、采购、管理等) , 实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成, 高速度、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务, 以达到资源最优化。网络化生产的组织形式则是由领袖公司为主体根据比较优势的原则, 以不同地区的不同企业为子集通过他们之间的合作来完成一个产品的生产制造, 产品价值链在不同地域内的不同企业内部产生, 生产的产品质量、技术等方面有很高的价值。这些企业之间需要技术数据, 信息管理等各个方面的交流才能协同完成工作, 而标准化就是建立起一个这样的纽带桥梁作用, 通过建立起标准化平台, 统一了各个企业的标准要求, 实现各个技术产品部件的完美配合生产, 不断加强企业间的交流[4]。
2) 企业标准化是数字化的制造保障。数字化制造是在数字化技术和制造技术融合的背景下, 通过计算机网络技术, 信息物理融合技术、数据库和多媒体等技术的支持下, 根据用户不同的需求, 快速的收集所需信息, 对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、调整和重组, 实现对产品设计和功能的最优化制造, 进而快速生产出达到用户个性化要求性能的产品整个制造全过程。通过CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术的应用, 不断优化资源配置, 在以标准化为基础的平台上, 根据用户的个性化需求实现产品柔性制造, 这样实现优化整个产品的生命周期, 从最初的产品设计、生产制造, 直到销售服务, 都是以服务于用户为目的。
4 结语
1) 有计划、有步骤地开展标准化工作, 不断完善企业标准化建设, 加强管理和标准化建设的意识, 加强与国际先进企业的合作交流, 统一标准化规程, 努力实现“产品的标准化”向“工厂的标准化”转变。在工业4.0中标准化建设是首要的突破点, 只有不断完善各个领域的标准化建设, 才能不断实现各个技术数据的交流[5]。
2) 健全标准化组织体系, 实现信息管理标准化, 建立产品生命PLM管理系统, NC系统等, 实现企业信息、制度、财务、技术等方面的统一和完善, 从而达到各个项目、流程都做到标准为依据, 才能提高企业的生产和办公效率。
3) 加强培训工作, 不断提高标准化水平。工业4.0是一个终身学习的时代, 德国首先提出标准化体系, 我们要结合自身实际, 取长补短, 不断改善自身标准化建设, 通过与先进企业学习纳为己用, 与世界接轨。
不断加强企业内部标准化建设, 让大家都主动地走标准化之路, 这样才能完善自己标准化体系管理。
工业4.0是这个时代的趋势但是我们只能作为参考, 根据中国自己的国情, 不断贯彻“两融“政策, 灵活运用工业4.0, 以标准化工作的建设为基础, 推进中国制造业的发展, 不断完善自身标准化的建设, 改善生产效率底下, 资源浪费, 技术落后不成熟的局面, 不断增强国内制造业的市场竞争力, 从而提升我国高端装备制造业的整体水平。
企业标准化是提高企业管理水平的重要手段, 以标准化为基础保障的工业4.0将助推中国制造业由“制造”向“智造”的成功转变。
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